化学选修3第二章第二节分子的立体构型知识讲解课件.ppt

一、形形色色的分子一、形形色色的分子NH3HCHO第二节第二节分子的立体构型分子的立体构型C2H2H2OCO2CH4分子的立体构型：分子的立体构型：分子中原子的空间关系分子中原子的空间关系C6H6C8H8CH3OHP4S8C60C20C40C70测分子立体结构：红外光谱仪测分子立体结构：红外光谱仪吸收峰吸收峰分析分析分子的立体构型是怎样测定的？分子的立体构型是怎样测定的？科学视野科学视野同为同为三原子分子三原子分子，CO2和和H2O分子的空间结构为什么不同？分子的空间结构为什么不同？直线形直线形V形形同为同为四原子分子四原子分子，CH2O和和NH3分子的空间结构为什么不同？分子的空间结构为什么不同？三角锥形三角锥形平面平面三角形三角形价层电子对是指分子中的价层电子对是指分子中的中心原子中心原子上的电子对，上的电子对，包括包括键电子对键电子对和和中心原子上的孤电子。中心原子上的孤电子。二、价层电子对互斥模型（二、价层电子对互斥模型（VSEPR）一个共价分子或离子中，中心原子一个共价分子或离子中，中心原子A周围所配置周围所配置的原子的原子B（配位原子）的立体构型，主要决定于（配位原子）的立体构型，主要决定于中心原子的价电子层中中心原子的价电子层中各电子对间的相互排斥各电子对间的相互排斥作用。作用。中心原子周围的电子对按尽可能中心原子周围的电子对按尽可能互相远离互相远离的位置排布，的位置排布，使彼此间的排斥能最小，使彼此间的排斥能最小，能量最低，物质最稳定能量最低，物质最稳定。理论基本要点理论基本要点理论基本要点理论基本要点孤电子对之间的排斥力孤电子对与成键电子对（孤电子对之间的排斥力孤电子对与成键电子对（键键电子对）电子对）之间的排斥力之间的排斥力成键电子对之间的排斥力成键电子对之间的排斥力1 1、确定中心原子价层电子对、确定中心原子价层电子对判断判断价层电子对空间构型价层电子对空间构型价层电子对空间构型价层电子对空间构型（1）键电子对数目：键电子对数目：由分子式确定，由分子式确定，即即键个数，即键个数，即配位原子个数配位原子个数根据价层电子对互斥理论判断分子立体构型根据价层电子对互斥理论判断分子立体构型根据价层电子对互斥理论判断分子立体构型根据价层电子对互斥理论判断分子立体构型（2）中心原子上的孤电子对数目中心原子上的孤电子对数目=(axb)/2a为中心原子的价电子数，对于主族元素来说为中心原子的价电子数，对于主族元素来说a等于等于最外层电子数最外层电子数x为与中心原子结合的原子数（配位原子的数目）为与中心原子结合的原子数（配位原子的数目）b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢氢为为1，其他原子等于，其他原子等于“8价电子数价电子数”中心原子价层电子对数目中心原子价层电子对数目=键电子对数目键电子对数目+中心原子上的孤电子对数目中心原子上的孤电子对数目分子或分子或离子离子中心中心原子原子axb中心原子上的中心原子上的孤电子对数孤电子对数价层电价层电子对数子对数H2OSO2O6212+2=4(a-xb)/2=2S6221+2=3(a-xb)/2=1NH4+N4410+4=4(a-xb)/2=0CO32-C6320+3=3(a-xb)/2=0（1）对于阳离子来说，）对于阳离子来说，a为中心原子的价电子数为中心原子的价电子数减去离减去离子的电荷数子的电荷数，其他不变；，其他不变；（2）对于阴离子来说，）对于阴离子来说，a为中心原子的价电子数为中心原子的价电子数加上加上离子的电荷数离子的电荷数，其他不变。，其他不变。分子或分子或离子离子中心中心原子原子axb中心原子上的中心原子上的孤电子对数孤电子对数价层电价层电子对数子对数CH4BF3CO2SO32-CH2O2价层电子对数目与其立体结构价层电子对数目与其立体结构4356（1）VSEPR模型：模型：2.根据价层电子对互斥理论根据价层电子对互斥理论判断分子的空间结构判断分子的空间结构一个分子或离子中的价层电子对在空间的分布一个分子或离子中的价层电子对在空间的分布23456 直线形直线形 平面三角形平面三角形 四面体四面体 三角双锥体三角双锥体 八面体八面体VSEPR模型：模型：（2）VSEPR模型与分子的立体构型间的关系模型与分子的立体构型间的关系在在VSEPR模型模型基础上，基础上，把孤电子对所占方向忽略后，把孤电子对所占方向忽略后，所得所得到的几何体就是分子的空间构型。到的几何体就是分子的空间构型。价层电子对数价层电子对数=2VSEPR模型：模型：分子的立体构型：分子的立体构型：CO2直线形直线形实例：实例：例如：例如：价层电子对数价层电子对数=3VSEPR模型：模型：分子的立体构型：分子的立体构型：SO2、CH2O平面三角形或平面三角形或V形形实例：实例：价层电子对数价层电子对数=4VSEPR模型：模型：分子的立体构型：分子的立体构型：CH4、NH3、H2O四面体、三角锥形、四面体、三角锥形、V形形实例：实例：H2ONH3CH44=4+04=3+14=2+2分子类分子类型型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孤电子孤电子对数对数空间构型空间构型AB2CO220AB3CH2O30AB2SO221AB4CH440AB2H2O22AB3NH331直线形直线形平面三角形平面三角形四面体四面体V形形三角锥形三角锥形分子立体构型分子立体构型的推断的推断小小 结结确定价层电子对数判断确定价层电子对数判断VSEPR模型模型再次判断孤电子对数再次判断孤电子对数确立分子的立体构型（确立分子的立体构型（把孤电子对所占把孤电子对所占方向忽略）方向忽略）V形形分子或离子分子或离子 中心原子中心原子上的孤电上的孤电子对数子对数价层电价层电子对数子对数VSEPR模型名称模型名称立体构立体构型名称型名称BF3SO32-NH4+H3O+1、下列物质中，分子的立体结构与水分子相似的是（、下列物质中，分子的立体结构与水分子相似的是（）A、CO2B、H2SC、PCl3D、SiCl42、下列分子的立体结构，其中属于直线形分子的是（、下列分子的立体结构，其中属于直线形分子的是（）A、H2OB、CO2C、CH4D、SO23、下列分子中，各原子均处于同一平面上的是（、下列分子中，各原子均处于同一平面上的是（）A、NH3B、CCl4C、H2OD、CH2O4、下列分子或离子中，不含有孤对电子的是（、下列分子或离子中，不含有孤对电子的是（）A、H2OB、H3O+C、NH3D、NH4+BBCDD5、以下分子或离子的结构为正四面体，且键角为、以下分子或离子的结构为正四面体，且键角为10928的是（的是（）CH4NH4+CH3ClP4SO42-A、B、C、D、6、用价层电子对互斥模型判断、用价层电子对互斥模型判断SO3的分子构型（的分子构型（）A、正四面体形、正四面体形B、V形形C、三角锥形、三角锥形D、平面三角形、平面三角形BD1、写出、写出C原子电子排布图，并由此推测：原子电子排布图，并由此推测：CH4分子的分子的C原子有没有可能形成四个共价键？怎样才能形成四原子有没有可能形成四个共价键？怎样才能形成四个共价键？个共价键？2、如果、如果C原子就以原子就以1个个2s轨道和轨道和3个个2p轨道上的单电子，轨道上的单电子，分别与四个分别与四个H原子的原子的1s轨道上的单电子重叠成键，所轨道上的单电子重叠成键，所形成的四个共价键能否完全相同？这与形成的四个共价键能否完全相同？这与CH4分子的分子的实际情况是否吻合？实际情况是否吻合？10928sp3C原子基态原子原子基态原子电子排布图电子排布图10928三、杂化轨道理论三、杂化轨道理论解释分子的立体构型解释分子的立体构型1、杂化轨道的概念、杂化轨道的概念在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近能量相近的原子轨道间通过相互的混杂后，形成的原子轨道间通过相互的混杂后，形成轨道总数不变轨道总数不变的几个的几个能量与形状都相同能量与形状都相同的新轨道。的新轨道。2、杂化轨道的类型（中学阶段）、杂化轨道的类型（中学阶段）（1）sp3杂化杂化（2）sp2杂化杂化（3）sp杂化杂化sp3杂化轨道的形成过程杂化轨道的形成过程x y z x y z z x y z x y z 10928sp3杂化轨道由杂化轨道由1个个s轨道和轨道和3个个p轨道杂化而得到轨道杂化而得到四个四个sp3杂化轨道。杂化轨道。每个杂化轨道的每个杂化轨道的s成分为成分为1/4，p成分为成分为3/4，四个杂化轨道在空间，四个杂化轨道在空间分布呈正四面体，互成分布呈正四面体，互成10928例如：例如：CH4、NH3、H2Osp2杂化轨道的形成过程杂化轨道的形成过程x y z x y z z x y z x y z 120sp2杂化轨道由杂化轨道由1个个s轨道和轨道和2个个p轨道杂化而得到轨道杂化而得到三个三个sp2杂化轨道。杂化轨道。三个杂化轨道在空间分布是在同一平面上，互成三个杂化轨道在空间分布是在同一平面上，互成120例如：例如：C2H4C2H4(sp2杂化）杂化）sp杂化轨道的形成过程杂化轨道的形成过程x y z x y z z x y z x y z 180sp杂化轨道由杂化轨道由1个个s轨道和轨道和1个个p轨道杂化而得到轨道杂化而得到两个两个sp杂化轨道。杂化轨道。两个杂化轨道在空间分布呈直线型，互成两个杂化轨道在空间分布呈直线型，互成180例如：例如：C2H2C2H2(sp杂化杂化)3、杂化轨道类型的确定、杂化轨道类型的确定先确定分子或离子的先确定分子或离子的VSEPR模型，模型，然后确定中心原子的杂化轨道类型。然后确定中心原子的杂化轨道类型。杂化轨道数杂化轨道数=价层电子对数价层电子对数价层电子对数价层电子对数234杂化轨道数杂化轨道数常见杂化轨道常见杂化轨道类型类型234spsp2sp3代表代表物物价层电价层电子对数子对数中心原子无中心原子无孤对电子孤对电子CO22CH2O3CH44中心原子有中心原子有孤对电子孤对电子SO23H2O4NH34直线形直线形平面三角形平面三角形四面体四面体V形形三角锥形三角锥形推测分子立体构型推测分子立体构型杂化轨杂化轨道类型道类型spsp2sp3sp3sp3立体构型立体构型sp2V形形注意：注意：（1）杂化轨道形成目的：满足分子对称性要求，从而使分）杂化轨道形成目的：满足分子对称性要求，从而使分子的整体能量最低，最稳定。子的整体能量最低，最稳定。（2）杂化轨道不是单个原子的行为，而是在形成分子时）杂化轨道不是单个原子的行为，而是在形成分子时中心原子采用的一种自发行为。中心原子采用的一种自发行为。（3）只有能量相近的轨道才能杂化。）只有能量相近的轨道才能杂化。用杂化轨道理论分析下列物质的杂化轨道类型和分子的立体构型。用杂化轨道理论分析下列物质的杂化轨道类型和分子的立体构型。（1）BF3（2）SO3（3）NH4+（4）H3O+（5）SO32-想一想想一想 小结：小结：s-p型的三种杂化对比型的三种杂化对比CH4,H2OBF3,C2H4BeCl2CO2C2H2实实例例四面体形四面体形平面三角形平面三角形直直线形线形空空间间构构型型10902812001800杂化轨道杂化轨道间夹角间夹角4个个sp3杂化轨杂化轨道道3个个sp2杂化轨杂化轨道道2个个sp杂化轨道杂化轨道杂杂化化轨轨道道数数1个个s+3个个p1个个s+2个个p1个个s+1个个p参与杂化的原参与杂化的原子轨道子轨道sp3Sp2sp杂杂化化类类型型杂化轨道只用于形成杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤对电子，剩键或者用来容纳孤对电子，剩余的余的p轨道可以形成轨道可以形成键键1、氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是、氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为（因为（）A两种分子的中心原子杂化轨道类型不同，两种分子的中心原子杂化轨道类型不同，NH3为为sp2杂化，杂化，而而CH4是是sp3杂化杂化BNH3分子中分子中N原子形成原子形成3个杂化轨道，个杂化轨道，CH4分子中分子中C原子形原子形成成4个杂化轨道个杂化轨道CNH3分子中有未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥分子中有未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强作用较强D氨气分子中氮原子电负性强于甲烷分子中的碳原子氨气分子中氮原子电负性强于甲烷分子中的碳原子2、用价层电子对互斥理论预测、用价层电子对互斥理论预测H2S和和BF3的立体结构，两个的立体结构，两个结论都正确的是（结论都正确的是（）A直线形；三角锥形直线形；三角锥形BV形；三角锥形形；三角锥形C直线形；平面三角形直线形；平面三角形DV形；平面三角形形；平面三角形CD3、下列关于丙烯（下列关于丙烯（CH3CH=CH2）的说法正确的是（）的说法正确的是（）A.丙烯分子有丙烯分子有7个个键，键，1个个键键B.丙烯分子中丙烯分子中3个碳原子都是个碳原子都是sp3杂化杂化C.丙烯分子中既存在极性键又存在非极性键丙烯分子中既存在极性键又存在非极性键D.丙烯分子中所有原子在同一平面上丙烯分子中所有原子在同一平面上4、原子序数、原子序数依次增大依次增大的的X、Y、Z、W四种元素，其中四种元素，其中X是是形成化合物种最多的元素，形成化合物种最多的元素，Y原子基态时最外层电子数是其内层原子基态时最外层电子数是其内层电子数的电子数的2倍，倍，Z原子基态时原子基态时2p原子轨道上有原子轨道上有3个未成对的电子，个未成对的电子，W的原子序数为的原子序数为29。回答下列问题：。回答下列问题：(1)Y2X2分子中分子中Y原子轨道的杂化类型为原子轨道的杂化类型为，1molY2X2含有含有键的数目为键的数目为。(2)化合物化合物ZX3的沸点比化合物的沸点比化合物YX4的高，其主要原因是的高，其主要原因是。(3)元素元素Y的一种氧化物与元素的一种氧化物与元素Z的一种氧化物互为等电子体，的一种氧化物互为等电子体，元素元素Z的这种氧化物的分子式是的这种氧化物的分子式是。C键电子对数键电子对数孤电子对数孤电子对数分子的立体构型分子的立体构型VSEPR模型模型价层电子对数价层电子对数杂化轨道类型杂化轨道类型孤电子对数孤电子对数键个数键个数或配位原或配位原子个数子个数(a-xb)/2234spsp2sp3234直直线线形形平平面面三三角角形形四四面面体体小小 结结固体固体溶液颜色溶液颜色无色离子：无色离子：CuSO4CuCl22H2OCuBr2NaClK2SO4KBr蓝色离子：蓝色离子：白色白色白色白色白色白色白色白色绿色绿色深褐色深褐色Cu(H2O)42+SO42 蓝色蓝色蓝色蓝色蓝色蓝色无色无色无色无色无色无色Na+Cl-K+Br-实验实验2-1通常把通常把金属离子金属离子(或原子或原子)与某些与某些分子或离子分子或离子以以配位键配位键结合形成的结合形成的化合物称为配位化合物。化合物称为配位化合物。1配合物：配合物：CuH2OH2OH2OOH22+四水合铜离子四水合铜离子四、配合物理论简介四、配合物理论简介2、配位键：、配位键：A表示提供孤电子对的原子叫表示提供孤电子对的原子叫配体配体（N、O、P、卤素的原子或离子）、卤素的原子或离子）形成配位键的条件：形成配位键的条件：共用电子对由一个原子共用电子对由一个原子单方面单方面提供给另一个原子共用所形成提供给另一个原子共用所形成的共价键叫配位键。是一种特殊的的共价键叫配位键。是一种特殊的共价键。共价键。可用可用AB表示表示即：即：电子对给予电子对给予接受键。接受键。B表示接受电子的原子叫表示接受电子的原子叫接受体接受体（一般为过渡金属原子或离子）（一般为过渡金属原子或离子）一个原子提供孤对电子，另一原子提供空轨道。一个原子提供孤对电子，另一原子提供空轨道。想一想想一想经证明经证明AlCl3主要是以二缔合物分子的形式存在，主要是以二缔合物分子的形式存在，两分子间存在配位键，请画出配位键。两分子间存在配位键，请画出配位键。AlAlClClClClClClCu2+2NH3H2O=Cu(OH)2+2NH4Cu(OH)2+4NH3H2O=Cu(NH3)42+2OH+4H2O实验实验2-3：Fe3溶液溶液+KSCN溶液。实验现象为溶液。实验现象为，化学方程式为化学方程式为。实验实验2-2：硫酸铜溶液硫酸铜溶液+氨水氨水+氨水氨水深蓝色的透明溶液深蓝色的透明溶液；+极性较小的溶剂乙醇极性较小的溶剂乙醇深蓝色的晶体深蓝色的晶体。Fe3+6SCN-Fe(SCN)63-溶液为红色溶液为红色 配合物是一个庞大的化合物家族，配合物是一个庞大的化合物家族，过渡金属过渡金属配合物远比配合物远比主族金属配合物多。主族金属配合物多。2+CuNH3H3NNH3NH3易溶于水，难电离易溶于水，难电离Cu(NH3)42+SO42-中中心心原原子子内界内界(配离子配离子)配配位位原原子子配配位位体体配配位位数数外外界界离离子子配合物配合物配合物配合物的组成的组成：中心原子：主要是过渡金属的阳离子。中心原子：主要是过渡金属的阳离子。配位体：可以是阴离子，如配位体：可以是阴离子，如X-、OH-、SCN-、CN-、C2O42-、也可以是中性分子，如也可以是中性分子，如H2O、NH3、CO、醇、胺、醚等、醇、胺、醚等配位数：直接同中心原子（或离子）配位的原子（离子或分子）配位数：直接同中心原子（或离子）配位的原子（离子或分子）总的数目。一般为总的数目。一般为2、4、6、8。配合物溶于水易电离配合物溶于水易电离为内界配离子和外界离子，而内界的配体为内界配离子和外界离子，而内界的配体离子和分子通常难以电离。离子和分子通常难以电离。Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物。已知这两种可形成两种钴的配合物。已知这两种配合物的分子式分别为配合物的分子式分别为Co(NH3)5BrSO4和和Co(SO4)(NH3)5Br。（1）分析）分析Co(NH3)5BrSO4的中心离子，配位体及配的中心离子，配位体及配位数？位数？（2）若将第一种配合物的溶液中加入）若将第一种配合物的溶液中加入BaCl2溶液中，溶液中，现象是现象是。（3）若将第二种配合物的溶液中加入）若将第二种配合物的溶液中加入BaCl2溶液中，溶液中，现象是现象是，若加入，若加入AgNO3时，现时，现象是象是。讨论：讨论：(2012江苏江苏)一项科学研究成果表明，铜锰氧化物一项科学研究成果表明，铜锰氧化物(CuMn2O4)能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。(3)向向CuSO4溶液中加入过量溶液中加入过量NaOH溶液可生成溶液可生成Cu(OH)42。不考虑空间构型，不考虑空间构型，Cu(OH)42的结构可用示意图表示的结构可用示意图表示为为。自右向左：自右向左：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Co(NH3)6Br3三溴化六氨合钴三溴化六氨合钴()Na3AlF6六氟合铝酸钠六氟合铝酸钠配合物配合物的命名的命名：（了解）（了解）例如：例如：注意：注意：n复盐：能电离出两种或两种以上阳离子的盐如明矾复盐：能电离出两种或两种以上阳离子的盐如明矾KAl(SO4)212H2O，仅在固态时稳定存在，一旦溶于水，几乎全部，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：解离成各组分离子：KAl(SO4)212H2O(溶于水溶于水)=K+Al3+2SO42-+12H2On配合物盐：是在配合物的溶液或晶体中，均地存在着含有配位键配合物盐：是在配合物的溶液或晶体中，均地存在着含有配位键的、能独立存在的复杂组成的离子：的、能独立存在的复杂组成的离子：Cu(NH3)4SO4H2O=Cu(NH3)42+SO42-+H2O形形色色的配合物形形色色的配合物2、下列各种说法中错误的是（、下列各种说法中错误的是（）A、形成配位键的条件是一方有空轨道一方有孤对电子。、形成配位键的条件是一方有空轨道一方有孤对电子。B、配位键是一种特殊的共价键。、配位键是一种特殊的共价键。C、配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。、配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。D、共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子。、共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子。1、下列分子或离子中都存在着配位键的是、下列分子或离子中都存在着配位键的是()ANH3、H2OBNH4+、H3O+CN2、HClODCu(NH3)42+、PCl33向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，首先形成难向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水，首先形成难溶物，继续添加氨水，难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液。溶物，继续添加氨水，难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液。下列对此现象说法正确的是（下列对此现象说法正确的是（）A反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu2+的浓度不变的浓度不变B在在Cu(NH3)42+离子中，离子中，Cu2+给出孤对电子，给出孤对电子，NH3提供空轨道提供空轨道C向反应后的溶液加入乙醇，溶液没有发生变化向反应后的溶液加入乙醇，溶液没有发生变化D沉淀溶解后，将生成深蓝色的配合离子沉淀溶解后，将生成深蓝色的配合离子Cu(NH3)42+4、配合物、配合物Cu(NH3)4(OH)2的中心离子为的中心离子为，配体为配体为、中心离子的电荷数和配位数分别、中心离子的电荷数和配位数分别是是和和。5、Co()的八面体配合物的八面体配合物CoClmnNH3，若，若1mol配配合物与合物与AgNO3作用生成作用生成1molAgCl沉淀，则沉淀，则m、n的的值是（值是（）Am=1n=5Bm=3n=4Cm=5n=1Dm=4n=5 6、铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝，广泛地应用于电、铜在我国有色金属材料的消费中仅次于铝，广泛地应用于电气、机械制造、国防等领域。回答下列问题：气、机械制造、国防等领域。回答下列问题：(1)铜原子基态电子排布式为铜原子基态电子排布式为；(2)氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物，这两种化合物都氯和钾与不同价态的铜可生成两种化合物，这两种化合物都可用于催化乙炔聚合，其阴离子均为无限长链结构可用于催化乙炔聚合，其阴离子均为无限长链结构(如下图如下图)，a位位置上置上Cl原子的杂化轨道类型为原子的杂化轨道类型为。已知其中一种化合物的化学式。已知其中一种化合物的化学式为为KCuCl3，另一种的化学式为，另一种的化学式为；(3)金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应，但可与氨水金属铜单独与氨水或单独与过氧化氢都不能反应，但可与氨水和过氧化氢的混合溶液反应，其原因是和过氧化氢的混合溶液反应，其原因是，反应的化学，反应的化学方应程式为方应程式为。