人教版選修3 第2單元第2節(jié)分子的立體結(jié)構(gòu) 教案.doc

分子的立體結(jié)構(gòu)教學(xué)目的1 運用鍵能、鍵長、鍵角及雜化軌道理論等說明簡單分子的空間結(jié)構(gòu)；2 理解共價分子結(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；3 理解簡單配合物的成鍵情況。教學(xué)內(nèi)容【考綱要求】1了解雜化軌道理論，能用價層電子對互斥理論或雜化軌道理論推測常見的簡單分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。2了解簡單配合物的成鍵情況。一、知識點講解（一）形形色色的分子【思考】1分子中所含有的原子個數(shù)與它們的空間構(gòu)型有何關(guān)系？2（1）同為三原子分子，co2和h2o分子的空間結(jié)構(gòu)卻不同，什么原因？ （2）同為四原子分子，ch2o與nh3分子的的空間結(jié)構(gòu)也不同，什么原因？【強調(diào)】原子不同，可形成的電子對數(shù)目不同，共價鍵的飽和性不同；含有同種原子的分子，因為原子形成的鍵角不同，結(jié)構(gòu)不同。1分子結(jié)構(gòu)多樣性的原因：（1）構(gòu)成分子的原子總數(shù)不同；（2）含有同樣數(shù)目原子的分子的鍵角不同。2常見分子構(gòu)型：（1）三原子分子立體結(jié)構(gòu)；（2）四原子分子立體結(jié)構(gòu)（3）五原子分子立體結(jié)構(gòu)。具體如下表所示：分 子co2h2onh3ch2och4電子式結(jié)構(gòu)式o=c=oh-o-h原子總數(shù)33445孤對電子數(shù)無21無無空間結(jié)構(gòu)直線型v型三角錐形平面三角形正四面體【典例1】下列敘述正確的是（ ）anh3是極性分子，分子中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，分子中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，分子中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，分子中c原子不處在2個o原子所連成的直線的中央答案 c 解析 本題主要考查常見物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和空間構(gòu)型。nh3是三角錐形的立體極性分子，a錯；ccl4是以c原子為中心的正四面體結(jié)構(gòu)，b錯； co2是c原子在2個o原子中央的直線形分子，d錯；而水分子是o在兩個h中間的“v”形分子，即，故選c?！镜淅?】三氯化氮（ncl3）在常溫下是一種淡黃色液體，其分子結(jié)構(gòu)呈三角錐形，以下敘述正確是（ ）a分子中n-cl鍵是非極性鍵 b分子中不存在孤對電子c它的沸點比pcl3沸點低 d因n-cl鍵鍵能大，所以ncl3的沸點高答案c 解析ncl3分子中中心原子n和氯原子間形成三個極性鍵，n原子的周圍仍然存在一對孤對電子；共價化合物的熔、沸點是由分子間作用力決定的，而分子間作用力的大小又由相對分子質(zhì)量決定；所以ncl3熔、沸點較低。（二）價層電子對互斥模型1價層電子對互斥理論： 由于中心原子的孤對電子要占據(jù)中心原子周圍的空間，對其他成鍵電子對存在排斥力，影響其分子的空間結(jié)構(gòu)，故分子的立體構(gòu)型是“價層電子對”相互排斥的結(jié)果； 分子中斥力大小關(guān)系：孤電子對孤電子對的斥力 成鍵電子對孤電子對的斥力 成鍵電子對成鍵電子對的斥力；由于三鍵、雙鍵比單鍵包含的電子數(shù)多，所以其斥力大小次序為：三鍵 雙鍵 單鍵； 由于相互排斥作用，盡可能趨向彼此遠離，排斥力最小。2價層電子對的計算：以abn型分子為例，價層電子對數(shù) = 中心原子所成鍵數(shù) + 中心原子孤電子對數(shù) = n +1/2(a-nb)；其中：a為中心原子a價電子數(shù)，b為配位原子b最多能接受的電子數(shù)，n為分子式中的n值，即配位原子的個數(shù)；求算陰、陽離子中價層電子對數(shù)時，應(yīng)分別相應(yīng)加上或減去離子所帶電荷數(shù)。例如： h2s分子中，s原子的配位原子數(shù)是2，即形成鍵的電子對數(shù)等于2； s原子的孤電子對數(shù) = 2+1/2 (6 21) = 4，即中心原子n的價層電子對數(shù)等于4。nh4+ 中，n原子的配位原子數(shù)是4，即形成鍵的電子對數(shù)等于4，且該離子帶一個單位正電荷；n原子的孤電子對數(shù) = 4+1/2 (5 411) = 4，即中心原子n的價層電子對數(shù)等于4。3vsepr模型：a的電子對數(shù)成鍵電子對數(shù)孤對電子對數(shù)vsepr幾何構(gòu)型實例實例構(gòu)型220直線型co2直線型330平面三角形ch2o平面三角形21三角形snbr2v型440四面體ch4四面體31四面體nh3三角錐22四面體h2ov型660八面體sf6八面體42八面體xef4平面正方形【思考】如何應(yīng)用價層電子對數(shù)確定vsepr模型及空間構(gòu)型？ 4對于abn型分子空間結(jié)構(gòu)確定的一般步驟為：（1）確定中心原子（a）的價層電子對數(shù)；（2）根據(jù)計算結(jié)果找出理想的vsepr模型；（3）去掉孤電子對，得到分子真實的空間構(gòu)型?！镜淅?】下列分子或離子的中心原子，帶有一對孤對電子的是（ ）axeo4 bbecl2 cch4 dpcl3答案d【典例4】為了解釋和預(yù)測分子的空間構(gòu)型，科學(xué)家在歸納了許多已知的分子空間構(gòu)型的基礎(chǔ)上，提出了一種十分簡單的理論模型價層電子對互斥模型。（1）這種模型把分子分成兩類：一類是 ；另一類是 ；（2）bf3和nf3都是四個原子的分子，bf3的中心原子是 ，nf3的中心原子是 ；（3）bf3分子的立體構(gòu)型是平面三角形，而nf3分子的立體構(gòu)型是三角錐形的原因是 。 答案 （1）中心原子上的價電子都用于形成共價鍵；（2）中心原子上有孤對電子；b、n；（3）bf3分子中b原子的3個價電子都與f原子形成共價鍵，而nf3分子中n原子的3個價電子與f原子形成共價鍵，還有一對為成鍵的電子對，占據(jù)了n原子周圍的空間，參與相互排斥，形成三角錐形。（三）雜化軌道理論1雜化的概念：在形成分子時，由于原子的相互影響，若干不同類型能量相近的原子軌道混合起來，重新組合成一組新軌道，這種軌道重新組合的過程叫做雜化，所形成的新軌道就稱為雜化軌道。提出雜化軌道理論的目的：合理解釋分子的空間構(gòu)型。2雜化的類型：（1）sp雜化：一個s軌道和一個p軌道間的雜化；如：becl2、co2；（2）sp2 雜化：一個s軌道和兩個p軌道間的雜化；如：so2、bf3；（3）sp3雜化：一個s軌道和三個p軌道間的雜化；如：ch4、h2o、nh3。3確定中心原子的雜化類型：（1）確定中心原子價電子對數(shù)；（2）判斷分子的vsepr模型；（3）根據(jù)vsepr模型與雜化類型的一一對應(yīng)關(guān)系找出雜化類型。 雜化類型雜化軌道數(shù)目雜化軌道間的夾角空間構(gòu)型實例sp2180直線becl2sp23120平面三角形bf3sp3410928四面體形ch44雜化軌道的形成條件：（1）雜化只有在形成分子時才會發(fā)生；（2）能量相近的軌道方可發(fā)生雜化；（3）雜化軌道成鍵時滿足最小排斥原理，從而決定鍵角。（4）雜化軌道只用來形成鍵或容納孤對電子，未參與雜化的p軌道方可用于形成鍵?！緩娬{(diào)】雜化軌道的數(shù)目與組成雜化軌道的各原子軌道的數(shù)目相等?！镜淅?】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(gòu)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雜化答案d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)理論可推知中心原子的雜化方式為sp3雜化，空間構(gòu)型為三角錐形，類似于nh3?！镜淅?】有關(guān)甲醛分子的說法正確的是（ ） ac原子采取sp雜化 b甲醛分子為三角錐形結(jié)構(gòu)cc原子采取sp3雜化 d甲醛分子為平面三角形結(jié)構(gòu)答案 d解析 甲醛分子ch2o，中心c原子采用的是sp2雜化，三個雜化軌道呈平面三角形，2個sp2雜化軌道分別與一個h原子形成一個ch鍵，另一個sp2雜化軌道與o原子形成一個鍵，c原子中未用于雜化的個p軌道與o原子的p軌道形成一個鍵。（四）配合物理論1配位鍵：（1）含義：一種特殊的共價鍵，但形成配位鍵的共用電子是由一個原子單方面提供，而不是由雙方共同提供；（2）形成條件：一方有孤對電子；另一方有空軌道；（3）表示方法：用ab來表示，其中a是提供孤對電子的原子，叫做給予體；b是接受電子的原子，叫做接受體。2配位化合物： （1）含義：金屬離子（或原子）與某些分子或離子（稱為配體）以配位鍵結(jié)合形成的化合物，叫做配位化合物；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(jié)合力，因而過渡金屬配合物遠比主族金屬配合物多。（2）配合物的組成： 中心原子：配合物的中心原子一般都是帶正電的陽離子，過渡金屬離子最常見； 配位體：可以是陰離子，也可以是中性分子，配位體中直接同中心原子配合的原子叫配位原子，配位原子必須是含有孤對電子的原子。 配位數(shù)：直接同中心原子配位的原子的數(shù)目叫中心原子的配位數(shù)。 配離子的電荷數(shù)：配離子的電荷數(shù)等于中心離子和配位體的總電荷數(shù)的代數(shù)和。（3）配合物的形成：cu2+ + 2nh3h2o = cu(oh)2 + 2nh4+ cu(oh)2 + 4 nh3h2o = cu(nh3)42+ + 2oh + 4h2o cu(nh3)42+ 為深藍色（4）配合物的性質(zhì)：溶于水后難電離因為配合物溶于水后易電離為內(nèi)界配離子和外界離子，而內(nèi)界的配體離子和分子通常不能電離；配位鍵越強，配合物越穩(wěn)定?！镜淅?】下列過程與配合物的形成無關(guān)的是（）a除去fe粉中的sio2可用強堿溶液 b向一定量的agno3溶液中加入氨水至沉淀消失c向含fe3+ 的溶液中加入kscn溶液 d向一定量的cuso4溶液中加入氨水至沉淀消失答案a解析對于a項，除去fe粉中的sio2是利用sio2可與強堿反應(yīng)的化學(xué)性質(zhì)，與配合物的形成無關(guān)；對于b項，agno3與氨水反應(yīng)先生成agoh沉淀，再生成ag(nh3)2+；對于c項，fe3+與kscn反應(yīng)生成fe(scn)n3-n；對于d項，cuso4與氨水反應(yīng)生成cu(oh)2沉淀，再生成cu(nh3)42+。【典例8】cu(nh3)42+ 配離子中，中心離子的配位數(shù)為（ ）a1 b2 c3 d4答案d二、課堂練習(xí)1下列推斷正確的是（ ）ano2、so2、bf3、ncl3分子中沒有一個分子中原子的最外層電子都滿足了8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)bp4和ch4都是正四面體分子且鍵角都為10928cnh4+的電子式中，離子呈平面正方形結(jié)構(gòu)dnh3分子中有一對未成鍵的孤對電子，它對成鍵電子的排斥作用較強答案d2有關(guān)苯分子說法不正確的是（ ）a苯分子中共有6個原子共面，6個碳碳鍵完全相同b每個碳原子還有1個未參與雜化的2p軌道，垂直碳環(huán)平面，相互交蓋，形成共軛大鍵c大鍵中6個電子被6個c原子共用，故稱為中心6電子大鍵d苯分子中c原子均以平面三角形方式成鍵，形成120的三個平面三角形軌道，故為正六邊形的碳環(huán)答案 a3下列分子中，空間結(jié)構(gòu)為平面三角形的是（ ）ahgcl2 bbf3 csicl4 dsf6答案b4of2分子的中心原子采取的雜化軌道是（ ）asp2 bsp csp3 d無法確定答案c5乙烯分子中含有4個ch和1個c=c雙鍵，6個原子在同一平面上。下列分析正確的是（ ）a每個c原子的2s軌道與2p軌道雜化，形成兩個sp雜化軌道b每個c原子的1個2s軌道與3個2p軌道雜化，形成3個sp2雜化軌道c每個c原子的2s軌道與3個2p軌道雜化，形成4個sp3雜化軌道d每個c原子的3個價電子占據(jù)3個雜化軌道，1個價電子占據(jù)1個2p軌道答案d6對配位體的正確說法是（ ）a應(yīng)該是帶負電荷的陰離子 b應(yīng)該是中性分子c可以是中性分子，也可以是陽離子 d應(yīng)該是多電子原子(或離子)，常見的是a、a、a等族原子答案d7原子軌道的雜化不但出現(xiàn)在分子中，原子團中同樣存在原子的雜化。在so42-中s原子的雜化方式為（ ）asp bsp2 csp3 d無法判斷答案c8銨根離子中存在的化學(xué)鍵類型按離子鍵、共價鍵和配位鍵分類，應(yīng)含有（ ）a離子鍵和共價鍵 b離子鍵和配位鍵 c配位鍵和共價鍵 d離子鍵答案c9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（ ）aco(nh3)4cl2cl bco(nh3)3cl3 cco(nh3)6cl3 dco(nh3)5clcl2答案b10下列屬于配合物的是（ ）anh4cl bna2co310h2o ccuso45h2o dcocl3答案a11下列分子或離子中，能提供孤對電子與某些金屬離子形成配位鍵的是 （ ） h2o nh3 f cn coa b c d答案d12配合物在許多方面有著廣泛的應(yīng)用。下列敘述不正確的是 （ ）a以mg2+ 為中心的大環(huán)配合物葉綠素能催化光合作用 bfe2+ 的卟啉配合物是輸送o2的血紅素。cag(nh3)2+ 是化學(xué)鍍銀的有效成分 d向溶液中逐滴加入氨水，可除去硫酸鋅溶液中的cu2+ 答案d13寫出你所知道的分子具有以下形狀的物質(zhì)的化學(xué)式，并指出它們分子中的鍵角分別是多少？（1）直線形 ； （2）平面三角形 ；（3）三角錐形 ； （4）正四面體 。答案 （1）co2、cs2、hcn 鍵角180 （2）bf3、bcl3、so3、ch2o鍵角60（3）nh3、pcl3鍵角107.3 （4）ch4、ccl4鍵角1092814已知氣態(tài)氯化鋁分子以雙聚形式存在，其結(jié)構(gòu)式如下所示：圖中“cl-al”表示cl原子提供了一對電子與al原子共享。又知h3bo3為白色固體，溶于水顯弱酸性，但它卻只是一元酸，可以用硼酸在水溶液中的電離平衡解釋它只是一元酸的原因，請寫出下面這個方程式右端的兩種離子的表達式： h2o _ + _。答案 解析 本題以信息的形式考查了配位鍵的形成條件及實質(zhì)。h3bo3為一元弱酸，其分子中的b原子有空軌道， h2o電離產(chǎn)生的oh 中o原子有孤對電子，則b原子與o原子形成配位鍵，形成，產(chǎn)生h+，即15在clo、clo2、clo3、clo4等離子中，cl都是按以sp3雜化軌道方式與o原子成鍵，則（1）clo 空間的構(gòu)型是_； （2）clo2 空間的構(gòu)型是_；（3）clo3 空間的構(gòu)型是_； （4）clo4 空間的構(gòu)型是_。答案 （1）直線形；（2）v形；（3）三角錐形；（4）正四面體。三、課堂小結(jié)1形形色色的分子（1）分子結(jié)構(gòu)多樣性的原因 （2）常見分子構(gòu)型2價層電子對互斥模型（1）對于abn型分子空間結(jié)構(gòu)確定的一般步驟為 （2）價層電子對互斥理論（3）價層電子對的計算 （4）vsepr模型3雜化軌道理論簡介（1）雜化的概念 （2）雜化的類型（3）確定中心原子的雜化類型 （4）雜化軌道的形成條件4配合物理論簡介（1）配位鍵 （2）配位化合物四、課后作業(yè)1下列分子中，各原子均處于同一平面上的是（ ） anh3 bccl4 cch2o dch4答案c2下列分子的立體結(jié)構(gòu)，其中屬于直線型分子的是（ ）a h2o bco2 cc2h6 dp4答案b3下列各種說法中正確的是（ ）a極性鍵只能形成極性分子 b形成配位鍵的條件是一方有空軌道，另一方有孤對電子cco2中碳原子是sp2雜化 d共價鍵形成的條件是成鍵原子必須有未成對電子答案b4下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是（ ）aco2與so2 bch4與nh3 cbecl2與bf3 dc2h4與c2h2答案b5下列離子中的中心原子采取不等性雜化的是（ ）ah3o+ bnh4+ cpcl6- dbi4-答案a6乙炔分子中的碳原子采取的雜化軌道是（ ）asp雜化 bsp2雜化 csp3雜化 d無法確定答案a7已知三角錐形分子e和直線形分子g反應(yīng)，生成兩種直線形分子l和m（組成e、g、l、m分子的元素原子序數(shù)均小于10），如下圖：下列判斷錯誤的是（ ）ag是最活潑的非金屬單質(zhì) bl能使紫色石蕊試液變紅色ce能使紫色石蕊試液變藍色 dm是化學(xué)性質(zhì)很活潑的單質(zhì)答案d8關(guān)于原子軌道的說法正確的是（ ）a凡是中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子其幾何構(gòu)型都是正四面體bch4分子中的sp3雜化軌道是由4個h原子的1s 軌道和c原子的2p軌道混合起來而形成的csp3雜化軌道是由同一個原子中能量相近的s 軌道和p軌道混合起來形成的一組能量相近的新軌道d凡ab3型的共價化合物，其中中心原子a均采用sp3雜化軌道成鍵答案c9中心原子采取平面三角形的是（ ）anh3 bbcl3 cpcl3 dh2o答案b10向盛有少量nacl溶液的試管中滴入少量agno3溶液，再加入氨水，下列敘述中不正確的是（ ）a先生成白色沉淀，加入足量氨水后沉淀消失b生成的沉淀為agcl，它不溶于水，但溶于氨水 ，重新電離成ag+和clc生成的沉淀為agcl，加入氨水后生成了可溶性的配合物 ag(nh3)2cld若向agno3溶液中直接滴加氨 水，產(chǎn)生的現(xiàn)象也是先出現(xiàn)白色沉淀后又消失答案b11填空在形成氨氣分子時，氮原子中的原子軌道發(fā)生sp3雜化生成4個_，生成的4個雜化軌道中，只有_個含有未成對電子，所以只能與_個氫原子形成共價鍵，又因為4個sp3雜化軌道有一個有_，所以氨氣分子中的鍵角與甲烷不同。答案sp3雜化軌道；3；3；孤對電子。解析nh3中n原子為sp3雜化，形成4個sp3雜化軌道，但nh3分子空間構(gòu)型不是正四面體，而是三角錐形，是因為氮原子形成nh3時仍有一對孤對電子。12為什么h2o分子的鍵角既不是