高二化学选修3第二章第二节分子的立体结构课件.ppt

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1、新课标人教版选修三 物质结构与性质,第二章 分子结构与性质,第二节 分子的立体结构,三、杂化轨道理论简介,二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）,一、形形色色的分子,第二节 分子的立体结构,四、配合物理论简介,目 录,分子的立体结构多种多样,红外光谱仪：测分子立体结构,无孤对电子分子的立体结构与VSEPR模型相同,有孤对电子分子的立体结构为VSEPR模型去掉孤对电子占据位置后的立体结构学.科.网,配位健一种特殊的共价键,配位化合物，含配位键的复杂离子或分子,复盐、混盐、配合物盐,复习回顾,共价键,键,键,键参数,键能,键长,键角,衡量共价键的稳定性学.科.网,描述分子的立体结构的重要因素,成

2、键方式“头碰头”,呈轴对称,成键方式“肩并肩”,呈镜像对称,一、形形色色的分子,O2,HCl,H2O,CO2,1、双原子分子（直线形）,2、三原子分子立体构型,直线形 键角180,V形 键角105,、四原子分子立体构型（直线形、正四面体、平面三角形、三角锥形）,C2H2 键角180,CH2O,COCl2,NH3,P4 键角60,三角锥形 键角107,平面三角形,、五原子分子立体构型,最常见的是正四面体,CH4 键角10928,CH3CH2OH,CH3COOH,C6H6,C8H8,CH3OH,5、其它：,C60,C20,C40,C70,资料卡片：,形形色色的分子,同为三原子分子，CO2 和 H2

3、O 分子的空间结构却不同，什么原因？,思考:,直线形,V形,科学视野,分子的立体结构是怎样测定的？,测分子立体结构：红外光谱仪吸收峰分析学.科.网,思考：,同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结构却不同，为什么？,同为四原子分子，CH2O与 NH3 分子的空间结构也不同，为什么？学.科.网,二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）,价层电子对互斥理论可判断,二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）,1、要点：对ABn型的分子或离子，中心原子A价层电子对（包括用于形成共价键的共用电子对和没有成键的孤对电子）之间存在排斥力，将使分子中的原子处于尽可能远的相对位置上，以使彼此之间斥力最小，

4、分子体系能量最低。,预测分子结构的简单理论学.科.网,对称分布(原子的位置对称分布)VSEPR模型,价层电子对数求算方法：,对于ABn分子，成键电子对数=n孤对电子对数=（原子价电子数离子电荷数|化合价|n）价层电子对数=成键电子对数+孤对电子对数(双键、叁键均按单键计算)学.科.网,二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）,运用价层电子对互斥理论时，首先求算价层电子对数，确定VSEPR模型。然后再根据中心原子上有没有孤对电子，就可以判断分子的空间构型,二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）,无孤对电子分子立体结构与VSEPR模型相同,有孤对电子分子立体结构为VSEPR模型略去孤对电子占据位

5、置后的立体结构,2、价层电子对互斥模型把分子分成两类：,(1)中心原子上的价电子都用于成键(无孤对电子),在这类分子中，由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离，成键原子的几何构型总是采取电子对排斥最小的那种结构。它们的立体结构可用中心原子周围的原子数来预测。,二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）,无孤对电子分子立体结构与VSEPR模型相同,直线形,平面三角形,正四面体,BeCl2,BF3,CH4、CCl4,二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）,（2）中心原子上有孤对电子的分子,孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥,二、价层电子对互斥理论（VSEPR模

6、型）,分子立体结构为VSEPR模型略去孤对电子占据位置后的立体结构,V形,三角锥形,V形,PbCl2,NH3,H2O,略去1对孤对电子占据位置后的立体结构为V型,略去1对孤对电子占据位置后的立体结构为三角锥形,略去2对孤对电子占据位置后的立体结构V型,计算:CO2、SO2、SO3、SO32-、SO42-价层电子对数、成键电子对数、孤对电子对数，并预测分子立体结构,二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）,详见表一,2,2,0,2,1,3,3,3,0,直线形,V型,平面三角形,表一,无孤对电子与VSEPR模型相同为平面三角形,无孤对电子与VSEPR模型相同为直线形,略去1对孤对电子占据位置后的立

7、体结构为V型,1,3,4,4,4,0,三角锥,正四面体,表一,无孤对电子与VSEPR模型相同为正四面体,略去1对孤对电子占据位置后的立体结构为三角锥形,2,3,2 0 AB2,直线形HgCl2,3 0 AB3,2 1 AB2,平面三角形 BF3,V形,SO2,二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）,4,4 0 AB4,3 1 AB3,2 2 AB2,正四面体 CH4,三角锥形 NH3,形,H2O,二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）,直线形,平面三角形,正四面体形,V 形,三角锥形,小结:,价层电子对互斥模型,直线形,平面三角形,正四面体形,四面体形,四面体形,2,3,4,4,4,注：价

8、层电子对互斥模型对少数化合物判断不准，不能适用于过渡金属化合物，除非金属具有全满、半满或全空的d轨道,二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）,2,3,4,2,3,0,0,0,2,1,代表物,思考并填写下列表格：,电子式,结构式,中心原子结合的原子数,中心原子孤对电子对数,CO2,CH2O,CH4,H2O,NH3,VSEPR 模型,立体结构,应用反馈:,0,1,2,0,1,0,0,0,2,2,2,3,3,4,4,4,直线形,V 形,V 型,平面三角形,三角锥形,四面体,正四面体,正四面体,PO43,0,4,正四面体,思考与交流:,P38,1、下列物质中，分子的立体结构与水分子相似的是（）A、C

9、O2 B、H2S C、PCl3 D、SiCl4,B,2、下列分子的立体结构，其中属于直线型分子的是（）A、H2O B、CO2 C、C2H2 D、P4,BC,3、为了解释和预测分子的空间构型，科学家在归纳了许多已知的分子空间构型的基础上，提出了一种十分简单的理论模型价层电子对互斥模型。这种模型把分子分成两类：一类是；另一类是是。BF3和NF3都是四个原子的分 子，BF3的中心原子是，NF3的中心原子是；BF3分子的立体构型是平面三角形，而NF3分子的立体构型是三角锥形的原因是。,无孤对电子,有孤对电子,无孤对电子,有孤对电子,略去1对孤对电子占据位置后的立体结构为三角锥形,值得注意的是价层电子对

10、互斥模型只能解释化合物分子的空间构型，却无法解释许多深层次的问题，如无法解释甲烷中四个 C-H的键长、键能相同及H-C-H的键角为109 28。因为按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个C-H单键都应该是键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。,三、杂化轨道理论简介,为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，,10928,激发,(1)要点：当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，得到4个能量相等、成分相同的sp3杂化轨道，夹

11、角109 28，表示这4个轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的如下图所示：,三、杂化轨道理论简介,三、杂化轨道理论简介,杂化：原子内部能量相近的原子轨道，在外界条件影响下重新组合的过程叫原子轨道的杂化杂化轨道：原子轨道组合杂化后形成的一组新轨道杂化轨道类型：sp、sp2、sp3等杂化结果：重新分配能量和空间方向，组成数目相等成键能力更强的原子轨道杂化轨道用于形成键和容纳孤对电子,(2)几个概念,10928,激发,sp3杂化,三、杂化轨道理论简介,要点：,1个S轨道和3个P轨道,基态原子,激发态原子,4个相同的SP3杂化轨道,混杂,碳的sp2杂化轨道,sp2杂化：三个夹角为120的平面三角形

12、杂化轨道。,sp2杂化,sp2杂化轨道的形成过程,120,C原子基态电子排布图,乙烯H2C=CH2、甲醛H2C=O中心原子C是sp2杂化：,乙烯中的在轨道杂化时，有一个轨道未参与杂化，只是的s与两个p轨道发生杂化，形成三个相同的sp2杂化轨道，三个sp2杂化轨道分别指向平面三角形的三个顶点。未杂化p轨道垂直于sp2杂化轨道所在平面形成键。杂化轨道间夹角为120。,BCl3、CO32、NO3、H2C=O、SO3、烯烃（C=C）、苯等结构中的中心原子都是sp2杂化的。,C2H4,sp2杂化,sp杂化：夹角为180的直线形杂化轨道。,sp杂化,三、杂化轨道理论简介,sp杂化：,直线形（180）,sp

13、杂化,两个sp杂化轨道,例：BeCl2,sp杂化轨道的形成过程,180,乙炔中的碳原子为sp杂化，分子呈直线形。,两个碳原子的sp杂化轨道沿各自对称轴形成CC 键，另两个sp杂化轨道分别与两个氢原子的1s轨道重叠形成两个CH 键，两个py轨道和两个pz轨道分别从侧面相互重叠，形成两个相互垂直的键。,乙炔的成键,三、杂化轨道理论简介,基态N的最外层电子构型为 2s22p3，在H影响下，N 的一个2s轨道和三个2p 轨道进行sp3 不等性杂化，形成四个sp3 杂化轨道。其中三个sp3杂化轨道中各有一个未成对电子，另一个sp3 杂化轨道被孤对电子所占据。N 用三个各含一个未成对电子的sp3 杂化轨道

14、分别与三个H 的1s 轨道重叠，形成三个 NH键。由于孤对电子的电子云密集在N 的周围，对三个NH键的电子云有比较大的排斥作用，使NH键之间的键角被压缩到，因此NH3 的空间构型为三角锥形。,1、看中心原子有没有形成双键或叁键，如果有1个叁键，则其中有2个键，用去了2个p轨道，形成的是sp杂化；如果有1个双键则其中有1个键，形成的是sp2杂化；如果全部是单键，则形成的是sp3杂化。2、没有填充电子的空轨道一般不参与杂化.,三、杂化轨道理论简介,根据以下事实总结：如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型？,CC,sp3,sp2,sp,CC,CC,杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤对电子,杂化轨道数

15、=中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数,结合上述信息完成下表：,孤对电子数,0,0,0,1,1,2,科学探究,1、写出HCN分子和CH2O分子的路易斯结构式。2用VSEPR模型对HCN分子和CH2O分子的立体结构进行预测(用立体结构模型表示),HCN 价层电子对数 2，无孤对电子 直线型,CH2O 价层电子对数 3，无孤对电子 平面三角型,3写出HCN分子和CH2O分子的中心原子的杂化类型。4分析HCN分子和CH2O分子中的键。,科学探究,HCN：C原子sp杂化：直线型,CH2O：C原子sp杂化：平面三角型,1、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是()ACO2与SO2 BCH4与NH

16、3 CBeCl2与BF3 DC2H2与C2H4,B,课堂练习,课堂练习,2、指出中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子的几何构型。(1)PCl3(2)BCl3(3)CS2,3、写出下列分子的路易斯结构式(是用短线表示键合电子,小黑点表示未键合的价电子的结构式)并指出中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子的几何构型。(1)PCI3(2)BCl3(3)CS2(4)C12O,直线形,平面三角形,正四面体,平面长方形,直线形,sp杂化,sp杂化,sp杂化,sp杂化,sp杂化,sp杂化,sp杂化,sp杂化,sp杂化,sp杂化,正四面体,正四面体,平面三角形,V形,三角锥形,(1)配位健一种特殊的

17、共价键,配位键：一方是能够提供孤对电子的原子，另一方是能够接受孤对电子的空轨道的原子间形成的“电子对给予-接受键”,四、配合物理论简介：,H3O+,天蓝色,天蓝色,天蓝色,无色,无色,无色,四、配合物理论简介：,实验2-1,固体颜色,溶液颜色,CuSO4,CuCl2.2H2O,CuBr2,NaCl,K2SO4,KBr,白色,绿色,深褐色,白色,白色,白色,思考：前三种溶液呈天蓝色大概与什么物质有关？依据是什么？,(2)配位化合物，简称配合物，通常是由中心离子（或原子）与配位体(某些分子或阴离子)以配位键的形式结合而成的复杂离子或分子。,四、配合物理论简介：,实验2-2 已知氢氧化铜与足量氨水反

18、应后溶解是因为生成Cu(NH3)42+，其结构简式为：试写出实验中发生的两个反应的离子方程式？,四、配合物理论简介：,实验2-3,练习书写：向硝酸银溶液中逐渐滴加氨水的离子方程式,四、配合物理论简介：,配合物的组成,四、配合物理论简介：,复盐：由两种或两种以上的阳离子与一种酸根离子组成的盐叫做复盐。如:KAl(SO4)212H2O,混盐：是指一种金属离子与多种酸根离子所构成的盐。如氯化硝酸钙Ca(NO3)Cl,(3)复盐、混盐、配合物盐,四、配合物理论简介：,盐的种类很多，有正盐、酸式盐、碱式盐、复盐、配合物盐、混盐等等。其中的混盐是由一种金属阳离子（包括NH4+）和两种酸根阴离子所组成的化合

19、物。则下列物质属于混盐的是 A.KAl(SO4)212H2O B.CaOCl2 C.NaHSO4 D.Mg2(OH)2CO3,复盐、混盐、配合物盐,(B),形成配合物时性质的改变,1、颜色的改变Fe3+3SCN-=Fe(SCN)3,2、溶解度的改变：AgCl+2NH3=Ag(NH3)2+Cl-Au+HNO3+4HCl=HAuCl4+NO+2H2O 3Pt+4HNO3+18HCl=3H2PtCl6+4NO+8H2O,3、酸碱性的改变：Cu(NH3)4(OH)2 的碱性大于Cu(OH)2,三、杂化轨道理论简介,二、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）,一、形形色色的分子,第二节 分子的立体结构,四

20、、配合物理论简介,小 结,分子的立体结构多种多样,红外光谱仪：测分子立体结构,无孤对电子分子的立体结构与VSEPR模型相同,有孤对电子分子立体结构为VSEPR模型去掉孤对电子占据位置后的立体结构,配位健一种特殊的共价键,配位化合物，含配位键的复杂离子或分子,复盐、混盐、配合物盐,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,（B）,下列各种说法中错误的是A、形成配位键的条件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

21、有未成对电子。,（D）,下列属于配合物的是（）A、NH4Cl B、Na2CO310H2O C、CuSO45H2O D、Co（NH3）6Cl3,AD,配合物K3Fe(CN)6中，中心离子的化合价是A3B3 C6D6配合物Zn(NH3)4Cl2的中心离子的配位数是A2B3 C4D5,(A),(C),0.01 mol氯化铬（CrCl36H2O）在水溶液中用过量硝酸银溶液处理，产生0.02 mol AgCl沉淀。此氯化铬最可能是 ACr(H2O)6Cl3BCr(H2O)5ClCl2H2OCCr(H2O)4Cl2Cl2H2O DCr(H2O)3Cl33H2O,（B）,已知Co(NH3)63呈正八面体结构

22、：各NH3分子间距相等，Co3位于正八面的中心。若其中二个NH3分子被Cl取代，所形成的Co(NH3)4Cl2的同分异构体的种数有 A2种B3种 C4种D5种,（A）,若将NH3看成是一个整体，Ag(NH3)2的构型为直线型，中心原子Ag的杂化轨道类型是 AspBSp2 Csp3Ddsp3,A,如图是卟啉配合物叶绿素的结构示意图(部分)，有关的叙述正确的是A该叶绿素含有H、Mg、C、N元素 B该叶绿素是配合物，中心离子是镁离子C该叶绿素是配合物，其配体是N元素 D该叶绿素不是配合物，而是高分子化合物,B,Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物，已知两种配合物的分子式分别为Co(NH3)

23、5BrSO4 和Co(SO4)(NH3)5Br。(1)若在第一种配合物的溶液中加BaCl2 溶液时，产生 现象；(2)如果在第二种配合物的溶液中加入BaCl2溶液时，产生 现象，(3)若在第二种配合物的溶液中加入 AgNO3溶液时，产生 现象。,白色沉淀,无明显现象,浅黄色沉淀,把CoCl2溶解于水后加氨水，直到先生成的Co(OH)2沉淀又溶解后，再加氨水，使之生成Co(NH3)62+。此时向溶液中通入空气，得到的产物中有一种配合物其组成可用CoCl35NH3表示。把分离出的CoCl35NH3溶于水后立即加硝酸银溶液，则析出AgCl沉淀。经测定，每1mol CoCl35NH3只生成2molAg

24、Cl。通过计算，确定此配合物的化学式。,Co(NH3)5ClCl2,教学目标,、认识共价分子的多样性和复杂性；、初步认识价层电子对互斥模型；、能用VSEPR模型预测简单分子或离子的立体结构；、培养学生严谨认真的科学态度和空间想象能力。、认识杂化轨道理论的要点、进一步了解有机化合物中碳的成键特征、能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型、配位键、配位化合物的概念、配位键、配位化合物的表示方法 10、采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学,教学重点：分子的立体结构；利用价层电子对互斥模型预测分子的立体结构；杂化轨道理论的要点；配位键、配位化合物的概念教学难点：分子的立体结构，杂化轨道理论；配位键、配位化合物的概念,