化学选修3第二章第二节分子的立体构型

一、形形色色的分子NH3HCHO第二节分子的立体构型C2H2H2OCO2CH4分子的立体构型：分子中原子的空间关系C6H6C8H8CH3OHP4S8C60C20C40C70测分子立体结构：红外光谱仪→吸收峰→分析分子的立体构型是怎样测定的？科学视野同为三原子分子，CO2和H2O分子的空间结构为什么不同？直线形V形同为四原子分子，CH2O和NH3分子的空间结构为什么不同？三角锥形平面三角形③价层电子对是指分子中的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。二、价层电子对互斥模型（VSEPR）①一个共价分子或离子中，中心原子A周围所配置的原子B（配位原子）的立体构型，主要决定于中心原子的价电子层中各电子对间的相互排斥作用。②中心原子周围的电子对按尽可能互相远离的位置排布，使彼此间的排斥能最小，能量最低，物质最稳定。理论基本要点孤电子对之间的排斥力＞孤电子对与成键电子对（σ键电子对）之间的排斥力＞成键电子对之间的排斥力1、确定中心原子价层电子对判断价层电子对空间构型（1）σ键电子对数目：由分子式确定，即σ键个数，即配位原子个数根据价层电子对互斥理论判断分子立体构型（2）中心原子上的孤电子对数目=(a―xb)/2a为中心原子的价电子数，对于主族元素来说a等于最外层电子数x为与中心原子结合的原子数（配位原子的数目）b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子等于“8―价电子数”中心原子价层电子对数目=σ键电子对数目+中心原子上的孤电子对数目分子或离子中心原子axb中心原子上的孤电子对数价层电子对数H2OSO2O6212+2=4(a-xb)/2=2S6221+2=3(a-xb)/2=1NH4+N4410+4=4(a-xb)/2=0CO32-C6320+3=3(a-xb)/2=0（1）对于阳离子来说，a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数，其他不变；（2）对于阴离子来说，a为中心原子的价电子数加上离子的电荷数，其他不变。分子或离子中心原子axb中心原子上的孤电子对数价层电子对数CH4BF3CO2SO32-CH2O2价层电子对数目与其立体结构4356（1）VSEPR模型：2.根据价层电子对互斥理论判断分子的空间结构一个分子或离子中的价层电子对在空间的分布23456直线形平面三角形四面体三角双锥体八面体VSEPR模型：（2）VSEPR模型与分子的立体构型间的关系在VSEPR模型基础上，把孤电子对所占方向忽略后，所得到的几何体就是分子的空间构型。①价层电子对数=2VSEPR模型：分子的立体构型：CO2直线形实例：例如：②价层电子对数=3VSEPR模型：分子的立体构型：SO2、CH2O平面三角形或V形实例：③价层电子对数=4VSEPR模型：分子的立体构型：CH4、NH3、H2O四面体、三角锥形、V形实例：H2ONH3CH44=4+04=3+14=2+2分子类型代表物中心原子结合的原子数孤电子对数空间构型AB2CO220AB3CH2O30AB2SO221AB4CH440AB2H2O22AB3NH331直线形平面三角形四面体V形三角锥形分子立体构型的推断小结①确定价层电子对数判断VSEPR模型②再次判断孤电子对数③确立分子的立体构型（把孤电子对所占方向忽略）V形分子或离子中心原子上的孤电子对数价层电子对数VSEPR模型名称立体构型名称BF3SO32-NH4+H3O+1、下列物质中，分子的立体结构与水分子相似的是（）A、CO2B、H2SC、PCl3D、SiCl42、下列分子的立体结构，其中属于直线形分子的是（）A、H2OB、CO2C、CH4D、SO23、下列分子中，各原子均处于同一平面上的是（）A、NH3B、CCl4C、H2OD、CH2O4、下列分子或离子中，不含有孤对电子的是（）A、H2OB、H3O+C、NH3D、NH4+BBCDD5、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、①④⑤6、用价层电子对互斥模型判断SO3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BD1、写出C原子电子排布图，并由此推测：CH4分子的C原子有没有可能形成四个共价键？怎样才能形成四个共价键？2、如果C原子就以1个2s轨道和3个2p轨道上的单电子，分别与四个H原子的1s轨道上的单电子重叠成键，所形成的四个共价键能否完全相同？这与CH4分子的实际情况是否吻合？109°28′激发s2p2p2s2杂化3spsp3C原子基态原子电子排布图109°28′三、杂化轨道理论———解释分子的立体构型1、杂化轨道的概念在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道间通过相互的混杂后，形成轨道总数不变的几个能量与形状都相同的新轨道。2、杂化轨道的类型（中学阶段）（1）sp3杂化（2）sp2杂化（3）sp杂化sp3杂化轨道的形成过程xyzxyzzxyzxyz109°28′sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道杂化而得到四个sp3杂化轨道。每个杂化轨道的s成分为1/4，p成分为3/4，四个杂化轨道在空间分布呈正四面体，互成109º28′例如：CH4、NH3、H2Osp2杂化轨道的形成过程xyzxyzzxyzxyz120°sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道杂化而得到三个sp2杂化轨道。三个杂化轨道在空间分布是在同一平面上，互成120º例如：C2H4C2H4(sp2杂化）sp杂化轨道的形成过程xyzxyzzxyzxyz180°sp杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道杂化而得到两个sp杂化轨道。两个杂化轨道在空间分布呈直线型，互成180º例如：C2H2C2H2(sp杂化)3、杂化轨道类型的确定先确定分子或离子的VSEPR模型，然后确定中心原子的杂化轨道类型。杂化轨道数=价层电子对数价层电子对数234杂化轨道数常见杂化轨道类型234spsp2sp3代表物价层电子对数中心原子无孤对电子CO22CH2O3CH44中心原子有孤对电子SO23H2O4NH34直线形平面三角形四面体V形三角锥形推测分子立体构型杂化轨道类型spsp2sp3sp3sp3立体构型sp2V形注意：（1）杂化轨道形成目的：满足分子对称性要求，从而使分子的整体能量最低，最稳定。（2）杂化轨道不是单个原子的行为，而是在形成分子时中心原子采用的一种自发行为。（3）只有能量相近的轨道才能杂化。用杂化轨道理论分析下列物质的杂化轨道类型和分子的立体构型。（1）BF3（2）SO3（3）NH4+（4）H3O+（5）SO32-想一想小结：s-p型的三种杂化对比CH4,H2OBF3,C2H4BeCl2CO2C2H2实例四面体形平面三角形直线形空间构型109028’12001800杂化轨道间夹角4个sp3杂化轨道3个sp2杂化轨道2个sp杂化轨道杂化轨道数1个s+3个p1个s+2个p1个s+1个p参与杂化的原子轨道sp3Sp2sp杂化类型杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤对电子，剩余的p轨道可以形成π键1、氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为（）A．两种分子的中心原子杂化轨道类型不同，NH3为sp2杂化，而CH4是sp3杂化B．NH3分子中N原子形成3个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道C．NH3分子中有未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强D．氨气分子中氮原子电负性强于甲烷分子中的碳原子2、用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体结构，两个结论都正确的是（）A．直线形；三角锥形B．V形；三角锥形C．直线形；平面三角形D．V形；平面三角形CD3、下列关于丙烯（CH3CH=CH2）的说法正确的是（）A.丙烯分子有7个σ键，1个π键B.丙烯分子中3个碳原子都是sp3杂化C.丙烯分子中既存在极性键又存在非极性键D.丙烯分子中所有原子在同一平面上4、原子序数依次增大的X、Y、Z、W四种元素，其中X是形成化合物种最多的元素，Y原子基态时最外层电子数是其内层电子数的2倍，Z原子基态时2p原子轨道上有3个未成对的电子，W的原子序数为29。回答下列问题：(1)Y2X2分子中Y原子轨道的杂化类型为，1molY2X2含有σ键的数目为。(2)化合物ZX3的沸点比化合物YX4的高，其主要原因是。(3)元素Y的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体，元素Z的这种氧化物的分子式是。Cσ键电子对数孤电子对数分子的立体构型VSEPR模型价层电子对数杂化轨道类型孤电子对数σ键个数或配位原子个数(a-xb)/2234spsp2sp3234直线形平面三角形四面体小结固体溶液颜色无色离子：CuSO4CuCl2·2H2OCuBr2NaClK2SO4KBr蓝色离子：白色白色白色白色绿色深褐色[Cu(H2O)4]2+SO42–蓝色蓝色蓝色无色无色无色Na+Cl-K+Br-[实验2-1]通常把金属离子(或原子)与某些分子或离子以配位键结合形成的化合物称为配位化合物。1．配合物：CuH2OH2OH2OOH22+四水合铜离子四、配合物理论简介2、配位键：A表示提供孤电子对的原子叫配体（N、O、P、卤素的原子或离子）②形成配位键的条件：共用电子对由一个原子单方面提供给另一个原子共用所形成的共价键叫配位键。是一种特殊的共价键。①可用A→B表示即：电子对给予—接受键。B表示接受电子的原子叫接受体（一般为过渡金属原子或离子）一个原子提供孤对电子，另一原子提供空轨道。想一想经证明AlCl3主要是以二缔合物分子的形式存在，两分子间存在配位键，请画出配位键。AlAlClClClClClClCu2＋+2NH3·H2O=Cu(OH)2↓+2NH4＋Cu(OH)2+4NH3·H2O=[Cu(NH3)4]2＋+2OH－+4H2O[实验2-3]：Fe3＋溶液+KSCN溶液。实验现象为，化学方程式为。[实验2-2]：硫酸铜溶液+氨水+氨水→深蓝色的透明溶液；+极性较小的溶剂乙醇→深蓝色的晶体。Fe3++6SCN-[Fe(SCN)6]3-溶液为红色配合物是一个庞大的化合物家族，过渡金属配合物远比主族金属配合物多。2+CuNH3H3NNH3NH3易溶于水，难电离[Cu(NH3)4]2+SO42-中心原子内界(配离子)配位原子配位体配位数外界离子配合物配合物的组成：①中心原子：主要是过渡金属的阳离子。②配位体：可以是阴离子，如X-、OH-、SCN-、CN-、C2O42-、也可以是中性分子，如H2O、NH3、CO、醇、胺、醚等③配位数：直接同中心原子（或离子）配位的原子（离子或分子）总的数目。一般为2、4、6、8。配合物溶于水易电离为内界配离子和外界离子，而内界的配体离子和分子通常难以电离。Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物。已知这两种配合物的分子式分别为[Co(NH3)5Br]SO4和[Co(SO4)(NH3)5]Br。（1）分析[Co(NH3)5Br]SO4的中心离子，配位体及配位数？（2）若将第一种配合物的溶液中加入BaCl2溶液中，现象是。（3）若将第二种配合物的溶液中加入BaCl2溶液中，现象是，若加入AgNO3时，现象是。讨论：(2012江苏)一项科学研究成果表明，铜锰氧化物(CuMn2O4)能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。(3)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2－。不考虑空间构型，[Cu(OH)4]2－的结构可用示意图表示为。自右向左：配位数—配位体名称—合—中心离子[Co(NH3)6]Br3三溴化六氨合钴(Ⅲ)Na3AlF6六氟合铝酸钠配合物的命名：（了解）例如：注意：复盐：能电离出两种或两种以上阳离子的盐如明矾KAl(SO4)2·12H2O，仅在固态时稳定存在，一旦溶于水，几乎全部解离成各组分离子：KAl(SO4)2·12H2O(溶于水)=K++Al3++2SO42-+12H2O配合物盐：是在配合物的溶液或晶体中，均地存在着含有配位键的、能独立存在的复杂组成的离子：[Cu(NH3)4]SO4·H2O=[Cu(NH3)4]2++SO42-+H2O形形