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第二節(jié) 分子的立體構(gòu)型,一、形形色色的分子 1.三原子分子的立體構(gòu)型有_____形和__形兩種。如,180°,直線形,105°,V形,直線,V,2.四原子分子大多數(shù)采取_________形和_______形兩種立體構(gòu)型。如,120°,107°,平面三角形,三角錐形,平面三角,三角錐,3.五原子分子的可能立體構(gòu)型更多，最常見的是_________形。 如,109°28′,正四面體形,109°28′,正四面體形,正四面體,二、價層電子對互斥理論 1.價層電子對互斥理論(VSEPR)。 對ABn型的分子或離子，中心原子A的價層電子對(包括成鍵 ___________和未成鍵的_________)之間由于存在排斥力，將 使分子的幾何構(gòu)型總是采取電子對_________最小的那種構(gòu) 型，以使彼此之間_____最小，分子或離子的體系能量_____， _______。,σ鍵電子對,孤電子對,相互排斥,斥力,最低,最穩(wěn)定,2.價層電子對數(shù)的計算。 價層電子對數(shù)=____________________________________ (1)σ鍵電子對數(shù)=________________________________。 (2)中心原子上的孤電子對數(shù)=________ a為中心原子的_________； x為與中心原子結(jié)合的_______； b為與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的_______(H為__，其他原子為___________________)。,σ鍵電子對數(shù)+中心原子上的孤電子對數(shù),σ鍵個數(shù)=與中心原子結(jié)合的原子數(shù),價電子數(shù),原子數(shù),電子數(shù),1,8-該原子的價電子數(shù),3.價層電子對的空間構(gòu)型(即VSEPR模型)： 電子對數(shù)目： 2 3 4 VSEPR模型：_______ ___________ ___________,直線形,平面三角形,正四面體形,4.VSEPR模型應(yīng)用——預(yù)測分子立體構(gòu)型： (1)中心原子不含孤電子對的分子。 中心原子不含孤電子對的分子，VSEPR模型與分子的立體構(gòu)型一致。,直線形,平面三角形,正四面體形,直線形,平面三角形,正四面體形,(2)中心原子含孤電子對的分子。 中心原子若有孤電子對，孤電子對也要占據(jù)中心原子的空間，并與成鍵電子對互相排斥。則VSEPR模型與分子的立體構(gòu)型不一致。 推測分子的立體模型必須略去VSEPR模型中的孤電子對。,正四面體形,三角錐形,正四面體形,V形,平面三角形,V形,三、雜化軌道理論簡介 1.概念：在形成分子時，由于原子的相互影響，若干個不同類型但_________的原子軌道發(fā)生混雜，重新組合成一組新軌道的過程叫做_______________，所形成的新軌道就稱為_________。,能量相近,原子軌道的雜化,雜化軌道,2.要點(diǎn)： (1)能量相近：參與雜化的各原子軌道能量要_____(同一能級組或相近能級組的軌道)。 (2)數(shù)目不變：參與雜化的軌道數(shù)目等于形成的_________數(shù)目。 (3)排斥力最?。弘s化軌道在空間取最大夾角分布，且不同的雜化軌道伸展方向不同。,相近,雜化軌道,3.雜化軌道分類： (1)等性雜化：參與雜化的各原子軌道進(jìn)行成分的均勻混合。如,180°,直線形,120°,平面三角形,109°28′,正四面體形,雜化軌道類型與分子空間構(gòu)型的關(guān)系：,直線形,平面三角形,正四面體形,CO2、C2H2,BF3,CH4、CCl4,(2)不等性雜化：參與雜化的各原子軌道進(jìn)行成分上的不均勻混合。某個雜化軌道有孤電子對，如NH3的氮原子的sp3雜化。,四、配合物理論簡介 1.配位鍵： (1)概念：由一個原子單方面提供_________，而另一個原子 提供_______而形成的共價鍵，即“電子對給予-接受鍵”， 是一類特殊的共價鍵。 (2)表示：配位鍵可以用A→B來表示，其中A是提供_________ 的原子，叫做給予體；B是接受_______的原子，叫做接受體。,孤電子對,空軌道,孤電子對,電子對,2.配位化合物： (1)概念：_________________與某些分子或離子(稱為_____) 以_______結(jié)合形成的化合物，簡稱配合物。 (2)形成條件。 ①配體有孤電子對；②中心原子有空軌道。,金屬離子(或原子),配體,配位鍵,(3)配合物的形成舉例。,藍(lán)色沉淀,溶解,深藍(lán),變紅,1.辨析下列說法的正誤： (1)NH3分子的VSEPR模型與分子構(gòu)型不一致。( ) 分析：NH3分子中的中心原子氮原子采取的是sp3不等性雜化，有一對孤電子對，VSEPR模型是正四面體形，而NH3分子的空間構(gòu)型是三角錐形。 (2)五原子分子的立體結(jié)構(gòu)都是正四面體形。( ) 分析：五原子分子的立體結(jié)構(gòu)不一定都是正四面體形，例如甲烷的氯代產(chǎn)物中只有四氯化碳為正四面體形，其余都不是正四面體形。,√,×,(3)雜化軌道中一定有一個電子。( ) 分析：并不是所有的雜化軌道都含有電子，也可以是空軌道，還可以有一對孤電子對。 (4)兩種分子的雜化方式一樣，但是分子構(gòu)型卻不一定相同。 ( ) 分析：雜化方式相同，有的含有孤電子對，有的沒有孤電子對，則分子構(gòu)型不同，例如NH3、H2O和CH4，中心原子均為sp3雜化。,×,√,(5)硫酸銅溶液呈藍(lán)色的原因是Cu2+在水中形成了配離子。 ( ) 分析：Cu2+在水中與H2O分子形成[Cu(H2O)4]2+，呈天藍(lán)色。,√,2.用價層電子對互斥理論模型預(yù)測下列粒子的立體結(jié)構(gòu)是三角錐形的是( ) A.PCl3 B.BeCl2 C. D.SO3 【解析】選A。根據(jù)中心原子孤電子對的計算公式 (a-xb)可知，PCl3的孤電子對數(shù)是1，為三角錐形，A正確；BeCl2、 、SO3均無孤電子對，分別為直線形、正四面體形和平面三角形。,3.sp3雜化形成的AB4型分子的立體構(gòu)型為( ) A.平面四邊形 B.正四面體形 C.四角錐形 D.平面三角形 【解析】選B。sp3雜化形成的AB4型分子的立體構(gòu)型應(yīng)該為正四面體形，例如甲烷、四氯化碳等。,4.下列分子中的中心原子采取sp3雜化的是( ) A.H2O B.CO2 C.SO2 D.BF3 【解析】選A。H2O中的氧原子采取sp3雜化，CO2中的碳原子采取sp雜化。SO2中的硫原子采取sp2雜化。BF3中的硼原子采取sp2雜化。,5.在離子中NH3與中心離子Cu2+結(jié)合的化學(xué)鍵是( ) A.離子鍵 B.非極性鍵 C.極性鍵 D.配位鍵 【解析】選D。中心原子(或離子)與配體之間的化學(xué)鍵是配位鍵。,6.下列各種說法中錯誤的是( ) A.形成配位鍵的條件是一方有空軌道，一方有孤電子對 B.配位鍵是一種特殊的共價鍵 C.配位化合物中的配體可以是分子也可以是陰離子 D.共價鍵的形成條件是成鍵原子必須有未成對電子 【解析】選D。配位鍵是一方提供孤電子對，另一方提供空軌道形成的一種特殊共價鍵，配體可以是分子，也可以是陰離子。,一、價層電子對互斥理論與分子結(jié)構(gòu) 1.中心原子價層電子對數(shù)的確定方法： 方法一：中心原子價層電子對數(shù)=σ鍵數(shù)+中心原子的孤電子對數(shù)。 方法二：中心原子的價層電子對數(shù)=(中心原子的價電子數(shù)+配位原子提供的價電子數(shù)之和)÷2。,配位原子中鹵素原子、氫原子提供1個價電子，氧原子和硫原 子按不提供價電子計算。例如：BF3分子，硼原子有3個價電 子，三個氟原子各提供一個價電子，共有6個價電子，所以硼 原子價層電子對數(shù)為3。再如SO2分子，硫原子有6個價電子， 氧原子不提供價電子，故硫原子價層電子對數(shù)為3。 對于離子，若是陽離子，中心原子的價電子數(shù)應(yīng)減去離子所 帶電荷數(shù)，若是陰離子，則應(yīng)加上離子所帶電荷數(shù)。如 中氮原子的價電子數(shù)則應(yīng)減去1，而 中磷原子的價電子數(shù) 應(yīng)加上3。,2.VSEPR模型——價層電子對的立體構(gòu)型：由于價層電子對之間的相互排斥作用，它們趨向于盡可能相互遠(yuǎn)離。于是價層電子對的立體構(gòu)型與價層電子對數(shù)目的關(guān)系如下表： 這樣已知價層電子對的數(shù)目，就可以確定它們的立體構(gòu)型。,3.分子或離子的立體構(gòu)型的確定：價層電子對有成鍵電子對和孤電子對之分，價層電子對的總數(shù)減去成鍵電子對數(shù)，得孤電子對數(shù)。根據(jù)成鍵電子對數(shù)和孤電子對數(shù)，可以確定相應(yīng)的較穩(wěn)定的分子立體構(gòu)型，如下表所示：,【警示】 使用價層電子對互斥理論判斷分子空間構(gòu)型的注意事項 (1)價層電子對互斥模型是價層電子對的空間構(gòu)型； (2)分子的空間構(gòu)型指的是成鍵電子對的空間構(gòu)型，不包括孤電子對； (3)二者是否一致取決于中心原子上有無孤電子對，沒有孤電子對時二者一致，有孤電子對時二者不一致。,【微點(diǎn)撥】 (1)判斷分子立體構(gòu)型時，如何判斷鍵角大??？ 提示：如果在價層電子對中出現(xiàn)孤電子對時，價層電子對立體構(gòu)型還與下列斥力順序有關(guān)：孤電子對-孤電子對孤電子對-成鍵電子對成鍵電子對-成鍵電子對。因此價層電子對立體構(gòu)型為三角形和四面體形時，孤電子對的存在會改變成鍵電子對的分布空間。所以H2O分子的鍵角應(yīng)小于109°28′。,(2)對于分子中有雙鍵、三鍵等多重鍵時，判斷其分子構(gòu)型時，如何處理？ 提示：對于分子中有雙鍵、三鍵等多重鍵時，使用價層電子對互斥理論判斷其分子構(gòu)型時，雙鍵的兩對電子和三鍵的三對電子只能作為一對電子來處理，或者說在確定中心原子的價層電子對總數(shù)時不包括π電子。,【典題訓(xùn)練】用價層電子對互斥理論推測下列分子或離子的立體構(gòu)型：,【解題指南】解答本題應(yīng)注意以下兩點(diǎn)： (1)確定每個微粒結(jié)構(gòu)中成鍵情況及孤電子對。 (2)根據(jù)VSEPR模型判斷分子或離子的立體構(gòu)型。 【解析】根據(jù)各分子的電子式和結(jié)構(gòu)式，分析中心原子的孤電子對數(shù)，依據(jù)中心原子連接的原子數(shù)和孤電子對數(shù)，確定VSEPR模型和分子或離子的立體構(gòu)型。,答案：,【誤區(qū)警示】使用價層電子對互斥理論判斷分子立體構(gòu)型時的注意事項 價層電子對的立體構(gòu)型與分子的立體構(gòu)型不一定一致，而分子的立體構(gòu)型指的是成鍵電子對的立體構(gòu)型，不包括孤電子對(未用于形成共價鍵的電子對)。兩者是否一致取決于中心原子上有無孤電子對，當(dāng)中心原子上無孤電子對時，兩者的構(gòu)型一致；當(dāng)中心原子上有孤電子對時，兩者的構(gòu)型不一致。,【變式訓(xùn)練】(2014·岳陽高二檢測)用價層電子對互斥理論(VSEPR)預(yù)測下列分子或離子的立體構(gòu)型。 (1)H2Se________；(2)CF4________； (3)BCl3________；(4)SO2________； (5)PH3_________；(6) ________。,【解析】根據(jù)中心原子A的價層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)+ (a-xb)。經(jīng)計算得出：幾種分子或者離子的價層電子對數(shù)分別是4、4、3、3、4、4，但是H2Se有兩對孤電子對，SO2有一對孤電子對，PH3有一對孤電子對，所以立體構(gòu)型分別為V形、正四面體形、平面三角形、V形、三角錐形和正四面體形。,答案：(1)V形 (2)正四面體形 (3)平面三角形 (4)V形 (5)三角錐形 (6)正四面體形,【加固訓(xùn)練】下列分子和離子中，中心原子價層電子對的幾何構(gòu)型為四面體形且分子或離子的立體構(gòu)型為V形的是( ) A. B.PH3 C.H3O+ D.OF2 【解析】選D。四個選項中的分子或離子中心原子的價層電子對數(shù)都為4且空間構(gòu)型都為四面體形，但只有OF2中心原子結(jié)合兩個氟原子，分子的空間構(gòu)型為V形。分子的空間構(gòu)型與分子中中心原子的價層電子對的幾何構(gòu)型不是一回事。,二、分子空間構(gòu)型和雜化軌道的類型關(guān)系 1.雜化軌道類型的判斷：因為雜化軌道只能用于形成σ鍵或者用來容納孤電子對，而兩個原子之間只能形成一個σ鍵，故有下列關(guān)系： 雜化軌道數(shù)=中心原子孤電子對數(shù)+中心原子結(jié)合的原子數(shù)，再由雜化軌道數(shù)判斷雜化類型。例如：,2.雜化軌道類型與分子構(gòu)型的關(guān)系：,【點(diǎn)撥】 理解雜化軌道需注意的幾點(diǎn)： (1)雜化軌道間的夾角與分子內(nèi)的鍵角不一定相同，中心原子雜化類型相同時孤電子對越多，鍵角越小。例如，NH3中的氮原子與CH4中的碳原子均為sp3雜化，但是鍵角分別為107°和109°28′； (2)雜化軌道與參與雜化的原子軌道數(shù)目相同，但能量不同； (3)雜化軌道也符合價層電子對互斥模型，應(yīng)盡量占據(jù)整個空間，使它們之間的排斥力最小。,【微思考】 (1)CO2、SO2和H2O都是三原子分子，為什么它們的立體構(gòu)型不同？試用雜化軌道理論解釋。 提示：①CO2分子中的中心原子碳原子采用的是sp雜化，2個雜化軌道以碳原子為中點(diǎn)，呈直線形分布，分別與2個氧原子的2p軌道形成σ鍵，鍵角為180°，分子呈直線形；,②SO2分子中的中心原子硫原子采用的是sp2雜化，3個雜化軌道以硫原子為中心，呈平面三角形分布，其中1個軌道中是孤電子對，另2個軌道中的未成對電子，分別與2個氧原子的2p軌道形成σ鍵，分子呈V形，由于孤電子對的排斥作用，使鍵角小于120°。 ③H2O分子中的中心原子氧原子采用的是sp3雜化，4個雜化軌道以氧原子為中心呈正四面體形分布，其中有2個軌道中是孤電子對，另2個軌道中的未成對電子分別與2個氫原子的1s軌道形成σ鍵，分子呈V形，由于2個孤電子對的排斥作用，使鍵角小于109°28′。,(2)原子軌道雜化后，數(shù)量和能量有什么變化？ 提示：雜化軌道與參與雜化的原子軌道數(shù)目相同，但能量不同。s軌道與p軌道的能量不同，雜化后，形成的一組雜化軌道能量相同。,【典題訓(xùn)練】(2014·南通高二檢測)指出下列中心原子的雜化軌道類型。 (1)CO2(直線形)______ (2)SiF4(正四面體形)______ (3)BCl3(平面三角形)______ (4)NF3(三角錐形)______ (5) (V形)______ (6)N2H4(N—N單鍵，非平面形)：______,【解題指南】解答本題需要注意以下兩點(diǎn)： (1)分子結(jié)構(gòu)與雜化類型的聯(lián)系； (2)雜化類型中的特殊性：是否含有孤電子對。 【解析】(1)CO2：C以兩個sp雜化軌道分別與兩個O形成σ鍵，C上另兩個未雜化的p軌道分別與兩個O上的p軌道形成π鍵，分子構(gòu)型為直線形； (2)SiF4：Si以四個sp3雜化軌道分別與四個F形成σ鍵，分子構(gòu)型為正四面體形；,(3)BCl3：B采取sp2雜化，三個雜化軌道分別與三個Cl形成σ鍵，分子構(gòu)型為平面三角形； (4)NF3：N采取sp3雜化，其中一個雜化軌道上有一對孤電子對，不參與成鍵，另外三個雜化軌道分別與三個F形成σ鍵，由于一對孤電子對的存在，三個F不可能平分N周圍的空間，而是被孤電子對排斥到一側(cè)，形成三角錐形結(jié)構(gòu)；,(5) ：N采取sp2雜化，其中兩個雜化軌道分別與兩個O形成σ鍵，另一個有一對孤電子對，形成V形分子結(jié)構(gòu)； (6)N2H4：N采取sp3雜化，四個雜化軌道中的三個分別與一個N和兩個H形成三個σ鍵，每個N上還有一對孤電子對，故不可能為平面結(jié)構(gòu)。 答案：(1)sp (2)sp3 (3)sp2 (4)sp3 (5)sp2 (6)sp3,【方法規(guī)律】判斷中心原子雜化軌道類型的兩種方法 (1)根據(jù)雜化軌道的空間構(gòu)型判斷。 ①若雜化軌道在空間的分布為正四面體或三角錐形，則中心原子發(fā)生sp3雜化。 ②若雜化軌道在空間的分布呈平面三角形，則中心原子發(fā)生sp2雜化。 ③若雜化軌道在空間的分布呈直線形，則中心原子發(fā)生sp雜化。,(2)根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷：若雜化軌道之間的夾角為109°28′，則中心原子發(fā)生sp3雜化；若雜化軌道之間的夾角為120°，則中心原子發(fā)生sp2雜化；若雜化軌道之間的夾角為180°，則中心原子發(fā)生sp雜化。,【變式訓(xùn)練】(2014·啟東中學(xué)高二檢測)s軌道與s軌道重疊形成的共價鍵可用符號表示為σs-s，p軌道與p軌道以“頭碰頭”方式重疊形成的共價鍵可用符號表示為σp-p，請指出下列分子中含有σs-sp鍵的是( ) A.N2 B.C2H4 C.C2H2 D.HCl 【解析】選C。要形成σs-sp鍵，應(yīng)有sp雜化軌道，中心原子要發(fā)生sp雜化，A、D項中是雙原子分子，無雜化軌道，B項中的碳原子是sp2雜化，C項中的碳原子是sp雜化。,【加固訓(xùn)練】下列分子中，中心原子是sp雜化的是( ) A.BeCl2 B.H2O C.CH4 D.BF3 【解析】選A。BeCl2中鈹原子發(fā)生sp雜化，分子為直線形；BF3中硼原子發(fā)生sp2雜化，分子為平面三角形；H2O中的O和CH4中的C都發(fā)生sp3雜化。,三、配位鍵與配位化合物 1.配位鍵與非極性鍵、極性鍵的區(qū)別與聯(lián)系：,2.配合物的組成： 一般中心原子(或離子)配位數(shù)是2、4、6。,3.形成配合物的條件： (1)配體有孤電子對。 (2)中心原子(或離子)有空軌道。 4.配合物的穩(wěn)定性：配合物具有一定的穩(wěn)定性。配合物中的配位鍵越強(qiáng)，配合物越穩(wěn)定。當(dāng)作為中心原子的金屬離子相同時，配合物的穩(wěn)定性與配體的性質(zhì)有關(guān)。 5.配合物形成時的性質(zhì)改變： (1)顏色的改變，如Fe(SCN)3的形成。 (2)溶解度的改變，如AgCl→[Ag(NH3)2]+。,【警示】 (1)配位鍵的強(qiáng)度有大有小，因而形成的配合物有的很穩(wěn)定，有的很不穩(wěn)定。 (2)許多過渡金屬離子對多種配體具有很強(qiáng)的結(jié)合力，因而過渡金屬配合物遠(yuǎn)比主族金屬配合物多。,【微思考】 (1)氨氣和銨根離子中均存在N—H鍵，這兩個微粒中的N—H鍵是否相同？ 提示：在氨氣和銨根離子中均存在N—H鍵，在形成過程上有差別，在氨氣中三個N—H鍵的共用電子對均來自于氮原子和氫原子；而在銨根離子中，四個N—H鍵其中三個和氨分子中的完全一樣，第四個N—H鍵的共用電子對完全由氮原子提供，屬于配位鍵。,(2)三價鐵離子檢驗用到了硫氰化鉀溶液，溶液呈紅色，為什么呢？ 提示：三價鐵離子與硫氰根離子形成配位鍵和配合物，配合離子(配合物)的溶液顏色為紅色，即配位化合物的形成改變了溶液的顏色。,【典題訓(xùn)練】(2014·廈門高二檢測)向盛有硫酸銅水溶液的試管里加入氨水，首先形成難溶物，繼續(xù)添加氨水，難溶物溶解得到深藍(lán)色的透明溶液。下列對此現(xiàn)象說法正確的是( ) A.反應(yīng)后溶液中不存在任何沉淀，所以反應(yīng)前后Cu2+的濃度不變 B.沉淀溶解后，生成深藍(lán)色的配合離子[Cu(NH3)4]2+ C.向反應(yīng)后的溶液加入乙醇溶液不會發(fā)生變化，因為[Cu(NH3)4]2+不會與乙醇發(fā)生反應(yīng) D.在[Cu(NH3)4]2+中，Cu2+給出孤電子對，NH3提供空軌道,【解題指南】解答本題時要注意以下兩點(diǎn)： (1)配合物的形成過程。 (2)配位鍵、配位化合物的性質(zhì)。 【解析】選B。通過現(xiàn)象分析可知：銅離子與一水合氨先生成氫氧化銅藍(lán)色沉淀，繼續(xù)滴加氨水沉淀溶解生成[Cu(NH3)4]2+，A錯誤，B正確；[Cu(NH3)4]2+會隨著水中乙醇含量增多逐漸形成沉淀[Cu(NH3)4]SO4·H2O，C錯誤；在[Cu(NH3)4]2+中，Cu2+提供空軌道，NH3給出孤電子對，D錯誤。,【方法規(guī)律】準(zhǔn)確判斷配位鍵的方法 (1)掌握好配位鍵的形成條件：一種原子有空軌道，另一種原子有孤電子對。 (2)正確分析原子的最外層電子排布和成鍵情況。,【變式訓(xùn)練】氣態(tài)氯化鋁(Al2Cl6)是具有配位鍵的化合物，分子中原子間成鍵關(guān)系如圖所示。請將圖中你認(rèn)為是配位鍵的斜線加上箭頭。,【解析】氯原子最外層有7個電子，鋁原子最外層有3個電子，題圖中每個鍵代表1對共用電子對，據(jù)此可判斷氯化鋁(Al2Cl6)中與兩個鋁形成共價鍵的氯原子中，有一個鍵是配位鍵，氯原子提供電子對，鋁原子提供空軌道。配位鍵的箭頭指向提供空軌道的一方。,答案： 或,【加固訓(xùn)練】關(guān)于[Cr(H2O)4Br2]Br·2H2O的說法正確的是 ( ) A.配體為H2O，外界為Br- B.中心離子的配位數(shù)為6 C.中心離子Cr3+提供孤電子對 D.中心離子的化合價為+2 【解析】選B。[Cr(H2O)4Br2]Br·2H2O中內(nèi)界為[Cr(H2O)4Br2]+，Cr3+為中心離子，配體為H2O、Br-，配位數(shù)為6，外界為Br-，Cr3+提供空軌道。,