第2章 第2节 第1课时 分子空间结构的理论分析(Word教参)-【新课程学案】新教材2023-2024学年高中化学选择性必修2（鲁科版2019）

第2节共价键与分子的空间结构 第一课时　分子空间结构的理论分析 (一)杂化轨道理论 原子轨道的杂化与杂化轨道理论 原子轨道的杂化 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新的原子轨道的过程 [微点拨] 杂化轨道用于形成σ键或容纳孤电子对，不能用来形成π键。 [微辨析] 乙烯分子中的π键与苯环中的大π键的区别 乙烯分子中的π键：两个碳原子上的未参与杂化的2p电子“肩并肩”重叠形成π键。 苯分子中的大π键：六个碳原子还有一个与碳环平面垂直的未参与杂化的2p轨道，这六个轨道以“肩并肩”的方式形成含有六个电子、属于六个碳原子的大π键。 [微点拨] 可以根据分子的空间结构判断中心原子的杂化类型。 杂化轨道 概念 组合后形成的一组新的原子轨道 特点 ①杂化的目的是使轨道的成键能力增强 ②杂化轨道数＝参与杂化的原子轨道数 ③杂化前后轨道的能量、形状及空间取向发生改变 实例 甲 烷 分子组成和结构 分子式 空间 结构 空间填充模型 球棍模型 CH4 碳原子的杂化类型 乙 烯 苯 杂化轨 道的类 型　　 杂化类型 sp 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°28′ 空间结构 直线形 平面三角形 正四面体形 实例 CO2、C2H2 BF3、 乙烯 CH4、CCl4 (二)价电子对互斥理论(VSEPR) 基本观点 分子中的中心原子的价电子对——成键电子对和孤电子对由于相互排斥作用，处于不同的空间取向且尽可能趋向于彼此远离 [微点拨] 价电子对互斥理论一般不适用于推测过渡金属化合物分子的空间结构。 价电子对的确定方法 中心原子的价电子对＝中心原子的成键电子对数＋孤电子对数 中心原子的成键电子对数＝中心原子所连的配原子数 孤电子对数＝ 对分子空间结构的影响 若中心原子没有孤电子对，为使价电子对之间的斥力最小，价电子对应尽量远离 [新知探究(一)] 中心原子杂化轨道类型的判断 [分析与推测能力] [情境质疑] 北京冬奥会过后，不少人慕名前来成都“金针菇”旱雪滑雪场打卡，这块看似普通的旱雪滑雪场，曾先后吸引过许多冬奥会冰雪健儿在此训练，“金针菇”是人们对“尖锋旱雪毯”的称呼。“金针菇”使用改性工程塑料制作而成，据介绍，从触感、声音和滑行感受，“金针菇”对真雪能有90%的模仿度。某工程塑料的主要基团是由生成。 1．若上述所连基团为氢，其结构为，该es物质中中心碳原子的价电子数为多少？成键电子对数为多少？孤电子对数为多少？价电子对数为多少？碳原子采取什么杂化方式？ 提示： 含义 数目 价电子数 碳原子最外层电子数 4 成键电子对数 碳原子所连的原子数 3 孤电子对数 孤电子对数＝ 0 价电子对数 成键电子对数＋孤电子对数 3 中心原子的杂化轨道数为3，该碳原子采用sp2杂化。 2．若上述所连基团为氢，该物质为氨气。 (1)氨气中氮原子如何杂化？ 提示：氨气中氮原子的杂化轨道数为3＋(5－3)＝4，该氮原子采用sp3杂化。 (2)铵根离子中的氮原子与氨气中的氮原子的杂化类型是否相同？ 提示：铵根离子的价电子对数为4，也采用sp3杂化，杂化类型相同。 [生成认知] 1．杂化轨道理论要点 能量相近 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新的杂化轨道 数目不变 形成的杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相等 成键能力增强 杂化改变原有轨道的形状和伸展方向，使原子形成的共价键更牢固 排斥力最小 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 2．杂化轨道类型的判断 (1)对于ABm型分子，中心原子的杂化轨道数可以这样计算 杂化轨道数n＝ 其中配位原子中，卤素原子、氢原子提供1个价电子，硫原子、氧原子不提供价电子，即提供价电子数为0。例如： 代表物 杂化轨道数(n) 杂化轨道类型 CO2 (4＋0)＝2 sp CH2O (4＋2＋0)＝3 sp2 CH4 (4＋4)＝4 sp3 SO2 (6＋0)＝3 sp2 NH3 (5＋3)＝4 sp3 H2O (6＋2)＝4 sp3 (2)离子的杂化轨道计算 n＝(中心原子的价电子数＋配位原子的成键电子数±电荷数)。 代表物 杂化轨道数(n) 杂化轨道类型 NO (5＋1)＝3 sp2