高中化學(xué)魯科版選修三第2章 第2節(jié) 共價鍵與分子的空間構(gòu)型

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歡迎進入化學(xué)課堂 第2章 第2節(jié) 課前預(yù)習(xí) 巧設(shè)計 名師課堂 一點通 創(chuàng)新演練 大沖關(guān) 設(shè)計1 設(shè)計2 考點一 考點二 課堂10分鐘練習(xí) 課堂5分鐘歸納 課下30分鐘演練 考點三 一 一些典型分子的空間構(gòu)型1 甲烷分子的空間構(gòu)型 1 雜化原子軌道 雜化軌道 雜化 原子內(nèi)部能量的原子軌道重新組合形成一組新軌道的過程 雜化軌道 雜化后形成的新原子軌道能量 相近 相同 甲烷中碳原子的雜化軌道 碳原子中能量相近的一個軌道和軌道重新組成新的軌道 稱之為sp3雜化 形成的四個能量相同的雜化軌道稱之為雜化軌道 2s 三個2p sp3 2 雜化軌道的類型及典例 2 苯環(huán)的結(jié)構(gòu)與大 鍵苯環(huán)上 C原子以sp2雜化 每個C原子的兩個sp2雜化軌道上的電子分別與鄰近兩個C原子的雜化軌道上的電子配對形成鍵 六個碳原子形成的碳環(huán) 另外一個sp2雜化軌道上的電子與H原子的電子配對形成 鍵 同時 六個C原子上剩余的軌道 以 的形式形成六原子 六電子的 正六邊形 1s 2p 肩并肩 大 鍵 二 等電子原理1 原理化學(xué)通式相同且價電子總數(shù)相等的分子或離子具有相同的和等結(jié)構(gòu)特征 2 應(yīng)用判斷一些簡單分子或離子的空間構(gòu)型 空間構(gòu)型 化學(xué)鍵類型 AX4 32 sp3 四面體 AX3 sp3 孤對電子 三角錐體 三 分子的空間構(gòu)型與性質(zhì)1 分子的對稱性 1 對稱分子 定義 依據(jù)的旋轉(zhuǎn)或借助的反映能夠復(fù)原的分子 對稱性 分子所具有這種依據(jù)一定條件能復(fù)原的性質(zhì)叫對稱性 應(yīng)用 分子的許多性質(zhì)如 及等都與分子的對稱性有關(guān) 對稱軸 對稱面 對稱 極性 旋光性 化學(xué)性質(zhì) 2 手性分子 不對稱碳原子 連接有的原子或基團的碳原子 手性 一種分子和它在鏡中的像 就如人的左手和右手 而不完全相同 即它們不能 手性分子 具有的分子 手性分子和它的鏡像分子構(gòu)成一對 分別用D和L標記 四個不同 相似 重疊 手性 異構(gòu)體 2 分子的極性 1 極性分子 分子內(nèi)存在兩極的分子 通常稱為極性分子 2 非極性分子 分子內(nèi)沒有兩極的分子 通常稱為非極性分子 正 負 正 負 3 分子的極性判斷 雙原子分子的極性 A 相同原子構(gòu)成的單質(zhì)分子 分子的正 負電荷重心 為分子 B 不同元素原子構(gòu)成的雙原子分子 分子的正 負電荷重心 為分子 重合 非極性 不重合 極性 多原子分子的極性 A 如果形成分子的所有鍵均為非極性鍵 分子的正 負電荷重心 為分子 B 如果形成分子的化學(xué)鍵為極性鍵 若分子空間構(gòu)型為對稱結(jié)構(gòu) 則為分子 如CO2 若分子空間構(gòu)型為非對稱結(jié)構(gòu) 則為分子 如H2O 重合 非極性 非極性 極性 1 原子中任意的兩種原子軌道都可以發(fā)生雜化嗎 分析 不能 只有能量相近的原子軌道才能形成雜化軌道 如2s與2p可以雜化 2s與3p則不可以雜化 2 完全由極性鍵形成的分子一定是極性分子嗎 分析 不一定 分子的極性是由鍵的極性和分子的對稱性共同決定的 完全由極性鍵形成的分子也可能是非極性分子 如CH4 CCl4等 3 極性分子一定易溶于極性溶劑 非極性分子一定易溶于非極性溶劑嗎 分析 不一定 乙醇是極性分子 易溶于水等極性溶劑 也易溶于苯等非極性溶劑 I2是非極性分子 易溶于苯等非極性溶劑 也易溶于乙醇等極性溶劑中 4 將下列分子中碳原子的軌道雜化方式和分子的空間構(gòu)型連線 分析 CH4 CCl4中C原子以sp3方式雜化 為正四面體形分子 C2H4中C原子以sp2方式雜化 為平面形分子 C2H2中C原子以sp1方式雜化 為直線形分子 5 填空 白磷單質(zhì)是四原子分子 空間結(jié)構(gòu)示意圖如圖 六氧化四磷 P4O6 和十氧化四磷 P4O10 都是磷的氧化物 1 下列說法正確的是 用序號填空 白磷分子中的化學(xué)鍵是非極性鍵 白磷分子中的化學(xué)鍵是 鍵 白磷分子是非極性分子 白磷分子中的鍵角是90 2 圖 是一種磷的氧化物分子的空間結(jié)構(gòu)示意圖 它的化學(xué)式是 該分子 填 有 或 無 極性 主要原因是 從分子極性原理的角度進行說明 分析 1 由題意可知白磷分子的4個磷原子應(yīng)位于四面體的四個頂點 形成正四面體結(jié)構(gòu) 磷原子之間形成單鍵 為 鍵 也是非極性鍵 正四面體為對稱結(jié)構(gòu) 故為非極性分子 每個面均為正三角形 鍵角為60 2 由圖可知白球均形成兩條鍵 黑球形成五條鍵 故白球為氧 有10個 黑球為磷 有4個 分子式P4O10 由于該分子呈對稱結(jié)構(gòu) 故無極性 答案 1 2 P4O10無該分子正 負電荷重心重合 特別提醒 1 當(dāng)中心原子與氧族元素原子成鍵時 氧族元素原子不提供電子 2 當(dāng)為陰離子時 中心原子加上電荷數(shù) 為陽離子時 減去電荷數(shù) 2 分子的空間構(gòu)型與雜化類型的關(guān)系 當(dāng)雜化軌道中有未參與成鍵的孤對電子時 由于電子對的互相排斥 會使分子的構(gòu)型與雜化軌道的形狀有所不同 如水分子中氧原子的sp3雜化軌道有2個是由孤對電子占據(jù)的 其分子不是正四面體形 而呈V形 氨分子中氮原子的sp3雜化軌道有1個由孤對電子占據(jù) 氨分子不呈正四面體形 而呈三角錐形 答案 D 1 雜化軌道成鍵時 要滿足化學(xué)鍵間最小排斥原理 鍵與鍵間排斥力的大小決定鍵的方向 即決定雜化軌道間的夾角 鍵角越大 化學(xué)鍵之間的排斥力越小 2 sp1雜化和sp2雜化的兩種形式中 原子還有未參與雜化的p軌道 可用于形成 鍵 而雜化軌道只能用于形成 鍵或者用來容納未參與成鍵的孤對電子 分子中的價電子對 成鍵電子對和孤電子對 存在相互排斥作用 盡可能趨向彼此遠離 由此可以確定相應(yīng)較穩(wěn)定分子或離子的空間構(gòu)型 如下表 例2 下表為元素周期表的一部分 請參照元素A H在表中的位置 用化學(xué)用語回答下列問題 1 D E F的原子半徑由大到小的順序為 2 B C D的第一電離能由大到小的順序為 3 A D E H中的某些元素可形成既含離子鍵又含極性共價鍵的化合物 寫出其中一種化合物的電子式 4 E F的最高價氧化物的水化物相互反應(yīng)的離子方程式 5 在B所形成的化合物CH4 CO CH3OH中 碳原子采取sp3雜化的分子有 與CO分子互為等電子體的分子和離子分別為 和 根據(jù)等電子理論推測CO分子的結(jié)構(gòu)式可表示成 一個CO分子中有 個 鍵 個 鍵 6 根據(jù)價電子對互斥理論預(yù)測D和H所形成的HD的空間構(gòu)型為 型 解析 根據(jù)元素周期表的片斷 A H各元素分別是H C N O Na Al Si Cl 1 Na Al有3個電子層 氧有2個電子層 原子半徑Na Al O 2 由于N原子的2p軌道為半充滿狀態(tài) 第一電離能較大 C O比較O C 故順序為N O C 3 H O Na Cl形成離子化合物且含有極性鍵 則可以有NaOH NaClO NaClO3等 4 NaOH與Al OH 3反應(yīng)的離子方程式為OH Al OH 3 Al OH 4 確定中心原子A的價電子對數(shù)目中心原子A的價電子數(shù)與配體X提供共用的電子數(shù)之和的一半 即為中心原子A的價電子對數(shù)目 計算時注意 1 氧族元素原子作為配位原子時 可認為不提供電子 但作為中心原子時可認為它提供6個價電子 2 如果討論的是離子 則應(yīng)加上或減去與離子電荷相應(yīng)的電子數(shù) 如PO中P原子價電子數(shù)應(yīng)加上3 而NH中N原子的價電子數(shù)應(yīng)減去1 3 如果價電子數(shù)出現(xiàn)奇數(shù) 可把這個單電子當(dāng)作電子對看待 例3 有一種AB2C2型分子 在該分子中A為中心原子 下列關(guān)于該分子的空間結(jié)構(gòu)和極性的說法中 正確的是 A 假設(shè)為平面四邊形 則該分子一定為非極性分子B 假設(shè)為四面體形 則該分子一定為非極性分子C 假設(shè)為平面四邊形 則該分子可能為非極性分子D 假設(shè)為四面體形 則該分子可能為非極性分子 解析 若AB2C2為平面結(jié)構(gòu) 可能為對稱結(jié)構(gòu) 也可能是不對稱結(jié)構(gòu) 若為四面體結(jié)構(gòu) 則一定是不對稱結(jié)構(gòu) 答案 C ABn型分子的極性判斷 若中心原子A的化合價的絕對值等于該元素所在的主族序數(shù) 則為非極性分子 若不等 則為極性分子 如BF3 CO2等為非極性分子 NH3 H2O SO2等為極性分子 點擊下圖進入課堂10分鐘練習(xí) 1 雜化軌道只能形成 鍵 常見的雜化類型有sp1雜化 sp2雜化 sp3雜化 2 苯是平面結(jié)構(gòu) 苯環(huán)上有一個6原子 6電子的大 鍵 3 sp雜化軌道是直線形 sp2為平面三角形 sp3為正四面體形 若中心原子的雜化軌道上有孤對電子 則分子空間構(gòu)型與軌道不同 如H2O NH3 否則二者相同 4 由極性鍵形成的分子 若分子在空間完全對稱 則該分子為非極性分子 否則為極性分子 5 連接有四個不同原子或基團的碳原子是不對稱碳原子 點擊下圖進入課下30分鐘演練 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全