1、分子的空間構(gòu)型 【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、理解雜化軌道理論的主要內(nèi)容，掌握三種主要的雜化軌道類型；2、學(xué)會用雜化軌道原理解釋常見分子的成鍵情況與空間構(gòu)型；3、掌握價層電子對互斥理論，知道確定分子空間構(gòu)型的簡易方法；4、了解等電子原理及其應(yīng)用?！緦W(xué)習(xí)重點】雜化軌道理論、價層電子對互斥理論、分子空間構(gòu)型的簡易方法、等電子原理【學(xué)習(xí)難點】雜化軌道理論、價層電子對互斥理論【學(xué)習(xí)方法】講解法、歸納法【課時安排】3課時【教學(xué)過程】你知道嗎1、O原子與H原子結(jié)合形成的分子為什么是H2O，而不是H3O或H4O？2、C原子與H原子結(jié)合形成的分子為什么是CH4，而不是CH2？CH4分子為什么具有正四面體結(jié)構(gòu)？3、為什么H2

2、O分子是“V”型、鍵角是104.5，而不是“直線型”或鍵角是“90”？一、雜化軌道理論（1931年，美國化學(xué)家鮑林L.Pauling提出）1、CH4 sp3雜化軌道排布式：電子云示意圖：（1）能量相近的原子軌道才能參與雜化；（2）雜化后的軌道一頭大，一頭小，電子云密度大的一端與成鍵原子的原子軌道沿鍵軸方向重疊，形成鍵；由于雜化后原子軌道重疊更大，形成的共價鍵比原有原子軌道形成的共價鍵穩(wěn)定，所以C原子與H原子結(jié)合成穩(wěn)定的CH4，而不是CH2。（3）雜化軌道能量相同，成分相同，如：每個sp3雜化軌道占有 個s軌道、 個p軌道；（4）雜化軌道總數(shù)等參與雜化的原子軌道數(shù)目之和，如 個s軌道和 個p軌道

3、雜化成 個sp3雜化軌道（5）正四面體結(jié)構(gòu)的分子或離子的中心原子，一般采取sp3雜化軌道形式形成化學(xué)鍵，如CCl4、NH4+等，原子晶體金剛石、晶體硅、SiO2等中C和Si也采取sp3雜化形式，軌道間夾角為 。2、BF3 sp2雜化型用軌道排布式表示B原子采取sp2雜化軌道成鍵的形成過程：電子云示意圖：（1）每個sp2雜化軌道占有 個s軌道、 個p軌道；（2）sp2雜化軌道呈 型，軌道間夾角為 ；（3）中心原子通過sp2雜化軌道成鍵的分子有 、 等。思考、討論根據(jù)現(xiàn)代價鍵理論即“電子配對理論”，Be原子外圍電子排布式為2s2，電子已配對不能形成共價鍵，但氣態(tài)BeCl2分子卻能穩(wěn)定存在，為什么？

4、3、氣態(tài)BeCl2 sp雜化型用軌道排布式表示Be原子采取sp雜化軌道成鍵的形成過程：電子云示意圖： （1）每個sp雜化軌道占有 個s軌道、 個p軌道；（2）sp雜化軌道呈 型，軌道間夾角為 ；（3）中心原子通過sp雜化軌道成鍵的分子有 、 等。思考為何不能形成氣態(tài)BeCl4分子？【例題選講】例1：根據(jù)乙烯、乙炔分子的結(jié)構(gòu)，試用雜化軌道理論分析乙烯和乙炔分子的成鍵情況。例2：試用雜化軌理論解釋石墨、苯的結(jié)構(gòu)小結(jié)：請?zhí)顚懴卤肀? 雜化軌道類型與雜化軌道空間構(gòu)型雜化類型軌道成分軌道空間構(gòu)型軌道間夾角相關(guān)實例spsp2sp3*dsp3或sp3d-三角雙錐90、120PCl5*d2sp3或sp3d2-

5、八面體90、180SF6思考、討論NH3、H2O分子中鍵角分另為10718、104.5，與10928相差不大，由此可推測，N、O原子的原子軌道可能采取何種類型雜化？原子軌道間夾角小于10928，可能說明了什么問題？二、價層電子對互斥理論（1941年西奇威克、吉來斯比等提出）1、價電子對：包括孤對電子對和成鍵電子對，一般孤對電子對離核較近。2、價電子對之間存在相互排斥作用，為減小斥力，相互之間盡可能遠(yuǎn)離，因此分子的空間構(gòu)型受到影響，一般，分子盡可能采取對稱的空間結(jié)構(gòu)以減小斥力。 相鄰電子對間斥力大小順序：孤對電子對孤對電子對孤對電子對成鍵電子對成鍵電子對成鍵電子對*叁鍵叁鍵叁鍵雙鍵雙鍵雙鍵雙鍵單

6、鍵單鍵單鍵*三、不等性雜化NH3、H2O的分子構(gòu)型也可通過不等性雜化解釋，即中心原子的孤對電子也參與雜化，得到性質(zhì)不完全等同的雜化軌道，軌道的s成分和p成分不全相同，孤對電子對較密集于氮原子或氧原子周圍。由于孤對電子對的雜化軌道排斥成鍵電子的雜化軌道，以致軌道夾角不等，氨分子和水分子成鍵電子對之間的夾角都小于10928。水分子中的氧原子有兩個孤對電子對，它的O-H鍵之間的夾角比氨分子中N-H鍵之間夾角受到的排斥力作用更大。例3：BF3是平面三角型的幾何構(gòu)型，但NF3卻是三角錐型的幾何構(gòu)型，試用所學(xué)理論加以說明。 四、確定分子空間構(gòu)型的簡易方法1、對于ABm型分子（1）對于主族元素，中心原子價電

7、子數(shù)=最外層電子數(shù)，配位原子按提供的價電子數(shù)計算，如：PCl5 中（2）O、S作為配位原子時按不提供價電子計算，作中心原子時價電子數(shù)為6；（3）離子的價電子對數(shù)計算 如：NH4+ ： ； SO42- ：例4：計算下列分子或離子中的價電子對數(shù)，并根據(jù)已學(xué)填寫下表物質(zhì)價電子對數(shù)中心原子雜化軌道類型雜化軌道/電子對空間構(gòu)型軌道夾角分子空間構(gòu)型鍵角氣態(tài)BeCl2CO2BF3CH4NH4+H2ONH3PCl32、對于ABm型分子的空間構(gòu)型(分子空間構(gòu)型指不包括孤對電子對的空間的排布)（1）價層電子對數(shù)=配位原子數(shù)時，分子空間構(gòu)型與雜化軌道空間構(gòu)型相同價電子對數(shù)中心原子雜化軌道類型雜化軌道/電子對空間構(gòu)型

8、軌道夾角實例分子空間構(gòu)型鍵角n=2直線型氣態(tài)BeCl2、CO2n=3平面三角形BF3、BCl3n=4四面體CH4 、NH4+*n=5dsp3或sp3d三角雙錐90、120PCl5三角雙錐90、120*n=6d2sp3或sp3d2八面體90、180SF6正八面體90、180（2）價層電子對數(shù)配位原子數(shù)時（一般存在孤對電子對），分子空間構(gòu)型與雜化軌道空間構(gòu)型不同，一般由于價層電子對之間的斥力不同導(dǎo)致。確定分子的穩(wěn)定構(gòu)型時應(yīng)考慮三種電子對之間的排斥作用：一般孤對電子對間排斥作用數(shù)最少為最穩(wěn)定構(gòu)型，其次考慮孤對電子對-成鍵電子對排斥作用數(shù)，最后考慮成鍵電子對-成鍵電子對排斥作用數(shù)。* 如：XeF4分子

9、空間構(gòu)型的確定：價層電子對為6，電子對構(gòu)型為八面體，Xe的配位原子數(shù)為4，存在兩對孤對電子對，分子空間構(gòu)型可能存在以下兩種： （a） (b)構(gòu)型： （a） (b) 孤對電子對-孤對電子對排斥作用數(shù)： 0 1孤對電子對-成鍵電子對排斥作用數(shù)： 8 6成鍵電子對-成鍵電子對排斥作用數(shù)： 4 5 構(gòu)型（a）比構(gòu)型（b）的孤對電子對-孤對電子對排斥作用數(shù)少，因此，構(gòu)型（a）是XeF4較穩(wěn)定的空間構(gòu)型。說明：電子對空間構(gòu)型與分子構(gòu)型既有區(qū)別又有聯(lián)系，分子構(gòu)型可根據(jù)價層電子對互斥理論從電子對空間構(gòu)型推導(dǎo)而得，此規(guī)律一般不適用于推測過渡金屬化合物的幾何構(gòu)型，對極少數(shù)化合物判斷也不準(zhǔn)，如：CaF2、SrF2、

10、BaF2，是彎曲型而不是預(yù)期的直線型。表2 部分分子的空間構(gòu)型與價層電子對空間構(gòu)型價電子對數(shù)雜化軌道/電子對空間構(gòu)型軌道夾角實例成鍵電子對數(shù)孤對電子對數(shù)分子空間構(gòu)型鍵角n=3平面三角形120SO2、PbCl22211V型V型119.5-n=4正四面體10928H2O、NH32321V型、三角錐型104.5、10718*n=5三角雙錐90、120XeF223直線型180*n=6正八面體90、180XeF4XeOF44521正方形四方錐形90-例5： 用價層電子對互斥理論推測下列分子的空間構(gòu)型CS2 NCl3 SO42- NO3- SO3 H3O+五、等電子原理1、規(guī)律內(nèi)容：具有相同 和相同 的分

11、子或離子具有相同的結(jié)構(gòu)特征，某些物理性質(zhì)也相似。如：CO與N2，SiCl4、SiO44-與SO42-2、等電子原理的應(yīng)用（1）判斷一些簡單分子或離子的立體構(gòu)型；（2）利用等電子體在性質(zhì)上的相似性制造新材料；如 、 、 、 是良好半導(dǎo)體材料。（3）利用等電子原理針對某物質(zhì)找電子體；例5：1994年度諾貝爾化學(xué)獎授予為研究臭氧做出特殊貢獻的化學(xué)家。O3能吸收有害紫外線，保護人類賴以生存的空間。O3分子的結(jié)構(gòu)如圖，呈V型，鍵角1165。三個原子以一個O原子為中心，與另外兩個O原子分別構(gòu)成一個非極性共價鍵；中間O原子提供2個電子，旁邊兩個O原子各提供1個電子，構(gòu)成一個特殊的化學(xué)鍵三個O原子均等地享有這

12、4個電子。請從下列選項中選擇合適的答案：中心原子與臭氧的中心氧原子的雜化軌道類型相同的有： 。與O3分子構(gòu)型最相似的是 。AH2OBCO2 CSO2DBF3 E. NO2-【教后記】學(xué)習(xí)反思教學(xué)反思【鞏固練習(xí)】1、下列有關(guān)雜化軌道的說法不正確的是 （ ）A、原子中能量相近的某些軌道，在成鍵時能重新組合成能量相等的新軌道 B、軌道數(shù)止雜化前后可以相等，也可以不等 C、雜化軌道成鍵時，要滿足原子軌道最大重疊原理、最小排斥原理*D、雜化軌道可分為等性雜化軌道和不等性雜化軌道2、下列分子中，結(jié)構(gòu)構(gòu)成平面三角形的是 （ ）A、HgCl2 B、BF3 C、TeCl4 D、SF63、下列分子中，鍵角最大的是

13、 （ ）*A、H2S B、H2O C、CCl4 D、NH34、下列分子中所有原子都滿足8電子結(jié)構(gòu)的是 （ ）A、光氣（COCl2） B、六氟化硫 C、二氟化氙 D、三氟化硼5、下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是 （ ）A、CO2和SO2 B、CH4 和NH3 C、BeCl2 和BF3 D、C2H4 和C2H26、 下列分子結(jié)構(gòu)中，原子的最外層電子不能都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的是 （ ） A、CO2 B、PCl3 C、SiH4 D、NO27、 下列分子中的碳原子采取sp2雜化的是 （ ）A、C6H6 B、C2H2 C、C2H4 D、C3H8 E、CO2 F、石墨8、 下列分子的鍵角均是109

14、28的是 （ ）A、P4 B、NH3 C、CCl4 D、CH2Cl29、 下列判斷正確的是 （ ）A、BF3是三角錐形分子 B、銨根離子呈平面形結(jié)構(gòu) C、甲烷分子中的4個C-H鍵都是氫原子的1s軌道與碳原子的p軌道形成的s-p鍵 D、甲烷分子中的4個C-H鍵都是氫原子的1s軌道與碳原子的4個sp3雜化軌道重疊形成的鍵10、B3N3H6和苯就是等電子體，人們把B3N3H6稱作無機苯，下列說法中正確的是（ ）A、B3N3H6是由極性鍵組成的非極性分子 B、B3N3H6能發(fā)生加成反應(yīng)和取代反應(yīng)C、B3N3H6具有堿性 D、B3N3H6各原子不在同一個平面上E、B3N3H6中B和N原子的原子軌道可能采

15、取sp2型雜化11、下列說法中不正確的是 （ ）A、分子中的價電子對（包括成鍵電子對和孤電子對）之間存在相互排斥作用B、分子中的價電子對之間趨向于彼此遠(yuǎn)離C、分子在很多情況下并不是盡可能采取對稱的空間構(gòu)型D、當(dāng)價電子對數(shù)目分別是2、3、4時，價電子對分布的幾何構(gòu)型分別為直線型、平面三角型、正四面體型12、下列關(guān)于價電子對數(shù)目計算中正確的是 （ ）A、中心原子的價電子數(shù)等于中心原子的最外層電子數(shù)B、配位原子中鹵素原子、氫原子提供1個電子C、配位原子中氧原子和硫原子提供2個電子D、當(dāng)氧原子和硫原子作中心原子時，按不提供價電子計算13、寫出符合下列條件的相應(yīng)的分子或離子的化學(xué)式：硼原子用sp2雜化軌

16、道形成三個鍵： 氮原子用sp3雜化軌道形成四個完全相同的化學(xué)鍵： ；氮原子形成一個鍵兩個鍵 碳原子分別以sp 、sp2、sp3雜化軌道成鍵 、 、 。14、若ABn的中心原子上有一對孤對電子未能成鍵，當(dāng)n=2時，其分子結(jié)構(gòu)為 ；當(dāng)n=3時，其分子結(jié)構(gòu)為 。15、指出下列分子中，中心原子可能采用的雜化軌道類型，并預(yù)測分子的幾何構(gòu)型。（1） SCl4 （2）BCl3 （3）CS2 （4）PO43- （5）Cl2O （6）C6H616、已知H2O2分子的結(jié)構(gòu)如圖所示，此分子不是直線形的，兩個H原子猶如在半展開的書的兩面紙上，試回答：（1）寫出H2O2分子的電子式和結(jié)構(gòu)式： 、 。（2）寫出分子內(nèi)的鍵型： 。（3）估計它難溶于CS2，簡要說明原因（4）指出氧元素的化合價，簡要說明原因： 。*（5）中心氧原子的孤對電子對數(shù)為 ，中心原子原子軌道可能采取 類型雜化，該雜化軌道間夾角為 ，而H-O-O鍵角為9652，可能原因是 ，該原因也可能間接導(dǎo)致O-O鍵長變 （長或短）。17、（1）CNS、NO2+具有相同的通式：AX2，它們的價電子總數(shù)都是16，因此它們的結(jié)構(gòu)與由第二周期兩元素組成的 分子的結(jié)構(gòu)相同，微粒呈 形，中心原子都取 雜化。（2）CO32、NO3等微粒具有相同的通式： ，它們的價電子總數(shù)都是 ，因此它們與由第六主族兩元素組成的 分