高中化學 2.2《分子的立體結構》課件 新人教版選修3.ppt

第二節(jié)分子的立體構型 填表 1 認識共價分子結構的多樣性和復雜性 2 能根據(jù)價層電子對互斥理論和雜化軌道理論判斷簡單分子或離子的構型 重點 難點 3 能說明簡單配合物的成鍵情況 三原子分子三原子分子的立體構型有 形 如 和v形 如 兩種 四原子分子四原子分子主要有 兩種立體構型 例如甲醛分子呈 形 鍵角約為 氨分子呈 形 鍵角 另外白磷分子呈 形 鍵角 篤學一形形色色的分子 1 2 直線 co2 h2o 平面三角形 三角錐形 平面三角 120 三角錐 107 3 正四面體 60 五原子分子五原子分子常見的空間構型為 形 如常見的 和 鍵角都是 3 正四面體 ch4 ccl4 109 28 價層電子對理論認為 分子的立體構型是 相互排斥的結果 價層電子對是指分子中的中心原子上的電子對 包括 和 鍵電子對數(shù)可由 確定 由價層電子對的相互排斥 得到 的vsepr模型 然后 略去vsepr模型中的中心原子上的 便可得到 篤學二價層電子對互斥理論 1 價層電子對 鍵電子對 中心原子上的孤電子對 分子式 2 中心原 子的價電子數(shù) 與中心原子結合的原子數(shù) 與中心原子結合的原子最多能接受的電子數(shù) 3 含有孤電子對 孤電 子對 分子的立體構型 概念 在外界條件影響下 原子內部能量 的原子軌道重新組合的過程叫 組合后形成的一組新的原子軌道 叫做雜化原子軌道 簡稱雜化軌道 雜化軌道的類型 1 sp雜化 篤學三雜化軌道理論簡介 1 接近 軌道的雜化 2 s軌道 p軌道 180 s軌道 兩個p軌道 120 平面三角形 一個s軌道 三個p軌道 109 28 四面體形 配位鍵 1 概念 由一個原子 提供而跟另一個原子形成的共價鍵 即 電子對給予 接受鍵 是一類特殊的 2 表示配位鍵可以用 來表示 其中a是 孤電子對的原子 叫做給予體 b是 電子對的原子 叫做接受體 配位化合物 1 概念 與某些 稱為 以 結合形成的化合物 簡稱配合物 篤學四配合物理論簡介 1 2 共用電子對 單方面 共價鍵 a b 接受 金屬離子 或原子 分子 或離子 配體 配位鍵 提供 2 配合物的形成舉例 藍色沉淀 溶解 深藍色晶體 變紅 常見分子的空間構型是怎樣的 提示 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 還有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 如 p4 4 五原子分子有正四面體 如 ch4 ccl4等 也有不規(guī)則四面體 如 ch3cl ch2cl2 chcl3 另外乙烯分子和苯分子都是平面形分子 慎思1 幾種分子或離子的中心原子上的孤電子對數(shù)提示s6221n5 1 4410c4 2 6320 慎思2 雜化軌道與共價鍵的類型的關系是怎樣的 提示雜化軌道只能用于形成 鍵或者用來容納未參與成鍵的孤對電子 不能形成 鍵 未參與雜化的p軌道可用于形成 鍵 慎思3 用雜化軌道理論分析ch4的中心原子的雜化類型 提示在形成ch4分子時 碳原子的一個2s軌道和三個2p軌道發(fā)生混雜 形成四個能量相等的sp3雜化軌道 四個sp3雜化軌道分別與四個h原子的1s軌道重疊成鍵形成甲烷分子 所以四個c h是等同的 可表示為 慎思4 用雜化軌道理論分析nh3呈三角錐形的原因 提示nh3分子中的n原子價電子排布圖為 1個2s軌道與3個2p軌道雜化后 形成4個sp3雜化軌道 其中3個雜化軌道中是單電子 分別與3個h原子形成 鍵 一個雜化軌道中是成對電子 不形成共價鍵 sp3雜化軌道應為正四面體構型 但由于孤電子對不形成化學鍵 故nh3分子為三角錐形 慎思5 在四水合銅離子中 銅離子與水分子之間的化學鍵是如何形成的 該化學鍵如何表示 提示在四水合銅離子中 銅離子與水分子之間的化學鍵是由水分子提供孤電子對給予銅離子 銅離子接受水分子的孤電子對形成的 該離子可表示為 慎思6 配制銀氨溶液時 向agno3溶液中滴加氨水 先生成白色沉淀 后沉淀逐漸溶解 為什么 提示因為氨水呈弱堿性 滴入agno3溶液中 會形成agoh白色沉淀 繼續(xù)滴加氨水時 nh3分子與ag 形成 ag nh3 2 配合離子 配合離子很穩(wěn)定 會使agoh逐漸溶解 反應過程如下ag nh3 h2o agoh nh4 agoh 2nh3 ag nh3 2 oh 慎思7 價層電子對互斥理論可以用來預測分子的構型 在應用該理論時應把握住以下幾個要點 在axm型分子中 中心原子a的周圍配置的原子或原子團的幾何構型 主要決定于中心原子價電子層中電子對 包括成鍵電子對和未成鍵的孤對電子對 的互相排斥作用 分子的幾何構型總是采取電子對相互排斥作用最小的那種結構 要點一 分子結構與價層電子對互斥理論之間的關系 1 在axm型分子中 a與x之間通過兩對或三對電子 即通過雙鍵或三鍵 結合而成 則價層電子對互斥理論把雙鍵或三鍵作為一個電子對 價層電子對之間相互排斥作用大小的一般規(guī)律 孤對 孤對 孤對 鍵對 鍵對 鍵對 中心原子的價層電子對數(shù)目和空間構型的關系為 2 3 4 價層電子對互斥理論對幾種分子或離子的立體構型的推測 5 用價層電子對互斥理論推測下列分子的空間構型 becl2 nh3 h2o pcl3解析 中心原子be的價電子都參與成鍵 所以可以根據(jù)中心原子的周圍原子數(shù)來判斷為直線形 中心原子有孤對電子 孤對電子也要占據(jù)中心原子周圍的空間 所以 為三角錐形 為v形 為三角錐形 答案 直線形 三角錐形 v形 三角錐形 例1 下列分子或離子的空間構型為平面三角形的是a no3 b nh3c h3o d co2答案a 體驗1 價層電子對互斥模型及原子的雜化軌道理論的建立都是為了解釋分子的立體構型 所以必須要會利用這兩種理論去解釋某些分子 離子的空間立體結構 用價層電子對互斥理論來判斷分子的立體構型的一般規(guī)律是 1 判斷中心原子的孤對電子數(shù) 2 找出與中心原子相連的原子個數(shù) 即共價 鍵數(shù) 3 若二者相加等于2 那么中心原子采用sp雜化 vsepr模型為直線形 分子空間構型為直線形 二者相加等于3 那么中心原子采用sp2雜化 vsepr模型為平面三角形 分子空間構型可能為v形或平面三角形 二者相加等于4 那么中心原子采用sp3雜化 vsepr模型為四面體形 分子空間構型可能為v形 三角錐形或正四面體形 要點二 分子的立體構型與價層電子對互斥理論及原子的雜化軌道的理論的關系 1 vsepr模型與中心原子的雜化軌道類型 2 根據(jù)價層電子對互斥理論及原子的雜化理論判斷nf3分子的空間構型和中心原子的雜化方式為 a 直線形sp雜化b 三角形sp2雜化c 三角錐形sp2雜化d 三角錐形sp3雜化解析判斷分子的雜化方式要根據(jù)中心原子的孤對電子數(shù)以及與中心原子相連的原子個數(shù) 在nf3分子中n原子的孤對電子數(shù)為1 與其相連的原子數(shù)為3 所以根據(jù)價層電子互斥理論分子構型為三角錐形 進而可推知中心原子的雜化方式為sp3雜化 類似nh3 答案d 例2 下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是 a co2與so2b ch4與nh3c becl2與bf3d c2h4與c2h2解析題中a選項co2為sp雜化 so2為sp2雜化 故二者不相同 a項不正確 b選項中ch4為sp3雜化 nh3為sp3雜化 二者相同 故b項正確 c選項中becl2為sp雜化 bf3為sp2雜化 不合題意 d選項中c2h4為sp2雜化 c2h2為sp雜化 二者不相同 故d項不正確 答案b 體驗2 配位鍵的特點 1 配位鍵是一種特殊的共價鍵 但形成配位鍵的共用電子是由一方提供 給予體有孤對電子 接受體有空軌道 2 過渡金屬原子或離子都有接受孤對電子的空軌道 對多種配體具有較強的結合力 因而過渡金屬配合物遠比主族金屬配合物多 配位鍵的形成對分子構型的影響若分子中含有孤對電子 則容易與含有空軌道的原子或離子形成配位鍵 隨著配位鍵的形成 相應的分子空間構型也發(fā)生變化 要點三 配位鍵及配合物的組成 1 2 1 由于中心原子 abn型分子 上的孤對電子也占據(jù)原子周圍的空間 并參與相互排斥 這就使得價層電子對 包括 鍵和孤對電子 的空間構型與分子 原子的空間排布 的空間構型不同 但是判斷分子的空間構型必須根據(jù)價層電子對的空間構型 如在h2o分子中有兩個 鍵和2對孤對電子 由于排斥作用使這四對價層電子對呈四面體形排布 因此水分子中兩個h與o的空間結構為 v 形 即水分子的空間結構為 v 形 2 當孤對電子形成配位鍵時 價層電子對的空間構型沒變化 但由于使原子數(shù)增多 故分子 或離子 的結構也相應的變化 如h3o 中由于多一個h 使h3o 的空間構型呈三角錐形而與h2o的構型不同 配合物的組成配合物是由內界和外界組成的 內界是由中心離子和配位體組成的 如右圖所示配合物的內界是以配位鍵形成的 一般不電離 而內界和外界之間是通過離子鍵相結合的 可以完全電離 3 有兩種絡合物 a cocl3 5nh3 h2ob cocl3 5nh3 h2o試根據(jù)下面的實驗結果 確定它們的絡離子 中心離子和配位體 1 a和b的水溶液呈微酸性 向其中加入強堿并加熱至沸騰 有nh3放出 同時有co2o3的沉淀 2 向a和b的溶液中 加入agno3后均有agcl沉淀 3 沉淀過濾后 再加agno3均無變化 但加熱至沸騰 b溶液又有agcl沉淀生成 其沉淀量為原來b溶液的一半 例3 解析根據(jù)實驗 1 可知兩種物質絡離子被破壞 而放出nh3 根據(jù) 2 可知 cl 為外界 加agno3后有沉淀析出 由 3 可知 a再滴加agno3 加熱前后無變化 證明cl 全是外界 而b再滴加agno3加熱后 沉淀量為原來的一半 證明由2個cl 在外界 1個cl 在內界 所以a co nh3 5 h2o cl3b co nh3 5cl cl2 h2o答案a co nh3 5 h2o cl3 絡離子為 co nh3 5 h2o 3 中心離子為co3 配位體nh3 h2ob co nh3 5cl cl2 h2o 絡離子為 co nh3 5cl 2 中心離子為co3 配位體nh3 cl 配合物中外界離子能電離出來 而內界離子不能電離出來 通過實驗及其數(shù)據(jù)可以確定內界和外界離子的個數(shù) 從而可以確定其絡離子 中心離子和配位體 向盛有硫酸銅溶液的試管中滴加氨水 先生成難溶物 繼續(xù)滴加氨水 難溶物溶解 得到深藍色透明溶液 下列對此現(xiàn)象的說法正確的是 a 反應后溶液中不存在任何沉淀 所以反應前后cu2 的濃度不變b 沉淀溶解后 生成深藍色的配離子 cu nh3 2 2 c cu nh3 4 2 的空間構型為正四面體形d 在 cu nh3 4 2 配離子中 cu2 給出孤電子對 nh3提供空軌道 體驗3 解析答案c 如何判斷分子 離子 的空間構型判斷分子或離子空間構型的方法有很多 歸納如下 1 用vsepr理論判斷 2 用鍵角判斷 分子的空間構型和鍵角的關系如下表所示 探究原理 實驗探究四分子 離子 空間構型的判斷 3 根據(jù)等電子原理判斷通常情況下 等電子體的空間構型相同 如so2與o3均為v形 ch4與nh4 均為正四面體形 常見的等電子體及其空間構型如下表所示 4 根據(jù)雜化軌道類型判斷由于雜化軌道類型不同 雜化軌道間的夾角也不相同 其成鍵時鍵角也就不相同 故雜化軌道類型與分子空間構型有關 如下表所示 指出下列分子或離子中的雜化軌道類型及分子或離子的路易斯結構式 1 co2中的c