高中化學 專題4 分子空間結構與物質性質 4.1.1 分子的空間構型學案 蘇教版選修3

專題4分子空間結構與物質性質第一單元分子構型與物質的性質第1課時分子的空間構型學習目標能用雜化軌道理論、價層電子對互斥模型及等電子原理解釋或預測一些分子或離子的空間構型。一、雜化軌道及其類型1雜化軌道(1)碳原子的電子排布式為_，當2s的一個電子被激發(fā)到2p空軌道后，電子排布式為_。(2)在外界條件影響下，原子內部能量_的原子軌道_的過程叫做原子軌道的雜化，重新組合后的新的原子軌道，叫做_，簡稱_。(3)參與雜化的原子軌道數等于_。(4)原子軌道的雜化改變了原子軌道的_。原子軌道的雜化使原子的成鍵能力增加。(5)雜化軌道為使相互間的排斥力最小，故在空間取最大夾角分布，不同的雜化軌道伸展方向_。在多原子分子中，兩個化學鍵之間的夾角叫做_。鍵角與分子的形狀(立體構型)有密切聯(lián)系。2雜化軌道類型和空間構型(1) sp型雜化對于非過渡元素，由于ns、np能級的能量接近，往往采用sp型雜化，而sp型雜化又分為sp雜化：_s軌道和_p軌道間的雜化。sp2雜化：_s軌道和_p軌道間的雜化。sp3雜化：_s軌道和_p軌道間的雜化。(2)對sp型雜化而言，雜化軌道的空間分布與形成分子的立體構型的關系：sp雜化：鍵角_，空間構型_形，例如：C2H2、BeCl2。sp2雜化：鍵角_，空間構型_形，例如：BF3。sp3雜化：鍵角_，空間構型_形，例如：CH4、CF4。3雜化軌道與共價鍵的類型雜化軌道只能用于形成_鍵或者_，不能形成_鍵；未參與雜化的p軌道可用于形成_鍵。二、確定分子或離子空間構型的簡易方法1價層電子對互斥理論(1)理論要點：分子中的_(包括成鍵電子對和孤電子對)由于_作用，而趨向盡可能彼此_以減小斥力，分子盡可能采取_空間構型。價電子對數_。價電子對數目與價電子對構型關系價電子對數目23456價電子對構型直線形平面三角形四面體形三角雙錐形八面體形(2)價電子對數計算方法對于ABm型分子(A為中心原子，B為配位原子)，分子的價電子對數可以通過下式確定：n其中，中心原子的價電子數等于中心原子的_，配位原子中鹵素原子、氫原子提供_個價電子，氧原子和硫原子按_價電子計算，氧原子、硫原子作為中心原子時提供_價電子。如果討論的是離子，則應加上或減去與離子電荷相應的電子數。如PO中P原子價電子數應_3，而NH中N原子的價電子數應_1。如果價電子數出現奇數電子，可把這個單電子當作電子對看待。2等電子原理(1)等電子原理是指_相同、_相同的分子或離子具有相似的結構特征，它們的許多性質(主要是物理性質)是_的。(2)僅第2周期元素組成的共價分子中，互為等電子體的有_、_。3分子空間構型的判斷方法(1)雙原子分子都是直線形，如：HCl、NO、O2、N2 等。(2)三原子分子有直線形，如CO2、CS2等；也有V形，如H2O、H2S、SO2等。(3)四原子分子有平面三角形，如BF3、BCl3、CH2O等；有三角錐形，如NH3、PH3等；也有正四面體形，如P4。(4)五原子分子有正四面體形，如CH4、CCl4等；也有不規(guī)則四面體形，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等。另外乙烯分子和苯分子都是平面形分子。1下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是()ABeCl2與BF3 BCO2與SO2CCCl4與NH3 DC2H2與C2H42關于CO2與CS2的下列說法正確的是()A它們互為等電子體BCO2為直線形而CS2為V形C它們分子中的化學鍵類型不同DCS2比CO2穩(wěn)定3若ABn的中心原子A上沒有未用于形成共價鍵的孤對電子，運用價層電子對互斥理論，下列說法正確的是()A若n2，則分子的空間構型為V形B若n3，則分子的空間構型為三角錐形C若n4，則分子的空間構型為正四面體形D以上說法都不正確4若ABn的中心原子上有一對孤對電子未能成鍵，當n2時，其分子構型為_；當n3時，其分子構型為_。5指出下列化合物中心原子可能采取的雜化類型，并預測其分子的幾何構型：(1)BeH2；(2)BBr3；(3)SiH4；(4)PH3。練基礎落實知識點1雜化軌道理論1下列分子中，中心原子的雜化類型相同，立體構型也相同的是()AH2O、SO2 BBeCl2、CO2CH2O、NH3 DNH3、CH2O2形成下列分子時，一個原子用sp3雜化軌道和另一個原子的p軌道成鍵的是()PF3CCl4NH3H2OA B C D知識點2價層電子對互斥模型3用價層電子對互斥模型預測H2S和BF3的立體構型，兩個結論都正確的是()A直線形；三角錐形 BV形；三角錐形C直線形；平面三角形 DV形；平面三角形4下列分子和離子中中心原子價層電子對幾何構型為四面體形且分子或離子立體構型為V形的是()ANH BPH3 CH3O DOF2知識點3等電子原理5下列關于等電子體的說法中，正確的是()AN2與CO不屬于等電子體，故它們的熔沸點、溶解度相差較大BPO與SO不屬于等電子體，故結構不相似CNO與O3屬于等電子體，故NO為O2的同素異形體D苯與硼氮苯(如圖)屬于等電子體，故硼氮苯中含有大鍵6通常把具有相同電子數和相同原子數的分子或離子稱為等電子體。等電子體的結構和性質相似(等電子原理)。有下列兩個系列的物質：系列一：CH4C2H6COYC2OW系列二：NHN2HXNOZN2試根據等電子體的概念及上述兩系列物質的排列規(guī)律，推斷X、Y、Z、W可能是下列各組分子或離子中的()ANOCO2N2O4COBNOCO2N2H4C2H2CNOCONO2C2H2DNOHCON2OCO練方法技巧區(qū)別雜化軌道空間構型與分子幾何構型的技巧7以下各組分子中，中心原子的雜化軌道類型相同，分子的幾何構型也相同的是()ANF3BF3NH3 BH2OH2SOF2CH2ONH3CH4 DCO2H2OHCHO8下列各組分子或離子，中心原子的雜化軌道類型相同，但分子或離子的幾何構型不同的是()H2O、H3O、NHH3O、NH3、PCl3BF3、NH3、PCl3OF2、H3O、CH4A B C D價層電子對互斥模型與分子幾何構型判定的方法9下列分子或離子中，不含有孤對電子的是()AH2O BH3OCNH3 DNH10對SO3的說法正確的是()A結構與NH3相似 B結構與SO2相似C結構與BF3相似 D結構與P4相似練綜合拓展11(1)寫出具有10個電子，兩個或兩個以上原子核的離子符號：_、_、_。(2)寫出具有18個電子的無機化合物的化學式：_、_、_、_。(3)在(1)(2)題涉及的粒子中，空間結構為正四面體形的有_；為三角錐形的有_。12已知A、B、C、D、E為中學常見的五種物質，均含元素Y，有的還可能含有元素X、Z，元素X、Y、Z的原子序數依次遞增。元素Y在A、B、C、D、E中所呈化合價依次遞增，其中只有B為單質。常溫下將氣體D通入水中發(fā)生反應，生成C和E。工業(yè)上以A、空氣和水為原料，通過催化氧化法制成E。請回答以下問題：(1)A分子的幾何構型是_；從軌道重疊的方式看，B分子中的共價鍵類型有_。(2)寫出中反應的化學方程式：_。(3)工業(yè)上，若輸送Cl2的管道漏氣，用A進行檢驗時可觀察到大量白煙，同時有B生成，寫出有關反應的化學方程式：_。專題4分子空間結構與物質性質第一單元分子構型與物質的性質第1課時分子的空間構型基礎落實一、1(1)1s22s22p21s22s12p3(2)相近重新組合形成新的原子軌道雜化原子軌道雜化軌道(3)形成的雜化軌道數(4)形狀和方向(5)不同鍵角2(1)一個一個一個兩個一個三個(2)180直線120平面三角109.5正四面體3用來容納未參與成鍵的孤電子對二、1(1)價電子對相互排斥遠離對稱的成鍵電子對數孤電子對數(2)最外層電子數1不提供6個加上減去2(1)原子總數價電子總數相似(2)N2和COCO2和N2O課堂練習1CBeCl2分子、BF3分子中雜化軌道數分別為2、3，中心原子雜化類型分別為sp雜化、sp2雜化。CO2分子中雜化軌道數為2，SO2分子中雜化軌道數為3，中心原子雜化類型分別為sp雜化、sp2雜化。C項中中心原子雜化類型均為sp3雜化。D項中中心原子雜化類型分別為sp雜化、sp2雜化。2ACO2與CS2的分子中原子總數相同，價電子總數也相同，互為等電子體；二者結構相似，都為直線形的分子；在CO2分子中，C原子與每個O原子均形成兩個共價鍵，一個鍵，一個鍵，同樣CS2分子中，C原子與每個S原子也形成雙鍵，一個鍵，一個鍵，鍵角都是180，但由于C=O鍵長比C=S鍵長短，C=O鍵能比C=S鍵能大，CO2比CS2穩(wěn)定。3C若中心原子A上沒有未用于成鍵的孤對電子，則根據斥力最小的原則，當n2時，分子結構為直線形；n3時，分子結構為平面三角形；n4時，分子結構為正四面體形。4V形三角錐形解析若中心原子上有未成鍵的孤對電子，根據價層電子對互斥理論，其與成鍵電子對之間存在斥力，AB2型分子為V形(如SO2)，AB3型分子為三角錐形(如NH3)。5(1)sp雜化直線形(2)sp2雜化平面三角形(3)sp3雜化正四面體形(4)sp3雜化三角錐形層級訓練1B各選項中中心原子的雜化類型和立體構型分別為A中的H2O中O原子為 sp3雜化，V形；SO2中S原子為sp2雜化，V形。B中BeCl2中Be原子和CO2中C原子都是sp雜化，直線形。C中NH3中N原子為sp3雜化，三角錐形。D中CH2O中C原子為sp2雜化，平面三角形。2A3DS原子最外層尚有孤電子對，參與成鍵電子對間的排斥，故H2S為V形結構；BF3中B原子最外層電子全部參與成鍵，三條BF鍵等效排斥，故分子的立體構型為平面三角形。4D中心原子價層電子對幾何構型為四面體形，所以應該是sp3雜化，A、B、C、D都符合，但V形結構的分子只有3個原子構成，所以答案選D。A項三角錐形的NH3結合一個H變?yōu)樗拿骟w形；B項PH3為三角錐形；C項H2O為V形，H2O結合一個H變?yōu)槿清F形結構。5D選項A、B中的CO和N2、PO與SO均屬于等電子體。選項C中NO與O3屬于等電子體，但NO與O2不是同素異形體。6A將四個選項分別與系列一、系列二對照驗證是否為等電子體即可。7B8.D9.D10C根據價層電子對互斥理論可知，在SO3中，S原子沒有孤電子對，但與S原子相連的原子個數為3，因此SO3分子結構呈平面三角形。11(1)OHNHH3O(2)H2SPH3SiH4HCl(3)NH、SiH4H3O、PH3解析(1)第2周期非金屬元素的氫化物具有10個電子，其分子結合1個H或失去1個H，都不會影響離子的電子數。同理第3周期元素的氫化物具有18個電子。12(1)三角錐形鍵和鍵(2)3NO2H2O=2HNO3NO(3)8NH33Cl2=N26NH4Cl6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375