2018-2019学年高中化学 第2章 化学键与分子间作用力 第2节 第1课时 一些典型分子的空间构型学案 鲁科版选修3.docx

第1课时一些典型分子的空间构型 学习目标定位知道共价分子结构的多样性和复杂性，能用杂化轨道理论解释或预测某些分子或离子的空间构型。一杂化轨道及其理论要点1C原子与H原子结合形成的分子为什么是CH4，而不是CH2或CH3？CH4为什么具有正四面体的空间构型？答案在形成CH4分子时，碳原子的一个2s轨道和三个2p轨道发生混杂，形成四个能量相等的sp3杂化轨道。四个sp3杂化轨道分别与四个H原子的1s轨道重叠成键形成CH4分子，所以四个CH是等同的。可表示为2由以上分析可知：(1)在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成一组新轨道的过程叫做原子轨道的杂化，重新组合后的新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。(2)轨道杂化的过程：激发杂化轨道重叠。3杂化轨道理论要点(1)原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道。(2)参与杂化的原子轨道数等于形成的杂化轨道数。(3)杂化改变了原子轨道的形状、方向。杂化使原子的成键能力增大。 归纳总结1杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相同，但能量不同。2杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同。3杂化轨道只用于形成键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。4未参与杂化的p轨道，可用于形成键。活学活用1下列关于杂化轨道的说法错误的是()A所有原子轨道都参与杂化B同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化C杂化轨道能量集中，有利于牢固成键D杂化轨道中不一定有一个电子答案A解析参与杂化的原子轨道，其能量不能相差太大，如1s轨道与2s、2p轨道能量相差太大，不能形成杂化轨道，即只有能量相近的原子轨道才能参与杂化，故A项错误，B项正确；杂化轨道的电子云一头大一头小，成键时利用大的一头，可使电子云重叠程度更大，形成牢固的化学键，故C项正确；并不是所有的杂化轨道中都会有电子，也可以是空轨道，也可以有一对孤电子对(如NH3、H2O的形成)，故D项正确。2能正确表示CH4中碳原子成键方式的示意图为()答案D解析碳原子中的2s轨道与2p轨道形成4个等性的杂化轨道，因此碳原子最外层上的4个电子分占在4个sp3杂化轨道上并且自旋方向相同。二杂化轨道类型和空间构型1sp1杂化BeCl2分子的形成(1)BeCl2分子的形成杂化后的2个sp1杂化轨道分别与氯原子的3p轨道发生重叠，形成2个键，构成直线形的BeCl2分子。(2)sp1杂化：sp1杂化轨道是由1个ns轨道和1个np轨道杂化而得，每个sp1杂化轨道含有s和p轨道的成分。sp1杂化轨道间的夹角为180，呈直线形(如BeCl2)。(3)sp1杂化后，未参与杂化的两个np轨道可以用于形成键，如乙炔分子中的CC键的形成。2sp2杂化BF3分子的形成(1)BF3分子的形成(2)sp2杂化：sp2杂化轨道是由1个ns轨道和2个np轨道杂化而得，每个sp2杂化轨道含有s和p的成分。sp2杂化轨道间的夹角为120，呈平面三角形(如BF3)。(3)sp2杂化后，未参与杂化的1个np轨道可以用于形成键，如乙烯分子中的C=C键的形成。3sp3杂化CH4分子的形成(1)CH4分子的空间构型(2)sp3杂化：sp3杂化轨道是由1个ns轨道和3个np轨道杂化而得，每个sp3杂化轨道含有s和p的成分。sp3杂化轨道的夹角为109.5，呈空间正四面体形(如CH4、CF4、CCl4)。归纳总结杂化类型的判断方法(1)由分子构型判断杂化类型直线形sp1杂化平面形sp2杂化四面体形sp3杂化(2)由电子对数判断杂化类型(包括孤电子对和电子对)2对sp1杂化3对sp2杂化4对sp3杂化(3)由碳原子的饱和程度判断饱和碳原子sp3杂化双键上的碳原子sp2杂化叁键上的碳原子sp1杂化 活学活用3下列分子的空间构型可用sp2杂化轨道来解释的是()BF3CH2=CH2CHCHNH3CH4ABCD答案A解析sp2杂化轨道形成夹角为120的平面三角形，BF3为平面三角形且BF键夹角为120；C2H4中碳原子以sp2杂化，且未杂化的2p轨道形成键；同相似；乙炔中的碳原子为sp1杂化；NH3中的氮原子为sp3杂化；CH4中的碳原子为sp3杂化。理解感悟分子的空间构型与杂化轨道的类型有关，因此掌握分子的空间构型并据此判断分子中杂化轨道类型。4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构型都是正四面体形BCH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的Csp3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近的新轨道D凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键答案C当堂检测1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sp1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参与杂化的2p轨道形成键D两个碳原子间形成两个键和一个键答案B解析乙炔分子中碳原子以1个2s轨道和1个2p轨道形成sp1杂化轨道。故乙炔分子中碳原子采用sp1杂化方式，且每个碳原子以两个未参与杂化的2p轨道形成2个键，构成碳碳叁键。解答本题时必须要了解乙炔分子的结构，理解其成键过程，才能准确的判断其杂化类型。2形成下列分子时，一个原子用sp3杂化轨道和另一个原子的p轨道成键的是()PF3CCl4NH3H2OABCD答案A3有关甲醛分子的说法正确的是()C原子采取sp1杂化甲醛分子为三角锥形结构C原子采取sp2杂化甲醛分子为平面三角形结构ABCD答案C解析甲醛分子(CH2O)中的中心C原子采取的是sp2杂化，3个杂化轨道呈平面三角形，2个sp2杂化轨道分别与1个H原子的s轨道形成CH键，另1个sp2杂化轨道与O原子的p轨道形成1个键，C原子中未用于杂化的一个p轨道与O原子的p轨道形成1个键。4CH、CH3、CH都是重要的有机物反应的中间体，CH中四个原子是共平面的，则C原子是_杂化，键角应是_。答案sp2120解析根据杂化轨道类型中sp2杂化轨道的空间构型特点，可得答案。40分钟课时作业 基础过关一、原子轨道杂化与杂化轨道1下列有关杂化轨道的说法不正确的是()A原子中能量相近的某些轨道，在成键时能重新组合成能量相等的新轨道B轨道数目杂化前后可以相等，也可以不等C杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理、最小排斥原理D杂化轨道可分为等性杂化轨道和不等性杂化轨道答案B解析原子轨道形成杂化轨道前后，轨道数目不变化，用于形成杂化轨道的原子轨道的能量相近，并满足最大重叠程度。2下列关于杂化轨道的叙述正确的是()A杂化轨道可用于形成键，也可用于形成键B杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤对电子CNH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的3个p轨道与H原子的s轨道杂化而成的D在乙烯分子中1个碳原子的3个sp2杂化轨道与3个氢原子的s轨道重叠形成3个CH键答案B解析杂化轨道只用于形成键，或用来容纳未参与成键的孤对电子，不能用来形成键，故B正确，A不正确；NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的1个s轨道和3个p轨道杂化而成的，C不正确；在乙烯分子中，1个碳原子的3个sp2杂化轨道中的2个sp2杂化轨道与2个氢原子的s轨道重叠形成2个CH键，剩下的1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成1个CC键，D不正确。3用鲍林的杂化轨道理论解释甲烷分子的正四面体结构，下列说法不正确的是()AC原子的四个杂化轨道的能量一样BC原子的sp3杂化轨道之间夹角一样CC原子的4个价电子分别占据4个sp3杂化轨道DC原子有1个sp3杂化轨道由孤电子对占据答案D解析甲烷中碳原子采取sp3杂化，四个等同的杂化轨道分别与四个氢原子的s轨道重叠，形成正四面体形的分子。二、杂化轨道类型及其判断4在BrCH=CHBr分子中，CBr键采用的成键轨道是()Asp1pBsp2sCsp2pDsp3p答案C解析分子中的两个碳原子都是采用sp2杂化，溴原子的价电子排布为4s24p5,4p轨道上有一个单电子，与碳原子的1个sp2杂化轨道成键。5下列分子中的碳原子采用sp2杂化的是()AC2H2BCS2CHCHO DC3H8答案C解析乙炔是直线形分子，碳原子采取sp1杂化形成两个sp1杂化轨道，碳原子上的另两个p轨道未参与杂化，而是与另一个碳原子同样的轨道形成两个键；CS2类似于CO2，是直线形分子，也采取sp1杂化；HCHO是平面三角形分子，碳原子采取sp2杂化；C3H8是烷烃，类似于CH4，碳原子采取sp3杂化。6乙烯分子中含有4个CH键和1个C=C键，6个原子在同一平面上。下列关于乙烯分子的成键情况分析正确的是()每个C原子的2s轨道与2p轨道杂化，形成两个sp1杂化轨道每个C原子的2s轨道与2个2p轨道杂化，形成3个sp2杂化轨道每个C原子的2s轨道与3个2p轨道杂化，形成4个sp3杂化轨道每个C原子的3个价电子占据3个杂化轨道，1个价电子占据1个2p轨道ABCD答案B解析乙烯分子中每个C原子与1个C原子和2个H原子成键，必须形成3个键，6个原子在同一平面上，则键角为120，为sp2杂化，形成3个sp2杂化轨道，1个价电子占据1个2p轨道，2个C原子成键时形成1个键。三、杂化轨道类型与分子构型7下列推断正确的是()ABF3为三角锥形分子BNH的电子式为HN,H，离子呈平面正方形结构CCH4分子中的4个CH键都是氢原子的1s轨道与碳原子的2p轨道形成的sp键D甲醛分子为平面三角形，有一个键垂直于三角形平面答案D解析BF3为平面三角形，NH为正四面体形，CH4分子中碳原子的2s轨道与2p轨道形成4个sp3杂化轨道，然后与氢的1s轨道重叠，形成4个ssp3键。甲醛分子为平面三角形，为sp2杂化，还有一个未参与杂化的p轨道与O原子形成键，该键垂直于杂化轨道的平面。8下列关于苯分子结构或性质的描述错误的是()A苯分子呈平面正六边形，六个碳碳键完全相同，键角皆为120B苯分子中的碳原子采取sp2杂化，6个碳原子中未参与杂化的2p轨道以“肩与肩”形式形成一个大键C苯分子中的碳碳键是介于单键和双键之间的一种特殊类型的键D苯能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色答案D解析苯分子中的碳原子采取sp2杂化，六个碳碳键完全相同，呈平面正六边形结构，键角皆为120；在苯分子中有一个大键，因此苯分子中的碳碳键并不是单、双键交替结构，也就不能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色。9下列分子中的中心原子的杂化方式为sp1杂化，分子的空间构型为直线形且分子中没有形成键的是()ACHCHBCO2CBeCl2DBF3答案C10下列分子的中心原子的杂化轨道类型相同的是()ACO2与SO2BCH4与NH3CBeCl2与BF3DC2H4与C2H2答案B解析能力提升11如图是甲醛分子的模型，根据该图和所学化学知识回答下列问题：(1)甲醛分子中碳原子的杂化方式是_，作出该判断的主要理由是_。(2)下列是对甲醛分子中碳氧键的判断，其中正确的是_(填序号)。单键双键键键键和键(3)甲醛分子中CH键与CH键间的夹角_(填“”、“”或“”)120，出现该现象的主要原因是_。答案(1)sp2甲醛分子的空间构型为平面三角形(2)(3)NCK(2)离子晶体sp1(3)11解析由原子守恒可知A为K2S，其晶体类型为离子晶体，含有极性共价键的分子为CO2，其中心原子轨道杂化为sp1杂化，N2中含有1个键和2个键，所以CN中也含有1个键和2个键，在HCN中又多了一个HC键，所以在HCN中键和键各为2个。14已知：红磷在氯气中燃烧可以生成两种化合物PCl3和PCl5，氮与氢也可形成两种化合物NH3和NH5。PCl5分子中，P原子的1个3s轨道、3个3p轨道和1个3d轨道发生杂化形成5个sp3d杂化轨道，PCl5分子呈三角双锥型(ClPClClClCl)。(1)NH3、PCl3和PCl5分子中，所有原子的最外层电子数都是8个的是_(填分子式)，该分子的空间构型是_。(2)有同学认为，NH5与PCl5类似，N原子的1个2s轨道、3个2p轨道和1个2d轨道可能发生sp3d杂化。请你对该同学的观点进行评价：_。(3)经测定，NH5中存在离子键，N原子最外层电子数是8，所有氢原子的最外层电子数都是2，则NH5中H元素的化合价为_和_；该化合物中N原子的杂化方式_。答案(1)PCl3三角锥形(2)不对，因为N原子没有2d轨道(3)11sp3拓展探究15“三鹿奶粉事件”在社会上引起了人们对食品质量的恐慌，三鹿奶粉中被掺杂了被称为“蛋白精”的工业原料三聚氰胺。已知三聚氰胺的结构简式如图所示。三聚氰胺是氰胺(H2NCN)的三聚体，请回答下列问题：(1)写出基态碳原子的电子排布式_。(2)氰胺中CN中的氮原子、三聚氰胺环状结构中的氮原子和氨基中的氮原子，这三种氮原子的杂化轨道类型分别是_、_、_。(3)一个三聚氰胺分子中有_个键。(4)三聚氰胺与三聚氰酸(NHNNHHOOO)分子相互之间通过氢键结合，在肾脏内易形成结石。三聚氰酸分子中C原子采取_杂化。该分子的结构简式中，每个碳氧原子之间的共价键是_(填字母)。A2个键B2个键C1个键，1个键答案(1)1s22s22p2(2)sp1sp2sp3(3)15(4)sp2C解析(2)CN中的N原子、环上的N原子、NH2中的N原子分别形成1、2、3个键且均有一对未成键电子，所以分别采取sp1、sp2、sp3杂化。(3)除每个双键上有1个键外，其余均为键，共15个。(4)由于该分子中C与O形成双键，则应采取sp2方式成键，sp2杂化的C原子与氧原子间有1个键、1个键。