2.2.1 一些典型分子的空间构型-2021-2022学年高中化学选修3【名师导航】同步Word教参(鲁科版)

第2节　共价键与分子的空间构型 第1课时　一些典型分子的空间构型 目标与素养：1.了解典型的分子空间构型，能够制作典型分子的空间模型。(科学探究)2.了解杂化轨道理论，掌握常见的杂化轨道类型。 (模型认知)3.能够应用杂化轨道理论解释典型分子的空间构型。(宏观辨识与微观探究) 一、甲烷分子的空间构型 CH4　　 化学式　　 分子结构示意图 填充模型 球棍模型 1.杂化轨道 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的过程叫做原子轨道的杂化，组合后形成的一组新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。杂化轨道在角度分布上比单纯的s或p轨道在某一方向上更集中，从而使它在与其他原子的原子轨道成键时重叠的程度更大，形成的共价键更牢固。通常，有多少个原子轨道参加杂化，就形成多少个杂化轨道。 2．甲烷中碳原子的杂化类型 3．杂化轨道的类型 杂化类型 sp1 sp2 sp3 用于杂化的原子轨道及数目 s 1 1 1 p 1 2 3 杂化轨道的数目 2 3 4 杂化轨道间的夹角 180° 120° 109.5° 空间构型 直线形 平面三角形 正四面体形 实例 CO2、C2H2 BF3、SO3 CH4、CCl4 二、苯分子的空间构型 根据杂化轨道理论，形成苯分子时每个碳原子的价电子原子轨道发生sp2杂化(如s、px、py)，由此形成的三个sp2杂化轨道在同一平面内。这样，每个碳原子的两个sp2杂化轨道上的电子分别与邻近的两个碳原子的sp2杂化轨道上的电子配对形成σ键，于是六个碳原子组成一个正六边形的碳环；每个碳原子的另一个sp2杂化轨道上的电子分别与一个氢原子的1s电子配对形成σ键。与此同时，每个碳原子的一个与碳环平面垂直的未参与杂化的2p轨道(如2pz)均含有一个未成对电子。这六个碳原子的2p轨道相互平行，它们以“肩并肩”的方式相互重叠，从而形成含有六个电子、属于六个碳原子的π键。人们把这种在多原子间形成的多电子的π键称为大π键。所以，在苯分子中，整个分子呈平面正六边形，六个碳碳键完全相同，键角皆为120°。 三、价电子对互斥理论与等电子原理 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——成键电子对(bp)和孤电子对(lp)由于相互排斥作用，尽可能趋向于彼此远离。 (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。 2．等电子原理 (1)内容：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空间构型和化学键类型等结构特征。 (2)应用 ①判断一些简单分子或离子的空间结构。 a．SO、PO等离子具有AX4通式，价电子总数为32，中心原子采取sp3杂化，呈四面体空间构型。 b．SO、PO等离子具有AX3通式，价电子总数为26，中心原子采取sp3杂化，由于存在一对孤对电子，分子空间构型呈三角锥形。 ②利用等电子体在性质上的相似性制造新材料。 ③利用等电子原理针对某物质找等电子体。 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)有多少个原子轨道发生杂化就形成多少个杂化轨道。(√) (2)杂化轨道用于形成π键。(×) (3)苯分子中C原子发生sp2杂化。(√) 2．下列对sp3、sp2、sp1杂化轨道的夹角的比较，得出结论正确的是(　　) A．sp1杂化轨道的夹角最大 B．sp2杂化轨道的夹角最大 C．sp3杂化轨道的夹角最大 D．sp3、sp2、sp1杂化轨道的夹角相等 [答案]　A 3．在CCH3OCH3中，中间的碳原子和两边的碳原子分别采用的杂化方式是(　　) A．sp2　sp2 B．sp3　sp3 C．sp2　sp3 D．sp1　sp3 C　[CO中碳原子形成了3个σ键，无未成键价电子对，需要形成3个杂化轨道，采用的杂化方式是sp2。两边的碳原子各自形成了4个σ键，无未成键电子对，需要形成4个杂化轨道，采用的是sp3杂化。] 杂化轨道理论 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(ns、np)。 2．分子空间构型的确定 轨道杂化类型 电子对的空间构型 成键电子对数 孤电子对数 电子对的排列方式 分子的空间构型 实例 sp1 直线形 2 0 直线形 HC≡CH BeCl2 CO2 sp2 平面三角形 3 0 平面三角形 BF3 BCl3 2 1 V形