分子的立体构型

《选修三第二章第二节　分子的立体构型》导学案（第4课时）
学习时间 2011 — 2012学年上学期 周
【课标要求】知识与技能要求： 复习巩固本节知识
【本节重点知识再现】
一、常见分子的空间构型
1.双原子分子都是直线形，如：HCl、NO、O2、N2 等。
2.三原子分子有直线形，如CO2、CS2等；还有“V”形，如H2O、H2S、SO2等。
3.四原子分子有平面三角形，如BF3、BCl3、CH2O等；有三角锥形，如NH3、PH3等；也有
正四面体，如P4。
4.五原子分子有正四面体，如CH4、CCl4等，也有不规则四面体，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3。
另外乙烯分子和苯分子都是平面形分子。
二、价层电子对互斥模型
1.理论模型
分子中的价电子对(包括成键电子对和孤电子对)，由于相互排斥作用，而趋向尽可能彼此远
离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间构型。
2.价电子对之间的斥力
(1)电子对之间的夹角越小，排斥力越大。
(2)由于成键电子对受两个原子核的吸引，所以电子云比较紧缩，而孤对电子只受到中心原子的吸引，电子云比较“肥大”，对邻近电子对的斥力较大，所以电子对之间斥力大小顺序如下：
孤电子对－孤电子对>孤电子对－成键电子>成键电子－成键电子
(3)由于三键、双键比单键包含的电子数多，所以其斥力大小次序为三键>双键>单键。
3.价层电子对互斥模型的两种类型
价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型，不包括孤对电子。
(1)当中心原子无孤对电子时，两者的构型一致；
(2)当中心原子有孤对电子时，两者的构型不一致。
4.用价层电子对互斥理论推断分子或离子的空间构型
具体步骤：
(1)确定中心原子A价层电子对数目
中心原子A的价电子数与配体X提供共用的电子数之和的一半，即中心原子A价层电子对
数目。计算时注意：
①氧族元素原子作为配位原子时，可认为不提供电子，但作中心原子时可认为它提供所有的6个价电子。
②如果讨论的是离子，则应加上或减去与离子电荷相应的电子数。如PO3－4中P原子价层电子
数应加上3，而NH＋4中N原子的价层电子数应减去1。
③如果价层电子数出现奇数电子，可把这个单电子当作电子对看待。
(2)确定价层电子对的空间构型
由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离。价层电子对的空间构
型与价层电子对数目的关系：
价层电子对数目23456
价层电子对构型直线形三角形四面体三角双锥八面体
(3)分子空间构型确定
根据分子中成键电子对数和孤对电子数，可以确定相应的较稳定的分子几何构型。如p47表：
5.价电子对数计算方法
对于ABm型分子(A为中心原子，B为配位原子)，分子的价电子对数可以通过下式确定：
n＝中心原子的价电子数＋每个配位原子提供的价电子数×m2
其中，中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数，配位原子中卤素原子、氢原子提供1个价电子，氧原子和硫原子按不提供价电子计算。先根据价电子对数判断分子的VSEPR
模型，再根据中心原子是否有孤对电子判断分子的立体结构模型。
三、杂化轨道理论的简述
1.杂化轨道理论认为：在形成分子时，通常存在激发、杂化、轨道重叠等过程。但应注意，原子轨道的杂化，只有在形成分子的过程中才会发生，而孤立的原子是不可能发生杂化的。同时只有能量相近的原子轨道(如2s,2p等)才能发生杂化，而1s轨道与2p轨道由于能量相差
较大，它是不能发生杂化的。
2.杂化轨道成键时，要满足化学键间最小排斥原理，键与键间排斥力大小决定于键的方向，即决定于杂化轨道间的夹角。由于键角越大化学键之间的排斥力越小，对sp杂化来说，当键角为180°时，其排斥力最小，所以sp杂化轨道成键时分子呈直线形；对sp2杂化来说，当键角为120°时，其排斥力最小，所以sp2杂化轨道成键时，分子呈平面三角形。由于杂化轨道类型不同，杂化轨道夹角也不相同，其成键时键角也就不相同，故杂化轨道的类型与分子的空间构型有关。
3.杂化轨道的数目与组成杂化轨道的各原子轨道的数目相等。
四、ABm型杂化类型的判断
1.公式: 电子对数n＝12(中心原子的价电子数＋配位原子的成键电子数±电荷数)
2.根据n值判断杂化类型
一般有如下规律：
当n＝2，sp杂化；n＝3，sp2杂化；n＝4， sp3杂化。
例如：SO2　n＝12(6＋0)＝3　sp2杂化 NO－3　n＝12(5＋1)＝3　sp2杂化
NH3　n＝12(5＋3)＝4 sp3杂化
注意　 ①当上述公式中电荷数为正值时取“－”，电荷数为负值时取“＋”。
②当配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为零。
五、配合物
1.配位键是一种特殊的共价键，但形成配位键的共用电子是由一方提供而不是由双方共同提供的。
2.过渡金属原子或离子都有接受孤对电子的空轨道，对多种配体具有较强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属配合物多。
3.配合物的电离
配合物溶于水易电离为内界配离子和外界离子，而内界的配体离子和分子通常不能电离。
如[Co(NH3)5Cl]Cl2===[Co(NH3)5Cl]2＋＋2Cl－，有三分之一的氯不能电离。
【对点练习】
1．用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体结构，两个结论都正确的是(　　)
A．直线形；三角锥形 B．V形；三角锥形
C．直线形；平面三角形 D．V形；平面三角形
2．下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是(　　)
A．CO2与SO2 B．CH4与NH3 C．BeCl2与BF3 D．C2H4与C2H2
3．A、B、C三种物质均是中心原子配位数为6的不同配合物，它们的化学式都是CrCl3?6H2O，但结构不同，颜色不同；A呈亮绿色；B呈暗绿色，当B与硝酸银溶液反应时，能沉淀出1/3的氯元素，而C呈紫色。
(1)试写出B的结构简式。
(2)B配合物配离子的空间形状如何？画出其两种几何异构体的空间结构。
4．(1)某校化学课外活动小组的同学对AB3型分子或离子的空间构型提出了两种看法，你认为是哪两种？若两个A—B键均是极性键且极性相同，它们分子的极性是怎样的？举例说明。
(2)参照上题，你认为AB4型分子或离子的空间构型有几种？若每个A—B键都是极性键且极性相同。它们分子的极性是怎样的？举例说明。
【学习效果自测】
1.在下列分子中，电子总数最少的是(　　)
A.H2S B．O2 C．CO D．NO
2.在以下的分子或离子中，空间结构的几何形状不是三角锥形的是(　　)
A.NF3 B．CH－3 C．CO2 D．H3O＋
3.有关甲醛分子的说法正确的是(　　)
A.C原子采用sp杂化 B.甲醛分子为三角锥形结构
C.甲醛分子为平面三角形结构 D.在甲醛分子中没有π键
4.[Cu(NH3)4]2＋配离子中，中心离子的配位数为(　　)
A.1 B．2 C．3 D．4
5.苯分子(C6H6)为平面正六边形结构，下列有关苯分子的说法错误的是(　　)
A.苯分子中的中心原子C的杂化方法为sp2 B.苯分子内的共价键键角为120°
C.苯分子中的共价键的键长均相等 D.苯分子的化学键是单、双键相交替的结构
6.下列分子的中键角最大的是(　　)
A.CO2 B．NH3 C.H2O D．CH2＝CH2
7.对SO3的说法正确的是(　　)
A.结构与NH3相似 B．结构与SO2相似 C.结构与BF3相似 D．结构与P4相似
8.在SO2分子中，分子的空间结构为V形，S原子采用sp2杂化，那么SO2的键角(　　)
A.等于120° B．大于120° C.小于120° D．等于180°
9.三氯化氮(NCl3)是一种淡黄色的油状液体，测得其分子具有三角锥形结构。则下面对于NCl3
的描述不正确的是(　　)
A.它是一种极性分子 B.它的挥发性比PBr3要大
C.它还可以再以配位键与Cl－结合 D.已知NBr3对光敏感，所以NCl3对光也敏感
10.试用杂化轨道理论说明下列分子或离子的立体构型。
(1)SiF4(正四面体形)
(2)BCl3(平面三角形)
(3)NF3(三角锥形，键角为102°)
【课后作业】1．下列分子中，既没有对称轴，又没有对称面的是(　　)
A．CH4 B．H2O C．NH3 D．CHBrClF
2．下列推断正确的是(　　)
A．BF3是三角锥形分子 B．NH＋4的电子式：[H??N,?H ??H]＋，离子呈平面形结构
C．CH4分子中的4个C—H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的p轨道形成的sp σ键
D．CH4分子中的碳原子以4个四面体形轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个C—H σ键
3．下列分子中，键角最大的是(　　)
A．H2S B．H2O C．CCl4 D．NH3
4．中心原子采取平面三角形的是(　　)
A．NH3 B．BCl3 C．PCl3 D．H2O
5．下列各组离子中因有配合离子生成而不能大量共存的是(　　)
A．K＋、Na＋、Cl－、NO－3　　　　　　 B．Mg2＋、Ca2＋、SO2－4、OH－
C．Fe2＋、Fe3＋、H＋、NO－3 D．Ba2＋、Fe3＋、Cl－、SCN－
6．下列离子中的中心原子采取不等性杂化的是(　　)
A．H3O＋ B．NH＋4 C．PCl－6 D．BI－4
7．下列各种说法中正确的是(　　)
A．极性键只能形成极性分子 B．CO2中碳原子是sp2杂化
C．形成配位键的条件是一方有空轨道，另一方有孤对电子
D．共价键形成的条件是成键原子必须有未成对电子
8．下列关于原子轨道的说法正确的是(　　)
A．凡中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体
B．CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的
C．sp3杂化轨道是由同一原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相等的新轨道
D．凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采取sp3杂化轨道成键
9．乙炔分子中的碳原子采取的杂化轨道是(　　)
A．sp杂化 B．sp2杂化 C.sp3杂化 D．无法确定
10．H2S分子中共价键键角接近90°，说明分子的空间立体结构为________；CO2分子中的共价键键角为180°，说明分子的空间立体结构为________；NH3分子中共价键键角为107°，说明分子的空间立体结构为________。
11．在形成氨气分子时，氮原子中的原子轨道发生sp3杂化生成4个______，生成的4个杂化轨道中，只有________个含有未成对电子，所以只能与________个氢原子形成共价键，又因为4个sp3杂化轨道有一个有______，所以氨气分子中的键角与甲烷不同。

疑点反馈：（通过本课学习、作业后你还有哪些没有搞懂的知识，请记录下来）
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《选修三第二章第二节　分子的立体构型》导学案（第4课时）
【对点练习】
1．答案　D 2． 答案　B 3． 答案　(1)[Cr(H2O)4Cl2]Cl?2H2O
(2)八面体，B的配离子[Cr(H2O)4Cl2]＋的几何异构体：

4．答案　(1)①平面正三角形，如BF3、SO3、NO－3、CO2－3等，这类分子或离子是非极性的。
②三角锥形，如NH3、NCl3、PCl3、PH3、SO2－3、ClO－3等，这类分子或离子是极性的。
(2)①正四面体构型，如CCl4、CH4、SiH4、SiF4、SiCl4、NH＋4、SO2－4、ClO－4等，这类分子或离子是非极性的。
②平面四边形构型，如PtCl4，也是非极性的。
【学习效果自测】
1.答案　C 2.答案　C 3.答案　C 4.答案　D 5.答案　D 6.答案　A 7.答案　C
8.答案　C 9.答案　C
【课后作业】
1．答案　D 2．答案　D 3．答案：C 4．答案　B 5．答案　D 6．答案　A 7．答案　C
8．答案　C 9．答案　A 10．答案　V形　　直线形　　三角锥形 11．答案　sp3杂化轨道　3　3　孤对电子

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