蘇教版選修3 專題4 第一單元 分子構(gòu)型與物質(zhì)的性質(zhì) 學(xué)案.doc

第一單元分子構(gòu)型與物質(zhì)的性質(zhì) 課標(biāo)要求1認(rèn)識共價分子結(jié)構(gòu)的多樣性和復(fù)雜性，能根據(jù)有關(guān)理論判斷簡單分子或離子的構(gòu)型。2了解 “手性分子”在生命科學(xué)等方面的應(yīng)用。3結(jié)合實(shí)例說明“等電子原理”的應(yīng)用。1.雜化軌道只形成鍵或容納孤電子對。2中心原子的價電子對數(shù)分別為2、3、4時，中心原子分別是sp、sp2、sp3雜化，價層電子對互斥模型分別為直線形、平面三角形、正四面體形。3中心原子無孤電子對時，分子空間構(gòu)型與價層電子對互斥模型相同，若中心原子存在孤電子對，分子空間構(gòu)型會“變形”。4完全對稱的分子無極性，分子極性越強(qiáng)，熔沸點(diǎn)越高；極性分子易溶于極性溶劑。5當(dāng)碳原子上連接四個不同基團(tuán)時，該碳原子是手性碳原子，含手性碳原子的化合物，存在手性異構(gòu)體。 1雜化軌道理論(1)雜化軌道的形成碳原子2s軌道中1個電子進(jìn)入2p空軌道，1個2s軌道和3個2p軌道“混合”起來，形成能量相等、成分相同的4個sp3雜化軌道，可表示為：(2)共價鍵的形成碳原子的4個sp3軌道分別與4個氫原子的1s軌道形成4個相同的鍵。(3)甲烷的分子構(gòu)型甲烷分子為正四面體結(jié)構(gòu)，4個ch鍵是等同的，ch鍵之間的夾角鍵角是109.5。2雜化軌道的類型類型參與軌道雜化軌道的夾角雜化軌道的構(gòu)型實(shí)例sp3雜化1個s軌道與3個p軌道109.5正四面體ch4、ccl4、nh、金剛石、晶體硅、sio2sp2雜化1個s軌道與2個p軌道120平面三角形bf3 ch2=ch2sp雜化1個s軌道與1個p軌道180直線形becl23用雜化軌道理論分析c2h6、c2h4、c2h2的成鍵情況分子結(jié)構(gòu)c原子雜化方式成鍵情況sp3雜化每個c原子的3個sp3軌道分別與3個h原子的1s軌道重疊形成鍵兩個c原子各以1個sp3軌道發(fā)生重疊形成鍵sp2雜化每個c原子的2個sp2軌道分別與2個h原子的1s軌道重疊形成鍵兩個c原子各以1個sp2軌道發(fā)生重疊形成鍵，各以1個未雜化的2p軌道發(fā)生重疊形成鍵sp雜化每個c原子的1個sp軌道分別與1個h原子的1s軌道重疊形成鍵兩個c原子各以1個sp軌道發(fā)生重疊形成鍵，各以2個未雜化的2p軌道發(fā)生重疊形成2個鍵4價層電子對互斥模型(1)價電子對：包括孤電子對和成鍵電子對，即價電子對成鍵電子對孤電子對。(2)價電子對之間的相互作用價電子對之間存在相互排斥作用，為減小斥力，相互之間盡可能遠(yuǎn)離，因此分子的空間構(gòu)型受到影響，一般地，分子盡可能采取對稱的空間結(jié)構(gòu)以減小斥力。(3)價電子對數(shù)(abm型分子)的計算方法價電子對數(shù)目(n)(中心原子a的價電子數(shù)配位原子b提供的價電子數(shù)m)對于主族元素，中心原子的價電子數(shù)最外層電子數(shù)，配位原子中鹵素原子、氫原子按提供1個價電子數(shù)計算，如pcl5中n(515)5。o、s作為配位原子時按不提供價電子計算，作中心原子時價電子數(shù)為6。離子的價電子對數(shù)的計算：如nh：n(5141)4；so：n(602)4。(4)價電子對數(shù)目與幾何分布的關(guān)系價電子對數(shù)目234價電子對的幾何分布構(gòu)型直線形平面三角形正四面體(5)價電子對相關(guān)的兩點(diǎn)說明具有相同電子對數(shù)的分子，中心原子的雜化軌道類型相同，價電子對分布的幾何構(gòu)型也相同。如果分子中中心原子上存在孤電子對，價電子對之間的斥力大小順序?yàn)椋汗码娮訉εc孤電子對之間的斥力孤電子對與成鍵電子對之間的斥力成鍵電子對與成鍵電子對之間的斥力，且隨著孤電子對數(shù)目的增多，成鍵電子對與成鍵電子對之間的斥力減小，鍵角也減小。5等電子原理等電子原理指具有相同價電子數(shù)和相同原子數(shù)的分子或離子具有相同的結(jié)構(gòu)特征。如 co和n2，二者分子結(jié)構(gòu)非常相似，它們的分子中價電子總數(shù)都是10，都形成1個鍵和2個鍵，鍵能都較大。1什么是成鍵電子對、孤電子對？提示：分子或離子中，中心原子與其他原子以共價鍵結(jié)合的電子對為成鍵電子對，中心原子上不參與成鍵的電子對為孤電子對，兩者之和等于中心原子的軌道數(shù)，也等于價層電子對數(shù)。2在你接觸的原子或離子中，中心原子最外層上最多的軌道數(shù)或價層電子對數(shù)是多少？提示：最多軌道數(shù)為1(s軌道)3(p軌道)4。1雜化軌道類型的判斷方法一，依據(jù)雜化軌道數(shù)判斷(1)公式雜化軌道數(shù)n(中心原子的價電子數(shù)配位原子的成鍵電子數(shù)電荷數(shù))。當(dāng)中心原子與氧族元素原子成鍵時，氧族元素原子不提供電子。當(dāng)為陰離子時，中心原子加上電荷數(shù)，為陽離子時，減去電荷數(shù)。(2)根據(jù)n值判斷雜化類型n2時，sp雜化，如becl2，n(22)2；n3時，sp2雜化，如no，n(51)3；n4時，sp3雜化，如nh，n(514)4。方法二，依據(jù)中心原子有無鍵判斷中心原子全部形成單鍵(無鍵)，sp3雜化；形成一個雙鍵(一個鍵)，sp2雜化；形成兩個雙鍵或一個叁鍵(兩個鍵)，sp雜化。方法三，依據(jù)分子或離子的空間構(gòu)型判斷一般地，若是直線形，sp雜化；若是平面形，sp2雜化；若是立體形，sp3雜化。2利用價層電子對互斥模型確定分子的空間構(gòu)型根據(jù)分子中中心原子的成鍵電子對數(shù)和孤電子對數(shù)，可以依據(jù)下面的方法確定相應(yīng)的較穩(wěn)定的分子空間構(gòu)型：中心原子成鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)價電子對數(shù)價層電子對互斥模型分子空間構(gòu)型。價層電子對互斥模型對幾種分子立體構(gòu)型的預(yù)測如下表：成鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)價電子對數(shù)電子對的排列方式價層電子對互斥模型分子的空間構(gòu)型實(shí)例202直線形直線形hgcl2、becl2、co2303三角形平面三角形bf3、bcl321v形snbr2、pbcl2404四面體正四面體ch4、ccl431三角錐形nh3、nf322v形h2o3利用等電子原理判斷分子或離子的空間構(gòu)型(1)利用等電子原理可以判斷一些簡單分子或離子的立體構(gòu)型。如nh3和h3o的空間構(gòu)型相似(三角錐形)；sicl4、so、po都呈正四面體構(gòu)型。(2)等電子體不僅有相似的空間構(gòu)型，且有相似的性質(zhì)。1指出下列分子中，中心原子可能采用的雜化軌道類型并預(yù)測分子的空間構(gòu)型。(1)bcl3(2)cs2(3)cf4(4)ch3cl解析：(1)bcl3分子，價層電子對數(shù)n(313)3，b原子sp2雜化，孤電子對數(shù)330，分子是平面三角形；(2)cs2分子，價層電子對數(shù)n(402)2，c原子sp雜化，孤電子對數(shù)220，分子是直線形；(3)cf4分子，價層電子對數(shù)n(414)4，c原子sp3雜化，孤電子對數(shù)440，分子為正四面體；(4)ch3cl分子，價層電子對數(shù)(4131)4，c原子sp3雜化，孤電子對數(shù)4310，分子是四面體。答案：(1)sp2雜化，平面三角形(2)sp雜化，直線形(3)sp3雜化，正四面體形(4)sp3雜化，四面體形2用價層電子對互斥理論預(yù)測h2s和bf3的立體結(jié)構(gòu)，兩個結(jié)論都正確的是()a直線形；三角錐形bv形；三角錐形c直線形；平面三角形 dv形；平面三角形解析：選d對于h2s分子，價層電子對數(shù)(612)4，互斥模型為四面體，孤電子對數(shù)422，分子結(jié)構(gòu)為v形；對于bf3分子，價層電子對數(shù)(313)3?；コ饽Ｐ蜑槿切危码娮訉?shù)330，分子結(jié)構(gòu)為平面三角形。3下列各組粒子屬于等電子體的是()a12co2和14co bh2o和nh3cn2和13co dno和co解析：選c組成粒子的原子總數(shù)相同、價電子總數(shù)相同的粒子互稱為等電子體。c選項(xiàng)中兩分子的原子數(shù)相同且價電子總數(shù)也相同，所以是等電子體。1極性分子與非極性分子極性分子：正電荷重心和負(fù)電荷重心不相重合的分子。非極性分子：正電荷重心和負(fù)電荷重心相重合的分子。2非極性分子、極性分子的判斷(1)雙原子分子的極性取決于成鍵原子之間的共價鍵是否有極性，以極性鍵結(jié)合的雙原子分子是極性分子，以非極性鍵結(jié)合的雙原子分子是非極性分子。(2)以極性鍵結(jié)合的多原子分子(abm型)，分子的極性取決于分子的空間構(gòu)型。若配位原子對稱地分布在中心原子周圍，整個分子的正、負(fù)電荷重心相重合，則分子為非極性分子。3分子的極性對物質(zhì)物理性質(zhì)的影響(1)在其他條件相同時，分子的極性越大，范德華力越大，物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)越高。(2)對物質(zhì)溶解度的影響相似相溶規(guī)則。非極性溶質(zhì)一般易溶于非極性溶劑，極性溶質(zhì)一般易溶于極性溶劑。1極性分子中一定含有極性鍵，一定不含非極性鍵嗎？提示：可能含有非極性鍵。2非極性分子中一定含有非極性鍵嗎？一定不含有極性鍵嗎？提示：可能含有極性鍵，也可能含有非極性鍵。判斷分子極性的方法(1)根據(jù)分子的對稱性判斷分子結(jié)構(gòu)對稱，正電荷重心和負(fù)電荷重心重合，則為非極性分子，正、負(fù)電荷重心不重合，則為極性分子。(2)根據(jù)鍵的極性判斷(3)經(jīng)驗(yàn)規(guī)律化合價法：若中心原子a的化合價的絕對值等于該元素所在的主族序數(shù)，則為非極性分子，否則為極性分子。孤對電子法：若中心原子有孤對電子則為極性分子，否則為非極性分子。如bf3、co2等為非極性分子，nh3、h2o、so2等為極性分子。(4)常見分子極性與非極性的判斷分子類型鍵的極性分子構(gòu)型分子極性代表物雙原子分子a2非極性鍵直線形非極性h2、o2、cl2、n2等ab極性鍵直線形極性hf、hcl、co、no等三原子分子a2b(或ab2)極性鍵直線形非極性co2、cs2等(鍵角180)極性鍵v形極性h2o(鍵角1045)、so2(鍵角1195)等1下列各組分子中，都屬于極性分子的是()ap4cl2 bcl2nochclno dp4hcl解析：選c對于雙原子分子來說，分子的極性與鍵的極性是一致的。2下列說法正確的是()a含有非極性鍵的分子一定是非極性分子b非極性分子中一定含有非極性鍵c由極性鍵形成的雙原子分子一定是極性分子d鍵的極性與分子的極性無關(guān)解析：選c含有非極性鍵的分子如果結(jié)構(gòu)不對稱，正、負(fù)電荷重心不重合，則為極性分子，如h2o2；由極性鍵形成的分子，如果正、負(fù)電荷重心重合(如ch4)，則為非極性分子；分子的極性與鍵的極性及分子的空間構(gòu)型有關(guān)。3碘單質(zhì)在水中溶解度很小，但在ccl4中溶解度很大，這是因?yàn)?)accl4與i2相對分子質(zhì)量相差較小，而h2o與i2相對分子質(zhì)量相差較大bccl4與i2都是直線形分子，而h2o不是直線形分子cccl4和i2都不含氫元素，而h2o中含有氫元素dccl4和i2都是非極性分子，而h2o是極性分子解析：選d物質(zhì)的溶解符合“相似相溶”規(guī)則，碘分子是非極性分子，水分子是極性分子，而ccl4是非極性分子，故碘在ccl4中溶解度比在水中大。4下列敘述正確的是()anh3是極性分子，n原子處在3個h原子所組成的三角形的中心bccl4是非極性分子，c原子處在4個cl原子所組成的正方形的中心ch2o是極性分子，o原子不處在2個h原子所連成的直線的中央dco2是非極性分子，c原子不處在2個o原子所連成的直線的中央解析：選canh3是極性分子，n原子處在三角錐形的頂點(diǎn)，3個h原子處于錐底，錯誤。b.ccl4是非極性分子，四個cl原子構(gòu)成的是正四面體結(jié)構(gòu)，c原子處在4個cl原子所組成的四面體的中心，錯誤。c.h2o是極性分子，是v形分子，o原子不處在2個h原子所連成的直線的中央，正確。d.co2是非極性分子，三個原子在一條直線上，c原子處在2個o原子所連成的直線的中央，錯誤。5在下列物質(zhì)中：hcln2nh3na2o2h2o2nh4clnaoharco2c2h4(1)只存在非極性鍵的分子是_；既存在非極性鍵又存在極性鍵的分子是_；只存在極性鍵的分子是_。(2)只存在單鍵的分子是_，存在三鍵的分子是_，只存在雙鍵的分子是_，既存在單鍵又存在雙鍵的分子是_。(3)只存在鍵的分子是_，既存在鍵又存在鍵的分子是_。(4)不存在化學(xué)鍵的是_。(5)既存在離子鍵又存在極性鍵的是_；既存在離子鍵又存在非極性鍵的是_。答案：(1)(2)(3)(4)(5) 1手性異構(gòu)體和手性分子(1)組成和原子的排列方式完全相同，如同左手和右手一樣互為鏡像，在三維空間里不能重疊的一對分子互稱手性異構(gòu)體。(2)有手性異構(gòu)體的分子稱為手性分子。2手性碳原子當(dāng)四個不同的原子或基團(tuán)連接在同一碳原子上時，形成的化合物存在手性異構(gòu)體。其中，連接四個不同的原子或基團(tuán)的碳原子稱為手性碳原子。1下列化合物中含有手性碳原子的是()解析：選bb選項(xiàng)中有一個碳原子連有氫原子、甲基、羥基、羧基四個不同的原子或基團(tuán)，a、c、d中的每個碳原子都連有兩個或兩個以上相同的原子或基團(tuán)。2下列分子含有“手性”碳原子，屬于手性分子的是()解析：選c根據(jù)“手性”的含義，c原子上連接有四個不同的原子或基團(tuán)，即為手性碳原子。三級訓(xùn)練節(jié)節(jié)過關(guān)1下列分子的空間構(gòu)型是正四面體的是()ach4bnh3ch2o dbf3解析：選ach4、nh3、h2o分子中價層電子對數(shù)為4，價層電子對互斥模型為正四面體，ch4分子中無孤電子對，則ch4為正四面體，nh3、h2o分子中各1對、2對孤電子對，則nh3為三角錐形，h2o為v形；bf3分子中價層電子對數(shù)為3，且分子中無孤電子對，故bf3為平面三角形。2下列分子中的中心原子雜化軌道類型相同的是()abecl2與bf3 bco2與so2cccl4與nh3 dc2h2與c2h4解析：選cbecl2分子、bf3分子中雜化軌道數(shù)分別為(212)2、(313)3，中心原子雜化類型分別為sp、sp2；co2分子中含有2個鍵，so2分子中雜化軌道數(shù)為(60)3，雜化類型分別為sp、sp2；c項(xiàng)中雜化類型均為sp