化學(xué)選修3第二章第二節(jié)分子的立體構(gòu)型.ppt

一 形形色色的分子 NH3 HCHO 第二節(jié)分子的立體構(gòu)型 C2H2 分子的立體構(gòu)型 分子中原子的空間關(guān)系 C6H6 C8H8 CH3OH P4 S8 C60 C20 C40 C70 測(cè)分子立體結(jié)構(gòu) 紅外光譜儀 吸收峰 分析 分子的立體構(gòu)型是怎樣測(cè)定的 同為三原子分子 CO2和H2O分子的空間結(jié)構(gòu)為什么不同 直線形 V形 同為四原子分子 CH2O和NH3分子的空間結(jié)構(gòu)為什么不同 三角錐形 平面三角形 價(jià)層電子對(duì)是指分子中的中心原子上的電子對(duì) 包括 鍵電子對(duì)和中心原子上的孤電子 二 價(jià)層電子對(duì)互斥模型 VSEPR 一個(gè)共價(jià)分子或離子中 中心原子A周圍所配置的原子B 配位原子 的立體構(gòu)型 主要決定于中心原子的價(jià)電子層中各電子對(duì)間的相互排斥作用 中心原子周圍的電子對(duì)按盡可能互相遠(yuǎn)離的位置排布 使彼此間的排斥能最小 能量最低 物質(zhì)最穩(wěn)定 理論基本要點(diǎn) 孤電子對(duì)之間的排斥力 孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì) 鍵電子對(duì) 之間的排斥力 成鍵電子對(duì)之間的排斥力 1 確定中心原子價(jià)層電子對(duì)判斷價(jià)層電子對(duì)空間構(gòu)型 1 鍵電子對(duì)數(shù)目 由分子式確定 即 鍵個(gè)數(shù) 即配位原子個(gè)數(shù) 根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷分子立體構(gòu)型 2 中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)目 a xb 2 a為中心原子的價(jià)電子數(shù) 對(duì)于主族元素來(lái)說(shuō)a等于最外層電子數(shù) x為與中心原子結(jié)合的原子數(shù) 配位原子的數(shù)目 b為與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù) 氫為1 其他原子等于 8 價(jià)電子數(shù) 中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)目 鍵電子對(duì)數(shù)目 中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)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 對(duì)于陽(yáng)離子來(lái)說(shuō) a為中心原子的價(jià)電子數(shù)減去離子的電荷數(shù) 其他不變 2 對(duì)于陰離子來(lái)說(shuō) a為中心原子的價(jià)電子數(shù)加上離子的電荷數(shù) 其他不變 2 價(jià)層電子對(duì)數(shù)目與其立體結(jié)構(gòu) 4 3 5 6 1 VSEPR模型 2 根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷分子的空間結(jié)構(gòu) 一個(gè)分子或離子中的價(jià)層電子對(duì)在空間的分布23456直線形平面三角形四面體三角雙錐體八面體 VSEPR模型 2 VSEPR模型與分子的立體構(gòu)型間的關(guān)系 在VSEPR模型基礎(chǔ)上 把孤電子對(duì)所占方向忽略后 所得到的幾何體就是分子的空間構(gòu)型 價(jià)層電子對(duì)數(shù) 2 VSEPR模型 分子的立體構(gòu)型 CO2 直線形 實(shí)例 例如 價(jià)層電子對(duì)數(shù) 3 VSEPR模型 分子的立體構(gòu)型 SO2 CH2O 平面三角形或V形 實(shí)例 價(jià)層電子對(duì)數(shù) 4 VSEPR模型 分子的立體構(gòu)型 CH4 NH3 H2O 四面體 三角錐形 V形 實(shí)例 H2O NH3 CH4 4 4 0 4 3 1 4 2 2 直線形 平面三角形 四面體 V形 三角錐形 分子立體構(gòu)型的推斷 小結(jié) 確定價(jià)層電子對(duì)數(shù)判斷VSEPR模型 再次判斷孤電子對(duì)數(shù) 確立分子的立體構(gòu)型 把孤電子對(duì)所占方向忽略 V形 1 下列物質(zhì)中 分子的立體結(jié)構(gòu)與水分子相似的是 A CO2B H2SC PCl3D SiCl42 下列分子的立體結(jié)構(gòu) 其中屬于直線形分子的是 A H2OB CO2C CH4D SO23 下列分子中 各原子均處于同一平面上的是 A NH3B CCl4C H2OD CH2O4 下列分子或離子中 不含有孤對(duì)電子的是 A H2OB H3O C NH3D NH4 B B CD D 5 以下分子或離子的結(jié)構(gòu)為正四面體 且鍵角為109 28 的是 CH4 NH4 CH3Cl P4 SO42 A B C D 6 用價(jià)層電子對(duì)互斥模型判斷SO3的分子構(gòu)型 A 正四面體形B V形C 三角錐形D 平面三角形 B D 1 寫出C原子電子排布圖 并由此推測(cè) CH4分子的C原子有沒有可能形成四個(gè)共價(jià)鍵 怎樣才能形成四個(gè)共價(jià)鍵 2 如果C原子就以1個(gè)2s軌道和3個(gè)2p軌道上的單電子 分別與四個(gè)H原子的1s軌道上的單電子重疊成鍵 所形成的四個(gè)共價(jià)鍵能否完全相同 這與CH4分子的實(shí)際情況是否吻合 sp3 C原子基態(tài)原子電子排布圖 三 雜化軌道理論 解釋分子的立體構(gòu)型 1 雜化軌道的概念在形成多原子分子的過(guò)程中 中心原子的若干能量相近的原子軌道間通過(guò)相互的混雜后 形成軌道總數(shù)不變的幾個(gè)能量與形狀都相同的新軌道 2 雜化軌道的類型 中學(xué)階段 1 sp3雜化 2 sp2雜化 3 sp雜化 sp3雜化軌道的形成過(guò)程 sp3雜化軌道由1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道雜化而得到四個(gè)sp3雜化軌道 每個(gè)雜化軌道的s成分為1 4 p成分為3 4 四個(gè)雜化軌道在空間分布呈正四面體 互成109 28 例如 CH4 NH3 H2O sp2雜化軌道的形成過(guò)程 120 sp2雜化軌道由1個(gè)s軌道和2個(gè)p軌道雜化而得到三個(gè)sp2雜化軌道 三個(gè)雜化軌道在空間分布是在同一平面上 互成120 例如 C2H4 C2H4 sp2雜化 sp雜化軌道的形成過(guò)程 180 sp雜化軌道由1個(gè)s軌道和1個(gè)p軌道雜化而得到兩個(gè)sp雜化軌道 兩個(gè)雜化軌道在空間分布呈直線型 互成180 例如 C2H2 C2H2 sp雜化 3 雜化軌道類型的確定 先確定分子或離子的VSEPR模型 然后確定中心原子的雜化軌道類型 雜化軌道數(shù) 價(jià)層電子對(duì)數(shù) 2 3 4 sp sp2 sp3 直線形 平面三角形 四面體 V形 三角錐形 推測(cè)分子立體構(gòu)型 雜化軌道類型 sp sp2 sp3 sp3 sp3 立體構(gòu)型 sp2 V形 注意 1 雜化軌道形成目的 滿足分子對(duì)稱性要求 從而使分子的整體能量最低 最穩(wěn)定 2 雜化軌道不是單個(gè)原子的行為 而是在形成分子時(shí)中心原子采用的一種自發(fā)行為 3 只有能量相近的軌道才能雜化 用雜化軌道理論分析下列物質(zhì)的雜化軌道類型和分子的立體構(gòu)型 1 BF3 2 SO3 3 NH4 4 H3O 5 SO32 小結(jié) s p型的三種雜化對(duì)比 CH4 H2O BF3 C2H4 BeCl2CO2C2H2 實(shí)例 四面體形 平面三角形 直線形 空間構(gòu)型 109028 1200 1800 雜化軌道間夾角 4個(gè)sp3雜化軌道 3個(gè)sp2雜化軌道 2個(gè)sp雜化軌道 雜化軌道數(shù) 1個(gè)s 3個(gè)p 1個(gè)s 2個(gè)p 1個(gè)s 1個(gè)p 參與雜化的原子軌道 sp3 Sp2 sp 雜化類型 雜化軌道只用于形成 鍵或者用來(lái)容納孤對(duì)電子 剩余的p軌道可以形成 鍵 1 氨氣分子空間構(gòu)型是三角錐形 而甲烷是正四面體形 這是因?yàn)?A 兩種分子的中心原子雜化軌道類型不同 NH3為sp2雜化 而CH4是sp3雜化B NH3分子中N原子形成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分子中有未成鍵的孤電子對(duì) 它對(duì)成鍵電子的排斥作用較強(qiáng)D 氨氣分子中氮原子電負(fù)性強(qiáng)于甲烷分子中的碳原子 2 用價(jià)層電子對(duì)互斥理論預(yù)測(cè)H2S和BF3的立體結(jié)構(gòu) 兩個(gè)結(jié)論都正確的是 A 直線形 三角錐形B V形 三角錐形C 直線形 平面三角形D V形 平面三角形 C D 3 下列關(guān)于丙烯 CH3CH CH2 的說(shuō)法正確的是 A 丙烯分子有7個(gè) 鍵 1個(gè) 鍵B 丙烯分子中3個(gè)碳原子都是sp3雜化C 丙烯分子中既存在極性鍵又存在非極性鍵D 丙烯分子中所有原子在同一平面上 4 原子序數(shù)依次增大的X Y Z W四種元素 其中X是形成化合物種最多的元素 Y原子基態(tài)時(shí)最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的2倍 Z原子基態(tài)時(shí)2p原子軌道上有3個(gè)未成對(duì)的電子 W的原子序數(shù)為29 回答下列問題 1 Y2X2分子中Y原子軌道的雜化類型為 1molY2X2含有 鍵的數(shù)目為 2 化合物ZX3的沸點(diǎn)比化合物YX4的高 其主要原因是 3 元素Y的一種氧化物與元素Z的一種氧化物互為等電子體 元素Z的這種氧化物的分子式是 C 鍵電子對(duì)數(shù) 孤電子對(duì)數(shù) 分子的立體構(gòu)型 VSEPR模型 價(jià)層電子對(duì)數(shù) 雜化軌道類型 孤電子對(duì)數(shù) 鍵個(gè)數(shù)或配位原子個(gè)數(shù) a xb 2 小結(jié) 固體 溶液顏色 無(wú)色離子 CuSO4 CuCl2 2H2O CuBr2 NaCl K2SO4 KBr 藍(lán)色離子 白色 白色 白色 白色 綠色 深褐色 Cu H2O 4 2 SO42 藍(lán)色 藍(lán)色 藍(lán)色 無(wú)色 無(wú)色 無(wú)色 Na Cl K Br 實(shí)驗(yàn)2 1 通常把金屬離子 或原子 與某些分子或離子以配位鍵結(jié)合形成的化合物稱為配位化合物 1 配合物 Cu H2O H2O H2O OH2 2 四水合銅離子 四 配合物理論簡(jiǎn)介 2 配位鍵 A表示提供孤電子對(duì)的原子叫配體 N O P 鹵素的原子或離子 形成配位鍵的條件 共用電子對(duì)由一個(gè)原子單方面提供給另一個(gè)原子共用所形成的共價(jià)鍵叫配位鍵 是一種特殊的共價(jià)鍵 可用A B表示 即 電子對(duì)給予 接受鍵 B表示接受電子的原子叫接受體 一般為過(guò)渡金屬原子或離子 一個(gè)原子提供孤對(duì)電子 另一原子提供空軌道 經(jīng)證明AlCl3主要是以二締合物分子的形式存在 兩分子間存在配位鍵 請(qǐng)畫出配位鍵 Cu2 2NH3 H2O Cu OH 2 2NH4 Cu OH 2 4NH3 H2O Cu NH3 4 2 2OH 4H2O 實(shí)驗(yàn)2 3 Fe3 溶液 KSCN溶液 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為 化學(xué)方程式為 實(shí)驗(yàn)2 2 硫酸銅溶液 氨水 氨水 深藍(lán)色的透明溶液 極性較小的溶劑乙醇 深藍(lán)色的晶體 Fe3 6SCN Fe SCN 6 3 溶液為紅色 配合物是一個(gè)龐大的化合物家族 過(guò)渡金屬配合物遠(yuǎn)比主族金屬配合物多 易溶于水 難電離 配合物的組成 中心原子 主要是過(guò)渡金屬的陽(yáng)離子 配位體 可以是陰離子 如X OH SCN CN C2O42 也可以是中性分子 如H2O NH3 CO 醇 胺 醚等 配位數(shù) 直接同中心原子 或離子 配位的原子 離子或分子 總的數(shù)目 一般為2 4 6 8 配合物溶于水易電離為內(nèi)界配離子和外界離子 而內(nèi)界的配體離子和分子通常難以電離 Co NH3 5BrSO4可形成兩種鈷的配合物 已知這兩種配合物的分子式分別為 Co NH3 5Br SO4和 Co SO4 NH3 5 Br 1 分析 Co NH3 5Br SO4的中心離子 配位體及配位數(shù) 2 若將第一種配合物的溶液中加入BaCl2溶液中 現(xiàn)象是 3 若將第二種配合物的溶液中加入BaCl2溶液中 現(xiàn)象是 若加入AgNO3時(shí) 現(xiàn)象是 討論 2012江蘇 一項(xiàng)科學(xué)研究成果表明 銅錳氧化物 CuMn2O4 能在常溫下催化氧化空氣中的一氧化碳和甲醛 HCHO 3 向CuSO4溶液中加入過(guò)量NaOH溶液可生成 Cu OH 4 2 不考慮空間構(gòu)型 Cu OH 4 2 的結(jié)構(gòu)可用示意圖表示為 自右向左 配位數(shù) 配位體名稱 合 中心離子 Co NH3 6 Br3三溴化六氨合鈷 Na3AlF6六氟合鋁酸鈉 配合物的命名 了解 例如 注意 復(fù)鹽 能電離出兩種或兩種以上陽(yáng)離子的鹽如明礬KAl SO4 2 12H2O 僅在固態(tài)時(shí)穩(wěn)定存在 一旦溶于水 幾乎全部解離成各組分離子 KAl SO4 2 12H2O 溶于水 K Al3 2SO42 12H2O 配合物鹽 是在配合物的溶液或晶體中 均地存在著含有配位鍵的 能獨(dú)立存在的復(fù)雜組成的離子 Cu NH3 4 SO4 H2O Cu NH3 4 2 SO42 H2O 形形色色的配合物 2 下列各種說(shuō)法中錯(cuò)誤的是 A 形成配位鍵的條件是一方有空軌道一方有孤對(duì)電子 B 配位鍵是一種特殊的共價(jià)鍵 C 配位化合物中的配體可以是分子也可以是陰離子 D 共價(jià)鍵的形成條件是成鍵原子必須有未成對(duì)電子 1 下列分子或離子中都存在著配位鍵的是 A NH3 H2OB NH4 H3O C N2 HClOD Cu NH3 4 2 PCl3 3 向盛有硫酸銅水溶液的試管里加入氨水 首先形成難溶物 繼續(xù)添加氨水 難溶物溶解得到深藍(lán)色的透明溶液 下列對(duì)此現(xiàn)象說(shuō)法正確的是 A 反應(yīng)后溶液中不存在任何沉淀 所以反應(yīng)前后Cu2 的濃度不變B 在 Cu NH3 4 2 離子中 Cu2 給出孤對(duì)電子 NH3提供空軌道C 向反應(yīng)后的溶液加入乙醇 溶液沒有發(fā)生變化D 沉淀溶解后 將生成深藍(lán)色的配合離子 Cu NH3 4 2 4 配合物 Cu NH3 4 OH 2的中心離子為 配體為 中心離子的電荷數(shù)和配位數(shù)分別是和 5 Co 的八面體配合物CoClm nNH3 若1mol配合物與AgNO3作用生成1molAgC