选修Ⅲ第二章§2-2(高二)

欲穷千里目,更上一层楼选修Ⅲ§2-2（林老师）第1页共5页第二章分子结构与性质§2-2分子的立体结构【学习目标】1．了解价层电子对互斥理论原理及应用方法，会预测和判断简单分子或离子的立体结构；2．了解杂化轨道理论的要点，能根据杂化轨道理论判断和预测简单分子或离子的立体结构；3．了解配位键、配位化合物的概念和形成条件，能说明配合物的成键情况，能正确表示配位键【学习重点】1．分子的立体构型；2．价层电子对互斥理论、杂化轨道理论和配位键【学习难点】1．分子的立体构型2．价层电子对互斥理论、杂化轨道理论【知识梳理】一、价层电子对互斥（VSEPR）模型分子中的价电子对（包括和），因相互排斥而趋向彼此远离以减小排斥力，分子尽可能采取的空间构型。分子（或离子）的立体构型是价层电子对相互排斥的结果。价层电子对与VSEPR模型的关系价层电子对数目23456VSEPR模型三角双锥八面体价层电子对间角度二、杂化轨道理论在形成分子时，由于原子的相互影响，中心原子的若干个不同类型的原子轨道重新组合成一组新的、的轨道的过程称为轨道的，产生的新轨道叫。杂化轨道的数目组成杂化轨道的各原子轨道数目之和。三、配合物成键的两个原子一方提供，一方提供而形成的共价键称为配位键。金属离子（或原子）与某些分子或离子（称为配位体）以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。【重难点突破】一、价层电子对互斥理论1-1中心原子价层电子对计算方法：中心原子的价层电子对＝(a－x＋b)1/2式中：a——中心原子的价电子数；x——分子（或离子）的电荷；b——配位原子提供的电子数（配位原子为ⅦA时提供1e－、为ⅥA时提供0e－、为一价基团时提供1e－）中心原子σ键电子对数＝配位原子数1-2中心原子孤电子对计算方法用AXnEm表示只含一个中心原子的分子或离子，式中A表示中心原子，X表示配位原子，下标n表示配位原子个数；E表示中心原子上的孤电子对，下标m表示孤电子对数。m＝(A的族价－X的化合价×n±离子的电荷数)1/2阴离子用“＋”，阳离子用“－”。1-3VSEPR模型与分子立体构型的关系利用价层电子对互斥理论推测出的是电子对在空间的伸展情况，即价层电子对的空间构型，称为VSEPR模型。而分子的空间构型指的则是成键电子对空间构型，不包括孤对电子。因此二者可能相同也可能不同。在VSEPR模型中略去价层电子对中的孤电子对，就是分子的立体构型。1-4价层电子对之间斥力大小顺序——孤电子对对键角的影响（1）孤电子对-孤电子对＞孤电子对-键合电子对＞键合电子对-键合电子对（2）叁键＞双键＞单键欲穷千里目,更上一层楼选修Ⅲ§2-2（林老师）第2页共5页（3）χ弱-χ弱＞χ弱-χ强＞χ强-χ强（χ代表配位原子的电负性）（4）同种元素原子与不同种中心原子配位，χ强＞χ弱（χ代表中心原子的电负性）【思考】CH4、NH3、H2O的中心原子VSEPR模型都是四面体形，为什么三种分子的立体构型不同，且∠HCH＝109°28′，∠HNH＝107°，∠HOH＝105°？【方法引领】①中心原子上无孤电子对的分子空间构型确定方法中心原子上无孤电子对（所有价电子都用于形成共价键），其分子空间构型与VSEPR模型一致，可以用中心原子周围的原子数来预测。ABnVSEPR模型分子立体结构实例n＝2直线形直线形CO2、BeCl2n＝3平面三角形平面三角形CH2O、BF3n＝4正四面体形正四面体形CH4、SiF4②中心原子上有孤电子对的分子空间构型确定方法中心原子上有孤电子对，孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与排斥，其分子空间构型与VSEPR模型不一致。应在VSEPR模型中略去价层电子对中的孤电子对，即得到分子的立体构型。【典例分析】SO2Cl2和SO2F2都是AX4E0型分子。已知S与O之间以双键结合，S与Cl或S与F之间以单键结合。你预测SO2Cl2和SO2F2的立体构型是；∠O－S－O109°28′，∠Cl－S－Cl∠Cl－S－O109°28′；SO2Cl2分子中∠Cl－S－ClSO2F2分子中∠F－S－F（选填“＞”、“＜”或“＝”）。【课堂练习1】用价层电子对互斥模型推测下列分子或离子的空间构型：BeCl2；NH2－__SO32-；NO3－；SnCl62－；ClO4－；PF3Cl2。二、杂化轨道2-1杂化轨道的数目轨道杂化类型杂化轨道数目和名称杂化轨道空间伸展形状杂化轨道间夹角参与杂化的原子轨道及数目sp2个sp杂化轨道直线形180°1个ns轨道＋1个np轨道sp23个sp2杂化轨道平面三角形120°1个ns轨道＋2个np轨道sp34个sp3杂化轨道正四面体形109°28′1个ns轨道＋3个np轨道2-2杂化轨道的应用杂化轨道只用于形成σ键或容纳孤电子对。sp和sp2杂化方式中，还有未参与杂化的np可用于形成π键。【方法引领】快速确定杂化轨道数目的方法：杂化轨道数＝中心原子的孤电子对数＋与中心原子结合的其他原子的个数2-3VSEPR模型与中心原子杂化轨道类型的对应关系价层电子对数σ键电子对数孤电子对数VSEPR模型中心原子杂化轨道类型分子的立体构型实例220直线形sp直线形BeCl2、HgCl2、CO2330平面三角形sp2平面三角形BF3、BCl321V形SnCl2、PbCl2440四面体sp3正四面体CH4、SiF4、CCl431三角锥形NH3、NF3、PCl322V形H2O、H2S、SCl2欲穷千里目,更上一层楼选修Ⅲ§2-2（林老师）第3页共5页【典例分析】下图是科学怪杰鲍林谢世前留给世人的一个未解之谜。图示结构的分子式是，它的所有原子是否处于同一平面上？该分子中sp杂化的N原子有个，sp2杂化的N原子有个，sp3杂化的N原子有个。【课堂练习2】指出下列分子中，中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子的几何构型。三、配合物3-1配位键的表示方法与形成条件A→B，A表示提供孤电子对的原子，B表示提供空轨道接受孤电子对的原子。3-2配合物的组成3-3配合物的命名【典例分析】溶液中的Fe3+除可用KSCN溶液检验外，还可以用黄血盐K4[Fe(CN)6]进行检验，生成一种名为普鲁士蓝的蓝色沉淀Fe4[Fe(CN)6]3；而Fe2+则用赤血盐K3[Fe(CN)6]进行检验，也生成一种蓝色沉淀Fe3[Fe(CN)6]2，这种沉淀叫做滕氏蓝。回答下列问题：赤血盐的化学名称是；普鲁士蓝中的外界是，化学名称是。黄血盐不如赤血盐稳定，久置会逐渐失效，其原因是。【课堂练习3】（1）填表化学式名称中心离子配位体配位数[CoCl2(NH3)2H2O]ClK[PtCl5NH3][Ag(NH3)2]NO3（2）Co3+的八面体配合物CoClm·nNH3，若1mol此配合物与足量AgNO3溶液作用生成1molAgCl沉淀，则m、n值分别为A．m＝1，n＝5B．m＝3，n＝4C．m＝5，n＝1D．m＝4，n＝5【对应练习】1．N2F2存在顺式和反式两种异构体，据此判断N2F2分子中两个氮原子之间的成键情况是A．氮原子采取sp杂化，只有一个σ键B．氮原子采取sp杂化，只有一个π键C．氮原子采取sp2杂化，一个σ键，一个π键D．氮原子采取sp3杂化，两个σ键2．SF6是正八面体构型分子，中心原子S原子采取sp3d2杂化，形成6个等性杂化轨道。一般认为3d轨道参与杂化，须满足两个条件：一是与中心原子结合的配位原子的电负性比中心原子的电负性大得多；二是形成新键所放出的能量可以补偿s、p电子激发到d轨道的能量。据此估计下列分子能够形成的是①PCl3②NCl5③PF5④SH6⑤PI5⑥NF3A．①③⑤B．②④⑥C．①②③⑥D．①③⑥3．下列关于原子轨道的说法正确的是A．凡中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体B．CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形分子式杂化轨道类型分子的几何构型PCl3BCl3CS2Cl2O[Cu(NH3)4]SO4内界外界中心原子配位体配位原子配位数NNNNNNNOHHONNN欲穷千里目,更上一层楼选修Ⅲ§2-2（林老师）第4页共5页成的C．sp3杂化轨道是由同一原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相等的新轨道D．凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采取sp3杂化轨道成键4．在CuCl2溶液中存在如下平衡：[CuCl4]2－＋4H2O[Cu(H2O)4]2+＋4Cl－，下列说法不正确的是绿色蓝色A．将CuCl2固体溶于少量水中得到绿色溶液B．将CuCl2固体溶于大量水中得到蓝色溶液C．从上述平衡可以看出[Cu(H2O)4]2+比[CuCl4]2－稳定D．[CuCl4]2－和[Cu(H2O)4]2+都是配离子5．在黄色的FeCl3溶液中加入无色的KSCN溶液，溶液变成血红色，这是检验Fe3+常用的方法。Fe3+与SCN－可以形成多种配位数的配离子。若Fe3+与SCN－以个数比1∶1配合所得的配离子符号是，含该离子的配合物化学式是；若Fe3+与SCN－以个数比1∶5配合，则FeCl3与KSCN在水溶液中发生反应的化学议程式可表示为。6．H3O+、PH3、NH3的中心原子轨道杂化类型是，空间构型为；三种微粒键角（∠HRH）关系是：＜＜；Cl2O和Br2O的立体构型都是___，O原子都采取，∠ClOCl∠BrOBr（填“＞”、“＜”或“＝”）；C2H4分子中C原子采取，6个原子，∠HCC120°（填“＞”、“＜”或“＝”，下同），∠HCH120°。CH2Cl2分子中键角大小顺序为＞＞。7．AlCl3属于共价化合物，气态时氯化铝分子以配位键结合成Al2Cl6，写出Al2Cl6的结构式：H3BO3是一元弱酸，它在水中并不是自身电离出H+，完成以下离子方程式。8．有A、B、C、D四种元素，A元素是所有元素中原子半径最小的元素；B、C两种元素原子的核外电子层数相同，C元素的单质为深棕红色液体，B元素的最高价阳离子0.5mol被还原成中性原子时需得到6.02×1023个电子。当B元素的单质同盐酸充分反应时，放出0.02gH2，用去B元素0.4g；D元素的气态氢化物和最高价氧化物的水化物之间反应生成盐。（1）各元素的名称分别为A_、B__、C___、D__。（2）四种元素形成常见化合物中具有离子键、极性键、配位键的物质是__，电子式为______________，NH4＋中心原子价层电子对计算式是，立体构型是，∠HNH＝。（3）已知D4A44＋的空间构型与DA4＋相同，请画出这两种离子的结构式。【走近高考】1．(2010-海南)下列描述中正确的是A．CS2为V形的极性分子B．ClO—3的空间构型为平面三角形C．SF6中有6对完全相同的成键电子对D．SiF4和SO2－3的中心原子均为sp3杂化2．（2010-山东）碳族元素包括C、Si、Ge、Sn、Pb。。（1）碳纳米管有单层或多层石墨层卷曲而成，其结构类似于石墨晶体，每个碳原子通过杂化与周围碳原子成键。（2）用价层电子对互斥理论推断SnBr2分子中Sn－Br的键角120°（填“＞”、“＜”或“＝”）。3．（2010-福建）（1）已知CN－与N2结构相似，推算HCN分子中C原子轨道杂化类型是，σ键与π键数目之比为。（2）在CrCl3的水溶液中，一定条件下存在组成为[CrCln(H2O)6－n]x+（n和x均为正整数）的配HO—B—OHOH＋H2O欲穷千里目,更上一层楼选修Ⅲ§2-2（林老师）第5页共5页离子，将其通过氢离子交换树脂（R-H），可发生离子交换反应：[CrCln(H2O)6－n]x+＋xR-H→Rx[CrCln(H2O)6－n]＋xH+交换出来的H+经中和滴定，即可求出x和n，确定配离子的组成。将含0.0015mol[CrCln(H2O)6－n]x+的溶液，与R-H完全交换后，中和生成的H+需浓度为0.1200mol·L－1NaOH溶液25.00mL，该配离子的化学式为。4．（2011-福建）氮元素可以形成多种化合物。回答以下问题：（1）基态氮原子的价电子排布式是__。（2）C、N、