《高中化學(xué) 第2章 化學(xué)鍵與分子間作用力 第2節(jié) 第1課時 一些典型分子的空間構(gòu)型學(xué)案 魯科版選修3》由會員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《高中化學(xué) 第2章 化學(xué)鍵與分子間作用力 第2節(jié) 第1課時 一些典型分子的空間構(gòu)型學(xué)案 魯科版選修3(8頁珍藏版)》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、
第1課時 一些典型分子的空間構(gòu)型
1.了解典型的分子空間構(gòu)型,能夠制作典型分子的空間模型。
2.了解雜化軌道理論,掌握常見的雜化軌道類型。 (重點(diǎn))
3.能夠應(yīng)用雜化軌道理論解釋典型分子的空間構(gòu)型。(難點(diǎn))
甲 烷 分 子 的 空 間 構(gòu) 型
[基礎(chǔ)初探]
教材整理1 軌道雜化和雜化軌道
1.
2.甲烷中碳原子的雜化類型。
(1)任意能級的s軌道和p軌道都可以形成雜化軌道。()
(2)有多少個原子軌道發(fā)生雜化就形成多少個雜化軌道。(√)
(3)雜化軌道用于形成π鍵。()
(4)雜化軌道能量相同。(√)
教材整理2 雜化軌道的類型
雜化類型
2、
sp1
sp2
sp3
用于雜化的原子軌道及數(shù)目
s
1
1
1
p
1
2
3
雜化軌道的數(shù)目
2
3
4
雜化軌道間的夾角
180
120
109.5
空間構(gòu)型
直線形
平面三角形
正四面體形
實(shí)例
CO2、C2H2
BF3、苯、乙烯
CH4、CCl4
1個s軌道和2個p軌道能否形成sp1雜化軌道?
【提示】 不能。軌道雜化后形成雜化軌道的數(shù)目與雜化之前相同。1個s軌道和2個p軌道形成sp2雜化軌道。
[合作探究]
[探究背景]
NH3、CH4兩分子中,N、C原子都采用sp3雜化,NH3分子空間構(gòu)型是三角錐形,CH4分
3、子是正四面體形。
[探究問題]
1.形成sp3雜化的原子軌道是哪些?雜化軌道夾角是多少?
【提示】 2s和2p原子軌道,109.5。
2.兩分子空間構(gòu)型不同的原因是什么?
【提示】 形成的4個sp3雜化軌道中,NH3分子中只有三個軌道中的未成對電子與H原子的1s電子成鍵。另1個軌道中有一對未成鍵的孤對電子不參加成鍵,但對成鍵電子對有較強(qiáng)的排斥作用,使三個N—H鍵角變小,成為三角錐形。而CH4分子中4個雜化軌道都分別與4個H原子形成共價鍵,軌道夾角=共價鍵鍵角=109.5,為正四面體形。
[核心突破]
1.雜化軌道的特點(diǎn)
(1)形成分子時,通常存在激發(fā)、雜化和軌道重疊等過程。
4、(2)原子軌道的雜化只有在形成分子的過程中才會發(fā)生,孤立的原子是不可能發(fā)生雜化的。
(3)雜化前后軌道數(shù)目不變。
(4)雜化后軌道伸展方向、形狀發(fā)生改變。
(5)只有能量相近的軌道才能雜化(ns、np)。
2.分子空間構(gòu)型的確定
軌道雜化類型
電子對的空間構(gòu)型
成鍵電子對數(shù)
孤對電子數(shù)
電子對的排列方式
分子的空間構(gòu)型
實(shí)例
sp1
直線形
2
0
直線形
HC≡CH BeCl2 CO2
sp2
平面三角形
3
0
平面三角形
BF3 BCl3
2
1
V形
SnBr2 PbCl2
sp3
四面體
4
0
正四面體
5、形
CH4 CCl4
3
1
三角錐形
NH3 NF3
2
2
V形
H2O
[題組沖關(guān)]
1.下列有關(guān)雜化軌道的說法不正確的是( )
A.原子中能量相近的某些軌道,在成鍵時,能重新組合成能量相等的新軌道
B.軌道數(shù)目雜化前后可以相等,也可以不等
C.雜化軌道成鍵時,要滿足原子軌道最大重疊原理、能量最低原則
C.CH4分子中兩個sp3雜化軌道的夾角為109.5
【解析】 軌道數(shù)目雜化前后一定相等。
【答案】 B
2.下列關(guān)于雜化軌道的說法錯誤的是( )
A.所有原子軌道都參與雜化
B.同一原子中能量相近的原子軌道參與雜化
C.雜化軌道
6、能量集中,有利于牢固成鍵
D.雜化軌道中不一定有電子
【解析】 參與雜化的原子軌道,其能量不能相差太大,如1s軌道與2s、2p軌道能量相差太大,不能形成雜化軌道,即只有能量相近的原子軌道才能參與雜化,故A項(xiàng)錯誤,B項(xiàng)正確;雜化軌道的電子云一頭大一頭小,成鍵時利用大的一頭,可使電子云重疊程度更大,形成牢固的化學(xué)鍵,故C項(xiàng)正確;并不是所有的雜化軌道中都會有電子,也可以是空軌道,也可以有一對孤電子對(如NH3、H2O的形成),故D項(xiàng)正確。
【答案】 A
3.能正確表示CH4中碳原子成鍵方式的示意圖為( )
【解析】 碳原子中的2s軌道與2p軌道形成4個等性的雜化軌道,因此碳原子最外
7、層上的4個電子分占在4個sp3雜化軌道上并且自旋方向相同。
【答案】 D
4.乙炔分子中的碳原子采取的雜化方式是( )
A.sp1雜化 B.sp2雜化
C.sp3雜化 D.無法確定
【解析】 乙炔的結(jié)構(gòu)式為H—C≡C—H,其空間構(gòu)型為直線形,屬于sp1雜化。
【答案】 A
5.在中,中間的碳原子和兩邊的碳原子分別采用的雜化方式是( )
A.sp2 sp2 B.sp3 sp3
C.sp2 sp3 D.sp1 sp3
【解析】 中碳原子形成了3個σ鍵,無未成鍵價電子對,需要形成3個雜化軌道,采用的雜化方式是sp2。兩邊的碳原子各自形成了4個σ鍵,無未成鍵電子
8、對,需要形成4個雜化軌道,采用的是sp3雜化。
【答案】 C
6.(1)對于CH4、NH3、H2O三分子,中心原子都采用________雜化,鍵角由大到小順序是________。
(2)對于H2O、BeCl2、BF3、C2H2、C2H4、CH4、C6H6、NH3、CO2等分子,中心原子采用sp1雜化的:________,sp2雜化的:________,sp3雜化的:________。
【答案】 (1)sp3 CH4>NH3>H2O
(2)BeCl2、C2H2、CO2 BF3、C2H4、C6H6 CH4 H2O NH3
【規(guī)律方法】 雜化軌道類型的判斷
(1)對于ABm型分子,中
9、心原子的雜化軌道數(shù)可以這樣計(jì)算。雜化軌道數(shù)
n=。
其中配位原子中,鹵素原子、氫原子提供1個價電子,硫原子、氧原子不提供價電子,即提供價電子數(shù)為0。
例如:
代表物
雜化軌道數(shù)(n)
雜化軌道類型
CO2
(4+0)=2
sp1
CH2O
(4+2+0)=3
sp2
CH4
(4+4)=4
sp3
SO2
(6+0)=3
sp2
NH3
(5+3)=4
sp3
H2O
(6+2)=4
sp3
(2)離子的雜化軌道計(jì)算:
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))。
代表物
雜化軌道數(shù)(n)
雜化軌道類型
NO
(5+1)
10、=3
sp2
NH
(5-1+4)=4
sp3
苯 分 子 的 空 間 構(gòu) 型 與 大 π 鍵
[基礎(chǔ)初探]
教材整理1 苯的空間構(gòu)型
在乙烯分子和苯分子中,成鍵碳原子都采用sp2雜化方式,為何二者的化學(xué)性質(zhì)有較大差異?
【提示】 在苯分子中,6個碳原子中未參與雜化的2p軌道形成π鍵,使原子軌道的重疊程度比乙烯中大,所以比乙烯中的鍵能大,性質(zhì)穩(wěn)定。
教材整理2 苯分子空間構(gòu)型的解釋
每個C原子的兩個sp2雜化軌道上的電子分別與鄰近的兩個C原子的sp2雜化軌道上的電子配對形成σ鍵,六個碳原子組成一個正六邊形的碳環(huán);另外一個sp2雜化軌道上的電子與H原子的1s
11、電子配對形成σ鍵。同時,六個C原子上剩余的2p軌道,以“肩并肩”的方式形成多原子、多電子的大π鍵。
(1)苯分子中C原子發(fā)生sp2雜化。(√)
(2)苯分子中C—H鍵是σ鍵。(√)
(3)苯分子中大π鍵是6個C原子共同形成的。(√)
(4)苯分子為平面正六邊形,鍵角為120。(√)
[核心突破]
1.苯分子中C原子均以sp2雜化方式成鍵,形成夾角為120的三個sp2雜化軌道,故為正六邊形的碳環(huán)。
2.苯分子中苯環(huán)上的六個碳碳鍵的鍵長、鍵能均相同,不是單、雙鍵交替形成。
3.由分子結(jié)構(gòu)決定分子性質(zhì)可知,苯分子不具有烯烴分子的某些特征性質(zhì),如能使溴水、酸性KMnO4溶液退色。
12、
[題組沖關(guān)]
1.有關(guān)苯分子中的化學(xué)鍵描述不正確的是( )
A.每個碳原子的sp2雜化軌道中的其中一個形成大π鍵
B.每個碳原子的未參加雜化的2p軌道形成大π鍵
C.碳原子的三個sp2雜化軌道與其他原子形成三個σ鍵
D.苯分子中六個碳碳鍵完全相同,鍵角均為120
【解析】 苯分子中每個碳原子中的三個sp2雜化軌道分別與兩個碳原子和一個氫原子形成σ鍵。同時每個碳原子還有一個未參加雜化的2p軌道,它們均有一個未成對電子。這些2p軌道相互平行,以“肩并肩”方式相互重疊,形成一個多電子的大π鍵。所以苯分子中6個碳原子和6個氫原子都在同一平面內(nèi),6個碳碳鍵完全相同,鍵角皆為120。
13、
【答案】 A
2.下列關(guān)于苯分子的性質(zhì)描述錯誤的是 ( )
A.苯分子呈平面正六邊形,六個碳碳鍵完全相同,鍵角皆為120
B.苯分子中的碳原子采取sp2雜化,6個碳原子中未參與雜化的2p軌道以“肩并肩”形式形成一個大π鍵
C.苯分子中的碳碳鍵是介于單鍵和雙鍵之間的一種特殊類型的鍵
D.苯能使溴水和酸性KMnO4溶液退色
【解析】 苯分子中的碳原子采取sp2雜化,六個碳碳鍵完全相同,呈平面正六邊形結(jié)構(gòu),鍵角皆為120;在苯分子中間形成一個較穩(wěn)定的六電子大π鍵,因此苯分子中的碳碳鍵并不是單、雙鍵交替結(jié)構(gòu),不能使溴水和酸性KMnO4溶液退色。
【答案】 D
3.指出下列原子
14、的雜化軌道類型及分子的結(jié)構(gòu)式、空間構(gòu)型。
【導(dǎo)學(xué)號:66240015】
(1)CO2分子中的C為_____雜化,分子的結(jié)構(gòu)式為_____,空間構(gòu)型為___;
(2)CH2O分子中的C為________雜化,分子的結(jié)構(gòu)式為________,空間構(gòu)型為________;
(3)CF4分子中的C為________雜化,分子的結(jié)構(gòu)式為________,空間構(gòu)型為________;
(4)H2S分子中的S為________雜化,分子的結(jié)構(gòu)式為________,空間構(gòu)型為________。
【解析】 解答本題應(yīng)首先通過資料或所學(xué)知識掌握各分子的雜化軌道類型或分子空間構(gòu)型,然后再推斷其他問題。
15、雜化軌道類型決定了分子(或離子)的空間構(gòu)型,如sp2雜化軌道的鍵角為120,空間構(gòu)型為平面三角形。因此,也可根據(jù)分子的空間構(gòu)型確定分子(或離子)中雜化軌道的類型,如CO2為直線形分子,因此分子中雜化軌道類型為sp1雜化。
【答案】 (1)sp1 O===C===O 直線形
(2)sp2 平面三角形
(3)sp3 正四面體形
(4)sp3 H—S—H V形
【規(guī)律總結(jié)】 判斷分子空間構(gòu)型的方法
(1)根據(jù)雜化軌道類型判斷:sp1雜化——直線形、sp2雜化——平面形、sp3雜化軌道全部形成σ鍵時——正四面體形。
(2)根據(jù)價電子對互斥理論判斷:sp3雜化軌道部分形成σ鍵時,結(jié)合σ鍵數(shù)目分析。如NH3分子中σ鍵數(shù)目為3,則為三角錐形,H2O分子中σ鍵數(shù)目為2,則為V形。
(3)利用等電子原理判斷:如CH4和NH均為正四面體形。
6EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F3756EDBC3191F2351DD815FF33D4435F375