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    高中化学人教版 (2019)选择性必修2第二节 分子的空间结构授课ppt课件

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    这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第二节 分子的空间结构授课ppt课件,共60页。PPT课件主要包含了复习回顾,共价键,键参数,形形色色的分子,HCl,H2O,CO2,C2H2,CH2O,COCl2等内容,欢迎下载使用。

    描述分子的立体结构的重要因素
    成键方式 “头碰头”,呈轴对称
    成键方式 “肩并肩”,呈镜像对称
    1、双原子分子(直线型)
    2、三原子分子立体结构(有直线形和V形)
    3、四原子分子立体结构(直线形、平面三角形、三角锥形、正四面体)
    (平面三角形,三角锥形)
    4、五原子分子立体结构
    分子世界如此形形色色,异彩纷呈,美不胜收,常使人流连忘返。那么分子结构又是怎么测定的呢
    早年的科学家主要靠对物质的宏观性质进行系统总结得出规律后进行推测,如今,科学家已经创造了许许多多测定分子结构的现代仪器,红外光谱就是其中的一种。分子中的原子不是固定不动的,而是不断地振动着的。所谓分子立体结构其实只是分子中的原子处于平衡位置时的模型。当一束红外线透过分子时,分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线,再记录到图谱上呈现吸收峰。通过计算机模拟,可以得知各吸收峰是由哪一个化学键、哪种振动方式引起的,综合这些信息,可分析出分子的立体结构。
    科学视野—分子的立体结构是怎样测定的?(指导阅读P39)
    测分子体结构:红外光谱仪→吸收峰→分析。
    同为三原子分子,CO2 和 H2O 分子的空间结构却不同,什么原因?
    同为四原子分子,CH2O与 NH3 分子的的空间结构也不同,什么原因?
    ③价层电子对是指分子中的中心原子上的电子对, 包括σ键电子对和中心原子上的孤电子。
    二、价层电子对互斥模型(VSEPR)
    ① 一个共价分子或离子中,中心原子A周围所配置 的原子B(配位原子)的立体构型,主要决定于 中心原子的价电子层中各电子对间的相互排斥作用。
    ②中心原子周围的电子对按尽可能互相远离的位置排布, 使彼此间的排斥能最小,能量最低,物质最稳定。
    孤电子对之间的排斥力>孤电子对与成键电子对(σ键电子对)之间的排斥力>成键电子对之间的排斥力
    不包括成键的π电子对 !
    1、确定中心原子价层电子对判断价层电子对空间构型
    (1)σ键电子对数目:
    由分子式确定,即σ键个数,即配位原子个数
    根据价层电子对互斥理论判断分子立体构型
    (2)中心原子上的孤电子对数目
    a为中心原子的价电子数,对于主族元素来说a等于最外层电子数
    x为与中心原子结合的原子数(配位原子的数目)
    b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,氢为1,其他原子等于“8―价电子数”
    中心原子价层电子对数目=σ键电子对数目+中心原子上的孤电子对数目
    (1)对于阳离子来说,a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数,其他不变;
    (2)对于阴离子来说,a为中心原子的价电子数加上 离子的电荷数,其他不变。
    价层电子对数目与其立体结构
    (1)VSEPR模型:
    2.根据价层电子对互斥理论判断分子的空间结构
    一个分子或离子中的价层电子对在空间的分布  2   3 4   5 6 直线形 平面三角形 四面体 三角双锥体 八面体
    (2)VSEPR模型与分子的立体构型间的关系
    在VSEPR模型基础上,把孤电子对所占方向忽略后,所得到的几何体就是分子的空间构型。
    CH4、NH3、H2O
    四面体、三角锥形、V形
    分子立体构型 的推断
    ①确定价层电子对数判断VSEPR模型
    ③确立分子的立体构型(把孤电子对所占方向忽略)
    ABn型分子空间构型快速判断方法:1、n=2时,中心原子无孤对电子的是直线形,中心原 子有孤对电子为V形,如CO2直线形,H2O为V形。2、n=3时,中心原子无孤对电子的为平面三角形,有 孤对电子的为三角锥形。BF3为平面三角形,H3O+ 三角锥形。3、n=4时,为正四面体。
    1、下列物质中,分子的立体结构与水分子相似的是( )A、CO2 B、H2S C、PCl3 D、SiCl42、下列分子的立体结构,其中属于直线形分子的是( )A、 H2O B、CO2 C、CH4 D、 SO23、下列分子中,各原子均处于同一平面上的是( )A、NH3 B、CCl4 C、H2O D、CH2O4、下列分子或离子中,不含有孤对电子的是( )A、H2O B、H3O+ C、NH3 D、NH4+
    5、以下分子或离子的结构为正四面体,且键角为109°28′ 的是( )①CH4 ②NH4+ ③CH3Cl ④P4 ⑤SO42-A、①②③ B、①②④ C、①②⑤ D、①④⑤6、用价层电子对互斥模型判断SO3的分子构型( )A、正四面体形 B、V形 C、三角锥形 D、平面三角形
    7.若ABn型分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤对电子,运用价层电子对互斥模型,下列说法正确的( )A.若n=2,则分子的立体构型为V形B.若n=3,则分子的立体构型为三角锥形C.若n=4,则分子的立体构型为正四面体形D.以上说法都不正确
    【选修3《物质结构与性质》】
    第 二 章《分子结构与性质》
    第二节 分子的立体结构
    1、写出C原子电子排布图,并由此推测:CH4分子的 C原子有没有可能形成四个共价键?怎样才能形成四个共价键?
    值得注意的是价层电子对互斥模型只能解释化合物分子的空间构形,却无法解释许多深层次的问题,如无法解释甲烷中四个C H的键长相同、键能相同及H—C —H的键角为109  28′。因为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
    C原子基态原子电子排布图
    三、杂化轨道理论 ———解释分子的立体构型
    1、杂化轨道的概念 在形成多原子分子的过程中,中心原子的若干能量相近的原子轨道间通过相互的混杂后,形成轨道总数不变的几个能量与形状都相同的新轨道。
    2、杂化轨道的类型(中学阶段)
    sp3杂化轨道的形成过程
    sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道杂化而得到四个sp3杂化轨道。每个杂化轨道的s成分为1/4,p成分为3 /4,四个杂化轨道在空间分布呈正四面体,互成109º28′
    学习价层电子互斥理论知道: NH3和H2O的模型和甲烷分子一样,也是正四面体的,因此它们的中心原子也是sp3杂化的. 不同的是NH3和H2O的中心原子的4个杂化轨道分别用于σ键和孤对电子对,这样的4个杂化轨道显然有差别
    除sp3杂化轨道外,还有sp杂化轨道和sp2杂化轨道。 sp杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道杂化而得;sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道杂化而得。
    sp杂化:夹角为180°的直线形杂化轨道。
    sp2杂化轨道的形成过程
    sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道杂化而得到三个sp2杂化轨道。三个杂化轨道在空间分布是在同一平面上,互成120º
    3、杂化轨道类型的确定
    先确定分子或离子的VSEPR模型,然后确定中心原子的杂化轨道类型。
    杂化轨道数=价层电子对数
    推测分子立体构型
    (1)杂化轨道形成目的:满足分子对称性要求,从而使分子的整体能量最低,最稳定。
    (2)杂化轨道不是单个原子的行为,而是在形成分子时中心原子采用的一种自发行为。
    (3)只有能量相近的轨道才能杂化。
    用杂化轨道理论分析下列物质的杂化轨道类型和分子的立体构型。(1)BF3 (2)SO3 (3)NH4+(4)H3O+(5)SO32-
    sp2 杂化轨道间的夹角是120度,分子的几何构型为平面正三角形
    小结:s-p型的三种杂化对比
    CH4  , H2O
    BF3  , C2H4
    BeCl2 CO2 C2H2
    杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤对电子,剩余的p轨道可以形成π键
    1、氨气分子空间构型是三角锥形,而甲烷是正四面体形,这是 因为( ) A.两种分子的中心原子杂化轨道类型不同,NH3为sp2杂化, 而CH4是sp3杂化 B.NH3分子中N原子形成3个杂化轨道,CH4分子中C原子形 成4个杂化轨道 C.NH3分子中有未成键的孤电子对,它对成键电子的排斥 作用较强 D.氨气分子中氮原子电负性强于甲烷分子中的碳原子
    2、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
    3. 对SO2与CO2说法正确的是( ) A.都是直线形结构 B.中心原子都采取sp杂化轨道 C. S原子和C原子上都没有孤对电子 D. SO2为V形结构, CO2为直线形结构
    4、 下列关于丙烯(CH3CH=CH2)的说法正确的是( )A. 丙烯分子有7个σ键,1个π键 B. 丙烯分子中3个碳原子都是sp3杂化C. 丙烯分子中既存在极性键又存在非极性键 D. 丙烯分子中所有原子在同一平面上
    σ键个数或配位原子个数
    [Cu(H2O)4]2+
    通常把金属离子(或原子)与某些分子或离子以配位键结合形成的化合物称为配位化合物。
    A表示提供孤电子对的原子叫配体(N、O、P、卤素的原子或离子)
    共用电子对由一个原子单方面提供给另一个原子共用所形成的共价键叫配位键。是一种特殊的共价键。
    即:电子对给予—接受键。
    B表示接受电子的原子叫接受体(一般为过渡金属原子或离子)
    一个原子提供孤对电子,另一原子提供空轨道。
    经证明AlCl3主要是以二缔合物分子的形式存在,两分子间存在配位键,请画出配位键。
    [实验2-3]:Fe3+溶液+KSCN溶液。实验现象为 ,化学方程式为 。
    配合物是一个庞大的化合物家族,过渡金属配合物远比主族金属配合物多。
    Fe3+ + 3SCN— = Fe(SCN)3
    Fe3+ + nSCN— = [Fe(SCN)n ]3-n (n=1-6)
    AgOH+2NH3·H2O = [Ag(NH3)2]++ OH—+2H2O
    Ag++ NH3·H2O = AgOH↓+ NH4+
    二氨合银离子 无色
    冰晶石(六氟合铝酸钠):Na3[AlF6]
    ① 中心原子:主要是过渡金属的阳离子。
    ② 配位体:可以是阴离子,如X-、OH-、SCN-、CN-、C2O42-、 也可以是中性分子,如H2O、NH3、CO、醇、胺、醚等
    ③ 配位数:直接同中心原子(或离子)配位的原子(离子或分子) 总的数目。一般为2、4、6、8。
    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难以电离。
    1. 中心离子或原子(也称形成体) 有空轨道
    主要是一些过渡金属,如铁、钴、镍、铜、银、金、铂等金 属元素的离子;
    或是具有高氧化数的非金属元素,硼,硅、磷等,如Na[BF4] 中的B(Ⅲ)、K2[SiF6]中的Si(Ⅳ)和NH4[PF6]中的P(Ⅴ);
    或是不带电荷的中性原子,如[Ni(CO)4], [Fe(CO)5]中的Ni, Fe都是中性原子;
    碱金属、碱土金属等可作为螯合物的形成体。
    [Cu(NH3)4]SO4中,NH3是配位体,N为配位原子。
    2. 配位体和配位原子 有孤对电子
    a. 单齿配位体(一个配位体中只有一个配位原子)含氮配位体 NH3 , NCS - ;含硫配位体 SCN- ;含卤素配位体 F- , Cl- , Br- , I- ; 含碳配位体 CN- , CO 含氧配位体 H2O, OH- ,羧酸,醇,醚等
    b. 多齿配位体(有两个或两个以上的配位原子) 乙二胺 NH2一CH2一CH2一NH2 简写为en, 乙二胺四乙酸根(EDTA)等。
    3.配位数与中心离子直接以配位键结合的配位原子个数。
    例:[AlF6]3- 配位数6 、 [Cu(NH3)4]SO4 配位数4 、 [C(NH3)2(en)2](NO3)3 配位数6
    *中心离子的电荷高,对配位体的吸引力较强,有利于形成配位数较高的配合物。
    常见的配位数与中心离子的电荷数有如下的关系: 中心离子的电荷:+1 +2 +3 +4 常见的配位数: 2 4(或6) 6(或4) 6(或8)
    *中心离子半径越大,其周围可容纳配体就越多,配位数越大。
    自右向左:配位数—配位体名称—合—中心离子
    [C(NH3)6]Br3 三溴化六氨合钴(Ⅲ)
    Na3AlF6 六氟合铝酸钠
    配合物的命名:(了解)
    复盐:能电离出两种或两种以上阳离子的盐如明矾 KAl(SO4)2·12H2O,仅在固态时稳定存在,一旦溶于水,几乎全部解离成各组分离子: KAl(SO4)2·12H2O (溶于水) = K+ +Al3++ 2SO42- +12 H2O
    配合物盐:是在配合物的溶液或晶体中,均地存在着含有配位键的、能独立存在的复杂组成的离子: [Cu(NH3)4]SO4·H2O = [Cu(NH3)4]2+ + SO42- + H2O
    [学生练习命名] 1. [Cu(NH3)4]Cl2 2. K3[Fe(SCN)6]
    六硫氰合铁( Ⅲ )酸钾
    C(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物。已知这两种配合物的分子式分别为[C(NH3)5Br]SO4和[C(SO4)(NH3)5]Br。
    (1)分析[C(NH3)5Br]SO4的中心离子,配位体及配位数?
    (2)若将第一种配合物的溶液中加入BaCl2溶液中,现象是 。
    (3)若将第二种配合物的溶液中加入BaCl2溶液中,现象是 ;若加入AgNO3时,现象是 。
    讨论:(2012江苏)一项科学研究成果表明,铜锰氧化物(CuMn2O4)能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。(3)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2-。不考虑空间构型,[Cu(OH)4]2-的结构可用示意图表示为 。
    2、下列各种说法中错误的是( )A、形成配位键的条件是一方有空轨道一方有孤对电子。B、配位键是一种特殊的共价键。C、配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。D、共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子。
    1、下列分子或离子中都存在着配位键的是 ( )A.NH3、H2O B.NH4 + 、H3O+ C.N2、HClO D. [Cu(NH3) 4]2+ 、PCl3
    3.向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水,首先形成难溶物,继续添加氨水,难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液。下列对此现象说法正确的是( )A.反应后溶液中不存在任何沉淀,所以反应前后 Cu2+的浓度不变B.在[Cu(NH3)4] 2+离子中,Cu2+给出孤对电子, NH3提供空轨道C.向反应后的溶液加入乙醇,溶液没有发生变化D.沉淀溶解后,将生成深蓝色的配合离子[Cu(NH3)4] 2+
    4、配合物[Cu(NH3)4](OH)2的中心离子为 ,配体为 、中心离子的电荷数和配位数分别是 和 。
    5、C(Ⅲ)的八面体配合物CClm·nNH3,若1 ml配合物与AgNO3作用生成1 ml AgCl沉淀,则m、n的值是( ) A.m=1 n=5 B.m=3 n=4 C.m=5 n=1 D.m=4 n=5
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