高中化学 第2章 化学键与分子间作用力 第2节 共价键与分子的空间构型 第1课时学案 鲁科版选修3-鲁科版高二选修3化学学案VIP专享VIP免费

第1课时一些典型分子的空间构型[学习目标定位]1.了解常见分子的空间构型。2.理解杂化轨道理论的主要内容，并能用杂化轨道理论解释或预测某些分子或离子的空间构型。一、杂化轨道及其理论要点1．试解释CH4分子为什么具有正四面体的空间构型？答案在形成CH4分子时，碳原子的一个2s轨道和三个2p轨道发生混杂，形成四个能量相等的sp3杂化轨道。四个sp3杂化轨道分别与四个H原子的1s轨道重叠成键形成CH4分子，所以四个C—H是等同的。可表示为2．轨道杂化与杂化轨道杂化轨道理论四要点(1)能量相近原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道。(2)数目不变形成的杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相等。(3)成键能力增强杂化改变原有轨道的形状和伸展方向，使原子形成的共价键更牢固。(4)排斥力最小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。例1下列关于杂化轨道的说法错误的是()A．所有原子轨道都参与杂化B．同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化C．杂化轨道能量集中，有利于牢固成键D．杂化轨道中不一定有电子答案A解析只有能量相近的原子轨道才能参与杂化，1s轨道与2s、2p轨道能量相差太大，不能形成杂化轨道，故A项不正确，B项正确；杂化轨道重叠程度更大，形成牢固的化学键，故C项正确；并不是所有的杂化轨道中都有电子，可以是空轨道，也可以有1对孤对电子(如NH3、H2O的形成)，故D项正确。易错警示(1)杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤对电子。(2)未参与杂化的p轨道，可用于形成π键。例2用鲍林的杂化轨道理论解释CH4分子的正四面体结构，下列说法不正确的是()A．C原子的4个杂化轨道的能量一样B．C原子的sp3杂化轨道之间夹角一样C．C原子的4个价电子分别占据4个sp3杂化轨道D．C原子有1个sp3杂化轨道由孤对电子占据答案D解析甲烷中C原子采取sp3杂化，每个杂化轨道上1个电子分别与1个H原子上的电子结合形成共价键，这四个共价键完全相同，轨道间的夹角为109.5°，形成正四面体形的分子。规律总结1个ns轨道和3个np轨道杂化得到4个能量相等的sp3杂化轨道，且4个轨道间夹角相等。二、杂化轨道类型和分子的空间构型1．sp1杂化——BeCl2分子的形成(1)BeCl2分子的形成杂化后的2个sp1杂化轨道分别与氯原子的3p轨道发生重叠，形成2个σ键，构成直线形的BeCl2分子。(2)sp1杂化：sp1杂化轨道是由1个ns轨道和1个np轨道杂化而得，sp1杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形。(3)sp1杂化后，未参与杂化的2个np轨道可以用于形成π键，如乙炔分子中的C≡C键的形成。2．sp2杂化——BF3分子的形成(1)BF3分子的形成(2)sp2杂化：sp2杂化轨道是由1个ns轨道和2个np轨道杂化而得，sp2杂化轨道间的夹角为120°，呈平面三角形。(3)sp2杂化后，未参与杂化的1个np轨道可以用于形成π键，如乙烯分子中的C==C键的形成。3．sp3杂化——NH3、H2O与CH4分子的形成(1)CH4分子的空间构型(2)sp3杂化：sp3杂化轨道是由1个ns轨道和3个np轨道杂化而得，sp3杂化轨道的夹角为109.5°，呈正四面体构型。(3)NH3、H2O分子中N原子和O原子的杂化类型分别为sp3、sp3杂化。由于N原子和O原子分别有1对和2对孤对电子，孤对电子对成键电子对的排斥作用较强，且孤对电子数越多，排斥作用越强，使键角依次变小。1.杂化轨道类型的判断方法(1)根据杂化轨道之间的夹角判断：若杂化轨道之间的夹角为109.5°，则中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则中心原子发生sp1杂化。(2)根据分子(或离子)的空间构型判断①正四面体形―→中心原子为sp3杂化；三角锥形―→中心原子为sp3杂化；②平面三角形―→中心原子为sp2杂化；③直线形―→中心原子为sp1杂化。2．杂化轨道类型与分子空间构型的关系(1)当杂化轨道全部用于形成σ键时杂化类型sp1sp2sp3参与杂化的原子轨道及数目ns111np123杂化轨道数目234杂化轨道间的夹角180°120°109.5°空间构型直线形平面三角形正四面体形实例BeCl2、CO2、CS2BCl3、BF3、BBr3CF4、SiCl4、SiH4(2)当杂化轨道中有未参与成键的孤对电子时，由于孤对电子的排斥作用，会...