学案共价键与分子的空间结构.docx

原子轨道的杂化If形成I杂化原子轨道（简称杂化轨道）组合后形成的一组新的能量相同的原子轨道共价键与分子的空间结构【第一学时】【学习目标】能用杂化轨道理论解释或预测某些分子或离子的空间结构。【学习重点】理解价电子对互斥理论和等电子原理，能根据有关理论、原理判断简单分子或离子的空间结构。【学习难点】通过分析常见分子或离子的空间结构，构建利用杂化轨道理论、电子对互斥理论的认知模型。【学习过程】必备知识自主预习基础知识填充一、杂化轨道理论1 .轨道杂化和杂化轨道原子内部熊里!近的原子轨道重新组合形成新的原子轨道的过程2 .甲烷分子的空间结构（1）甲烷的分子组成和结构分子式空间结构空间填充模型球棍模型O3 .苯分子的空间结构(1)苯的空间结构T杂化形式Hc为8炉杂化I|cC-1 ap1-8p2ff成键 方 式8p2-s键I1H空间结构I-所有原子(12个)处于同一平面多原子间形成多电子的“键(2)苯分子中的大键:六个碳原子上各有一个未参与杂化的垂直于碳环平面的空轨道,这六个轨道以“肩并肩”的方式形成含有六个电子、属于六个碳原子的大兀键。4.杂化轨道的类型杂化类型SP2SP-Sp3用于杂化的S111原子轨道及数目P123杂化轨道的数目234杂化轨道间的夹角180120109028：空间结构直线形平面三角形正四面体形实例Co2、C2H2BF3、S03CH4、CCl4二、价电子对互斥理论1 .价电子对互斥理论(1)价电子对互斥理论基本观点：分子中的中心原子的价电子对一成键电子对(bp)和孤电子对（Ip）由于相互排斥作用，处于不同的空间取向且尽可能趋向于彼此远离。2 2）成键电子对数=与中心原子成键的原子数价电子对中心原子上的孤电子对数=中心原子的价电子数一其他原子的未成对电子数之和2（3）若中心原子没有孤电子对，为使价电子对之间的斥力最小，使分子的结构尽可能采取对称的结构。微点拨：多重键、成键电子对与孤电子对的斥力大小顺序为三键一三键>三键一双键>双键一双键双键一单键>单键一单键，lp-lp>>Ip-bp>bp-bpo2.等电子原理（1）内容：化学通式相同且价电壬总数相等的分子或离子具有相同的空间结构和相同的化学键类型等结构特征。（2）应用判断一些简单分子或原子团的空间结构。a. SO,Po厂等离子具有A区通式，价电子总数为32,中心原子采取立杂化，呈四面体形空间结构。b. SOClO'等离子具有AX3通式,价电子总数为26,中心原子采取亚1杂化，由于存在孤电子对,分子呈三角锥形空间结构。利用等电子体在性质上的相似性制造新材料。利用等电子原理针对某物质找等电子体。预习效果验收L判断正误（正确的打“q”，错误的打"x”）（1）有多少个原子轨道发生杂化就形成多少个杂化轨道。（4）（2）杂化轨道用于形成键。（X）（3）苯分子中C原子发生sp2杂化。3）（4）中心原子采用sp3杂化的分子，其空间结构均为四面体形。（X）2 .下列有关键角与分子空间结构的说法不正确的是（）A.键角为180。的分子，空间结构是直线形B.键角为120。的分子，空间结构是平面三角形C.键角为60。的分子，空间结构可能是正四面体形D.键角为90。109。28，之间的分子，空间结构可能是角形B键角为180。的分子，空间结构是直线形，例如CO2分子是直线形分子，A正确；苯分子的键角为120。，但其空间结构是平面正六边形，B错误；白磷分子的键角为60。，空间结构为正四面体形，C正确；水分子的键角为104.5。，空间结构为角形，D正确。3 .下列图形表示sp2杂化轨道的电子云轮廓图的是（）ABCDDA项，杂化轨道的空间结构为直线形，夹角为180。，共有2个杂化轨道，为SP杂化，错误；B项，未形成杂化轨道，错误；C项，杂化轨道的空间结构为正四面体形，共有4个杂化轨道，为sp3杂化，错误；D项，杂化轨道的空间结构为平面三角形，夹角为120。，共有3个杂化轨道，为sp2杂化，正确。关键能力核心突破重难点1杂化轨道理论（素养养成证据推理与模型认知）情境探究甲烷分子的立体结构模型O1 .试从碳原子的轨道表示式分析碳原子的单电子个数，若按照共价键的饱和性分析，甲烷的化学式是什么？Is2s2p提示：由卫OLd_L可知碳原子有两个单电子,若按照共价键的饱和性分析，C原子能与2个H原子结合，甲烷的化学式应写作CH2。2 .若碳原子的价电子激发后再与H原子的电子配对，由于电子的能级不同（如图所示）甲烷分子应具有不规则的四面体形结构，实际上甲烷分子呈正四面体形结构，为什么？提示：当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时,为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，能量最低，4个杂化轨道的伸展方向分别指向正四而体的四个顶点。四个H原子分别以4个s轨道与C原子上的四个sp3杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量和键角都完全相同的s-sp3。键，形成一个正四而体形结构的分子。核心突破1.杂化轨道的特点（1）形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。（2）原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子是不可能发生杂化的。（3）杂化前后轨道数目不变。（4）杂化后轨道伸展方向、形状发生改变。（5）只有能量相近的轨道才能杂化（s、理）。2.分F空间结构的确定杂化轨道类型杂化理论模型成键电子对数孤电子对数电子对的排列方式分子的空间结构实例SP直线形2O直线形HC三CH、BeCl2、CO2sp2平面三角形30平面三角形BF3、BCh21角形SnBr2、PbChSP3四面体形40正四面体形CH4、CCh31三角锥形NH3、NF322角形H2O微点拨：（1）杂化轨道只用于形成键或容纳孤电子对。（2）未参与杂化的P轨道可用于形成兀键。【例1】下列说法正确的是（）A.中心原子为sp3杂化的分子一定是四面体形结构B.中心原子为sp2杂化的分子不一定是平面形结构C.通过sp3杂化轨道形成的化合物分子中含有。键D.通过sp?或SP杂化轨道形成的化合物分子中一定含有键C有孤电子对的中心原子采用sp3杂化形成的化合物可能是角形或三角锥形,A项错误;中心原子为SP2杂化的分子一定是平面结构，B项错误；SP3杂化轨道只能形成键,C项正确；BF3中的B原子为sp?杂化，BeFz中Be原子为SP杂化，但二者中均没有键，D项错误。题后归纳当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，由于孤电子对对成键电子对的排斥作用，会使分子的结构与杂化轨道的形状有所区别。如水分子中氧原子的sp3杂化轨道有2个是由孤电子对占据的，其分子不呈正四面体形结构，而呈角形；氨分子中氮原子的sp3杂化轨道有1个由孤电子对占据，氨分子不呈正四面体形结构，而呈三角锥形。即略去孤电子对占据的杂化轨道就是分子的空间结构。对点训练1 .下列各物质中的中心原子不是采用sp3杂化的是（）A.NH3B.H2OC.CO2D.CCl4CNH3为三角锥形，但中心原子氮原子采用sp3杂化，形成4个等同的轨道，其中一个由一对孤电子对占据，余下的3个未成对电子各占一个。H2O为角形，但其中的氧原子也是采用sp3杂化形成4个等同的轨道，其中两对孤电子对分别占据两个轨道，剩余的2个未成对电子各占一个。CCl4分子中C原子也采用sp3杂化，但CO2分子中C原子为SP杂化，CO2为直线形分子。2 .关于原子轨道的说法正确的是（）A.凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其空间结构都是正四面体形B. CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的Is轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的C. sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的S轨道和P轨道混合起来形成的一组能量相同的新轨道D.凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键C中心原子采取sp3杂化，分子的空间结构可能为正四面体形，但如果中心原子还有孤电子对，分子的空间结构不是正四面体形。CH4分子中的SP3杂化轨道是C原子的一个2s轨道与三个2p轨道杂化而成的。AB3型的共价化合物，A原子可能采取sp2杂化或sp3杂化。3 .乙二胺（H2NCH2CH2NH2）是一种有机化合物，分子中氮、碳的杂化类型分别是、答案sp3sp3重难点2确定分子空间结构的简易方法（素养养成证据推理与模型认知）情境探究根据以下事实总结：如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型？Cl-Be-CIO=C=O提示：一看：分子的空间结构，如果是直线形，则是SP杂化；如果是平面三角形，则是Sp2杂化；如果是正四面体形，则是Sp3杂化。二看：中心碳原子有没有形成双键或三键，如果有1个三键，则其中有2个是兀键，用去了2个P轨道，所以形成的是SP杂化；如果有1个双键，则其中有1个兀键，用去了Ijp轨道，所以形成的是sp2杂化；如果全部是单键，则形成的是sp3杂化。核心突破1 .价电子对互斥理论（VSEPR理论）在确定分子空间结构中的应用（1）确定中心原子A的价电子数目对于AB加型分子，中心原子的杂化轨道数可以这样计算。n=（中心原子的价电子数+配位原子的成键电子数）例如：代表物杂化轨道数（）杂化轨道类型CO2I(4+0)=2SPCH2OI(4+2+0)=32SPCH4(4+4)=4sp3SO2T(6+0)=3Sp2NH3(5+3)=4Sp3H2OI(6+2)=4Sp3离子的杂化轨道计算M=I（中心原子的价电子数+配位原子的成键电子数土电荷数）。代表物杂化轨道数（）杂化轨道类型NO3；(5÷1)=3SP2NHiI(51+4)=4Sp3（2）确定价电子对的空间结构由于价电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能地相互远离。价电子对的空间结构与价电子对数目的关系如下表:价电子对数目23456价电子对结构直线形三角形正四面体形三角双锥形正八面体形（3）分子空间结构确定根据分子中成键电子对数和孤电子对数，可以确定相应的较稳定的分子空间结构，如下表:价电子对数成键电子对数孤电子对数VSEPR模型分子空间结构实例220直线形直线形BeCl2330三角形三角形BF321角形SnBr2440四面体形四面体形CH431三角锥形NH322角形H2O中心原子上的孤电子对数=中心原子的价电子数一其他原子的未成对电子数之和21例如，HzO中的中心原子为氧原子，其价电子数为6,氢原子未成对电子数为1,可知：氧原子上的孤电子对数=2等=22 .等电子原理在确定分子结构