选修三-第二章-分子结构与性质-第二节分子的立体构型

一、形形色色的分子1.三原子分子立体结构H2OCO2直线形V形键角：180°空间构型：105°2.四原子分子立体结构HCHONH3约120°107°键角：空间构型：平面三角形三角锥形3.五原子分子立体结构CH4正四面体键角：空间构型：109°28′4.其它P4正四面体C2H2直线形60°180°键角：空间构型：键角：空间构型：问题1同为三原子分子，CO2和H2O分子的空间结构却不同，什么原因？同为四原子分子，CH2O与NH3分子的空间结构也不同，什么原因？CH2ONH3二、价层电子对互斥理论分子的立体构型是“价层电子对”相互排斥的结果①价层电子对：分子中心原子上的电子对包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对取电子对相互排斥最小的构型，以使彼此之间远离→斥力最小，分子体系能量最低，最稳定。1.【理论内涵】实例解析:H2O中的中心原子为O，O有2对σ键电子对；NH3中的中心原子为N，有3对σ键电子对。指出下列物质分子中的中心原子和σ键电子对数：拓展练习:CO2C2H2C2H4中心原子上的孤电子对数=½（a-xb)②a：中心原子的价电子数（主族元素=最外层电子数）x：中心原子结合的原子数b：与中心原子结合的原子最多能接受的电子数实例解析:SO2a=6x=2b=2中心原子上的孤电子对数=½（a-xb）=½（6-2×2）=1问题2分子中的中心原子上的孤电子对求法是这样，那离子又怎样求呢？①阳离子：②阴离子：a为中心原子的最外层电子数-离子的电荷数a为中心原子的最外层电子数+离子的电荷数实例解析:CO32-NH4+a=5-1=4x=4b=1a=4+2=6x=3b=200½（a-xb）代表物电子式中心原子结合原子数σ键电子对孤电子对价层电子对数:::HNH:HNH33314CH4:::HCH:HH4404OCO::::::::CO22202H2O:::HOH:2224能力提升这些价层电子对在中心原子周围如何排列才能使斥力最小呢？问题32.价层电子对的空间构型即VSEPR模型VSEPR模型:直线平面三角形正四面体2价层电子对数目:34中心原子的孤电子对也要占据中心原子的空间，并与成键电子对互相排斥。推测分子或离子的空间构型必须略去VSEPR模型中的孤电子对。3.分子或离子的空间构型中心原子无孤电子对：与VSEPR模型相同中心原子有孤电子对：VSEPR模型略去孤电子对占据位置后的立体结构分子空间构型VSEPR模型：空间构型：V形四面体三角锥形①价层电子对数为4孤电子对数=1孤电子对数=2空间构型：VSEPR模型：正四面体孤电子对数=0空间构型：正四面体②价层电子对数为3VSEPR模型：平面三角形孤电子对数=0空间构型：平面三角形孤电子对数=1空间构型：V型总结σ键电子对数+孤对电子对数=价层电子对数价层电子对互斥理论VSEPR模型略去孤电子对分子的立体构型化学式中心原子孤电子对数σ键电子对数VSEPR模型空间构型H2SBF3NH2-CO32-SO2CO2CH42023V形平面三角形V形22平面三角形四面体四面体03平面三角形平面三角形12平面三角形V形02直线形直线形04正四面体正四面体【习题】利用价层电子对互斥理论分析H2O分子的立体构型，为什么H2O分子的键角为105°而非109°28'？问题34.排斥力：孤电子对-孤电子对孤电子对-σ键电子对σ键电子对-σ键电子对水分子的键角为什么比氨分子的键角小？若ABn型分子的中心原子A上没有孤对电子，运用价层电子对互斥模型，下列说法正确的A.若n=2，则分子的立体构型为V形B.若n=3，则分子的立体构型为三角锥形C.若n=4，则分子的立体构型为正四面体形D.以上说法都不正确【习题】答案：C1.用价层电子对互斥模型判断SO3的分子构型___2.用价层电子对互斥模型判断O3的分子构型____A.正四面体形B.V形C.三角锥形D.平面三角形DB1.下列分子或离子中，不含有孤对电子的是＿＿＿A.H2OB.H3O+C.NH3D.NH4+2.下列分子①BCl3、②CCl4、③H2S、④CS2中,其键角由小到大的顺序为＿＿＿3.以下分子或离子的结构为正四面体，且键角为109°28′的是_____①CH4②NH4+③CH3Cl④P4⑤SO42-A.①②③B.①②④C.①②⑤D.①④⑤D③②①④C第二节分子的立体构型三、杂化轨道理论简介美国科学家鲍林思考11.写出碳和氢原子的核外电子排布图？2.为什么碳原子与氢原子结合形成CH4而不是CH2？1s2p2s1sC:H:CC1s2p2s3.碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，为什么碳原子与4个氢原子的1s原子轨道重叠，能得到4个完全相同的C-H键？同一原子中，能量相近的不同类型的几个原子轨道在成键时，可以互相叠加重组，成为相同数目、“能量相等”的新轨道，这种新轨道叫杂化轨道。1.【理论内涵】三.杂化轨道理论激发2s2p激发态2s2pC的基态：2s22p2sp3杂化轨道杂化3spC原子的四个sp3杂化轨道分别与四个H原子的s轨道相互重叠，形成四个性质、能量和键角都完全相同的s-sp3σ键，从而构成一个正四面体构型的分子。2.杂化轨道形成①sp3杂化xyzxyzzxyzxyz109°28′1个s轨道与3个p轨道杂化形成4个sp3杂化轨道轨道间夹角为109.28′空间构型为正四面体形②sp2杂化xyzxyzzxyzxyz120°1个s轨道与2个p轨道杂化形成3个sp2杂化轨道轨道间夹角为120°，呈平面三角形。sp2杂化—BF3分子的形成实例解析:FFFBB:1s22s22p1没有3个成单电子2s2p激发2s2p杂化sp2杂化轨道③sp杂化xyzxyzzxyzxyz180°1个s轨道与1个p轨道杂化,形成2个sp杂化轨道轨道间夹角为180°，呈直线形。实例解析:sp杂化—BeCl2分子的形成180°ClClBe2s2pBe的基态激发2s2p激发态杂化sp杂化轨道3、杂化类型判断：杂化轨道只能形成σ键或容纳孤对电子，故有杂化类型判断：价层电子对数⇨杂化类型杂化轨道数=中心原子价层电子对数4sp2sp32sp3•在乙烯分子中，碳原子采取sp2杂化。每个碳原子另有一个p轨道不参与杂化；•杂化的三个轨道，形成σ键，未杂化的p轨道“肩并肩”重叠形成π键。•乙烯分子中有1个C-Cσ键，4个C-Hσ键，还有1个π键。双键=1σ+1π乙烯的sp2杂化图解对SO2与CO2说法正确的是()A．都是直线形结构B．中心原子都采取sp杂化轨道C．S原子和C原子上都没有孤对电子D．SO2为V形结构，CO2为直线形结构【习题】DCuSO4•5H2O四、配合物理论简介思考1为什么CuSO4•5H2O晶体是蓝色而无水CuSO4是白色？实验探究[2—1][Cu(H2O)4]2+SO42–天蓝色天蓝色天蓝色无色无色无色Na+Cl-K+Br-固体溶液颜色无色离子：CuSO4CuCl2•2H2OCuBr2NaClK2SO4KBr什么离子呈天蓝色：白色白色白色白色绿色深褐色思考2[Cu(H2O)4]2+Cu2+与H2O是如何结合的呢？H2X+O••••••••OXH•H••X•H••OXH•H••X•+1.配位键（1）概念：成键的两个原子一方提供孤电子对，一方提供空轨道而形成的共价键即“电子对给予—接受键”（2）形成条件：一方提供孤电子对(配体)，一方提供空轨道注意：①配位键与共价键性质完全相同②H3O+、NH4+中含有配位键Cu2+H+提供空轨道接受孤对电子H2O提供孤电子对H2OHOHHCuH2OH2OH2OOH22+常见的配体X-COCN-H2ONH3SCN-（3）表示方法AB请你写出NH4+的配位键的表示法？HOHHCuH2OH2OH2OOH22+电子对接受体电子对给予体讨论在NH3·BF3中，何种元素的原子提供孤对电子，何种元素的原子接受孤对电子?写出NH3·BF3的结构式NH3中N原子提供孤对电子BF3中的B原子提供空轨道接受孤对电子NHHHBFFF学以致用2.配位化合物读作（2）组成硫酸四水合铜Cu(H2O)4SO4（1）概念：金属离子（或原子）与某些分子或离子（称为配体）以配位键结合形成的化合物。Cu(H2O)4SO4内界外界中心离子配体配位数(配离子)（3）命名①配离子（从右向左，配位数→配体→合→中心原子或中心离子）②配合物→类似于酸、碱、盐硫酸四氨合铜[Cu(NH3)4]SO4氢氧化二氨合银[Ag(NH3)2]OH六氰合铁酸钾K3[Fe(CN)6]三氯一氨合铂酸钾K[Pt(NH3)Cl3][Cu(H2O)4]2+四水合铜离子(4)立体构型直线形如[Ag(NH3)2]+平面三角形如[HgI3]-配位数立体构型234正四面体形如[ZnCl4]2-平面正方形如[PtCl4]2-实验探究[2—2]向硫酸铜溶液中逐滴滴加氨水至过量，观察现象，分析得出结论。天蓝色溶液蓝色沉淀深蓝色溶液深蓝色晶体+乙醇静置Cu2++2NH3·H2O=Cu(OH)2↓+2NH4+Cu(OH)2+4NH3=[Cu(NH3)4]2++2OH-[Cu(NH3)4]SO4·H2O四水合铜离子四氨合铜离子向实验[2—2]深蓝色溶液中滴加硫酸，观察实验现象，由此现象变化说明了什么深蓝色溶液天蓝色溶液天蓝色溶液[Cu(NH3)4]2++4H+Cu2++4NH4+[Cu(NH3)4]2+NH4+不如稳定配位键的稳定性Cu2+OH2Cu2+NH3H+NH3在盛有FeCl3溶液（或任何含Fe3+的溶液）的试管中滴加KSCN溶液Fe3++3SCN-=Fe(SCN)3血红色配位数可为1—6Fe3+是如何检验的？能形成配合物的离子不能大量共存现象：生成血红色溶液思考NNNNFeCH3CH3H3CCOHOCOOHH3C血红素(Fe2+)结构示意图叶绿素结构示意图2.向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液，不能生成AgCl沉淀的是（）A.[Co(NH3)4Cl2]ClB.[Co(NH3)3Cl3]C.[Co(NH3)6]Cl3D.[Co(NH3)5Cl]Cl2B【习题】1.气态氯化铝（Al2Cl6）是具有配位键的化合物，分子中原子间成键关系如图所示，请将下列结构中你认为是配位键的斜线上加上箭头。AlClClClClAlClCl