精修版高中化學(xué) 第2章 第2節(jié) 第1課時(shí) 一些典型分子的空間構(gòu)型學(xué)案 魯科版選修3
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1、 精品資料 第2節(jié) 共價(jià)鍵與分子的空間構(gòu)型 第1課時(shí) 一些典型分子的空間構(gòu)型 學(xué)習(xí)目標(biāo) 1.掌握軌道雜化的基本思想,并能用雜化軌道理論判斷簡(jiǎn)單分子共價(jià)鍵的形成和空間構(gòu)型。 一、甲烷分子的空間構(gòu)型 化學(xué)式:________,結(jié)構(gòu)式:________________,分子的立體結(jié)構(gòu)模型: 二、雜化軌道理論 1.雜化軌道 在外界條件影響下,原子內(nèi)部能量________的原子軌道重新組合的過(guò)程叫做原子軌道的雜化,組合后形成的一組新的原子軌道,叫做________________,簡(jiǎn)稱(chēng)雜化軌道。雜化軌道在角度分布上比單純的
2、s或p軌道在某一方向上更________,從而使它與其他原子的原子軌道重疊的程度更大,形成的共價(jià)鍵更__________。通常,有多少個(gè)原子軌道參加雜化,就形成多少個(gè)雜化軌道。 2.雜化軌道的類(lèi)型 雜化類(lèi)型 sp1 sp2 sp3 用于雜化的原子軌道數(shù)目 雜化軌道的數(shù)目 雜化軌道間的夾角 空間構(gòu)型 實(shí)例 CH≡CH、 CH4、CF4 1.下列分子的空間構(gòu)型是正四面體形的是( ) ①CH4?、贜H3?、跜F4?、躍iH4 ⑤C2H4?、轈O2 A.①②③ B.①③④ C
3、.②④⑤ D.①③⑤ 2.下列分子的空間構(gòu)型,可以用sp1雜化方式解釋的是( ) A.HCl B.BeCl2 C.PCl3 D.CCl4 3.在BrCH===CHBr分子中,C—Br鍵采用的成鍵軌道是( ) A.sp1—p B.sp3—s C.sp2—p D.sp3—p 4.下列分子的中心原子形成sp2雜化軌道的是( ) A.H2O B.NH3 C.C2H4 D
4、.CH4 5.下列分子中的中心原子雜化軌道的類(lèi)型相同的是( ) A.CO2與SO2 B.CH4與NH3 C.BeCl2與BF3 D.C2H4與C2H2 練基礎(chǔ)落實(shí) 知識(shí)點(diǎn)一 一些典型分子的空間構(gòu)型 1.下列分子中鍵角最小的是( ) A.H2O B.CO2 C.BF3 D.CH4 2.NH3分子空間構(gòu)型是三角錐形,而CH4是正四面體形,這是因?yàn)? ) A.兩種分子的中心原子雜化軌道類(lèi)型不同,NH3為sp2雜化,而CH4是sp3雜化 B.NH3分子中N原子形成
5、3個(gè)雜化軌道,CH4分子中C原子形成4個(gè)雜化軌道 C.NH3分子中有一對(duì)未成鍵的孤對(duì)電子,它對(duì)成鍵電子的排斥作用較強(qiáng) D.NH3分子中有3個(gè)σ鍵,而CH4分子中有4個(gè)σ鍵 知識(shí)點(diǎn)二 雜化軌道理論 3.sp3雜化形成的AB4型分子的空間構(gòu)型是( ) A.平面四邊形 B.四面體形 C.四角錐形 D.平面三角形 4.下列分子中的碳原子采取sp2雜化的是( ) A.C2H2 B.C2H4 C.C3H8 D.CO2 5.有關(guān)甲
6、醛分子的說(shuō)法正確的是( ) A.C原子采取sp1雜化 B.甲醛分子為三角錐形結(jié)構(gòu) C.C原子采取sp2雜化 D.甲醛分子為三角錐形結(jié)構(gòu) 6.三氯化磷分子的空間構(gòu)型是三角錐形而不是平面正三角形,下列關(guān)于三氯化磷分子空間構(gòu)型的敘述,不正確的是( ) A.PCl3分子中P采用sp3雜化 B.PCl3分子中P—Cl鍵屬于極性共價(jià)鍵 C.PCl3分子中三個(gè)共價(jià)鍵鍵能、鍵角均相等 D.PCl3是非極性分子 練方法技巧 較復(fù)雜分子的空間構(gòu)型的判斷 7.下列關(guān)于丙烯()的說(shuō)法不正確的是( ) A.丙烯分子有8個(gè)σ鍵,1個(gè)π鍵 B.丙烯分子中3個(gè)碳原子都是sp3雜化 C.丙烯
7、分子中存在非極性鍵 D.丙烯分子中3個(gè)碳原子不在同一直線上 8.下列關(guān)于分子結(jié)構(gòu)的敘述中,正確的是( ) ①6個(gè)碳原子可能都在一條直線上?、?個(gè)碳原子不可能都在同一條直線上?、?個(gè)碳原子可能都在同一平面上 ④6個(gè)碳原子不可能都在同一平面上 A.①③ B.②③ C.①④ D.②④ 練高考真題 9.(2008·四川理綜,27)D、E、X、Y、Z是周期表中的前20號(hào)元素,且原子序數(shù)逐漸增大,它們的最簡(jiǎn)單氫化物分子的空間結(jié)構(gòu)依次是正四面體、三角錐形、正四面體、角形(V形)、直線形?;?/p>
8、答下列問(wèn)題: (1)Y的最高價(jià)氧化物的化學(xué)式為_(kāi)_________。 (2)上述5種元素中,能形成酸性最強(qiáng)的含氧酸的元素是________,寫(xiě)出該元素的任意3種含氧酸的化學(xué)式:____________________________。 (3)D和Y形成的化合物,其分子的空間構(gòu)型為_(kāi)___________。 (4)D和X形成的化合物,其化學(xué)鍵類(lèi)型屬________________。 (5)金屬鎂和E的單質(zhì)在高溫下反應(yīng)得到的產(chǎn)物是__________,此產(chǎn)物與水反應(yīng)生成兩種堿,該反應(yīng)的化學(xué)方程式是________________________________。 練綜合拓展 10.在
9、形成氨氣分子時(shí),氮原子中的原子軌道發(fā)生sp3雜化生成4個(gè)________________,生成的4個(gè)雜化軌道中,只有________個(gè)含有未成對(duì)電子,所以只能與____________個(gè)氫原子形成共價(jià)鍵,又因?yàn)?個(gè)sp3雜化軌道有______________,所以氨氣分子中的鍵角與甲烷不同。 11.隨著石油資源的日趨緊張,天然氣資源的開(kāi)發(fā)利用受到越來(lái)越多的關(guān)注。以天然氣(主要成分CH4)為原料經(jīng)合成氣(主要成分CO、H2)制化學(xué)品是目前天然氣轉(zhuǎn)化利用的主要技術(shù)路線。請(qǐng)回答下列問(wèn)題: (1)Fe (CO)5中鐵的化合價(jià)為0價(jià),寫(xiě)出基態(tài)鐵原子的電子排布式:_____________。 (2)
10、原子數(shù)目和電子總數(shù)(或價(jià)電子總數(shù))相同的微?;榈入娮芋w,等電子體具有相似的結(jié)構(gòu)特征。與CO分子互為等電子體的分子和離子分別為_(kāi)_______和________(填化學(xué)式),CO分子的結(jié)構(gòu)式可表示成__________。在CH4、CO、CH3OH中,碳原子采取sp3雜化的分子有__________________。 12.試回答下列問(wèn)題: (1)指出下面物質(zhì)分子或離子的空間構(gòu)型:PO___________________; CS2_______________。 (2)有兩種活性反應(yīng)中間體微粒,它們的微粒中均含有1個(gè)碳原子和3個(gè)氫原子。請(qǐng)依據(jù)下面給出的這兩種微粒的球棍模型,寫(xiě)出相應(yīng)的化
11、學(xué)式: A:______________;B:____________。 (3)按要求寫(xiě)出第2周期非金屬元素構(gòu)成的中性分子的化學(xué)式: 平面形分子____________,三角錐形分子________________,四面體形分子 ____________。 (4)下列一組微粒中鍵角由大到小順序排列為_(kāi)_____________(用編號(hào)填寫(xiě))。 ①HCN?、赟iF4?、跾Cl2 ④CO ⑤H3O+ 第2節(jié) 共價(jià)鍵與分子的空間構(gòu)型 第1課時(shí) 一些典型分子的空間構(gòu)型 雙基落實(shí) 一、 CH4 二、 1.相近 雜化原子軌道 集中 牢固 2.2 3 4 2 3 4 18
12、0° 120° 109.5° 直線形 平面三角形 正四面體形 課堂練習(xí) 1.B 2.B 3.C [分子中的兩個(gè)碳原子都是采用sp2雜化,溴原子的價(jià)電子為4s24p5,4p軌道上有一個(gè)單電子,與碳原子的一個(gè)sp2雜化軌道形成σ鍵。] 4.C [H2O、NH3、CH4分子的中心原子O、N、C形成的都是sp3雜化軌道,但是H2O、NH3只形成2個(gè)或3個(gè)共價(jià)鍵,有2個(gè)或1個(gè)雜化軌道被孤對(duì)電子占據(jù)。] 5.B [本題考查常見(jiàn)分子中中心原子的原子雜化軌道類(lèi)型。CO2、BeCl2、C2H2屬于sp1雜化;SO2、CH4、NH3屬于sp3雜化;BF3、C2H4屬于sp2雜化。B正確。] 課時(shí)作業(yè)
13、 1.A [四個(gè)選項(xiàng)中鍵角最大的為直線形的CO2分子,鍵角為180°,其次為平面三角形分子BF3,鍵角為120°,再次為正四面體形分子CH4,鍵角為109.5°,最小的是V形分子H2O,由于其分子中存在著未成鍵的2對(duì)孤對(duì)電子,它對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用較強(qiáng),使鍵角從109.5°被壓縮到104.5°。] 2.C [NH3和CH4的中心原子均是sp3雜化,但NH3分子中有一對(duì)孤對(duì)電子,CH4分子中沒(méi)有孤對(duì)電子,由于孤對(duì)電子——成鍵電子對(duì)之間的排斥作用>成鍵電子對(duì)——成鍵電子對(duì)之間的排斥作用,NH3分子進(jìn)一步被“壓縮”成三角錐形,甲烷則呈正四面體形。] 3.B [sp3雜化形成的AB4型分子的空
14、間構(gòu)型應(yīng)為四面體形,例如CH4、CF4等。] 4.B [A項(xiàng)C2H2中的碳原子采取sp1雜化,B項(xiàng)C2H4中的碳原子采取sp2雜化,C項(xiàng)C3H8中的碳原子采取sp3雜化,D項(xiàng)CO2中的碳原子采取sp1雜化。] 5.C [甲醛分子(CH2O)中心C原子采用的是sp2雜化,三個(gè)雜化軌道呈平面三角形,兩個(gè)sp2雜化軌道分別與一個(gè)H原子形成一個(gè)C—H σ鍵,另一個(gè)sp2雜化軌道與O原子形成一個(gè)σ鍵,C原子中未參與雜化的1個(gè)p軌道與O原子的p軌道形成一個(gè)π鍵。] 6.D 7.B [本題考查共價(jià)鍵的形成、分類(lèi)和空間結(jié)構(gòu)。丙烯分子有8個(gè)σ鍵,1個(gè)π鍵,A正確;丙烯分子中的-CH3碳原子是sp3雜化,
15、CH2CH中2個(gè)碳原子都是sp2雜化,B錯(cuò)誤;丙烯分子存在非極性鍵,C正確;丙烯分子中3個(gè)碳原子在同一平面上不在同一直線上,D正確。] 8.B [鍵上的原子都在同一平面上,C≡C上的原子都在同一條直線上,所以分子中的6個(gè)碳原子為如下關(guān)系: 6個(gè)碳原子不可能共線,但可能在同一個(gè)平面上。] 9.(1)SO3 (2)Cl HClO、HClO2、HClO3、HClO4(任選3種) (3)直線形 (4)共價(jià)鍵 (5)Mg3N2 Mg3N2+6H2O===3Mg(OH)2↓+2NH3↑ 解析 由于D、E、X、Y、Z是周期表中的前20號(hào)元素,且原子序數(shù)逐漸增大,并且它們的最簡(jiǎn)單氫化物的空間構(gòu)型
16、依次為正四面體,三角錐形、正四面體、角形(V形)、直線形。所以D、X為C、Si,E為N,Y為S,Z為Cl。 (1)Y的最高價(jià)氧化物的化學(xué)式為SO3。(2)非金屬性越強(qiáng),其對(duì)應(yīng)含氧酸的酸性越強(qiáng),在C、N、Si、S、Cl五種元素中,Cl元素的非金屬性最強(qiáng),對(duì)應(yīng)的最高價(jià)含氧酸酸性最強(qiáng),對(duì)應(yīng)的三種含氧酸為HClO、HClO2、HClO3、HClO4(任寫(xiě)三種)。 (3)D和Y形成的化合物為CS2,空間構(gòu)型為直線形。 (4)D和X形成的化合物為SiC,Si、C是兩種電負(fù)性差別較小的元素,兩者形成的化學(xué)鍵類(lèi)型屬共價(jià)鍵。 (5)金屬鎂和E的單質(zhì)N2在高溫下得到Mg3N2,與水反應(yīng)的化學(xué)方程式:Mg3
17、N2+6H2O===3Mg(OH)2↓+2NH3↑。 10.sp3雜化軌道 3 3 一對(duì)孤對(duì)電子 解析 NH3中N原子為sp3雜化,形成4個(gè)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?yàn)榈有纬蒒H3時(shí)仍有一對(duì)孤對(duì)電子。 11.(1)1s22s22p63s23p63d64s2 (2)N2 CN- C≡O(shè) CH4、CH3OH 12.(1)正四面體形 直線形 (2)CH CH (3)BF3 NF3 CF4 (4)①④②⑤③ 解析 (1)PO離子的空間構(gòu)型為正四面體形;CS2分子的空間構(gòu)型與CO2一樣,為直線形。(2)含有1個(gè)碳原子和3個(gè)氫原子的平面形結(jié)構(gòu)的微粒應(yīng)該是CH,中心碳原子采取sp2雜化。含有1個(gè)碳原子和3個(gè)氫原子三角錐形結(jié)構(gòu)的微粒應(yīng)該是CH,中心碳原子采取sp3雜化。(3)第2周期的五種非金屬元素B、C、N、O、F構(gòu)成的中性分子中,平面形分子為BF3,三角錐形分子為NF3,四面體形分子為CF4。(4)①HCN為直線形分子(中心碳原子采取sp1雜化),鍵角180°;②SiF4為正四面體結(jié)構(gòu),鍵角為109.5°;③SCl2為V形結(jié)構(gòu),鍵角接近90°;④CO為平面形結(jié)構(gòu),鍵角120°;⑤H3O+為三角錐形結(jié)構(gòu),小于109.5°,但大于90°。所以鍵角由大到小順序排列為①④②⑤③。
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