12 第2章 第2节 第1课时 分子空间结构的理论分析(基础课)-【名师导航】2024-2025学年高中化学选择性必修2同步课件(鲁科版)

第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) 第2章　微粒间相互作用与物质性质 第2节　共价键与分子的空间结构 必备知识 自主预习 一、杂化轨道理论 1．轨道杂化和杂化轨道 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) 分子式 空间结构 空间填充模型 球棍模型 CH4       2．甲烷分子的空间结构 (1)甲烷的分子组成和结构 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) (2)甲烷中碳原子的杂化类型 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) 3．苯分子的空间结构 (1)苯的空间结构 (2)苯分子中的大π键：六个碳原子上各有一个未参与杂化的垂直于碳环平面的___轨道，这六个轨道以“______”的方式相互重叠形成属于六个碳原子的______。 2p 肩并肩 大π键 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) 4．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 _ _ _ p _ _ _ 杂化轨道的数目 _ _ _ 杂化轨道间的夹角 _____ _____ _________ 空间结构 ______ __________ __________ 实例 CO2、C2H2 BF3、SO3 CH4、CCl4 1 1 1 1 2 3 2 3 4 180° 120° 109°28′ 直线形 平面三角形 正四面体形 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) 判一判　(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)NH3中的氮原子与CH4中的碳原子均采用sp3杂化，因此键角相等。 (　　) √ × × 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) 二、价电子对互斥理论和等电子原理 1．价电子对互斥理论(VSEPR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——__________(bp)和________(lp)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____。 成键电子对 孤电子对 远离 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) (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，分子的结构尽可能采取____的结构。 对称 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) 练一练　请填写以下表格中的空白： 分子 成键电子对数 孤电子对数 H2O _ _ NH3 _ _ H2S _ _ CH4 _ _ 2 2 3 1 2 2 4 0 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) 2．利用VSEPR理论预测复杂分子的空间结构   (1)乙醇分子中，羟基上的氧原子有__个成键电子对和__个孤电子对，价电子对共有__个空间取向；氧原子价电子对相互排斥而远离，呈四面体形，因此C—O—H呈__形。 两 两 四 角 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) (2)乙酸分子中，羧基上的碳原子的价电子对均为成键电子对，C==O上的成键电子对仅有__个空间取向，因此碳原子的价电子对 共有__个空间取向，相互排斥而远离，因此 部分呈 ________形。 一 三 平面三角 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) (3)电子对之间的排斥与分子空间结构 ①成键电子对之间斥力由大到小顺序：三键—三键__三键—双键__双键—双键__双键—单键__单键—单键。 ②含孤电子对的斥力由大到小顺序：孤电子对—孤电子对__孤电子对—单键__单键—单键。   ＞ ＞ ＞ ＞ ＞ ＞ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) 3．等电子原理 (1)内容：化学通式相同且__________相等的分子或离子具有相同的________和相同的__________等结构特征。 (2)应用：判断中心原子的杂化方式及微粒的空间结构 ①、等离子具有_____通式，价电子总数为32，中心原子采取_____杂化，呈________空间结构。 ②、等离子具有_____通式，价电子总数为26，中心原子采取_____杂化，由于存在________，离子呈________空间结构。 价电子总数 空间结构 化学键类型 AX4 sp3 四面体形 AX3 sp3 孤电子对 三角锥形 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) 想一想　NH3和H3O＋两种微粒是等电子体吗？为什么？若是，微粒的空间结构是什么？ 提示：NH3和H3O＋两种微粒的原子数和价电子总数都相等，是等电子体，其空间结构相同均为三角锥形。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) 关键能力 情境探究 [情境探究] 有机化合物是自然界中存在最多的一类化合物，原因之一是碳原子之间以碳链、碳环、单键、双键、三键等多种形式结合。有机化合物的一些空间结构示意图如图。 正确认识杂化轨道理论 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) 1．甲苯分子中所有碳原子的杂化方式是否相同？采用何种杂化方式？ 提示：甲苯分子中碳原子的杂化方式不全相同。其中甲基上的碳原子采用sp3杂化成键，苯环上的所有碳原子均是sp2杂化成键。 2．烯烃的碳碳双键和炔烃的碳碳三键上的碳原子的杂化方式是否相同？若不相同，则各是什么杂化方式(若相同，此问不回答)? 提示：不相同。碳碳双键上的碳原子采用sp2杂化，碳碳三键上碳原子是sp杂化成键。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) [归纳总结] 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)。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) 2．分子空间结构与杂化类型的关系 杂化轨道类型 VSEPR模型 成键电子对数 孤电子对数 电子对的排列方式 分子的空间 结构 实例 sp 直线形 2 0   直线形 HC≡CH、BeCl2、CO2 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) 杂化轨道类型 VSEPR模型 成键电子对数 孤电子对数 电子对的排列方式 分子的空间结构 实例 sp2 平面三角形 3 0   平面正三角形 BF3、BCl3 2 1   角形 SnBr2、PbCl2 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) 杂化轨道类型 VSEPR模型 成键电子对数 孤电子对数 电子对的排列方式 分子的空间结构 实例 sp3 四面 体形 4 0   正四面体形 CH4、CCl4 3 1   三角锥形 NH3、NF3 2 2   角形 H2O 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) [能力达成] 1．下列分子的空间结构可用sp2杂化轨道来解释的是(　　) ①BF3　②CH2==CH2　③Cl2C==CCl2　④CH≡CH　⑤NH3　⑥CH4 A．①②③ B．①⑤⑥ C．②③④ D．③⑤⑥ A　[④乙炔中的碳原子发生sp杂化；⑤NH3中的氮原子发生sp3杂化；⑥CH4中的碳原子发生sp3杂化。] √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) 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(　　) ①PF3　②CCl4　③NH3　④H2O A．①② B．②③ C．③④ D．①④ √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) A　[PF3分子中，磷原子的最外层电子排布式为3s23p3，中心磷原子采用sp3杂化，形成4个杂化轨道，一个杂化轨道被一个孤电子对占据，另外3个杂化轨道分别与氟原子的2p轨道形成3个σ键；CCl4为正四面体形结构，碳原子采用sp3杂化，4个杂化轨道分别与4个氯原子的3p轨道形成4个σ键。] 3．(双选)下列有关杂化轨道的说法不正确的是(　　) A．杂化轨道全部形成化学键 B．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180° C．部分四面体形、三角锥形、角形分子的结构可以用sp3杂化轨道理论解释 D．杂化前后的轨道数和轨道的形状都发生了改变 √ √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) AD　[杂化轨道可以部分参加形成化学键，例如NH3中N发生了sp3杂化，形成了4个sp3杂化轨道，但是只有3个参与形成化学键，故A项错误；sp3、sp2、sp杂化轨道的空间结构分别是正四面体形、平面三角形、直线形，夹角分别为109°28′、120°、180°，故B项正确；部分四面体形、三角锥形、角形分子的结构可以用sp3杂化轨道理论解释，如甲烷分子、氨分子、水分子，故C项正确；杂化前后的轨道数不变，杂化后，各个轨道尽可能分散、对称分布，导致轨道的形状发生了改变，故D项错误。] 分子 二氧化硫 三氧化硫 硫酸 结构     杂化方式 sp2 sp2 sp3 [情境探究] 下表为某些含硫微粒的模型及杂化方式： 根据价电子互斥理论判断分子或离子的空间结构 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) 1．填空：   成键电子对数 孤电子对数 价电子对数 SO2       SO3             必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) 提示：   成键电子对数 孤电子对数 价电子对数 SO2 2 1 3 SO3 3 0 3 4 0 4 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) 2．通过以上信息得到价电子对数与分(离)子空间结构有什么关系？ 提示：分子的空间结构指成键电子对空间结构，当分子的中心原子没有孤电子对时，价电子对的空间结构与分子的空间结构相同。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) [归纳总结] 1．价电子对互斥理论(VSEPR理论)在确定分子空间结构中的应用 (1)确定中心原子的杂化轨道数，对于ABm型分子或离子，杂化轨道数n＝×(中心原子的价电子数＋配位原子的成键电子数±电荷数)。注意如下规定： ①当电荷数为正值时，公式中取“－”；当电荷数为负值时，公式中取“＋”。 ②当配位原子为氧原子或硫原子时，配位原子的成键电子数为零。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) (2)根据杂化轨道数列判断杂化类型 n＝2时，sp杂化，如BeCl2，n＝×(2＋2)＝2； n＝3时，sp2杂化，如，n＝×(5＋1)＝3； n＝4，sp3杂化，如，n＝×(5－1＋4)＝4。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) (3)确定价电子对的空间结构 由于价电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能地相互远离。价电子对的空间结构与价电子对数目的关系如表： 价电子 对数目 2 3 4 5 6 价电子 对结构 直线形 三角形 四面体形 三角 双锥形 八面 体形 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) 2．价电子对数与分(离)子空间结构的关系 价电子对互斥理论说的是价电子对的空间结构，而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构，不包括孤电子对。 (1)当中心原子无孤电子对时，两者的空间结构一致； (2)当中心原子有孤电子对时，两者的空间结构不一致。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) 价电子 对数 成键电 子对数 孤电子 对数 VSEPR 模型 分子空 间结构 实例 2 2 0 直线形 直线形 BeCl2 3 3 0 三角形 三角形 BF3 2 1 角形 SnBr2 4 4 0 四面体形 正四面体形 CH4 3 1 三角锥形 NH3 2 2 角形 H2O 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) [能力达成] 1．若ABn的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对，下列说法正确的是(　　) A．若n＝2，则分子的空间结构为角形 B．若n＝3，则分子的空间结构为三角锥形 C．若n＝4，则分子的空间结构为正四面体形 D．以上说法都不正确 √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) C　[若中心原子A上没有未用于成键的孤电子对，则根据斥力最小的原则，当n＝2时，分子的空间结构为直线形；n＝3时，分子的空间结构为平面三角形；n＝4时，分子的空间结构为正四面体形。] 2．(双选)下列分子或离子的中心原子的杂化轨道类型和空间结构不正确的是(　　) A．BF3中B原子采取sp3杂化，为正四面体形结构 中P原子采取sp3杂化，为正四面体形结构 C．BeCl2中Be原子采取sp杂化，为角形结构 中P原子采取sp3杂化，为角形结构 √ √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) 3．填空。 粒子 价电子对数 杂化轨道类型 分子空间结构 CO2 _ ____ ______ CH2O _ _____ __________ CH4 _ _____ __________ SO2 _ _____ ____ NH3 _ _____ ________ H2O _ _____ ____ _ _____ ____________ _ _____ __________ 2 sp 直线形 3 sp2 平面三角形 4 sp3 正四面体形 3 sp2 角形 4 sp3 三角锥形 4 sp3 角形 3 sp2 平面正三角形 4 sp3 正四面体形 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) [教材链接] [教材　拓展视野] 价电子对互斥理论用于预测简单分子的空间结构。其要点可以概括为： Ⅰ．用AXnEm表示只含一个中心原子的分子组成，A为中心原子，X为与中心原子相结合的原子，E为中心原子最外层未参与成键的电子对(称为孤电子对)，(n＋m)称为价电子对数。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) Ⅱ．分子的空间结构是指分子中的原子在空间的排布，不包括中心原子未成键的孤电子对。 Ⅲ．X原子得电子能力越弱，A—X形成的共用电子对之间的斥力越强。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) 请仔细阅读上述材料，回答下列问题： (1)根据要点Ⅰ可以画出AXnEm的VSEPR理想模型，请填写下表： n＋m 2 ______ VSEPR理想模型 ______ 正四面体 价电子对之间的理想键角 ______ 109°28′ 4 直线形 180° 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) (2)H2O分子的空间结构为________，请你预测水分子中∠H—O—H________(填“＞”“＜”或“＝”)109°28′。 (3)SO2Cl2和SO2F2都属AX4E0型分子，S==O之间以双键结合，S—Cl、S—F之间以单键结合。请你预测SO2Cl2和SO2F2分子的立体构型：________，SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl________(填“<”“>”或“＝”)SO2F2分子中∠F—S—F。 (4)用价电子对互斥理论(VSEPR)判断离子的空间结构：__________。 角形 < 四面体 > 三角锥形 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) [解析]　(1)AXnEm中n＋m＝2时，最理想的VSEPR模型是直线形，键角为180°；若是正四面体形，n＋m＝4。(2)水分子属于AX2E2，n＋m＝4，有两个孤电子对，应为角形，VSEPR理想模型为正四面体形，价电子对之间的夹角均为109°28′，再根据斥力大小顺序：孤电子对—孤电子对＞孤电子对－单键＞单键－单键可知，H2O分子中O原子上的孤电子对的排斥作用使得∠H—O—H<109°28′。 (3)SO2Cl2和SO2F2中n＋m＝4，分子的空间结构应是四面体形，根据Ⅲ中信息可知，F原子得电子能力大于Cl原子得电子能力，则S—F形成的共用电子对之间的斥力较弱，形成的F—S—F的夹角较小，所以SO2Cl2分子中的∠Cl—S—Cl>SO2F2分子中的∠F—S—F。的价电子对数为3＋(6＋2－3×2)＝4，VSEPR的空间结构应为正四面体形，但中心原子S上有一个孤电子对，所以为三角锥形。 学习效果 随堂评估 1．下图表示sp2杂化轨道的电子云轮廓图的是(　　) 2 4 3 题号 1 A　　　B　　　　C　　　　D D　[D项，杂化轨道的空间结构为平面三角形，夹角为120°，共有3个杂化轨道，为sp2杂化，正确。] √ 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) 2．(双选)下列有关NCl3分子的叙述正确的是(　　) A．NCl3分子中的氮原子采取sp2杂化 B．NCl3分子为平面三角形 C．NCl3分子中Cl—N—Cl键角小于109°28′ D．NCl3分子中含有三个极性键 2 3 题号 1 4 √ √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) 3．(双选)下列说法中正确的是(　　) A．PCl3分子呈三角锥形，这是磷原子采取sp2杂化的结果 B．sp3杂化轨道是由原子最外电子层的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道 C．中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构可能是四面体形或三角锥形或角形 D．AB3型的分子空间结构必为平面三角形 2 3 题号 4 1 √ √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) 4．(1)SeO3的空间结构为______________的空间结构为______________。 (2)与SeO3互为等电子体的一种阴离子为______________________ (填化学式)。 2 4 3 题号 1 平面三角形 三角锥形 (或、)　 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) 和PCl3互为等电子体的空间结构是_____________。S—Cl键的键长________(填“>”“＝”或“<”)P—Cl键的键长，原因是_______________________________________________________________。 (4)碳负离子的空间结构为___________，与互为等电子体的一种分子是____________(填化学式)。 2 4 3 题号 1 三角锥形 ＜ S原子半径小于P原子半径，故 S—Cl 键的键长要比 P—Cl键短 三角锥形 NH3(或PH3) 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子空间结构的理论分析(基础课) [解析]　(1)SeO3的中心原子Se的价电子对数是3，且不存在孤电子对，所以其空间结构为平面三角形；的中心原子Se的价电子对数为3＋＝4，且有一个孤电子对，所以空间结构为三角锥形。(2)等电子体的原子总数相同、价电子总数相同，故与SeO3互为等电子体的阴离子为、或。中中心原子S的价电子对数＝σ键个数＋孤电子对数＝3＋×(6－1－3×1)＝4，且含1个孤电子对，所以其空间结构为三角锥形；键 2 4 3 题号 1 长与形成键的原子半径有关，S原子半径小于P原子半径，故S—Cl键的键长比P—Cl键短。的中心原子C原子的价电子对数为3＋×(4＋1－3×1)＝4，且含1个孤电子对，故其空间结构为三角锥形；等电子体的原子总数相等、价电子总数相等，因此与互为等电子体的分子可以为NH3或PH3。 2 4 3 题号 1 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