分子的空间结构第4课时示范教案.pdf

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1、 1/6 分子的空间结构 第 4 课时 教学目标 整合学生已学习的关于分子空间结构的理论、方法、模型，建立模型间的联系，形成知识网络。教学重难点 综合运用 VSEPR 模型和杂化轨道理论处理具有一定复杂度分子的空间结构。教学过程 一、新课导入 二、讲授新课 五、分子的空间结构整合提升【典型例题】例 1.结合价键理论、杂化轨道理论分析乙烯分子中的成键形式、碳原子的杂化方式。C 采用 sp2杂化，三个 sp2杂化轨道和一个未参加杂化的 p 轨道中各有一个未成对电子。两个 C 原子各以一个 sp2杂化轨道重叠形成一个 键，同时以 p 轨道重叠形成一个 键；每个 C 都以另外两个 sp2杂化轨道分别与

2、两个 H 的 1s 轨道重叠形成两个 键。2/6 例 2.在类比例 1 的基础上，结合价键理论、杂化轨道理论分析乙炔分子中的成键形式、碳原子的杂化方式。C 采用 sp 杂化，两个 sp 杂化轨道和两个未参加杂化的 p 轨道中各有一个未成对电子。两个 C 原子各以一个 sp 杂化轨道重叠形成一个 键，同时两组平行的 p 轨道重叠形成两个 键；每个 C 都以另外的一个 sp 杂化轨道分别与两个 H 的 1s 轨道重叠形成两个 键。例 3.在类比例 1、例 2 的基础上，结合价键理论、杂化轨道理论分析苯分子中的成键形式、碳原子的杂化方式。C 采用 sp2杂化，由此形成的三个 sp2轨道在同一平面内，

3、每个 sp2杂化轨道上有一个未成对电子。这样每个C的两个sp2杂化轨道分别与邻近的两个C的sp2杂化轨道形重叠形成键，于是六个 C 组成一个正六边形的碳环，每个 C 的另一个 sp2杂化轨道分别与一个 H 的 1s 轨道重叠形成 键。与此同时，每个 C 还有一个与碳环平面垂直的未参加杂化的 2p 轨道，这六个轨道相互平行且各有一个未成对电子，以肩并肩的方式相互重叠，从而形成属于六个 C的 键。3/6 例 4.对于乙醇、乙酸这样看似更加复杂的分子，怎样判断它们的分子结构以及某些原子的杂化方式呢？方法：利用“价电子对相互排斥而尽量远离”原则判断。例如，在乙醇分子中，羟基上的 O 有两对成键电子对和

4、两对孤电子对，故 O 的价电子对总数为 4，价电子对共有四个空间取向，故 O 为 sp3杂化。O 的价电子对相互排斥而远离，呈四面体形，因此 C-O-H 呈 V 形。例如，在乙酸分子中，羧基上的 C 有 4 对成键电子对，其中有一个 键，故 C 的价电子对总数为 3，共有 3 个空间取向，故羧基 C 为 sp2杂化。C 的价电子对相互排斥而远离，呈三角形，因此部分呈三角形。三、课堂练习 1.判断下列说法是否正确，若不对，说明理由。（1）杂化轨道只用于形成共价键 （）（2）中心原子若通过 sp3杂化轨道成键，则该分子一定为正四面体结构（）（3）NH3为三角锥形，N 发生 sp2杂化（）（4）只要

5、分子的空间结构为平面三角形，中心原子均为 sp2杂化（）（5）中心原子是 sp 杂化的，其分子的空间结构不一定为直线形（）（6）价层电子对互斥模型中，键电子对数不计入中心原子的价层电子数（）4/6 答案（1）（2）（3）（4）（5）（6）解析 （1）杂化轨道只用于形成共价键 理由：杂化轨道只用于形成共价键中的 键（或容纳孤对电子），不用于形成 键（2）中心原子若通过 sp3杂化轨道成键，则该分子一定为正四面体结构 sp3杂化轨道 理由：对应的 VSEPR 模型为正四面体，但确定分子孔径结构还要略去孤对电子（3）NH3为三角锥形，N 发生 sp2杂化 理由：NH3中 N 的价层电子对数为 4，V

6、SEPR 模型为正四面体，对应的杂化形式为 sp3（5）中心原子是 sp 杂化的，其分子的空间结构不一定为直线形 理由：中心原子的两条 sp 杂化轨道的夹角为 180，没有孤对电子，因此分子形状与 VSEPR模型相同，必为直线形。2.下表中的中心原子 A 上没有孤电子对，运用价层电子对互斥模型，完成下表空白。ABn 分子的空间结构 典型例子 n=2 n=3 n=4 答案 ABn 分子的空间结构 典型例子 n=2 直线形 CO2、HCN n=3 平面三角形 BF3、CH2O n=4 正四面体形 CH4、CCl4 3.在丙酮分子（CH3COCH3）中，碳氧双键中的碳原子与甲基碳原子成键时所采取的杂

7、化方式分别为 A.sp2 sp2 B.sp3 sp3 C.sp2 sp3 D.sp sp3 答案 C 5/6 解析 碳氧双键中的碳原子有 4 对成键电子对，其中有一个 键，故 C 的价电子对总数为3，共有 3 个空间取向，故碳氧双键中 C 为 sp2杂化。甲基碳原子有 4 对成键电子对，均为 键，故 C 的价电子对总数为 4，共有 4 个空间取向，故甲基碳原子中 C 为 sp3杂化。4.关于雷酸（H-O-NC）和氰酸（H-O-CN）及其组成元素的说法错误的是 A.二者互为同分异构体 B.两种分子中的所有原子都在一条直线上 C.O 原子上的孤电子对数最多 D.VSEPR 模型中，二者的 电子数不

8、计入价层电子对数 答案 B 解析 A 项二者分子式相同，互为同分异构体。B 项两种酸中 O 原子的价电子对数均为 4，其中孤对电子 2 对，故 O 与 O 连接的两原子空间形状为 V 形。C 项两种酸中 O 原子的孤对电子均为 2 对，雷酸中 C 的孤对电子 1 对，氰酸中 N 的孤对电子 1 对，故 O 最多。D 项价层电子对只包含 键电子和孤对电子。5.下列分子中，中心原子杂化轨道类型为 sp3的是 CH4 BeCl2 NH3 SCl2 CO2 BF3 A.B.C.D.答案 A 解析 先用 VSERP 模型计算六种分子的价层电子对总数，再依据价层电子对总数与杂化类型的对应关系判断。判断可知

9、，CH4、NH3、SCl2的价层电子对总数为 4，中心原子为 sp3杂化；BeCl2、CO2价层电子对总数为 2，中心原子为 sp 杂化；BF3价层电子对总数为 3，中心原子为 sp3杂化；6.已知原子总数相同、价层电子总数也相同的粒子（离子需计算电荷），具有相似的化学键特征和相同的空间结构，此原理称为等电子原理。6/6（1）以下各组微粒结构不相似的_（填字母）A.SO2和 O3 B.CO 和 N2 C.CH4和 NH4+D.SO32-和 CO32-（2）氮元素的一种氧化物与 CO2互为等电子体，氮元素的这种氧化物的分子式为_，该分子的空间结构为_。答案（1）A （2）N2O 直线形 解析（1）主族元素的价层电子数=族序数。A 项均为 3 原子，价电子总数 18 的粒子；B 项均为 2 原子，价电子总数 10 的粒子；C 项均为 5 原子，价电子总数 8 的粒子；D 项 SO32-价电子总数为 26，CO32-价电子总数为 24。（2）CO2是 3 原子，价电子总数 16 的粒子。氮的价电子数为 5，O 的价电子数为 6，氮氧化物可以表示 NxOy，则 5x+6y=16，符合这一关系的正整数解即为所求。枚举可知只有 x=2，y=1 成立，故其分子式为 N2O，空间结构与 CO2一样，是直线形。