高中化学 第二章 分子结构与性质 22 分子的立体构型第2课时分子的立体构型2新人教版选修3.docx

1、高中化学 第二章 分子结构与性质 22 分子的立体构型第2课时分子的立体构型2新人教版选修3第二章 分子结构与性质 第二节 分子的立体构型第2课时 分子的立体构型（2）知识归纳一、杂化轨道理论简介1杂化轨道理论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构型提出的。（1）轨道的杂化在形成多原子分子时，中心原子价电子层上的某些_发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程。注意：双原子分子中不存在杂化过程。（2）杂化轨道杂化后形成的新的能量相同的一组原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。2杂化轨道的类型（1）sp3杂化sp3杂化轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化而得。sp3杂化轨道间的夹角

2、是_，立体构型为正四面体形。如图1所示。图1CH4分子的形成过程：碳原子2s轨道中1个电子吸收能量跃迁到2p空轨道上，这个过程称为激发，但此时各个轨道的能量并不完全相同。于是1个2s轨道和3个2p轨道混杂起来，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道(其中每个杂化轨道中s成分占1/4，p成分占3/4)，如图2所示。图2 CH4分子中碳原子的杂化4个sp3杂化轨道上的电子间相互排斥，使4个杂化轨道指向空间距离最远的正四面体的4个顶点，碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道形成4个CH 键，从而形成CH4分子。由于4个CH键完全相同，所以形成的CH4分子为正四面体形，键角是1092

3、8，如图3所示。图3（2）sp2杂化sp2杂化轨道是由1个s轨道和两个p轨道混杂而成的。sp2杂化轨道间的夹角是_，呈平面三角形(如图4所示)。图4 sp2杂化BF3分子的形成过程：硼原子的电子排布式为1s22s22，硼原子的1个2s电子激发到1个空的2p轨道中，使硼原子的电子排布式为1s22s122。硼原子的2s轨道和两个2p轨道混杂成3个sp2杂化轨道，硼原子的3个sp2杂化轨道分别与3个氟原子的各1个2p轨道重叠形成3个sp2p 键，由于3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(如图5所示)。图5 硼原子的杂化轨道和BF3分子的结构示意图（3）s

4、p杂化sp杂化轨道是由1个s轨道和1个p轨道混杂而成的。sp杂化轨道间的夹角是180，呈_(如图6所示)。图6气态BeCl2分子的形成过程：铍原子的电子排布式是1s22s2，Be的1个2s电子激发进入空的2p轨道，经过杂化形成两个sp杂化轨道，与氯原子中的3p轨道重叠形成两个spp 键。由于杂化轨道间的夹角为180，所以形成的BeCl2分子的立体构型是直线形(如图7所示)。图7 铍原子的杂化轨道和BeCl2分子的结构示意图3杂化轨道类型与分子的立体构型的关系（1）杂化轨道还能用于形成键和容纳孤电子对，当没有孤电子对时，能量相同的杂化轨道在空间彼此远离，形成的分子为对称结构；当有孤电子对时，孤电

5、子对占据一定空间且对成键电子对产生_，形成的分子空间构型也发生变化。（2）杂化轨道与分子立体构型的关系杂化方式等性杂化不等性杂化spsp2sp3sp3轨道间的夹角18012010928中心原子上的孤电子对数00012分子立体构型直线形平面三角形正四面体形三角锥形V形实例BeCl2、HgCl2BF3CH4、SiCl4NH3、PH3H2O、H2S二、配合物理论简介1配位键（1）概念：成键的两个原子或离子一方提供_ (配体)，一方提供空轨道而形成的共价键，叫做配位键。（2）配体：应含有孤电子对，可以是分子，也可以是离子，如NH3、H2O、F、OH等。（3）成键条件：形成配位键的一方是能够提供孤电子对

6、的原子，另一方是具有能够接受孤电子对的空轨道的原子。（4）配位键的表示方法：A B 电子对给予体 电子对接受体H3O+的结构式：+，的结构式：+。2配合物（1）概念_与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。（2）配合物的组成配合物由中心原子(提供空轨道)和配体(提供孤电子对)组成，分为_，以Cu (NH3)4 SO4为例表示为：3配合物的形成对性质的影响（1）对溶解性的影响一些难溶于水的金属氯化物、溴化物、碘化物、氰化物，可以依次溶解于含过量的Cl、Br、I、CN和氨的溶液中，形成可溶性的配合物。如Cu(OH)2+4NH3Cu(NH3)42+2OH。（2

7、）颜色的改变当简单离子形成配离子时，其性质往往有很大差异。颜色发生变化就是一种常见的现象，根据颜色的变化就可以判断是否有配离子生成。如Fe3+与SCN形成铁的硫氰酸根配离子，其溶液显红色。（3）稳定性增强配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心离子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。例如，血红素中的Fe2+与CO分子形成的配位键比Fe2+与O2分子形成的配位键强，因此血红素中的Fe2+与CO分子结合后，就很难再与O2分子结合，血红素失去输送氧气的功能，从而导致人体CO中毒。【答案】一、1（1）能量相近的原子轨道 2（1）10928 （2）120 （3

8、）直线形 3（1） 排斥二、1（1）孤电子对 2（1）金属离子(或原子) （2）内界和外界知识重点一、杂化轨道类型的判断方法1根据杂化轨道数判断对于ABm型分子(或离子)(A为中心原子，B为配位原子)，中心原子的价层电子对数(用n表示)即为其杂化轨道数。可先确定分子或离子的VSEPR模型，然后就可以确定中心原子的杂化轨道类型。若n=4，则中心原子为sp3杂化；若n=3，则中心原子为sp2杂化；若n=2，则中心原子为sp杂化。如、的n均为4，所以氯原子均采用sp3杂化(但离子的空间构型不同，从价层电子对互斥模型来看，前者为三角锥形，后者为正四面体形)。2根据杂化轨道间的夹角判断不同的杂化方式，其

9、杂化轨道之间的夹角不同，所以可根据杂化轨道间的夹角判断分子或离子的杂化类型。（1）若杂化轨道之间的夹角为10928，则分子的中心原子采用sp3杂化；（2）若杂化轨道之间的夹角为120，则分子的中心原子采用sp2杂化；（3）若杂化轨道之间的夹角为180，则分子的中心原子采用sp杂化。3取代法以中学常见的、熟悉的物质分子为基础，用其他原子或原子团取代分子中的部分原子或原子团，得到的新分子的中心原子与原分子对应的中心原子的杂化类型相同。如：（1）CH3CH=CH2分子中碳原子的杂化类型的判断，可看作乙烯基取代了甲烷分子中的一个氢原子，则甲基中碳原子为sp3杂化，也可看作甲基取代了乙烯分子中的一个氢原

10、子，故两个不饱和碳原子均为sp2杂化；（2）(CH3)3N可看作三个甲基取代了NH3分子中的三个氢原子而得，所以其分子中氮原子采用sp3杂化；（3）H2O2可看作羟基取代了H2O分子中一个氢原子，H2O2中氧原子应为sp3杂化；（4）B(OH)3可看作三个羟基取代了BF3中的氟原子，可知B(OH)3中硼原子为sp2杂化。4根据共价键类型判断从杂化轨道理论可知，原子之间成键时，未杂化轨道形成键，杂化轨道形成键。对于能够明确结构式的分子、离子，可直接用下式判断其中心原子的杂化轨道类型：杂化轨道数n=中心原子的键数+中心原子的孤电子对数(多重键中只有一个键，其余均为键)（1）SiF4分子中硅原子轨道

11、杂化类型分析，基态硅原子有4个价电子，与4个氟原子恰好形成4个键，无未成键电子，n=4，则SiF4分子中硅原子采用sp3杂化。（2）基态碳原子有4个价电子，在HCHO分子中，碳原子与2个氢原子形成2个键，与氧原子形成C=O键，C=O键中有1个键、1个键，碳原子无剩余价电子，n=3，则HCHO分子中碳原子采用sp2杂化。5等电子原理的应用等电子体具有相同的结构特征，一般来说等电子体的中心原子的杂化类型相同。对于结构模糊或复杂的分子、离子，可将其转化成熟悉的等电子体，然后进行判断。如、H2B=NH2分别与CO2、CH2=CH2互为等电子体，而CO2、CH2=CH2中心原子碳原子分别为sp、sp2杂

12、化，则的中心原子氮原子为sp杂化，H2B=NH2的中心原子硼、氮原子均为sp2杂化。（1）杂化轨道数=价层电子对数。（2）杂化轨道类型与杂化轨道数的关系：sp2、sp23、sp34。（3）CO2分子中的碳原子形成双键，但碳原子不是采用sp2杂化(易错)，CO2中碳原子采用sp杂化。试判断下列分子中心原子的杂化类型：（1）NI3 （2）CH3Cl （3）CO2 （4）SO2【解析】n=中心原子的孤电子对数+配位原子总数(中心原子结合的原子总数)。（1）NI3中n=1+3=4，属于sp3杂化；（2）CH3Cl中n=0+4=4，属于sp3杂化；（3）CO2中n=0+2=2，属于sp杂化；（4）SO2

13、中n=1+2=3，属于sp2杂化。【答案】（1）sp3杂化 （2）sp3杂化 （3）sp杂化 （4）sp2杂化【点评】（1）杂化方式的判断是一个难点，要注意积累经验，原子间形成的共价键，既包括键，也包括键及大键。（2）根据最大重叠原理，中心原子与每个配位原子之间只能形成一个键，除此之外，其价电子只能形成键或大键。二、配合物常见的能形成配合物的粒子1常见的含孤电子对的配体：分子如CO、NH3、H2O等；离子如Cl、CN、等。2常见的可提供空轨道的中心原子。通常是过渡元素的离子或原子，如Cu2+、Ag+、Fe3+、Fe、Ni等。下列关于Cr(H2O)4Br2Br2H2O的说法正确的是A配体为水分子

14、，外界为Br B中心离子的配位数为6C中心离子Cr3+采取sp3杂化 D中心离子的化合价为+2【解析】Cr(H2O)4Br2Br2H2O中内界为Cr(H2O)4Br2+，Cr3+为中心离子，配体为H2O、Br，配位数为6，外界为Br，Cr3+提供的空轨道数为6，中心离子未采取sp3杂化。【答案】B好题1下列关于杂化轨道的说法错误的是A所有原子轨道都可参与杂化B杂化轨道能量集中，利于牢固成键C不可能出现sp4杂化轨道D同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化2下列对sp3 、sp2 、sp杂化轨道的夹角的比较，得出结论正确的是Asp杂化轨道的夹角最大Bsp2杂化轨道的夹角最大Csp3杂化轨道的夹角最

15、大Dsp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等3下列配合物的配位数是6的是AK2Co(SCN)4 BFe(SCN)3 CNa3AlF6 DCu(NH3)4Cl24有关苯分子中的化学键描述正确的是A每个碳原子的一个sp2杂化轨道参与形成大键B每个碳原子的未参加杂化的2p轨道形成大键C碳原子的3个sp2杂化轨道与其他碳原子形成2个键和1个键D碳原子的未参加杂化的2p轨道与其他碳原子的2p轨道形成键5下列分子中的中心原子采取sp2杂化的是C6H6 C2H2 C2H4 C3H8 CO2 BeCl2 SO3 BF3A B C D6BF3是典型的平面三角形分子，它溶于氢氟酸或NaF溶液中都形成离子，则BF3和

16、中的B原子的杂化轨道类型分别是Asp2、sp2 Bsp3、sp3 Csp2、sp3 Dsp、sp27现有下列微粒：；CH4；OH；Fe(CO)3；Fe(SCN)3；H3O+；Ag(NH3)2OH。其中含有配位键的是A B C D全部8向盛有少量CuCl2溶液的试管中滴入少量NaOH溶液，再滴入适量浓氨水，下列叙述不正确的是A开始生成蓝色沉淀，加入过量氨水时，形成无色溶液BCu(OH)2溶于浓氨水的离子方程式是Cu(OH)2+4NH3Cu(NH3)42+2OHC开始生成蓝色沉淀，加入氨水后，沉淀溶解形成深蓝色溶液D开始生成Cu(OH)2，之后生成更稳定的配合物真题9某物质的实验式为PtCl42N

17、H3，其水溶液不导电，加入AgNO3溶液也不产生沉淀，以强碱处理并没有NH3放出，则关于此化合物的说法中正确的是A配合物中中心原子的电荷数和配位数均为6B该配合物中心原子是ClCCl和NH3分子均与Pt4配位D配合物中Cl与Pt4配位，而NH3分子不配位10在CH3COCH3中，中间碳原子和两边碳原子成键所采用的杂化方式分别是Asp2、sp3 Bsp3、sp3 Csp2、sp2 Dsp、sp311如图是卟啉配合物叶绿素的结构示意图(部分)，下列叙述正确的是A该叶绿素只含有H、Mg、C、N元素B该叶绿素是配合物，中心离子是镁离子C该叶绿素是配合物，其配体是氮元素D该叶绿素不是配合物，而是高分子化

18、合物12四种常见元素的性质或结构信息如下表。试根据信息回答有关问题。元素ABCD性质结构信息原子核外有两个电子层，最外层有3个未成对的电子原子的M层有1对成对的p电子原子核外电子排布为Ar3d104sx，有1、2两种常见化合价有两种常见氧化物，其中有一种是冶金工业常用的还原剂（1）写出B原子的电子排布式_。（2）往C元素的硫酸盐溶液中逐滴加入过量A元素的氢化物水溶液，可生成的配合物的化学式为_，简要描述该配合物中化学键的成键情况：_。（3）“。”表示氢原子，小黑点“”表示没有形成共价键的最外层电子，短线表示共价键。则在以上分子中，中心原子采用sp3杂化形成化学键的是_(填序号)；在的分子中有_

19、个键和_个键。13（1）Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物，已知Co3+的配位数是6，为确定钴的配合物的结构，现对两种配合物进行如下实验：在第一种配合物的溶液中加BaCl2溶液时，产生白色沉淀；在第二种配合物溶液中加入BaCl2溶液时，则无明显现象，则第一种配合物的结构式为_，第二种配合物的结构式为_，如果在第二种配合物溶液中滴加AgNO3溶液时，产生_现象。（2）1915年诺贝尔物理学奖授予Henry Bragg和Lawrence Bragg，以表彰他们用X射线对晶体结构的分析所作的贡献。科学家通过X射线推测胆矾中既含有配位键，又含有氢键，其结构示意图可简单表示如下图，其中配位键

20、和氢键均采用虚线表示。写出基态Cu原子的核外电子排布式_。写出胆矾晶体中水合铜离子的结构简式_(必须将配位键表示出来)。（3）很多不饱和有机物在Ni催化下可以与H2发生加成反应，如：CH2=CH2，CHCH，HCHO等，其中碳原子采取sp2杂化的分子有_(填物质序号)，预测HCHO分子的立体结构为_形。参考答案1A【解析】参与杂化的原子轨道之间的能量不能相差太大，如1s与2s、2p能量相差太大，不能形成杂化轨道，即只有能量相近的原子轨道才能参与杂化，故A错误，D正确；杂化轨道的电子云一头大一头小，成键时利用大的一头，可使电子云重叠程度大，利于形成较牢固的化学键，故B正确；np轨道只有三条：np

21、x、npy、npz，所以当s轨道和p轨道杂化时，就只有三种类型：sp1杂化，即一个s轨道和一个p轨道杂化；sp2杂化，即一个s轨道和两个p轨道杂化；sp3杂化，即一个s轨道和三个p轨道杂化，故C正确。2A【解析】sp杂化形成的夹角是180，sp2杂化轨道的夹角是120，sp3形成的杂化轨道夹角为10928。3C【解析】K2Co(SCN)4中Co2+的配位数是4；Fe(SCN)3中Fe3+的配位数是3；Na3AlF6中Al3+的配位数是6；Cu(NH3)4Cl2中Cu2+的配位数是4。4B【解析】杂化轨道只能形成键，而不能形成键。每个碳原子的两个sp2杂化轨道上的电子分别与邻近的两个碳原子的sp

22、2杂化轨道上的电子配对形成键；每个碳原子的另一个sp2杂化轨道上的电子分别与一个氢原子的1s电子配对形成键；未参与杂化的2p轨道形成大键。5C【解析】苯分子中的碳原子采取sp2杂化；乙炔分子中的碳原子采取sp杂化；乙烯分子中的碳原子采取sp2杂化；丙烷中的碳原子类似于甲烷中碳原子，采取sp3杂化；CO2分子中碳原子采取sp杂化；氯化铍分子中铍原子采取sp杂化；三氧化硫分子中S原子采取sp2杂化；三氟化硼分子中的B原子采取sp2杂化。6C【解析】BF3中B原子的价层电子对数为3，所以为sp2杂化，中B原子的价层电子对数为4，所以为sp3杂化。7C【解析】形成配位键的条件是一个原子(或离子)有孤电

23、子对，另一个原子(或离子)有空轨道。在CH4、OH中，中心原子碳和氧的价电子已完全成键，没有孤电子对，故CH4、OH中没有配位键。8A【解析】向CuCl2溶液中加入少量NaOH溶液，发生反应Cu2+2OHCu(OH)2，Cu(OH)2沉淀为蓝色，再加入适量浓氨水，发生反应Cu(OH)2+4NH3Cu(NH3)42+2OH，形成深蓝色溶液，故A错误。9C【解析】在PtCl42NH3水溶液中加入AgNO3溶液无沉淀生成，以强碱处理无NH3放出，说明Cl、NH3均处于内界，故该配合物中心原子铂的配位数为6，电荷数为4，Cl和NH3分子均与Pt4配位，只有C项正确。10A【解析】首先写出CH3COCH

24、3的结构：，由此知两边的碳均为sp3杂化(与CH4类似)；中间碳原子采用了sp2杂化。11B【解析】Mg的最高化合价为+2，而化合物中Mg与4个氮原子作用，由此可以判断该化合物中Mg2+与氮原子间形成配位键，该物质为配合物，B项正确、D项错误；该化合物的组成元素中还含有氧元素，故A项错误；该化合物的配体为氮原子，而氮元素不能称为配体，故C项错误。12（1）1s22s22p63s23p4（2）Cu(NH3)4SO4 中心原子与配位体之间以配位键相结合，内界与外界之间以离子键相结合（3） 3 2【解析】（1）元素B原子的M层有1对成对的p电子，则M层的p轨道有4个电子，其电子排布式为：1s22s2

25、2p63s23p4。（2）A元素由其性质或结构信息可知是N元素，其氢化物是NH3，C元素是Cu，CuSO4与过量氨水可生成配合物Cu(NH3)4SO4，中心原子与配位体之间是配位键，内界与外界之间是离子键。（3）是NH3，是CHCH，是CH4，是H2S，中心原子采用sp3杂化的是，在CHCH分子中有3个键和2个键。13（1）Co(NH3)5Br SO4 Co (SO4) (NH3)5 Br 淡黄色沉淀（2）1s22s22p63s23p63d104s1或Ar3d104s1（3） 平面三角【解析】由实验可知，第一种配合物的外界为，第二种配合物的外界不含有。铜处于ds区，d轨道处于全满状态。从所给的结构判断出每个Cu2+与4个H2O分子形成配位化合物。在写配离子时注意用箭头指向提供空轨道的原子。乙烯、苯、甲醛中的碳原子均采取sp2杂化，所有原子均共平面(苯中还有一个大键)。王妃沉沦的氢氧化铁，全身染着鲜血，那不寻常的美，铜见了都自卑。谁拿起了烧杯，倒进去些许蓝液，放下去一块铁，回赠一些铜当安慰，化学。尽忠的臭氧层，南极上点点破碎，温室气体在作祟，难赦免的罪。锋利的金刚石，让多少玻璃破碎；弯刀般硬的镁，来自地壳和那海水。钠太美，尽管再危险，总有人拿着他们做实验。生石灰，尽管再卑微，也想尝粉身碎骨的滋味。我的化学，我要揭露你的美。