高中化学_选修三_第2章《分子结构与性质》全章课件_课件_新人教版.ppt
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1、第二章第二章分子结构分子结构与性质与性质第一节第一节共价键共价键 分子中相邻原子之间是靠什么分子中相邻原子之间是靠什么作用而结合在一起?作用而结合在一起?什么是化学键?什么是化学键?什么是离子键?什么是离子键?什么是共价键?什么是共价键?化学键:分子中相邻原子之间强烈的相互作用。化学键:分子中相邻原子之间强烈的相互作用。离子键:阴、阳离子之间通过静电作用形成的离子键:阴、阳离子之间通过静电作用形成的 化学键。化学键。共价键:原子间通过共用电子对形成的化学键。共价键:原子间通过共用电子对形成的化学键。你能用电子式表示你能用电子式表示H2、HCl、Cl2分子的形成过程吗?分子的形成过程吗?为什么不
2、可能有为什么不可能有H3、H2Cl、Cl3分子的形成?分子的形成?一、共价键一、共价键1、共价键具有饱和性、共价键具有饱和性按照共价键的共用电子对理论,一个原子有几个未按照共价键的共用电子对理论,一个原子有几个未成对电子,便可和几个成对电子,便可和几个自旋相反自旋相反的电子配对成键,的电子配对成键,这就共价键的这就共价键的“饱和性饱和性”。H 原子、原子、Cl原子都只有一原子都只有一个未成对电子,因而只能形成个未成对电子,因而只能形成H2、HCl、Cl2分子,分子,不能形成不能形成H3、H2Cl、Cl3分子分子价键理论的要点价键理论的要点1.电子配对原理电子配对原理2.最大重叠原理两原子各自提
3、供两原子各自提供1个自旋方向相反个自旋方向相反的电子彼此配对。的电子彼此配对。两个原子轨道重叠部分越大,两两个原子轨道重叠部分越大,两核间电子的概率密度越大,形成核间电子的概率密度越大,形成的共价键越牢固,分子越稳定。的共价键越牢固,分子越稳定。电子云在两个原子核间重叠,意味着电电子云在两个原子核间重叠,意味着电子出现在核间的概率增大,电子带负电,子出现在核间的概率增大,电子带负电,因而可以形象的说,核间电子好比在核因而可以形象的说,核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁,把带正电的间架起一座带负电的桥梁,把带正电的两个原子核两个原子核“黏结黏结”在一起了。在一起了。2、共价键的形成、共价键的
4、形成相互靠拢相互靠拢(a).s-s 键的形成键的形成(1).键的形成键的形成(b).s-p键的形成键的形成 未成对电子的未成对电子的电子云相互靠拢电子云相互靠拢电子云相互重叠电子云相互重叠 未成对电子的未成对电子的电子云相互靠拢电子云相互靠拢电子云相互重叠电子云相互重叠(c)、p-p键的形成键的形成键:键:“头顶头头顶头”XssXpxsXpxpx轴对称轴对称形成形成 键的电子键的电子称为称为 电子。电子。(2).键的形成键的形成 两个原子两个原子相互接近相互接近电子云重叠电子云重叠键的电子云键的电子云键:键:“肩并肩肩并肩”XZZpZpZ形成 键的电子称为 电子。镜像对称镜像对称由原子轨道相互
5、重叠形成的键和键总称价键轨道价键轨道小 结项项键键目目型型键键键键成键方向成键方向电子云形状电子云形状牢固程度牢固程度成键判断规律成键判断规律沿轴方向沿轴方向“头碰头头碰头”平行方向平行方向“肩并肩肩并肩”轴对称轴对称镜像对称镜像对称强度大,不易断裂强度大,不易断裂 强度较小,易断裂强度较小,易断裂共价单键是共价单键是键,共价双键中一个是键,共价双键中一个是 键,另一个是键,另一个是键,共价三键中一个是键,共价三键中一个是键键,另两个为,另两个为键。键。1.已知氮分子的共价键是三键,你能模仿图已知氮分子的共价键是三键,你能模仿图2-1、图、图2-2、图、图2-3,通过画图来描述吗?(提示:氮原
6、子,通过画图来描述吗?(提示:氮原子各自各自 用三个用三个p轨道分别跟另一个氮原子形成一个轨道分别跟另一个氮原子形成一个键和两个键和两个键。键。2.钠和氯通过得失电子同样也是形成电子对,为什么这钠和氯通过得失电子同样也是形成电子对,为什么这对电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成离子对电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成离子键呢?你能从原子的电负性差别来理解吗?讨论后请填键呢?你能从原子的电负性差别来理解吗?讨论后请填写表写表2-2:原子原子NaClHClCO电负性电负性电负性之差电负性之差(绝对值)(绝对值)结论:当原子的电负性相差很大,化学反应形成的电子对不会被结论:当原子的电负
7、性相差很大,化学反应形成的电子对不会被共用,形成的将是共用,形成的将是_键;而键;而_键是电负性相差不大的原子键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。之间形成的化学键。0.9 3.02.1 3.02.5 3.52.10.91.0离子离子共价共价1.73.乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别有几个有几个键和几个键和几个键组成?键组成?乙烷分子中由乙烷分子中由7个个键组成;乙烯分子中由键组成;乙烯分子中由5个个键和键和1个个键组成;乙烯分子中由键组成;乙烯分子中由3个个键和键和2个个键组成。键组成。第一节共价键一、共价键1、键:以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋
8、转操作,共价键电子云的图形不变,这种特征称为轴对称。如H-H键。类型:ss、sp、pp等。2、键:由两个原子的p电子“肩并肩”重叠形成。特点:特点:肩并肩、两块组成、镜像对称、容易断裂。3、由原子轨道相互重叠形成的键和键总称价键轨道。4、判断共价键类型规律:共价单键是键;而共价双键中有一个键,另一个是键;共价三键由一个键和两个键组成1、下列说法正确的是A、含有共价键的化合物一定是共价化合物B、分子中只有共价键的化合物一定是共价化合物C、由共价键形成的分子一定是共价化合物D、只有非金属原子间才能形成共价键2、氮分子中的化学键是A、3个键B、1个键,2个键C、个键D、个键,1个键BB3、下列说法中
9、正确的是A、p轨道之间以“肩并肩”重叠可形成键B、p轨道之间以“头对头”重叠可形成键C、s和p轨道以“头对头”重叠可形成键D、共价键是两个原子轨道以“头对头”重叠形成的C4、在氯化氢分子中,形成共价键的原子轨道是A、氯原子的2p轨道和氢原子的1s轨道B、氯原子的2p轨道和氢原子的2p轨道C、氯原子的3p轨道和氢原子的1s轨道D、氯原子的3p轨道和氢原子的3p轨道C732.1 共价键 第二课时 相关知识回顾相关知识回顾 1、化学反应伴随着能量变化;2 2、当物质发生化学反应时,、当物质发生化学反应时,断开断开反应物中的化学键要反应物中的化学键要吸收能量吸收能量,形形成成生成物中的生成物中的化学键
10、化学键要要放出能量放出能量;化学键的断裂和形成正是化学反应化学键的断裂和形成正是化学反应中中能量变化的主要原因能量变化的主要原因;二、键参数二、键参数-键能、键长与键角键能、键长与键角1 1、键能、键能:气态基态原子形成气态基态原子形成1mol化学键化学键释放的最低能量。释放的最低能量。例如例如:形成形成1molH-H1molH-H键释放的最低能量为键释放的最低能量为436.0kJ,436.0kJ,形成形成1molN N1molN N键释放的最低能量为键释放的最低能量为946kJ,946kJ,这些能量就是相应化学键的键能这些能量就是相应化学键的键能,通常取通常取正值正值.某些共价键的键能某些共
11、价键的键能键能越大键能越大,即形成化学键时放出的能量越多即形成化学键时放出的能量越多,意味意味着这个着这个化学键越稳定化学键越稳定,越不容易被打断越不容易被打断.是衡量共是衡量共价键稳定的参数之一。价键稳定的参数之一。例题例题根据表2-1数据,计算1molH2分别跟1molCl2、1molBr2(蒸气)反应,分别生成2molHCl和2molHBr分子,哪个反应放出的能量多?H2 +Cl2 =2HCl H=436.0Kjmol-1+242.7Kjmol-1 2431.8Kjmol-1 =184.9KjH2 +Br2 =2HBr H=436.0Kjmol-1+193.7Kjmol-1 2366Kj
12、mol-1 =102.7KjH为负值说为负值说明明该该反反应为应为放放热热反反应应。即。即负负值值越大,放出能量越多。通越大,放出能量越多。通过刚过刚才才计计算,算,可知,生成可知,生成2molHCl比生成比生成2molHBr放放出能量多。相反,出能量多。相反,HBr的的键键能比能比HCl的的键键能小,所以能小,所以HBr分子比分子比HCl更容更容易易发发生生热热分解生成相分解生成相应应的的单质单质。说说明明稳稳定性比定性比HCl差。差。练习、以下化学键的键能(KJmol-1):PP 198 PO 360 O=O 498 P=O 585 根据这些数据,计算以下反应的反应热H?P4(白磷)+5O
13、2 =P4O10 +H 提示白磷是正四面体构型的分子,当与氧气作用形成白磷是正四面体构型的分子,当与氧气作用形成P4O10时,每时,每两个磷原子之间插入一个氧原子,此外,每个磷原子又以双键结两个磷原子之间插入一个氧原子,此外,每个磷原子又以双键结合一个氧原子。合一个氧原子。H=6198 KJmol-1+5498 KJmol-112360KJmol-14585KJmol-1=2982 KJ某些共价键键长某些共价键键长(1pm=1012m)2 2、键长、键长:是形成共价键的两个原子之间的是形成共价键的两个原子之间的核间距。核间距。键长与键能的关系键长越短,键能越大,表明共价键越稳定,是衡量共价键稳
14、定性的另一个参数。3、键角:两个共价键之间的夹角称为键角。例:三原子分子例:三原子分子CO2 (O=C=O)键角为)键角为180,是一种直线型分子。,是一种直线型分子。三原子分子三原子分子H2O (HOH)键角为)键角为105,是一种角形分子。(,是一种角形分子。(V形)形)注意注意:(:(1)键角一定键角一定,表明,表明共价键共价键具有方向性具有方向性。(。(2)键角是描述分子)键角是描述分子立体结构立体结构的重要参数,分子的许多性的重要参数,分子的许多性质与键角有关。质与键角有关。4 4、共价半径:、共价半径:相同原子的共价键键长的一半称为相同原子的共价键键长的一半称为共价半径共价半径思考
15、与交流思考与交流P P32321 1、形成、形成2mo1HCl释放能量:释放能量:2431.8 kJ-(436.0kJ+242.7kJ)=184.9 kJ形成形成2mo1HBr释放能量:释放能量:2366kJ-(436.0kJ+193.7kJ)=102.97kJHCl释释放放能能量量比比HBr释释放放能能量量多多,因因而而生生成成的的HCl更更稳稳定定,即即HBr更更容容易易发发生生热热分分解解生生成相应的单质成相应的单质.键键长长越越长长,键键能能越越小小,键键越越易易断断裂裂,化化学性质越活泼。学性质越活泼。3 3、通通过过上上述述例例子子,你你认认为为键键长长、键键能能对对分分子的化学性
16、质有什么影响?子的化学性质有什么影响?2、N2、O2、F2跟跟H2的的反反应应能能力力依依次次增增强强,从键能的角度应如何理解这一化学事实从键能的角度应如何理解这一化学事实?键能大小是:键能大小是:F-HO-HN-HCO分子和分子和N2分子的某些性质分子的某些性质三、等电子原理:三、等电子原理:原子总数相同、价电子总数相同的分子具有原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征,它们的许多性质是相近相似的化学键特征,它们的许多性质是相近的的 练习 原子数相同,最外层电子总数相同的分子,互称为等电子体。等电子体的结构相似,物理性质相似。(1)根据上述原理,仅由第二周期元素组成的共价分子中
17、,互为等电子体的是:和 和 。(2)等电子原理又有发展,例如:由短周期元素组成的物质中,与NO2-互为等电子体的分子有 、。N2OCO2N2COSO2O3问键长、键能对分子的化学性质有什么影响?一般地,形成的共价键的键能越大,键长越短,共价键越稳定,含有该键的分子越稳定,化学性质越稳定。常见的等电子体:1.两原子10电子的等电子体N2 CO CN-2.三原子1电子的等电子体CO2 CS2 N2O3.三原子18电子的等电子体O3 SO24.四原子电子的等电子体NO3-CO32-BF3 SO3再见第二章第二章分子结构分子结构与性质与性质第二节第二节分子的立体结构分子的立体结构 复 习 回 顾共价键
18、共价键键键键键键参数键参数键能键能键长键长键角键角衡量化学键稳定性衡量化学键稳定性描述分子的立体结构的重要因素描述分子的立体结构的重要因素成键方式成键方式“头碰头头碰头”,呈轴对称呈轴对称成键方式成键方式“肩并肩肩并肩”,呈镜像对称呈镜像对称一、形形色色的分子一、形形色色的分子O2HClH2OCO2思考思考:在在O2、HCl这样这样的双原子分子中存在的双原子分子中存在分子的立体结构问题分子的立体结构问题吗?何谓吗?何谓“分子的立分子的立体结构体结构”?所谓所谓“分子的立体结分子的立体结构构”指多原子构成的指多原子构成的共价分子中的原子的共价分子中的原子的空间关系问题。空间关系问题。C2H2CH
19、2OCOCl2NH3P4CH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OHC60C20C40C70 肉肉眼眼不不能能看看到到分分子子,那那么么,科科学学家家是是怎怎样样知知道道分分子子的的形形状状的的呢呢?早早年年的的科科学学家家主主要要靠靠对对物物质质的的宏宏观观性性质质进进行行系系统统总总结结得得出出规规律律后后进进行行推推测测,如如今今,科科学学家家已已经经创创造造了了许许许许多多多多测测定定分分子子结结构构的的现现代代仪仪器器,红红外外光光谱谱就就是是其其中中的的一一种。种。分分子子中中的的原原子子不不是是固固定定不不动动的的,而而是是不不断断地地振振动动着着的的。所所谓谓
20、分分子子立立体体结结构构其其实实只只是是分分子子中中的的原原子子处处于于平平衡衡位位置置时时的的模模型型。当当一一束束红红外外线线透透过过分分子子时时,分分子子会会吸吸收收跟跟它它的的某某些些化化学学键键的的振振动动频频率率相相同同的的红红外外线线,再再记记录录到到图图谱谱上上呈呈现现吸吸收收峰峰。通通过过计计算算机机模模拟拟,可可以以得得知知各各吸吸收收峰峰是是由由哪哪一一个个化化学学键键、哪哪种种振振动动方方式式引引起起的的,综综合合这这些些信信息息,可可分分析析出出分子的立体结构。分子的立体结构。科学视野科学视野分子的立体结构是怎样测定的分子的立体结构是怎样测定的?测分子体结构:测分子体
21、结构:红外光谱仪红外光谱仪吸收峰吸收峰分析分析。科学视野科学视野分子的立体结构是怎样测定的分子的立体结构是怎样测定的?C.H.H.HH.C HHHH40正四面体形正四面体形OHH2O.HH.2V形形.N.HHHN HHH31三角锥形三角锥形CHHO=30平面三角形平面三角形HH.C.O.C=O=O20直线形直线形C.OO.代表物代表物思考并填写下列表格:思考并填写下列表格:电子式电子式结构式结构式中心原子结中心原子结合的原子数合的原子数中心原子中心原子孤孤对电子对电子对数对数空间构型空间构型CO2CH2OCH4H2ONH3 形,如形,如CO2 形,如形,如H20 形,如形,如HCHO、BF3
22、形,如形,如NH3分子分子的立的立体结体结构构最常见的是最常见的是 形,如形,如CH4五原子分子五原子分子 三原子分子三原子分子四原子分子四原子分子一、形形色色的分子一、形形色色的分子表表格格一一直线直线V平面三角平面三角三角锥三角锥正四面体正四面体通过填表,你能发现什么问题?通过填表,你能发现什么问题?同为三原子分子,同为三原子分子,CO2和和H2O分子的空间结分子的空间结构却不同,什么原因?构却不同,什么原因?直线形直线形V形形同为四原子分子,同为四原子分子,CH2O与与NH3分子的的空分子的的空间结构也不同,什么原因?间结构也不同,什么原因?三角锥形三角锥形平面三角形平面三角形原子原子H
23、CNO电子式电子式可形成可形成共用电子对数共用电子对数1)写出写出H、C、N、O原子的电子式:原子的电子式:表格二表格二HO:1234N:C探究:同为三原子分子或四原子分子,分子的空间构型为什么不同?2)写出写出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子的电等分子的电子式、结构式及分子的空间构型:子式、结构式及分子的空间构型:表格三表格三分子分子CO2H2ONH3CH2OCH4电子式电子式结构式结构式分子的空间构分子的空间构型型OCO:HOH:HNH:H:HCH:HHO=C=OH-O-HH-N-H-HH-C-H=OH-C-H-HH直线形直线形倒倒V形形三角三角锥锥形形平面平面三角形三角形正
24、正四面体四面体HH.C.O.对对ABn型分子,型分子,B围绕围绕A成键,则成键,则A为为中心原子中心原子,n值值为中心原子结合的原子数。为中心原子结合的原子数。孤对电子:孤对电子:未用于形成共价键的电子对,例氮原子和氢原子形成氨分子时,未用于形成共价键的电子对,例氮原子和氢原子形成氨分子时,N提供提供3个未成对电子与个未成对电子与3个个H形成形成3对共用电子对,还有对共用电子对,还有1对电子未与其他对电子未与其他原子共用,这对电子就称为孤对电子原子共用,这对电子就称为孤对电子,例如例如黑点表示中心原黑点表示中心原子子N与与O的孤对电子,而的孤对电子,而中心原子中心原子C无孤对电子无孤对电子3)
25、分析分析CO2,H2O,NH3,CH2O,CH4电子式的中心原子价电子层电电子式的中心原子价电子层电子对成键情况。子对成键情况。:HNH:H:HOH:OCO:HCH:HHHH.C.O.分成键电子对和分成键电子对和孤对电子对孤对电子对结论结论:成键电子对和孤对电子对会影响分子的成键电子对和孤对电子对会影响分子的空间构型空间构型中心原子含孤对电中心原子含孤对电子对数子对数代表物代表物中心原子结合的中心原子结合的原子数原子数(n值)值)键角键角分子的空间构分子的空间构型型CO2CH2OCH4H2ONH3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105107180 0214
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