化学选修3第二章第二节分子的立体构型.ppt

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1、一、形形色色的分子,NH3,HCHO,第二节 分子的立体构型,C2H2,分子的立体构型：分子中原子的空间关系,C6H6,C8H8,CH3OH,P4,S8,C60,C20,C40,C70,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？,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,价层电子对是指分子中的中心原子上的电子对，包括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）,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

2、）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。,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（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）键电子对数目：,由分子式确定，即键个数，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,=(axb)/2,a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

3、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=键电子对数目+中心原子上的孤电子对数目,O,6,2,1,2+2=4,(a-xb)/2=2,S,6,2,2,1+2=3,(a-xb)/2=1,NH4+,N,4,4,1,0+4=4,(a-xb)/2=0,CO32-,C,6,3,2,0+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。,2,价层电子对数目与其立体结构,4,3,5,6,（1）VSEPR模型：,2.根据价层电子对互斥理论判断分子

4、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 2 3 4 5 6 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。,价层电子对数=2,VSEPR模型：,分子的立体构型：,CO2,直线形,实例：,例如：,价层电子对数=3,VSEPR模型：,分子的立体构型：,SO2、CH2O,平面三角形或V形,实例：,价层电子对数=4,VSEPR模型：,分子的立体构型：,CH4、NH3、H2O,四面体、三角锥形、V形,实例：,H2O,NH3,CH4,4=4+0

5、,4=3+1,4=2+2,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,确定价层电子对数判断VSEPR模型,再次判断孤电子对数,确立分子的立体构型（把孤电子对所占方向忽略）,V 形,1、下列物质中，分子的立体结构与水分子相似的是（）A、CO2 B、H2S C、PCl3 D、SiCl42、下列分子的立体结构，其中属于直线形分子的是（）A、H2O B、CO2 C、CH4 D、SO23、下列分子中，各原子均处于同一平面上的是（）A、NH3 B、CCl4 C、H2O D、CH2O4、下列分子或离子中，不含有孤对电子的是（）A、H2O B、H3O+C、NH3 D、NH4+,

6、B,B,CD,D,5、以下分子或离子的结构为正四面体，且键角为10928 的是（）CH4 NH4+CH3Cl P4 SO42-A、B、C、D、6、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,B,D,1、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？,sp3,C原子基态原子电子排布图,三、杂化轨道理论 解释分子的

7、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,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10928,例如：CH4,、NH3、H2O,sp2杂化轨道的形成过程,120,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

8、上，互成120,例如：C2H4,C2H4(sp2杂化）,sp杂化轨道的形成过程,180,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180,例如：C2H2,C2H2(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,2,3,4,sp,sp2,sp3,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,sp,sp2,sp3,sp3,sp3,立体构型,sp2,V 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

9、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-,小结：s-p型的三种杂化对比,CH4,H2O,BF3,C2H4,BeCl2 CO2 C2H2,实 例,四面体形,平面三角形,直 线形,空 间 构 型,1090 28,1200,1800,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p,1个s+2个p,1个 s+1个p,参与杂化的

10、原子轨道,sp3,Sp2,sp,杂 化 类 型,杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤对电子，剩余的p轨道可以形成键,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 BNH3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 CNH3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 BV形；三角锥形 C直线形；平面三角形DV形；平面三角形

11、,C,D,3、下列关于丙烯（CH3CH=CH2）的说法正确的是（）A.丙烯分子有7个键，1个键 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，1mol Y2X2含有键的数目为。(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

12、等电子体，元素Z的这种氧化物的分子式是。,C,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,键个数或配位原子个数,(a-xb)/2,小 结,固体,溶液颜色,无色离子：,CuSO4,CuCl22H2O,CuBr2,NaCl,K2SO4,KBr,蓝色离子：,白色,白色,白色,白色,绿色,深褐色,Cu(H2O)42+,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：,Cu,H2O,H2O,H2O,OH2,2+,四水合铜离

13、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）,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。,可用AB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。,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。,Cu2+2NH3H2O=Cu(OH)2+2NH4,Cu(OH)2+4NH3H2O=Cu(NH3)42+2OH+4H2O,实验2-3：Fe3溶液+KSCN溶液。实验

14、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)63-,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。,易溶于水，难电离,配合物的组成：,中心原子：主要是过渡金属的阳离子。,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,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。,C

15、o(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)5BrSO4和Co(SO4)(NH3)5Br。,（1）分析Co(NH3)5BrSO4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)42。不考虑空间构型，Cu(OH)42的结构可用示意图表

16、示为。,自右向左：配位数配位体名称合中心离子,Co(NH3)6Br3 三溴化六氨合钴(),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)212H2O，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)212H2O(溶于水)=K+Al3+2SO42-+12 H2O,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)4SO4H2O=Cu(NH3)42+SO42-+H2O,形形色色的配合物,2、下列各种说法中错误的是（）A、形成配位键的条件

17、是一方有空轨道一方有孤对电子。B、配位键是一种特殊的共价键。C、配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。D、共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子。,1、下列分子或离子中都存在着配位键的是()ANH3、H2O BNH4+、H3O+CN2、HClO D Cu(NH3)42+、PCl3,3向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物，继续添加氨水，难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液。下列对此现象说法正确的是（）A反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后 Cu2+的浓度不变B在Cu(NH3)4 2+离子中，Cu2+给出孤对电子，NH3提供空轨道C向反应后的溶液加入乙醇，溶液没有发生变化D沉

18、淀溶解后，将生成深蓝色的配合离子Cu(NH3)4 2+,4、配合物Cu(NH3)4(OH)2的中心离子为，配体为、中心离子的电荷数和配位数分别是 和。,5、Co()的八面体配合物CoClmnNH3，若1 mol配合物与AgNO3作用生成1 mol AgCl沉淀，则m、n的值是（）Am=1 n=5 Bm=3 n=4 Cm=5 n=1 Dm=4 n=5,6、铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝，广泛地应用于电气、机械制造、国防等领域。回答下列问题：(1)铜原子基态电子排布式为；(2)氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物，这两种化合物都可用于催化乙炔聚合，其阴离子均为无限长链结构(如下图)，a位置上Cl原子的杂化轨道类型为。已知其中一种化合物的化学式为KCuCl3，另一种的化学式为；,(3)金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应，但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应，其原因是，反应的化学方应程式为。,