分子构型与物质的性质.docx

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分子构型与物质的性质

吕叔湘中学一体化教学案（高二化学）

执教老师:

朱、钟、周、吴起草人：

钟苏东授课日期：

__________

专题4：

分子空间结构与物质性质

课题：

第一单元分子构型与物质的性质（第一课时）

课程标准：

1、理解杂化轨道理论的主要内容，掌握三种主要的杂化轨道类型；

2、学会用杂化轨道原理解释常见分子的成键情况与空间构型；

学习重点和难点：

杂化轨道理论

教学课型：

新授课

教学过程：

[导入]

〖你知道吗〗1、O原子与H原子结合形成的分子为什么是H2O，而不是H3O或H4O？

2、C原子与H原子结合形成的分子为什么是CH4，而不是CH2？

CH4分子为什么具有正四面体结构？

3、为什么H2O分子是“V”型、键角是104.5°，而不是“直线型”或键角是“90°”？

一、分子空间构型

杂化轨道理论（1931年，美国化学家鲍林L.Pauling提出）

1.杂化：

杂化是指原子在相互结合成键过程中,原来能量接近的原子轨道要重新混合,形成新的原子轨道。

这种轨道重新组合的过程叫做杂化。

所形成的新的轨道叫杂化轨道。

2.杂化的过程：

形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。

3.杂化结果：

（CH4为例）

14个sp3杂化轨道

②电子间相互排斥，使4个轨道指向最远的距离（正四面体4个顶点）。

4.杂化轨道的类型

⑴sp杂化1个s轨道1个p轨道杂化

当中心原子取sp杂化轨道时，形成直线形的骨架结构，中心原子上有一对垂直于分子骨架的未参与杂化的p轨道。

例如CO2中的碳原子、H-C≡N:

中的碳原子、BeF2分子中的铍原子等等都是SP杂化。

⑵sp2杂化1个s轨道2个p轨道杂化

BCl3、CO32–、NO3–、H2C=O、SO3、烯烃>C=C<结构中的中心原子都是以sp2杂化的。

以sp2杂化轨道构建结构骨架的中心原子必有一个垂直于sp2骨架的未参与杂化的p轨道，如果这个轨道跟邻近原子上的平行p轨道重叠，并填入电子，就会形成π键。

⑶sp3杂化一个s轨道与三个p轨道的杂化

如CH4、CCl4、NH4+、CH3Cl、NH3、H2O等等都采取sp3杂化。

小结:

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.杂化轨道的数目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（例如2S、2P等）

6.杂化轨道成键时要满足化学键间最小排斥原理→杂化轨道间的夹角→分子空间构型

7.杂化轨道的角度部分一头大，一头小，成键时利用大的一头，可以使轨道重叠程度更大，从而形成稳定的化学键。

即杂化轨道增强了成键能力。

8.杂化轨道所形成的化学键全部为σ键.

【巩固练习】

1．S轨道与p轨道杂化的类型不可能有（）

A、spB、sp2C、sp3D、sp4

2．有关乙炔分子中的化学键描述不正确的是（）

A．两个碳原子采用sp杂化方式

B．两个碳原子采用sp2杂化方式

C．每个碳原子都有两个未杂化的2p轨道形成π键

D．两个碳原子形成两个π键

3．下列分子中，结构构成平面三角形的是（）

A、HgCl2B、BF3C、CCl4D、SF6

4．氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为（）

A．两种分子的中心原子杂化轨道类型不同，NH3为sp2型杂化，而CH4是sp3型杂化。

B．NH3分子中N原子形成三个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道。

C．NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强。

D．氨气分子是极性分子而甲烷是非极性分子。

5．在乙烯分子中有5个σ键、一个π键，它们分别是（）

A．sp2杂化轨道形成σ键、未杂化的2p轨道形成π键

B．sp2杂化轨道形成π键、未杂化的2p轨道形成σ键

C．C-H之间是sp2形成的σ键，C-C之间未参加杂化的2p轨道形成的是π键

D．C-C之间是sp2形成的σ键，C-H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键

6．已知Zn2+的4s轨道和4p轨道可以形成sp3型杂化轨道，那么[ZnCl4]2-的空间构型为（）

A、直线形式上B、平面正方形C、正四面体形D、正八面体形

7．有关苯分子中的化学键描述正确的是（）

A．每个碳原子的sp2杂化轨道中的其中一个形成大π键

B．每个碳原子的未参加杂化的2p轨道形成大π键

Ｃ．碳原子的三个sp2杂化轨道与其它形成三个σ键

Ｄ．碳原子的未参加杂化的2p轨道与其它形成σ键

8．试用杂化轨道理论分析为什么BF3的空间构型是平面三角形，而NF3是三角锥形的？

吕叔湘中学一体化教学案（高二化学）

执教老师:

朱、钟、周、吴起草人：

钟苏东授课日期：

__________

专题4：

分子空间结构与物质性质

课题：

第一单元分子构型与物质的性质（第二课时）

课程标准：

1、掌握价层电子对互斥理论，知道确定分子空间构型的简易方法；

2、了解等电子原理及其应用。

学习重点和难点：

价层电子对互斥理论，知道确定分子空间构型的简易方法；

教学课型：

新授课

教学过程：

二、确定分子空间构型的简易方法

1.基本思路：

分子中的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）由于相互排斥作用而趋向尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间构型。

价电子对数目

2

3

4

几何分布

直线形

平面三角形

正四面体

2.ABm型分子（A是中心原子、B为配位原子），分子中价电子对数可能通过下式确定：

（1）对于主族元素，中心原子价电子数=最外层电子数，配位原子按提供的价电子数计算，

如：

PCl5中

（2）O、S作为配位原子时按不提供价电子计算，作中心原子时价电子数为6；

（3）离子的价电子对数计算

如：

NH4+：

；SO42-：

分子

BeCl2

BF3

CH4

价电子对数

几何构型

说明：

（1）如果分子中存在孤对电子对，由于孤对电子对比成键电子对更靠近原子核，它对相邻成键电子对的排斥作用较大，因而使相应的键角变小。

氨分子和水分子成键电子对之间的夹角都小于109°28′。

水分子中的氧原子有两个孤对电子对，它的O-H键之间的夹角比氨分子中N-H键之间夹角受到的排斥力作用更大。

（2）电子对空间构型与分子构型既有区别又有联系，分子构型可根据价层电子对互斥理论从电子对空间构型推导而得，此规律一般不适用于推测过渡金属化合物的几何构型，对极少数化合物判断也不准，如：

CaF2、SrF2、BaF2，是弯曲型而不是预期的直线型。

三、等电子原理

1、规律内容：

具有相同和相同的分子或离子具有相同的结构特征，某些物理性质也相似。

如：

CO与N2，SiCl4、SiO44-与SO42-

2、等电子原理的应用

（1）判断一些简单分子或离子的立体构型；

（2）利用等电子体在性质上的相似性制造新材料；

如、、、是良好半导体材料。

（3）利用等电子原理针对某物质找电子体；

例1994年度诺贝尔化学奖授予为研究臭氧做出特殊贡献的化学家。

O3能吸收有害紫外线，保护人类赖以生存的空间。

O3分子的结构如图，呈V型，键角116．5℃。

三个原子以一个O原子为中心，与另外两个O原子分别构成一个非极性共价键；中间O原子提供2个电子，旁边两个O原子各提供1个电子，构成一个特殊的化学键——三个O原子均等地享有这4个电子。

请从下列选项中选择合适的答案：

中心原子与臭氧的中心氧原子的杂化轨道类型相同的有：

。

与O3分子构型最相似的是。

A．H2OB．CO2C．SO2D．BF3E.NO2-

【巩固练习】

１．请完成下列各题:

分子

BeCl2

BF3

CH4

CO2

NH3

OF2

价层电子对数

分子几何构型

２．用价层电子对互斥理论（VSEPR）判断：

物质

孤对电子对数

轨道杂化形式

分子或离子的形状

SO3

PO43-

NCl3

3．利用价层电子对数判断分子的空间构型的方法判断如下：

CO32-、SO32-、NO2和ClO4-的空间构型分别为         、         、         、         

4．根据等电子原理，判断下列各组分子属于等电子体的是（　　）

A、H2O、H2SB、HF、NH3

C、CO、CO2D、NO2、SO2

5．与NH4＋互为等电子体的分子是（）

A．H3O＋B．OH－C．NH3D．CH4

6．下列各组分子中所含电子数和价电子总数均相等的是（）

A、CO、CO2B、NO2、SO2

C、H2O、H2SD、HF、NH3

7.．1919年，Langmuir提出等电子原理：

原子数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。

等电子体的结构相似、物理性质相近。

（1）根据上述原理，仅由第2周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：

    和   ；       和       。

（LiBeBCNOFNe）

（2）此后，等电子原理又有所发展。

例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。

在短周期元素组成的物质中，与NO2—互为等电子体的分子有：

         、             。

HHe

LiBeBCNOFNe

NaMgAlSiPSClAr

吕叔湘中学一体化教学案（高二化学）

执教老师:

朱、钟、周、吴起草人：

钟苏东授课日期：

__________

专题4：

分子空间结构与物质性质

课题：

第一单元分子构型与物质的性质（第三课时）

课程标准：

1、掌握共价键的极性和分子极性的关系，会判断常见分子是极性分子还是非极性分子。

2、了解物质的溶解性与分子极性的关系，能应用“相似相溶”规律解释物质的溶解性。

学习重点和难点：

判断常见分子是极性分子还是非极性分子。

教学课型：

新授课

教学过程：

四、分子的极性

1．非极性分子和极性分子

（1）极性分子

（2）非极性分子

2．常见分子的类型与形状

分子

空间构型

键角

键的极性

分子极性

O2、H2

HCl、NO

CO2、CS2

H2O、SO2

BF3SO3

NH3、NCl3

CH4、CCl4

CH3Cl、CH2Cl2

He、NeO3、P4

H2O2、C2H2

3．分子极性的判断

⑴只含有非极性键的单质分子是非极性分子。

⑵含有极性键的双原子化合物分子都是极性分子。

⑶含有极性键的多原子分子，空间结构对称的是非极性分子；空间结构不对称的为极性分子。

注意：

判断ABn型分子可参考使用以下经验规律：

①若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则为非极性分子，若不等则为极性分子；（CH4）

②若中心原子有孤对电子（未参与成键的电子对）则为极性分子，

若无孤对电子则为非极性分子。

③常见分子的极性

非极性分子：

H2、O2、CO2、CS2、P4、BF3、SO3、CH4、CCl4、

乙烷、乙烯、乙炔、苯

极性分子：

CH3Cl、CHCl3、CH2Cl2、H2O、H2O2、HCl等

4.应用：

（1）相似相溶

（2）极性分子与非极性分子在电场作用下的偏转

小结：

全由非极性键形成（O3例外）

非极性分子

分子由极性键形成，但空间结构对称

极性分子：

由极性键形成，空间结构不对称

吕叔湘中学一体化教学案（高二化学）

执教老师:

朱、钟、周、吴起草人：

钟苏东授课日期：

__________

专题4：

分子空间结构与物质性质

课题：

第一单元分子构型与物质的性质（第四课时）

课程标准：

了解手性分子等概念。

学习重点和难点：

手性分子等概念。

教学课型：

新授课

教学过程：

五、手性分子

1.手性异构体和手性分子

2.手性碳原子

3.注意：

（1）手性分子之间互为同分异构体，称为手性异构体。

（2）手性分子在生命化学中的重要作用。

【巩固练习】

1．指出下列物质中的共价键类型及化合物类型，共价分子指明是极性分子还是非极性分子

1、O2

2、CH4

3、CO2

4、H2O2

5、Na2O2

2．下列叙述正确的是（）：

1.凡是含有极性键的分子一定是极性分子。

2.极性分子中一定含有极性键。

3.非极性分子中一定含有非极性键。

4.非极性分子一定不含有极性键。

5.极性分子一定不含有非极性键。

6.凡是含有极性键的一定是极性分子。

7.非金属元素之间一定形成共价键。

8.离子化合物中一定不含有共价键。

3．下列化合物中含有手性碳原子的是（）

A.CCl2F2B.CH3—CH—COOH

C.CH3CH2OHD.CH—OH

4．下列化合物中含有2个“手性”碳原子的是（）

A.OHC—CH—CH2OHB.OHC—CH—C—Cl

C.HOOC—CH—C—C—ClD.CH3—CH—C—CH3

5．用“＞”或“＜”完成下列填空。

⑴键的极性：

H—CH—N。

⑵键角：

C2H4CH4

⑶分子中σ键数目：

C2H4CH4⑷分子中π键数目：

C2H4C2H2

6．下列各组物质中，都是由极性键构成且为极性分子的一组是（）

A、CH4、Br2B、NH3和H2OC、H2S、CCl4D、CO2、HCl

7．下列物质易溶于水的是（），易溶于CCl4的是（）

A、NH3B、HFC、I2D、Br2

8．已知CO2、BF3、SO3都是非极性分子，NH3、H2O、SO2都是极性分子，由此可推知ABn型分子是非极性分子的经验规律是（）

A、分子中所有原子在同一平面内

B、分子中不含氢原子

C、在ABn分子中，A元素为最高价

D、在ABn分子中，A原子最外层电子都已成键

9．CH3+是重要的有机反应中间本，已知：

CH3+中四个原子共平面，三个键角相等，则CH3+的键角应是；它的电子式是；中心碳原子的杂化类型为。