第二章 分子结构与性质.docx
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第二章分子结构与性质
第二章分子结构与性质
第二节分子的立体结构（第一课时）
课前预习：
写出甲醛的
1、化学式：
2、结构式：
3、结构简式：
4、电子式：
5、C、H、O的价电子排布式：
学习过程----创设问题情境：
1、阅读课本P35-38内容；展示CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4分子的球辊模型（或比例模型）；
3、提出问题：
⑴什么是分子的空间结构？
分子的结构式能反映出分子的空间构造吗？
⑵同样三原子分子CO2和H2O，四原子分子NH3和CH2O，为什么它们的空间结构不同？
[讨论交流]
1、写出C、H、N、O的电子式，根据共价键的饱和性和方向性来讨论C、H、N、O的成键情况。
原子
H
C
N
O
电子式
可形成共用电子对数
成键情况
2、根据上述结论写出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的电子式和结构式；
分子
CO2
H2O
NH3
CH2O
CH4
电子式
结构式
3、[模型探究]
根据电子式、结构式与CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的立体结构模型的对比,从空间结构的类型与（ABn,其中A为该分子中的中心原子）中心原子中的共用电子对和未成键的孤对电子对的关系进行分类,分析结构不同的原因。
中心原子有无孤对电子
代表物
空间结构
中心原子结合的原子数
CO2
CH2O
CH4
H2O
NH3
一.形形色色的分子-----分子的多样性
带领学生认识分子构型见P35-36
【问题提出】分析上表：
CO2和H2O、NH3和CH2O分子内的原子数相同，为什么具有不同的空间结构呢？
[引导交流]——引出价层电子对互斥模型（VSEPRmodels）
二.价层电子对互斥模型
1.原理:
分子中的价电子对----成键电子对和孤对电子由于相互排斥作用,尽可能趋向彼此远离，排斥力最小,分子最稳定
2.分类:
把分子分成两大类
一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键。
可用中心原子周围原子数直接来预测，
另一类是中心原子上有孤对电子（未用于形成共价键的电子对）的分子。
中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。
总结如下
A的电子对数
m
成键电子对数
孤对电子对数
VSEPR几何构型
实例
实例构型
2
2
2
0
直线型
CO2
直线型
3
3
3
0
平面三角形
CH2O
平面三角形
3
2
1
三角形
V型
4
4
4
0
四面体
CH4
四面体
3
3
1
四面体
NH3
三角锥
2
2
2
四面体
H2O
V型
6
6
6
0
八面体
SF6
八面体
4
4
2
八面体
XeF4
平面正方形
【分析归纳】
1.确定ABm中心原子（A）的价层电子对数n
其中，中心原子的价电子数为中心原子的最外层电子数，
配位原子提供电子数的计算方法：
（1）H、卤素只提供1个共用电子；
（2）在形成共价键时，作为配体的氧族可以认为不提供共用电子；
（3）当氧族原子作为中心原子时,则可以认为提供6电子
（4）在ABm分子中A与B之间存在共价双键和共价三键当作一对共用电子对来分析。
如CO2为直线型。
。
2.离子的空间构型也符合此理论
[应用反馈]
应用VSEPR理论判断下表中分子或离子ABm的构型。
进一步认识多原子分子或离子的立体结构。
化学式
m
A的电子对数
成键电子对数
孤对电子对数
结构式
VP构型
分子空间构型
H2S
NH2-
BF3
H3O+
SiF4
NH4+
SO2
CH3-
CH3+
【练习】
1、下列物质中，分子的立体结构与水分子相似的是（）
A、CO2B、H2SC、PCl3D、SiCl4
2、下列分子的立体结构，其中属于直线型分子的是（）
A、H2OB、CO2C、C2H2D、P4
3、下列分子中，各原子均处于同一平面上的是（）
A、NH3B、CCl4C、H2OD、CH2O
4．若ABn的中心原子A上没有未用于形成共价键的的孤对电子，运用价层电子互斥模型，下列说法正确的是（）
A．若n＝2，则分子的立体结构为V型B．若n＝3，则分子的立体结构为三角锥型
C．若n＝4，则分子的立体结构为正四面体型D．以上说法都不正确
5．有关甲醛分子的说法正确的是（）
A．分子中共有三个共价单键B.甲醛分子为三角锥结构
C．分子中C原子存在一对孤对电子D.甲醛分子为平面三角形结构
6.用价层电子对互斥模型推测下列分子或离子的空间构型。
BeCl2；SCl2；SO32-；SF6
7.
（1）磷和氢能组成一系列的氢化物，如PH3，P2H4，P12H16等。
其中最重要的是PH3。
PH3称为膦，它是一种无色剧毒的有类似大蒜臭味的气体。
它可由NaOH和白磷反应来制备，其制备反应的化学方程式为，P2H4的沸点比PH3（填“高”或“低”），原因是。
AsH3又称胂，试写出由As2O3制备胂的反应方程式，胂的汽化热比膦（填“大”或“小”）。
（2）①根据VSEPR理论，SCl3+和ICl4－的空间构型分别是和。
②SCl3+和PCl3是等电子体，其S－Cl键键长（填>、＝或<）P－Cl键键长，原因
是。
第二课时杂化轨道理论
教学目标:
1、能用杂化轨道理论解释较简单的分子的空间构型；
2、逐步理解sp型杂化和分子空间结构的关系；
3、能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型.
教学重点:
用杂化轨道理论判断简单分子或离子的空间构型
教学难点:
用杂化轨道理论解释分子空间构型
复习:
（1）按VP模型甲烷的分子空间构型为.共价键的个数为
（2）碳原子的价层电子的原子轨道式为,按价键理论分析,可以形成的共用电子对数为.
思考根据共价键的饱和性碳原子能否形成四个价键的空间正四面体呢?
学生阅读P39分析与讨论:
碳原子的价层电子轨道
引入价键理理论的另一重要理论----------杂化轨道理论
一.杂化轨道理论简介
1.杂化轨道理论是指在形成分子时，由于原子的相互影响，若干不同类型（主要是s,p轨道）能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道，这种轨道重新组合的过程叫做杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。
2.常见的杂化轨道类型:
由于ns,np能级接近，往往采用sp型杂化，而sp型杂化又分为：
sp杂化一个s轨道和一个p轨道间的杂化
sp2杂化一个s轨道和两个这轨道间的杂化
sp3杂化一个s轨道和三个p轨道间的杂化
3、分子构型与杂化类型的关系（带领学生阅读自习）
（1）.sp3杂化-----四面体形
用2s与3个2p轨道混杂,形成四个完全相同的新轨道,称为等性sp3杂化
每个sp3杂化轨道都含有
s和
p的成分，sp3杂化轨道间的夹角为109°28’。
空间构型为空间正四面体形。
如CH4分子的结构如（图2—24和图2—25）。
而O,N因为有孤对电子采取的是不等性sp3杂化,故四个轨道成空间四面体,而分子的空间构型则成V形和三角锥形
单电子占据的
杂化轨道分别与H的1s成σ键，孤对电子占据的
单独占据四面体的一个顶角.由于孤对电子的影响,HNH键角小于109°28′,为107°18′.
（2）.sp2杂化——平面三角形：
sp2杂化轨道是由一个ns轨道和两个np轨道组合而成的，每个sp2杂化轨道都含有
s和
p成分，杂化轨道间的夹角为120°，呈平面三角形如：
BF3分子（图2—22和图2—23）。
（3）sp杂化——直线形：
sp型杂化轨道是由一个ns轨道和一个np轨道组合而成的，每个sp杂化轨道含有
s和
p的成分，轨道间的夹角为180°呈直线形。
如图2—21。
（4）、几种常见分子中心原子杂化类型
小结:
中心原子杂化类型的判断方法
1.看中心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π键，用去了2个p轨道，形成的是sp杂化；如果有1个双键则其中有1个π键，形成的是sp2杂化；如果全部是单键，则形成的是sp3杂化。
注意：
杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤对电子，不会用于形成π键。
反之π键的形成不需杂化轨道
2.根据轨道数来决断:
中心原子孤对电子数
代表物
分子结构
杂化轨道数
杂化轨道类型
0
CO2
+2
CH2O
+3
CH4
+4
1
SO2
+2
NH3
+3
2
H2O
+2
①=4则sp3杂化②=3则sp2杂化③=2则sp杂化
（1）杂化轨道数=中心原子孤对电子对数（未参与成键）＋中心原子结合的原子数
（2）对sp3杂化,孤对电子对数为0,则为正四面体;如有2孤对电子,则成”V”型,如有1对孤对电子,则成三角锥型
sp2杂化的平面三角形,如有以对孤对电子对,则成”V”形,SO2
sp杂化都成直线形
2.通过VP模型来判断杂化类型:
运用VP原理确定VP模型或分子空间结构后,对照
VP模型
AY4
AY3
AY2
立体结构
正四面体
三角锥形
V形
平面三角
直线型
V形
杂化类型
sp3
Sp2
sp
（或等电子体原理结构相似也是判断的重要依据）
如:
CO2,CNS-,NO2+,N3+,都符合AY2,可知成直线形采用SP杂化
思考:
CO2-,NO3-SO3符合可知成直线形采用杂化
SO2,O3,NO2-符合可知成直线形采用杂化
SO42-PO43-符合可知成直线形采用杂化
注意:
杂化轨道的特性:
（1）只有能量相近的轨道才能互相杂化。
常见的有:
非过渡元素nsnp（sp型杂化）
（2）杂化轨道的成键能力大于未杂化轨道。
（3）参加杂化的原子轨道的数目与形成的杂化轨道数目相同。
（4）不同类型的杂化，杂化轨道的空间取向不同
（5）孤立的原子不可能发生杂化，只有在形成分子的过程中才会发生。
[跟踪练习]
1、CS2分子的空间构型为直线型，可以推测C原子采用的杂化方式为，CS2分子为分子（填“极性”或“非极性”）
2、Cl2O分子的空间构型是“V”字型，O原子采取的杂化方式为
3、下列分子中，C原子与H原子键合时采取sp2-s重叠方式的是
A、CH4B、C2H2C、C2H4D、C2H6
4．H2S分子的空间构型、中心原子的杂化方式分别为（）。
A.直线形、sp杂化；B.V形、sp2杂化；C.直线形、sp3d杂化；D.V形、sp3杂化。
5、下列选项中价电子对数与配位原子数目相等的是
A、CS2B、NH3C、H2OD、CCl4
6.分子形成时，由于原子间的相互影响，使同一原子中能量相近的不同类型原子轨道，重新组合为一组新轨道，这些新轨道称为杂化轨道。
轨道杂化的方式有多种，与参加杂化的原子以及形成的分子有关。
分子的空间构型与中心原子杂化方式有关。
一般地说，发生sp3杂化时，形成构型分子，杂化原子处于中心；如果有一对孤对电子，则分子呈，杂化原子处于锥顶；有2对孤对电子，则分子呈；发生sp2杂化时，分子呈，杂化原子处于正三角形中心，未杂化的电子通常形成π键（构成双键）；发生sp杂化时，分子呈型，未杂化的p电子通常也参与形成π键（构成双键或叁键）。
第四课时配合物理论简介
教学目标
了解配合物的组成、命名和某些性质。
能说明简单配合物的成键情况
教学重点:
配合物的基本概念和配位键的本质。
教学难点:
配合物和配位键
教学过程
1．配位键
共享电子对由一个原子单方面提供而跟另一个原子共享的共价键叫做配位键。
（是一类特殊的共价键）
如NH
的形成：
NH3＋H+======NH
氨分子的电子式是，氮原子上有对孤对电子。
当氨分子跟氢离子相作用时，氨分子中氮原子提供一对电子与氢原子共享，形成了配位键。
配位键也可以用A→B来表示，其中A是提供孤对电子的原子，叫做给予体；B是接受电子的原子，叫做接受体。
可见，配位键的成键条件是：
。
[实验2-1]
将下表中的少量固体溶于足量的水，观察实验现象并填写表格。
固体
①CuSO4②CuCl2·2H2O③CuBr2
白色绿色深褐色
④NaCl⑤K2SO4⑥KBr
白色白色白色
哪些溶液呈天蓝色
实验说明什么离子呈天蓝色，什么离子没有颜色
实验证明，上述实验中呈天蓝色的物质是离子，可表示为，叫做。
在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是由提供孤对电子对给予，铜离子接受水分子的孤对电子形成的，这类“电子对给予-接受键”就是配位键。
其结构简式可表示为：
（见上右图）
2、配位化合物
（1）定义：
（2）配合物的形成{以[Cu（NH3）4]2+的形成为例}：
课本第42页[实验2-2]，学生完成。
（略）
向硫酸铜溶液里逐滴加入氨水，形成难溶物的原因是按水呈碱性，可与Cu2+形成难溶的氢氧化铜形成难溶的氢氧化铜：
上述实验中得到的深蓝色晶体是（填化学式）。
结构测定实验证明，无论在氨水溶液中还是在晶体中，深蓝色都是由于存在，它是Cu2+的另一种常见配离子，中心离子仍然是，而配体是.加入氨水过量时发生反应,蓝色沉淀变为深蓝色溶液，在[Cu（NH3）4]2+里，NH3分子的给出孤对电子对，接受电子对，以配位键形成了[Cu（NH3）4]2+；
实验2—3
在中学化学中，常见的以配位键形成的配合物还有：
、。
3、配合物的组成
配合物的内界和外界
（1）配位体（简称配体）：
配位体是含有孤对电子的分子或离子，如NH3、H2O和C1-、Br-、I-、CNS-离子等。
配位体中具有孤对电子的原子，在形成配位键时，称为配体原子。
N、O、P、S及卤素原子或离子常作配位原子。
如*NH2—CH2—CH2—H2N*
（2）中心离子：
中心离子也有称为配合物形成体的，一般是金属离子，特别是过渡金属离子。
但也有中性原子做配合物形成体的。
作为中心原子必须有空轨道.
形成配合离子的条件:
金属离子（或原子）一方有空轨道；接受孤对电子；中性分子或者阴离子一方提供孤对电子。
（3）配位数：
直接同中心原子（或离子）配位的配位原子的数目，为该中心原子（或离子）的配位数。
一般中心原子（或离子）的配位数是2，4，6，8。
在计算中心离子的配位数时，一般是先在配离子中确定中心离子和配位体，接着找出配位原子的数目。
4、配合物的命名
1、配合物的命名，关键在于配合物内界（即配离子）的命名。
命名顺序：
自右向左：
配位体数（即配位体右下角的数字）——配位体名称——“合”字或“络”字——中心离子的名称——中心离子的化合价。
如：
[Zn（NH3）2]SO4内界名称为：
（Ⅱ），K3[Fe（CN）6]内界名称为，[Zn（NH3）4]Cl2命名为，K3[Fe（CN）6]命名为，Cu（NH3）4]SO4命名为，[Ag（NH3）2]OH命名为。
若有不同配位体，可按自右向左的顺序依次读出：
K[Pt（NH3）Cl3]读作三氯一氨合铂（Ⅱ）酸钾。
配合物溶于水易电离为内界配离子和外界离子，而内界的配体离子和分子通常不能电离。
如[Co（NH3）5Cl]Cl2======[Co（NH3）5Cl]2++2Cl-，有三分之一的氯不能电离。
5、配合物的结构和性质------------作为了解性内容
（1）配离子[Ag（NH3）2]+是由……通过配位键结合而成的，这种配位键的本质是……形成配位键。
在[Ag（NH3）2]+配离子中，中心离子Ag+采用sp杂化轨道接受配位体NH3中配位氮原子的孤电子对形成配键。
（2）联想·质疑
人们发现[Pt（NH3）2Cl2]有两种不同性质的异构体，如下表
配合物
颜色
极性
在水中的溶解性
抗癌活性
Pt（NH3）2Cl2
棕黄色
极性
0.2577g/100gH2O
有活性
Pt（NH3）2Cl2
淡黄色
非极性
0.036g/100gH2O
无活性
研究表明四个配体与中心离子结合成本面四边形有两种不同排列方式：
顺式为棕黄色，反式为淡黄色。
试写出这两种结构式（标出顺,反）
3、关于配合物形成时的性质改变，一般来说主要有下列几点
（1）颜色的改变：
当简单离子形成配离子时其性质往往有很大差异。
颜色发生变化就是一种常见的现象，我们根据颜色的变化就可以判断配离子是否生成。
如Fe3+离子与SCN-离子在溶液中可生成配位数为1~6的铁的硫氰酸根配离子，这种配离子的颜色是血红色的，反应式如下：
Fe3++nSCN-=====[Fe（SCN）n]3-n
（2）溶解度的改变
一些难溶于水的金属氯化物，溴化物，碘化物，氰化物可以依次溶解于过量的Cl-、Br-、I-、CN-离子和氨中，形成可溶性的配合物。
如难溶的AgCl可溶于过量的浓盐酸和氨水中。
形成配合物。
反应分别为：
AgCl+HC1（浓）==[AgCl2]+H+AgCl+2NH3==[Ag（NH3）2]++Cl-
金和铂之所以能溶于王水中，也是与生成配离子的反应有关。
Au+HNO8+4HCl=====H[AuCl4]+NO+2H2O
3Pt+4HNO3+18HCl======3H2[PtCl6]+4NO+8H2O
[跟踪练习]
1．下列不属于配离子的是
A．[Ag（NH3）2]+B．[Cu（CN）4]2－C．Fe（SCN）63－D．MnO4－
2．在[Pt（NH3）4]Cl2中Pt2+离子的配位数是
A．1个B．2个C．4个D．6个
3．对于配合物[Co（NH3）5Cl]Cl2的名称正确的是
A．氯化氯氨合钴B．氯化氯氨合钴（III）
C．氯化一氯五氨合钴D．氯化一氯五氨合钴（III）
4．下列分子或离子中都存在着配位键的是
A．NH3、H2OB．NH4+、H3O+C．N2、HClOD．[Cu（NH3）4]2+、PCl3
5．既有离子键又有共价键和配位键的化合物是
A．NH4NO3B．NaOHC．H2SO4D．H2O
6．向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液不能生成AgCl沉淀的是
A．[Co（NH3）4Cl2]ClB．[Co（NH3）3Cl3]C．[Co（NH3）6]Cl3D．[Co（NH3）5Cl]Cl2
7．Co（III）的八面体配合物化学式为CoClm·nNH3，若1mol配合物与AgNO3作用生成1molAgCl沉淀，则m、n的值是
A．m=1，n=5B．m=3，n=4C．m=5，n=1D．m=4，n=5
8．在[Co（NH2CH2CH2NH2）3]Cl3中Co3+的配位数是
A．1个B．2个C．3个D．6个
9．向盛有少量NaCl溶液的试管中滴入少量AgNO3溶液，再加入氨水，下列关于实验现象的叙述中不正确的是
A．先生成白色沉淀，加入足量氨水后沉淀消失
B．生成的沉淀为AgCl，它不溶于水，但溶于氨水，重新电离成Ag+和Cl—
C．生成的沉淀为AgCl，加入氨水后生成了可溶性的配合物Ag（NH3）2Cl
D．若向AgNO3溶液中直接滴加氨水，产生的现象也是先出现白色沉淀后又消失
10．在K+、Na+盐中，只有少数盐是微溶于水的，这些微溶于水的盐可用来鉴定K+、Na+。
如鉴定K+可用亚硝酸钴钠[Na3Co（NO2）6]：
Na++2K++[Co（NO2）6]3—===K2NaCo（NO2）6↓（亮黄色）
下列哪些离子的大量存在可能会干扰K+的鉴定
A．H+B．OH－C．NO2－D．Co3+
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