高中化学鲁科版选修三第2章 第2节 共价键与分子的空间构型

欢迎进入化学课堂 第2章 第2节 课前预习 巧设计 名师课堂 一点通 创新演练 大冲关 设计1 设计2 考点一 考点二 课堂10分钟练习 课堂5分钟归纳 课下30分钟演练 考点三 一 一些典型分子的空间构型1 甲烷分子的空间构型 1 杂化原子轨道 杂化轨道 杂化 原子内部能量的原子轨道重新组合形成一组新轨道的过程 杂化轨道 杂化后形成的新原子轨道能量 相近 相同 甲烷中碳原子的杂化轨道 碳原子中能量相近的一个轨道和轨道重新组成新的轨道 称之为sp3杂化 形成的四个能量相同的杂化轨道称之为杂化轨道 2s 三个2p sp3 2 杂化轨道的类型及典例 2 苯环的结构与大 键苯环上 C原子以sp2杂化 每个C原子的两个sp2杂化轨道上的电子分别与邻近两个C原子的杂化轨道上的电子配对形成键 六个碳原子形成的碳环 另外一个sp2杂化轨道上的电子与H原子的电子配对形成 键 同时 六个C原子上剩余的轨道 以 的形式形成六原子 六电子的 正六边形 1s 2p 肩并肩 大 键 二 等电子原理1 原理化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子具有相同的和等结构特征 2 应用判断一些简单分子或离子的空间构型 空间构型 化学键类型 AX4 32 sp3 四面体 AX3 sp3 孤对电子 三角锥体 三 分子的空间构型与性质1 分子的对称性 1 对称分子 定义 依据的旋转或借助的反映能够复原的分子 对称性 分子所具有这种依据一定条件能复原的性质叫对称性 应用 分子的许多性质如 及等都与分子的对称性有关 对称轴 对称面 对称 极性 旋光性 化学性质 2 手性分子 不对称碳原子 连接有的原子或基团的碳原子 手性 一种分子和它在镜中的像 就如人的左手和右手 而不完全相同 即它们不能 手性分子 具有的分子 手性分子和它的镜像分子构成一对 分别用D和L标记 四个不同 相似 重叠 手性 异构体 2 分子的极性 1 极性分子 分子内存在两极的分子 通常称为极性分子 2 非极性分子 分子内没有两极的分子 通常称为非极性分子 正 负 正 负 3 分子的极性判断 双原子分子的极性 A 相同原子构成的单质分子 分子的正 负电荷重心 为分子 B 不同元素原子构成的双原子分子 分子的正 负电荷重心 为分子 重合 非极性 不重合 极性 多原子分子的极性 A 如果形成分子的所有键均为非极性键 分子的正 负电荷重心 为分子 B 如果形成分子的化学键为极性键 若分子空间构型为对称结构 则为分子 如CO2 若分子空间构型为非对称结构 则为分子 如H2O 重合 非极性 非极性 极性 1 原子中任意的两种原子轨道都可以发生杂化吗 分析 不能 只有能量相近的原子轨道才能形成杂化轨道 如2s与2p可以杂化 2s与3p则不可以杂化 2 完全由极性键形成的分子一定是极性分子吗 分析 不一定 分子的极性是由键的极性和分子的对称性共同决定的 完全由极性键形成的分子也可能是非极性分子 如CH4 CCl4等 3 极性分子一定易溶于极性溶剂 非极性分子一定易溶于非极性溶剂吗 分析 不一定 乙醇是极性分子 易溶于水等极性溶剂 也易溶于苯等非极性溶剂 I2是非极性分子 易溶于苯等非极性溶剂 也易溶于乙醇等极性溶剂中 4 将下列分子中碳原子的轨道杂化方式和分子的空间构型连线 分析 CH4 CCl4中C原子以sp3方式杂化 为正四面体形分子 C2H4中C原子以sp2方式杂化 为平面形分子 C2H2中C原子以sp1方式杂化 为直线形分子 5 填空 白磷单质是四原子分子 空间结构示意图如图 六氧化四磷 P4O6 和十氧化四磷 P4O10 都是磷的氧化物 1 下列说法正确的是 用序号填空 白磷分子中的化学键是非极性键 白磷分子中的化学键是 键 白磷分子是非极性分子 白磷分子中的键角是90 2 图 是一种磷的氧化物分子的空间结构示意图 它的化学式是 该分子 填 有 或 无 极性 主要原因是 从分子极性原理的角度进行说明 分析 1 由题意可知白磷分子的4个磷原子应位于四面体的四个顶点 形成正四面体结构 磷原子之间形成单键 为 键 也是非极性键 正四面体为对称结构 故为非极性分子 每个面均为正三角形 键角为60 2 由图可知白球均形成两条键 黑球形成五条键 故白球为氧 有10个 黑球为磷 有4个 分子式P4O10 由于该分子呈对称结构 故无极性 答案 1 2 P4O10无该分子正 负电荷重心重合 特别提醒 1 当中心原子与氧族元素原子成键时 氧族元素原子不提供电子 2 当为阴离子时 中心原子加上电荷数 为阳离子时 减去电荷数 2 分子的空间构型与杂化类型的关系 当杂化轨道中有未参与成键的孤对电子时 由于电子对的互相排斥 会使分子的构型与杂化轨道的形状有所不同 如水分子中氧原子的sp3杂化轨道有2个是由孤对电子占据的 其分子不是正四面体形 而呈V形 氨分子中氮原子的sp3杂化轨道有1个由孤对电子占据 氨分子不呈正四面体形 而呈三角锥形 答案 D 1 杂化轨道成键时 要满足化学键间最小排斥原理 键与键间排斥力的大小决定键的方向 即决定杂化轨道间的夹角 键角越大 化学键之间的排斥力越小 2 sp1杂化和sp2杂化的两种形式中 原子还有未参与杂化的p轨道 可用于形成 键 而杂化轨道只能用于形成 键或者用来容纳未参与成键的孤对电子 分子中的价电子对 成键电子对和孤电子对 存在相互排斥作用 尽可能趋向彼此远离 由此可以确定相应较稳定分子或离子的空间构型 如下表 例2 下表为元素周期表的一部分 请参照元素A H在表中的位置 用化学用语回答下列问题 1 D E F的原子半径由大到小的顺序为 2 B C D的第一电离能由大到小的顺序为 3 A D E H中的某些元素可形成既含离子键又含极性共价键的化合物 写出其中一种化合物的电子式 4 E F的最高价氧化物的水化物相互反应的离子方程式 5 在B所形成的化合物CH4 CO CH3OH中 碳原子采取sp3杂化的分子有 与CO分子互为等电子体的分子和离子分别为 和 根据等电子理论推测CO分子的结构式可表示成 一个CO分子中有 个 键 个 键 6 根据价电子对互斥理论预测D和H所形成的HD的空间构型为 型 解析 根据元素周期表的片断 A H各元素分别是H C N O Na Al Si Cl 1 Na Al有3个电子层 氧有2个电子层 原子半径Na Al O 2 由于N原子的2p轨道为半充满状态 第一电离能较大 C O比较O C 故顺序为N O C 3 H O Na Cl形成离子化合物且含有极性键 则可以有NaOH NaClO NaClO3等 4 NaOH与Al OH 3反应的离子方程式为OH Al OH 3 Al OH 4 确定中心原子A的价电子对数目中心原子A的价电子数与配体X提供共用的电子数之和的一半 即为中心原子A的价电子对数目 计算时注意 1 氧族元素原子作为配位原子时 可认为不提供电子 但作为中心原子时可认为它提供6个价电子 2 如果讨论的是离子 则应加上或减去与离子电荷相应的电子数 如PO中P原子价电子数应加上3 而NH中N原子的价电子数应减去1 3 如果价电子数出现奇数 可把这个单电子当作电子对看待 例3 有一种AB2C2型分子 在该分子中A为中心原子 下列关于该分子的空间结构和极性的说法中 正确的是 A 假设为平面四边形 则该分子一定为非极性分子B 假设为四面体形 则该分子一定为非极性分子C 假设为平面四边形 则该分子可能为非极性分子D 假设为四面体形 则该分子可能为非极性分子 解析 若AB2C2为平面结构 可能为对称结构 也可能是不对称结构 若为四面体结构 则一定是不对称结构 答案 C ABn型分子的极性判断 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 如BF3 CO2等为非极性分子 NH3 H2O SO2等为极性分子 点击下图进入课堂10分钟练习 1 杂化轨道只能形成 键 常见的杂化类型有sp1杂化 sp2杂化 sp3杂化 2 苯是平面结构 苯环上有一个6原子 6电子的大 键 3 sp杂化轨道是直线形 sp2为平面三角形 sp3为正四面体形 若中心原子的杂化轨道上有孤对电子 则分子空间构型与轨道不同 如H2O NH3 否则二者相同 4 由极性键形成的分子 若分子在空间完全对称 则该分子为非极性分子 否则为极性分子 5 连接有四个不同原子或基团的碳原子是不对称碳原子 点击下图进入课下30分钟演练 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全