2019-2020学年人教版化学选修三讲义：第2章 第2节 第2课时　杂化轨道理论、配合物理论 .doc

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1、第2课时杂化轨道理论、配合物理论目标与素养：1.了解杂化轨道理论、杂化类型对立体构型的解释及判断。(微观探析与模型认知)2.了解配位键的特点及形成，了解配合物的理论及其成键特征。(微观探析与科学探究)一、杂化轨道理论简介1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发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程。2杂化轨道理论解释CH4的正四面体结构C与H形成CH4时，碳原子2s轨道中1个电子吸收能量跃迁到2p空轨道上，这个过程称为激发，但此时各个轨道的能量并不完全相同，于是1个2s轨道和3个2p轨道发生混杂，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道(其中每个杂化轨道中s成分占1/4，p成

2、分占3/4)，如图1所示；4个sp3杂化轨道上的电子间相互排斥，使4个杂化轨道指向空间距离最远的正四面体的4个顶点，碳原子以4个sp3_杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个CH 键，从而形成CH4分子。由于4个CH 键完全相同，所以形成的CH4分子为正四面体形，键角是10928，如图2所示。图1CH4分子中碳原子的杂化图23杂化轨道类型与VSEPR模型的关系杂化类型spsp2sp3参与杂化的原子轨道及数目1个s轨道1个p轨道1个s轨道2个p轨道1个s轨道3个p轨道杂化轨道的数目234杂化轨道间的夹角18012010928VSEPR模型直线形平面三角形四面体形4.杂化轨道与共价键类型

3、的关系杂化轨道只能用于形成键或用来容纳未参与成键的孤电子对，不能形成键；未参与杂化的p轨道可用于形成键。H2O分子中心原子是什么类型杂化？杂化轨道的作用是什么？答案sp3杂化，sp3杂化轨道形成2个键，两个sp3杂化轨道分别容纳一对孤电子对。二、配合物理论简介1配位键(1)配位键是一类“电子对给予接受键”，是特殊的共价键。(2)表示方法：配位键可以用AB来表示，其中A提供孤电子对，B接受孤电子对。如：2配位化合物(1)定义：通常把金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物，简称配合物。(2)配合物的形成举例实验操作实验现象有关离子方程式滴加氨水后，试管中首先出现蓝色

4、沉淀，氨水过量后沉淀逐渐溶解，形成深蓝色溶液，滴加乙醇后析出深蓝色晶体Cu22NH3H2O=Cu(OH)22NH，Cu(OH)24NH3=Cu(NH3)422OH，Cu(NH3)42SOH2OCu(NH3)4SO4H2O溶液颜色变红Fe33SCN=Fe(SCN)3(3)其他配离子Ag(NH3)2，Zn(NH3)42等。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道()(2)杂化轨道可用于形成键和键()(3)含有配位键的化合物一定是配位化合物()(4)在Cu(NH3)42中NH3为配体，N为配位原子()答案(1)(2)(3

5、)(4)2s轨道和p轨道杂化的类型不可能有()Asp杂化Bsp2杂化Csp3杂化 Dsp4杂化答案D3下列分子或离子的中心原子轨道杂化类型是什么？(1)CO2_；(2)H2S_；(3)SO2_；(4)CO_；(5)NH_。答案(1)sp(2)sp3(3)sp2(4)sp2(5)sp3杂化轨道类型判断在形成多原子分子时，中心原子价电子层上的某些能量相近的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程，叫做轨道的杂化。1杂化轨道的4点认识(1)在形成多原子分子时，中心原子价电子层上的某些能量相近的原子轨道(ns，np)发生杂化，双原子分子中不存在杂化过程。(2)杂化过程中，原子轨道总数不变，即杂化

6、轨道的数目与参与杂化的原子轨道数目相等。(3)杂化过程中，轨道的形状发生变化，但杂化轨道的形状相同，能量相等。(4)杂化轨道只用于形成键或用来容纳未参与成键的孤电子对，且杂化轨道之间要满足最小排斥原理。2杂化轨道类型的判断(1)根据杂化轨道数判断：杂化轨道数中心原子上的孤电子对数中心原子结合的原子数，由杂化轨道数可判断杂化类型。代表物杂化轨道数杂化轨道类型CO2022spCH2O033sp2CH4044sp3SO2123sp2NH3134sp3H2O224sp3(2)根据中心原子的价层电子对数判断：2个价层电子对为sp杂化，3个价层电子对为sp2杂化，4个价层电子对为sp3杂化。(3)根据分子

7、或离子的VSEPR模型判断：直线形为sp杂化，平面三角形为sp2杂化，四面体为sp3杂化。(4)根据杂化轨道之间的夹角判断sp3：10928，sp2：120，sp：180。1有关杂化轨道的说法不正确的是()A杂化前后的轨道数目不变，但轨道的形状发生了改变Bsp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为10928、120、180C四面体形、三角锥形、V形分子的结构可以用杂化轨道理论解释D杂化轨道全部参与形成化学键答案D2下列分子的空间构型可用sp2杂化轨道来解释的是()BF3CH2=CH2CHCHNH3CH4ABC DAsp2杂化轨道形成夹角为120的平面三角形杂化轨道。BF3为平面三角形且BF键夹角

8、为120；C2H4中C原子为sp2杂化，且未杂化的2p轨道形成键；同相似；乙炔中的C原子为sp杂化；NH3中的N原子为sp3杂化；CH4中的C原子为sp3杂化。3写出下列物质的杂化类型与粒子空间构型：(1)CS2_；(2)H3O_；(3)NO_；(4)SO_。答案(1)sp，直线形(2)sp3，三角锥形(3)sp2，平面三角形(4)sp3，正四面体形(1)sp杂化和sp2杂化的两种形式中，原子还有未参与杂化的p轨道，可用于形成键，而杂化轨道只能用于形成键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。(2)杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同，中心原子杂化类型相同时孤电子对越多，键角越小。例如，NH3中

9、的氮原子与CH4中的碳原子均为sp3杂化，但是键角分别为107和10928。配位键与配合物1.配位键：电子对给予接受键，可用AB表示，A为配体中配位原子，B为接受电子对的中心原子或离子。2配合物(1)配合物Cu(NH3)4SO4的组成如下图表示。中心原子：提供空轨道能接受孤电子对的原子或金属阳离子。配合物的中心原子一般是带正电荷的阳离子，最常见的是过渡金属的原子或离子。配体：含有孤电子对的原子、分子或阴离子。a阴离子：如X(卤素离子)、OH、SCN、CN、RCOO、PO等。b分子：如H2O、NH3、CO、醇、胺、醚等。 c原子：常为A、A、A族元素的原子。配位数：直接同中心原子配位的原子或离子

10、的数目叫中心原子的配位数。如Fe(CN)64中Fe2的配位数为6，Cu(NH3)4Cl2中Cu2的配位数为4。配合物离子的电荷数：等于中心原子或离子与配位体总电荷数的代数和。如Co(NH3)5Cln中，中心离子为Co3，则n2。(2)形成配合物的条件配体有孤电子对。中心原子有空轨道。(3)配合物的稳定性配合物具有一定的稳定性。配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心原子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。(4)配合物形成时性质的改变 颜色的改变，如Fe(SCN)3的形成。溶解度的改变，如AgClAg(NH3)2。4若X、Y两种粒子之间可形成配位键，则下列说法正确的是()AX

11、、Y只能均是分子BX、Y只能均是离子C若X提供空轨道，则Y至少要提供一对孤电子对D若X提供空轨道，则配位键表示为XY答案C5Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物：P：Co(NH3)5BrSO4，Q：Co(SO4)(NH3)5Br。向P、Q的溶液中分别加入BaCl2溶液后，下列有关说法错误的是 ()AQ溶液中会产生白色沉淀BP溶液中会产生白色沉淀CQ中SO是配体DP、Q的配位数均是6A由P、Q的化学式知P的外界是SO，Q的外界是Br，在溶液中前者能电离出大量的SO而后者不能，故Q溶液中不能产生白色沉淀。6(1)在Ni(NH3)62中Ni2与NH3之间形成的化学键称为_，提供孤电子对的成

12、键原子是_。(2)CaF2难溶于水，但可溶于含Al3的溶液中，原因是_(用离子方程式表示，已知AlF在溶液中可稳定存在)。(3)配合物Cr(H2O)63中，与Cr3形成配位键的原子是_(填元素符号)。解析(1)Ni2与NH3之间形成共价键时，Ni2提供空轨道，N提供孤电子对，形成配位键。(2)CaF2中存在沉淀溶解平衡：CaF2(s)Ca2(aq)2F(aq)，溶液中的F与Al3形成配位离子AlF，使沉淀溶解平衡向右移动，导致氟化钙溶解。(3)H2O分子中的O原子有孤对电子，能与Cr3形成配位键。答案(1)配位键N(2)3CaF2Al3=3Ca2AlF(3)O1能正确表示CH4中碳原子成键方式

13、的示意图为()答案D2下图是乙烯分子的模型，对乙烯分子中的化学键分析正确的是()Asp2杂化轨道形成键、未杂化的2p轨道形成键Bsp2杂化轨道形成键、未杂化的2p轨道形成键CC、H之间是sp2杂化轨道形成的键，C、C之间是未能参加杂化的2p轨道形成的键DC、C之间是sp2杂化轨道形成的键，C、H之间是未能参加杂化的2p轨道形成的键A乙烯分子中存在4个CH键和1个C=C键，C原子上孤电子对数为0，键电子对数为3，则C原子采取sp2杂化，C、H之间是sp2杂化轨道形成的键，C、C之间有1个是sp2杂化轨道形成的键，还有1个是未参加杂化的2p轨道形成的键。3下列不能形成配位键的组合是()AAgNH3

14、BH2OHCCo3CO DAgH答案D4用过量的AgNO3溶液处理含0.01 mol氯化铬(CrCl36H2O)的水溶液，生成0.02 mol的AgCl沉淀，此氯化铬最可能是()ACr(H2O)6Cl3BCrCl(H2O)5Cl2H2OCCrCl2(H2O)4Cl2H2ODCrCl3(H2O)33H2OB与Ag反应生成AgCl沉淀的Cl是由配合物在水溶液中电离出来的，因此在该配合物中1个Cl在内界，2个Cl在外界。5下图是甲醛分子的模型。根据该图和所学化学键知识回答下列问题：甲醛分子的比例模型甲醛分子的球棍模型(1)甲醛分子中碳原子的杂化方式是_，作出该判断的主要理由是_。(2)下列是对甲醛分子中碳氧键的判断，其中正确的是_(填序号)。单键双键键键键和键解析(1)原子的杂化轨道类型不同，分子的立体构型也不同。 由图可知，甲醛分子为平面三角形，所以甲醛分子中的碳原子采取sp2杂化。(2)醛类分子中都含有C=O键，所以甲醛分子中的碳氧键是双键。一般来说，双键是键和键的组合。答案(1)sp2杂化甲醛分子的立体结构为平面三角形(2)