安徽省怀远县包集中学高中化学 第二节 共价键与分子的立方体构教案 鲁科版选修3VIP专享VIP免费

安徽省怀远县包集中学高中化学选修3：第二节共价键与分子的立方体构1冬季冰雪飘飞的时候，你留意过雪花的形状吗？古语有言：“草木之花皆五出，而雪花独六出”。微观世界中共价键的形成特点决定了不同的共价型分子具有了不同的立体构型。雪花这种完美的结构是否与水分子立体结构有关呢？本节就能给你揭开这个谜底。高手支招之一：细品教材一、一些典型分子的立体构型1、甲烷分子的形成及立体构型（1）甲烷分子的立体构型：甲烷（CH4）分子是规则的正四面体结构，分子中四个C-H键的夹角均为109.5°（2）杂化轨道①杂化理论的由来：杂化轨道理论是一种价键理论，是鲍林为了解释分子的立体结构提出的。例如，我们已经知道，甲烷分子呈正四面体形结构，它的4个C—H键的键长相同，H—C—H的键角为109°28′。按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个C—H单键都应该是σ键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。为了解决这一矛盾。鲍林提出了杂化轨道理论。②杂化轨道定义：在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的原子轨道的过程叫做原子轨道的杂化，重新组合后的新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。③杂化轨道理论要点：a、原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道。b、参与杂化的原子轨道数等于形成的杂化轨道数。C、杂化改变了原子轨道的形状、方向。杂化使原子的成键能力增加。如：杂化轨道在角度分布上比单纯的S或P轨道在某一方向上更集中，例如s轨道与p轨道杂化后形成的杂化轨道一头大一头小如图，成键时根据最大重叠原理，使它的大头与其他原子轨道重叠，重叠程度更大，形成的共价键更牢固。d、杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同。在多原子分子中，两个化学键之间的夹角叫键角。键角与分子的形状（空间构型）有密切联系。1高手笔记：杂化的过程：激发→杂化→轨道重叠.（3）甲烷分子中碳原子的杂化CH4分子形成时,分子中碳原子的杂化轨道是由一个2s轨道和三个2P轨道重新组合而成的,这种杂化称为SP3杂化,生成的个四杂化轨道则称为sp3杂化轨道。鲍林根据精确计算得知每两个sp3杂化轨道之间的夹角为109.5°。由于这四个杂化轨道的能量相同，根据洪特规则，碳原子的价电子以自旋方向平行的方式分占每个轨道。因此，当碳原子与氢原子成键时，碳原子中的每个杂化轨道的一个未成对的电子与氢原子的一个1S电子配对形成一个共价键，这样所形成的四个共价键是等同的，从而使甲烷分子具有正四面体构型。（4）杂化轨道的类型和立体构型a、sp杂化—直线形；sp型杂化轨道是由一个ns轨道和一个np轨道组合而成的，每个sp杂化轨道含有和的成分,轨道间的夹角为180°。b、sp2杂化——平面三角形：sp2杂化轨道是由一个ns轨道和二个np轨道组合而成的，每个sp2杂化轨道含有和成分，杂化轨道间的夹角都是120°，呈平面三角形如：BF3分子。c、sp3杂化——四面体型：Sp3杂化轨道是由一个ns轨道和三个np轨道组合而成，每个sp3杂化轨道都含有和的成分，sp3杂化轨道间的夹角为109.5°2.用杂化轨道理论解析BF3、BeCl2、乙烯、乙炔、NH3、苯等分子的空间构型（1）BF3分子的结构：硼原子的电子层结构为1s22s22px1，当硼与氟反应时，硼原子的一个2s电子激发到一个空的2P轨道中，使硼原子的电子层结构变为1s22s22px12py1。硼原子的2s轨道和两个2p轨道杂化组合成sp2杂化轨道，硼原子的三个sp2杂化轨道分别与三个F原子的各一个2P轨道重叠形成三个sp2-p的σ键，由于三个sp2杂化轨道在同一平面上，而且夹角为120°，所以BF3分子具有平面三角形结构。（2）气态的BeCl2分子的结构：Be原子的电子结构1s22s2，从表面上看Be原子似乎不能形成共价键，但是在激发状态下，Be的一个2s电子可以进入2p轨道，经过杂化形成2个sp杂化轨道，与氯原子中的3p轨道重叠形成两个sp-pσ键。由于杂化轨道间的夹角为180°，所以形成的BeCl2分子的空间结构是直线型。2BeCl2分子杂化态（3）乙烯、乙炔分子的结构：乙烯分子...