22分子的立体结构.ppt

导入新课导入新课CH4观察下列各分子的结构观察下列各分子的结构C60CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OH思考：思考：同为三原子分子，同为三原子分子，CO2 和和 H2O 分子的空间结构却分子的空间结构却不同，什么原因？不同，什么原因？同为四原子分子，同为四原子分子，CH2O与与 NH3 分子的的空间结分子的的空间结构也不同，什么原因？构也不同，什么原因？知识与能力知识与能力教学目标教学目标 1.认识共价分子结构的多样性和复杂性。认识共价分子结构的多样性和复杂性。2.能根据价层电子对互斥理论和杂化轨道，能根据价层电子对互斥理论和杂化轨道，理论判断简单分子或离子的构型。理论判断简单分子或离子的构型。3.能说明简单配合物的成键情况。能说明简单配合物的成键情况。过程与方法过程与方法1.利用模型，多媒体等资料切实的认利用模型，多媒体等资料切实的认识分子的结构。识分子的结构。情感态度与价值观情感态度与价值观在分子构型上进一步了解有关物质结在分子构型上进一步了解有关物质结构，能从理论的角度解释物质结构，体验构，能从理论的角度解释物质结构，体验科学的魅力，进一步形成科学的价值观。科学的魅力，进一步形成科学的价值观。2.与同学讨论并交流对杂化轨与同学讨论并交流对杂化轨道理论的理解，培养科学、严谨的道理论的理解，培养科学、严谨的学习方法。学习方法。重点重点1.分子的立体结构模型。分子的立体结构模型。2.价层电子对互斥理论、杂化轨道价层电子对互斥理论、杂化轨道理论和配位键。理论和配位键。难点难点 1.分子的立体结构型。分子的立体结构型。2.价层电子对互斥理论、杂化轨价层电子对互斥理论、杂化轨道理论。道理论。教学重难点教学重难点2.2.1形形色色的分子形形色色的分子 三三原原子子分分子子立立体体结结构构：有有直直线线形形CO2、CS2等，等，V形如形如H2O、SO2等。等。四四原原子子分分子子立立体体结结构构：平平面面三三角角形形：如如甲甲醛醛(CH2O)分分子子（键键角角120）等等，三三角角锥锥形形：如如氨分子（键角氨分子（键角107）等。）等。五原子分子立体结构：正四面体形如甲烷、五原子分子立体结构：正四面体形如甲烷、P P4等。等。测测分分子子体体结结构构：红红外外光光谱谱仪仪吸收峰吸收峰分析。分析。基本要点基本要点 ABn 型分子型分子(离子离子)中的中心原子中的中心原子A周围的价层周围的价层电子对的几何构型，主要取决于电子对的几何构型，主要取决于价层电子对数（价层电子对数（n），），价电子对尽量远离，使它们之间斥力最小价电子对尽量远离，使它们之间斥力最小,能量最低能量最低,物质才能最稳定。物质才能最稳定。2.2.2 价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型 （VSEPR）价价电电子子对对的的数数目目决决定定了了一一个个分分子子或或离离子子中中的的价价层层电子对在空间的分布电子对在空间的分布(与与分子立体构型不同分子立体构型不同)：2 3 4 5 6 直线形直线形 平面三角形平面三角形 正四面体正四面体 三角双锥体三角双锥体 正八面体正八面体（1）一一类类是是中中心心原原子子上上的的价价电电子子都都用用于于形形成成共共价价键键，如，如CO2、CH2O、CH4等分子中的碳原子。等分子中的碳原子。直线型直线型平面三角型平面三角型四面体四面体BeCl2 HgCl2BF3 BCl3 CHCH2OOCH4 CCl4 NH4+中中心心原原子子上上的的的的价价电电子子都都用用于于形形成成共共价价键键，它它们们的的立立体体结结构构可可用用中中心心原原子子周周围围的的原原子子数数 n 来来预预测测，概概括括如下：如下：ABn 立体结构立体结构 范例范例 n=2 n=3 n=4 n=4直线形直线形平面三角平面三角形形形形正四面体形正四面体形BeCl2 HgCl2BF3 BCl3 CHCH2 2OOCH4 CCl4 NH4+（2）另另一一类类是是中中心心原原子子上上有有孤孤对对电电子子(未未用用于于形形成成共共价价键键的的电电子子对对)的的分分子子，如如H2O和和NH3，中中心心原原子子上上的的孤孤对对电电子子也也要要占占据据中中心心原原子子周周围围的的空空间间，并并与与成成键电子对互相排斥键电子对互相排斥。例例如如，H2O和和NH3的的中中心心原原子子分分别别有有2 对对和和 l 对对孤孤对对电电子子，跟跟中中心心原原子子周周围围的的键键加加起起来来都都是是4，它它们们相相互互排排斥斥，形形成成四四面面体体，因因而而H2O分分子子呈呈V形形，NH3分子呈分子呈三角锥形三角锥形。2.2.3 杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介 杂化轨道理论是指在形成分子时，由于原子的杂化轨道理论是指在形成分子时，由于原子的相互影响，若干不同类型相互影响，若干不同类型(主要是主要是s,ps,p轨道轨道)能量相近的能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道，这种原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道，这种轨道重新组合的过程叫做杂化，所形成的新轨道就轨道重新组合的过程叫做杂化，所形成的新轨道就称为称为杂化轨道杂化轨道。常见的杂化轨道类型常见的杂化轨道类型:由于由于ns,npns,np能级接近，能级接近，往往采用往往采用spsp型杂化，而型杂化，而spsp型杂化又分为：型杂化又分为：杂化杂化 杂化杂化 杂化杂化 分子构型与杂化类型的关系 (1)杂化杂化-四面体形四面体形用用2s与与3个个2p轨道混杂轨道混杂,形成四个完全相同的新轨道形成四个完全相同的新轨道,称为等性称为等性 杂化。杂化。每个每个 杂化轨道都含有杂化轨道都含有s和和p的成分，的成分，杂化轨道间的夹角为杂化轨道间的夹角为10928。空间构型为空间。空间构型为空间正四面体形。如正四面体形。如CH4分子的结构如图分子的结构如图 而而O,N因为有孤对电子采取的是不等性因为有孤对电子采取的是不等性 杂化杂化,故四个轨道成空间四面体故四个轨道成空间四面体,而分子的空间构而分子的空间构型则成型则成V形和三角锥形形和三角锥形。（2）杂化杂化平面三角形：平面三角形：杂化轨杂化轨道是由一个道是由一个ns轨道和两个轨道和两个np轨道组合而成的，轨道组合而成的，每个每个 杂化轨道都含有杂化轨道都含有s和和p成分，杂化轨道间成分，杂化轨道间的夹角为的夹角为120，呈平面三角形如：，呈平面三角形如：BF3分子分子。sp2杂化轨道示意图杂化轨道示意图HF3分子结构示意图分子结构示意图 （3）杂化杂化直线形：直线形：型杂化轨道是由一型杂化轨道是由一个个ns轨道和一个轨道和一个np轨道组合而成的，每个轨道组合而成的，每个 杂化轨杂化轨道含有道含有s和和p的成分，轨道间的夹角为的成分，轨道间的夹角为180呈直线形。呈直线形。BeCl2分子形成示意图分子形成示意图思考：前三种溶液呈天蓝色大概与什么物思考：前三种溶液呈天蓝色大概与什么物质有关？依据是什么？质有关？依据是什么？2.2.4 配合物理简介配合物理简介CuSO4CuCl2H2OCuBr2NaCl K2SO4KBr固体固体颜色颜色白色白色绿色绿色深褐色深褐色白色白色白色白色白色白色溶液溶液颜色颜色天蓝色天蓝色天蓝色天蓝色天蓝色天蓝色无色无色无色无色无色无色CuOH2H2OH2OH2O2+配位化合物，配位化合物，简称配合物，通常是由中心离子（或原简称配合物，通常是由中心离子（或原子）子）与配位体与配位体(某些分子或阴离子某些分子或阴离子)以配位键的形式以配位键的形式结合而成的复杂离子或分子。结合而成的复杂离子或分子。2+CuNH3H3NNH3NH3实验实验2-2 已知氢氧化铜与足量氨水已知氢氧化铜与足量氨水反应后溶解是因为生成反应后溶解是因为生成Cu(NH3)42+，其结构简式为：其结构简式为：试写出实验中发生的两个反应的离试写出实验中发生的两个反应的离子方程式？子方程式？Cu 2+2NH3.H2O Cu（OH）2 +2 NH4+Cu(OH)2+4NH3H2O Cu(NH3)42+2OH-+4H2O蓝色沉淀蓝色沉淀深蓝色溶液深蓝色溶液实验实验2-3Fe 3+SCN Fe(SCN)2+硫氰酸根硫氰酸根血红血红色色由于该离子的颜色极似血液，常被用于电影特技和由于该离子的颜色极似血液，常被用于电影特技和魔术表演。魔术表演。练习书写：练习书写：向硝酸银溶液中逐渐滴加氨水的离子方程式。向硝酸银溶液中逐渐滴加氨水的离子方程式。配合物的组成配合物的组成1.中心离子或原子中心离子或原子(也称形成体也称形成体)有空轨道有空轨道 n主主要要是是一一些些过过渡渡金金属属，如如铁铁、钴钴、镍镍、铜铜、银银、金金、铂等金铂等金 属元素的离子；属元素的离子；n或是具有高氧化数的非金属元素，硼，硅、磷等，或是具有高氧化数的非金属元素，硼，硅、磷等，如如NaBF4 中的中的B()、K2SiF6中的中的Si()和和NH4PF6中的中的P()；n或是不带电荷的中性原子，如或是不带电荷的中性原子，如Ni(CO)4,Fe(CO)5中的中的Ni,Fe都是中性原子都是中性原子;n碱金属、碱土金属等可作为螯合物的形成体碱金属、碱土金属等可作为螯合物的形成体。Cu(NH3)4SO4中，中，NH3是配位体，是配位体，N为配位原子为配位原子。2.配位体和配位原子配位体和配位原子 有孤对电子有孤对电子 a.单齿配位体单齿配位体(一个配位体中只有一个配位原子一个配位体中只有一个配位原子)含氮配位体含氮配位体 NH3,NCS-;含硫配位体含硫配位体 SCN-;含卤素配位体含卤素配位体 F-,Cl-,Br-,I-;含碳配位体含碳配位体 CN-,CO;含氧配位体含氧配位体 H2O,OH-，羧酸，醇，醚等。，羧酸，醇，醚等。b.多齿配位体多齿配位体(有两个或两个以上的配位原子有两个或两个以上的配位原子)乙二胺乙二胺 NH2一一CH2一一CH2一一NH2 简写为简写为en;乙二胺四乙酸根（乙二胺四乙酸根（EDTA）等等。3 3配位数配位数 （与中心离子直接以配位键结合的配位原子个数与中心离子直接以配位键结合的配位原子个数）例：例：AlF63-配位数配位数6、Cu(NH3)4SO4 配位数配位数4、Co(NH3)2(en)2(NO3)3 配位数配位数6*中心离子的电荷高，对配位体的吸引力较中心离子的电荷高，对配位体的吸引力较强，有利于形成配位数较高的配合物。强，有利于形成配位数较高的配合物。常见的配位数与中心离子的电荷数有如下的关系：常见的配位数与中心离子的电荷数有如下的关系：中心离子的电荷：中心离子的电荷：+1 +2 +3 +4 常见的配位数：常见的配位数：2 4(或或6)6(或或4)6(或或8)*中心离子半径越大，其周围可容纳配体就越中心离子半径越大，其周围可容纳配体就越多，配位数越大。多，配位数越大。配离子的电荷等于中心离子电荷与配位体总配离子的电荷等于中心离子电荷与配位体总电荷的代数和。电荷的代数和。如如 K2PtCl4 4.配离子的电荷配离子的电荷配位化合物的命名配位化合物的命名配位数配位数配位体名称配位体名称合合中心离子中心离子(用罗马数字用罗马数字表示氧化数表示氧化数)。用二、三、四等数字表示配位体数。不同配用二、三、四等数字表示配位体数。不同配位名称之间用圆点位名称之间用圆点“”分开。分开。阴离子次序为：阴离子次序为：简单离子简单离子复杂离子复杂离子有机酸根离子。有机酸根离子。中性分子次序为：中性分子次序为：NHNH3 3H H2 2O O有机分子。有机分子。配合物的盐与复盐的比较配合物的盐与复盐的比较n 复盐复盐,能电离出两种或两种以上阳离子的盐如明矾能电离出两种或两种以上阳离子的盐如明矾 KAl(SO4)212H2O、光卤石光卤石 KCl MgCl2 6H2O等，等，仅在固态时稳定存在，一旦溶于水，几乎全部解离成各仅在固态时稳定存在，一旦溶于水，几乎全部解离成各组分离子：组分离子：KAl(SO4)212H2O(溶于水溶于水)K+Al3+2SO42-+12 H2O KCl MgCl2 6H2O(溶于水溶于水)K+Mg2+3Cl-+6H2On 配合物盐配合物盐，是在配合物的溶液或晶体中，十分明确地，是在配合物的溶液或晶体中，十分明确地存在着含有配位键的、能独立存在的复杂组成的离子：存在着含有配位键的、能独立存在的复杂组成的离子：Cu(NH3)4SO4H2O Cu(NH3)42+SO42-+H2O代表物代表物中心原子中心原子结合的原子数结合的原子数分子分子类型类型空间构型空间构型中心原子中心原子无孤对电子无孤对电子CO22AB2CH2O3AB3CH44AB4中心原子中心原子有孤对电子有孤对电子H2O2AB2NH33AB3直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体正四面体V 形形三角锥形三角锥形价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型课堂小结课堂小结杂化轨道中杂化轨道中spsp型杂化型杂化分为：分为：杂化杂化:一个一个s s轨道和一个轨道和一个p p轨道间的杂化。轨道间的杂化。杂化杂化:一个一个s s轨道和两个这轨道间的杂化。轨道和两个这轨道间的杂化。杂化杂化:一个一个s s轨道和三个轨道和三个p p轨道间的杂化轨道间的杂化。配位键形成条件配位键形成条件:“电子对给予体电子对给予体”含有孤电子对含有孤电子对 “接受体接受体”含有空轨道含有空轨道 过渡金属配合物比主族金属配合物过渡金属配合物比主族金属配合物多。多。1（09山东）下列推断合理的是（山东）下列推断合理的是（）A.明矾明矾KAl（SO4）212H2O在水中能形成在水中能形成Al（OH）3胶体，可用作净水剂胶体，可用作净水剂B.金刚石是自然界中硬度最大的物质，不可能与氧气发金刚石是自然界中硬度最大的物质，不可能与氧气发生反应生反应C.浓浓H2SO4有强氧化性，不能与有强氧化性，不能与Cu发生剧烈反应发生剧烈反应D.将将SO2通入品红溶液，溶液褪色后加热恢复原色；将通入品红溶液，溶液褪色后加热恢复原色；将SO2通入溴水，溴水褪色后加热也能恢复原色通入溴水，溴水褪色后加热也能恢复原色 A高考链接高考链接 KAl(SO4)212H2O电离出的电离出的Al3+能水解，能水解，生成生成Al(OH)3胶体，可用作净水剂，胶体，可用作净水剂，A正确；金正确；金刚石能够与氧气发生反应，生成二氧化碳，刚石能够与氧气发生反应，生成二氧化碳，B错错误；浓误；浓H2SO4有强氧化性，在加热条件下与有强氧化性，在加热条件下与Cu可剧烈反应，可剧烈反应，C错误；错误；SO2使品红溶液褪色，加使品红溶液褪色，加热颜色能复原；热颜色能复原；SO2和溴水发生氧化还原反应，和溴水发生氧化还原反应，加热不能恢复原来颜色，加热不能恢复原来颜色，D错误。错误。解析：解析：2（09江苏）下列化学实验事实及其解释都正确江苏）下列化学实验事实及其解释都正确的是（的是（）A.向碘水中滴加，振荡静置后分层，层呈紫红向碘水中滴加，振荡静置后分层，层呈紫红色，说明可用从碘水中萃取碘色，说明可用从碘水中萃取碘B.向水溶液中滴加盐酸酸化的溶液，有白色沉向水溶液中滴加盐酸酸化的溶液，有白色沉淀生成，说明难溶于盐酸淀生成，说明难溶于盐酸C.向向0.1molL-1溶液中滴加少量酸性溶液，溶液溶液中滴加少量酸性溶液，溶液褪色，说明具有氧化性褪色，说明具有氧化性D.向向2.0mL浓度均为浓度均为0.1molL-1的、混合溶液中的、混合溶液中滴加滴加12滴滴0.01molL-1 AD3（08全国）下列叙述中正确的是（）全国）下列叙述中正确的是（）A.NH3、CO、CO2都是极性分子都是极性分子B.CH4、CCl4都是含有极性键的非极性分子都是含有极性键的非极性分子C.HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强的稳定性依次增强D.CS2、H2O、C2H2都是直线型分子都是直线型分子B1.下列分子的立体结构，其中属于直线型分下列分子的立体结构，其中属于直线型分子的是子的是 （）A.H2O B.CO2 C.C2H2 D.P4BC2.用用VSEPR模型预测，下列分子中键角不是模型预测，下列分子中键角不是1200的是的是 （）AC2H2 BC6H6 CBF3 DNH3DA课堂练习课堂练习3.Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物可形成两种钴的配合物，已知两，已知两种配合物的分子式分别为种配合物的分子式分别为Co(NH3)5BrSO4 和和Co(SO4)(NH3)5Br。(1)若在第一种配合物的溶液中加若在第一种配合物的溶液中加BaCl2 溶液时，溶液时，产生产生_现象；现象；(2)如果在第二种配合物的溶液中加入如果在第二种配合物的溶液中加入BaCl2溶液时，溶液时，产生产生_现象现象;(3)若在第二种配合物的溶液中加入若在第二种配合物的溶液中加入 AgNO3溶液时，溶液时，产生产生_现象。现象。白色沉淀白色沉淀无明显现象无明显现象淡黄色沉淀淡黄色沉淀 4.判断以下常见分子的中心原子的杂化轨道类型（用判断以下常见分子的中心原子的杂化轨道类型（用序号填空）序号填空）NH4+CH2O NH3 SO2 BeCl2 H2O CO2sp3 杂化的是杂化的是，sp2 杂化的是杂化的是，杂化的是杂化的是。5、71、3、62、45.为什么为什么H2O分子的键角既不是分子的键角既不是90也不是也不是10928而是而是104.5？答案：不等性答案：不等性 杂化杂化 6.把把CoCl2溶解于水后加氨水，直到先生成的溶解于水后加氨水，直到先生成的Co(OH)2沉淀又溶解沉淀又溶解后，再加氨水，使之生成后，再加氨水，使之生成Co(NH3)62+。此时向溶液中通入空气，得到的。此时向溶液中通入空气，得到的产物中有一种产物中有一种配合物配合物其组成可用其组成可用CoCl35NH3表示。把表示。把分离分离出的出的CoCl35NH3溶于水后立即溶于水后立即加硝酸银溶液，则析出加硝酸银溶液，则析出AgCl沉淀。经测定，每沉淀。经测定，每1mol CoCl35NH3只生成只生成2molAgCl。通过计通过计算，确定此配合物的化学式。算，确定此配合物的化学式。答案：答案：Co(NH3)5ClCl2 ABn分子的立体构型分子的立体构型典型例子典型例子n=2直线形直线形CO2、HCNn=3平面三角形平面三角形CH2O、BF3n=4正四面体正四面体CH4、CCl41.习题答案习题答案2.在乙炔分子中，在乙炔分子中，2个碳原子各以个碳原子各以1个个sp杂化轨杂化轨道与氢原子形成道与氢原子形成1个碳氢个碳氢键键，同时又各以其另，同时又各以其另1个个sp杂化轨道形成杂化轨道形成1个碳碳个碳碳键键，除此之外，除此之外，每个碳原子通过每个碳原子通过2个未参加杂化的个未参加杂化的p轨道（互相轨道（互相垂直）形成垂直）形成2个个键，键，因此，乙炔的三键中有因此，乙炔的三键中有1个键和个键和2个个键键。3.甲醛分子的立体构型：甲醛分子的立体构型：碳原子采取碳原子采取sp2杂化，甲醛分子中有杂化，甲醛分子中有2个个C-H 键，而键，而C-O之间有之间有1个个键和键和1个个键。键。4.氢离子接受水分子中氧原子上的孤电子氢离子接受水分子中氧原子上的孤电子对以配位键形成对以配位键形成H3O+，电子对给予体是，电子对给予体是H2O，接受体是氢离子，接受体是氢离子。5.银离子与氯离子形成难溶于水的沉淀。加银离子与氯离子形成难溶于水的沉淀。加入氨水以后，银离子接受氨分子中氮原子给出入氨水以后，银离子接受氨分子中氮原子给出的孤电子对以配位键形成的孤电子对以配位键形成 Ag(NH3)2+，由于生，由于生成了可溶性的成了可溶性的 Ag(NH3)2+，继续加入氨水时氯，继续加入氨水时氯化银就溶解了。化银就溶解了。