1、第二章 分子结构与性质 第二节 分子的立体构型 第2课时 杂化轨道理论、配合物理论 目标与素养：1.了解杂化轨道理论、杂化类型对立体构型的解释及判断。(微观探析与模型认知)2.了解配位键的特点及形成，了解配合物的理论及其成键特征。(微观探析与科学探究)自 主 预 习 探 新 知 一、杂化轨道理论简介1轨道的杂化在外界条件影响下，原子内部 的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程。能量相近2杂化轨道理论解释 CH4 的正四面体结构C 与 H 形成 CH4 时，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 2
2、s 轨道和 3 个 2p 轨道发生混杂，形成能量 、成分相同的 个sp3 杂化轨道(其中每个杂化轨道中 s 成分占 ，p成分占 )，相等41/43/4如图 1 所示；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 的 4 个顶点，碳原子以 4 个 杂化轨道分别与 4 个氢原子的 轨道重叠，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 形，键角是 ，如图 2 所示。图 1 CH4 分子中碳原子的杂化 图 2正四面体sp31s正四面体109283杂化轨道类型与 VSEPR 模型的关系杂化类型spsp2s
3、p3 参与杂化的原子轨道及数目 个 s 轨道 个 p 轨道 个 s 轨道 个 p 轨道 个 s 轨道 个 p 轨道 杂化轨道的数目 杂化轨道间的夹角_VSEPR 模型_11121323418012010928直线形平面三角形四面体形4.杂化轨道与共价键类型的关系杂化轨道只能用于形成 键或用来容纳未参与成键的 ，不能形成 键；未参与杂化的 p 轨道可用于形成 键。孤电子对 H2O 分子中心原子是什么类型杂化？杂化轨道的作用是什么？答案 sp3 杂化，sp3 杂化轨道形成 2 个 键，两个 sp3 杂化轨道分别容纳一对孤电子对。二、配合物理论简介1配位键(1)配位键是一类“”，是特殊的共价键。(2
4、)表示方法：配位键可以用 AB 来表示，其中 A 孤电子对，B 孤电子对。如：电子对给予-接受键提供接受2配位化合物(1)定义：通常把金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以 结合形成的化合物，简称配合物。配位键(2)配合物的形成举例实验操作实验现象有关离子方程式 滴加氨水后，试管中首先出现 ，氨水过量后沉淀逐渐溶解，形成 溶液，滴加乙醇后析出 ，蓝色沉淀深蓝色深蓝色晶体Cu22NH3H2O=Cu(OH)22NH4Cu(OH)24NH3=Cu(NH3)422OHCu(NH3)42SO24 H2O=乙醇Cu(NH3)4SO4H2O 溶液颜色 ，(3)其他配离子Ag(NH3)2，Zn(NH
5、3)42等。变红Fe33SCN=Fe(SCN)31判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)sp3 杂化轨道是由任意的 1 个 s 轨道和 3 个 p 轨道混合形成的 4 个sp3 杂化轨道()(2)杂化轨道可用于形成 键和 键()(3)含有配位键的化合物一定是配位化合物()(4)在Cu(NH3)42中 NH3 为配体，N 为配位原子()答案(1)(2)(3)(4)2s 轨道和 p 轨道杂化的类型不可能有()Asp 杂化 Bsp2 杂化Csp3 杂化Dsp4 杂化答案 D3下列分子或离子的中心原子轨道杂化类型是什么？(1)CO2_；(2)H2S_；(3)SO2_；(4)CO23 _；(5)N
6、H4 _。答案(1)sp(2)sp3(3)sp2(4)sp2(5)sp3核 心 突 破 攻 重 难 在形成多原子分子时，中心原子价电子层上的某些能量相近的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程，叫做轨道的杂化。1杂化轨道的 4 点认识(1)在形成多原子分子时，中心原子价电子层上的某些能量相近的原子轨道(ns，np)发生杂化，双原子分子中不存在杂化过程。杂化轨道类型判断(2)杂化过程中，原子轨道总数不变，即杂化轨道的数目与参与杂化的原子轨道数目相等。(3)杂化过程中，轨道的形状发生变化，但杂化轨道的形状相同，能量相等。(4)杂化轨道只用于形成 键或用来容纳未参与成键的孤电子对，且杂化轨道
7、之间要满足最小排斥原理。2杂化轨道类型的判断(1)根据杂化轨道数判断：杂化轨道数中心原子上的孤电子对数中心原子结合的原子数，由杂化轨道数可判断杂化类型。代表物杂化轨道数杂化轨道类型 CO2022sp CH2O033sp2 CH4044sp3 SO2123sp2 NH3134sp3 H2O224sp3(2)根据中心原子的价层电子对数判断：2 个价层电子对为 sp 杂化，3个价层电子对为 sp2 杂化，4 个价层电子对为 sp3 杂化。(3)根据分子或离子的 VSEPR 模型判断：直线形为 sp 杂化，平面三角形为 sp2 杂化，四面体为 sp3 杂化。(4)根据杂化轨道之间的夹角判断 sp3：1
8、0928，sp2：120，sp：180。1有关杂化轨道的说法不正确的是()A杂化前后的轨道数目不变，但轨道的形状发生了改变Bsp3、sp2、sp 杂化轨道的夹角分别为 10928、120、180C四面体形、三角锥形、V 形分子的结构可以用杂化轨道理论解释D杂化轨道全部参与形成化学键答案 D2下列分子的空间构型可用 sp2 杂化轨道来解释的是()BF3 CH2=CH2 CHCHNH3 CH4A BCDA sp2 杂化轨道形成夹角为 120的平面三角形杂化轨道。BF3 为平面三角形且 BF 键夹角为 120；C2H4 中 C 原子为 sp2 杂化，且未杂化的 2p 轨道形成 键；同相似；乙炔中的
9、C 原子为 sp 杂化；NH3 中的 N 原子为 sp3 杂化；CH4 中的 C 原子为 sp3 杂化。3写出下列物质的杂化类型与粒子空间构型：(1)CS2_；(2)H3O_；(3)NO3 _；(4)SO24 _。答案(1)sp，直线形(2)sp3，三角锥形(3)sp2，平面三角形(4)sp3，正四面体形(1)sp 杂化和 sp2 杂化的两种形式中，原子还有未参与杂化的 p 轨道，可用于形成 键，而杂化轨道只能用于形成 键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。(2)杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同，中心原子杂化类型相同时孤电子对越多，键角越小。例如，NH3 中的氮原子与 CH4 中的碳原子
10、均为 sp3 杂化，但是键角分别为 107和 10928。1.配位键：电子对给予-接受键，可用 AB 表示，A 为配体中配位原子，B 为接受电子对的中心原子或离子。2配合物(1)配合物Cu(NH3)4SO4 的组成如下图表示。配位键与配合物中心原子：提供空轨道能接受孤电子对的原子或金属阳离子。配合物的中心原子一般是带正电荷的阳离子，最常见的是过渡金属的原子或离子。配体：含有孤电子对的原子、分子或阴离子。a阴离子：如 X(卤素离子)、OH、SCN、CN、RCOO、PO34等。b分子：如 H2O、NH3、CO、醇、胺、醚等。c原子：常为A、A、A 族元素的原子。配位数：直接同中心原子配位的原子或离
11、子的数目叫中心原子的配位数。如Fe(CN)64中 Fe2的配位数为 6，Cu(NH3)4Cl2 中 Cu2的配位数为 4。配合物离子的电荷数：等于中心原子或离子与配位体总电荷数的代数和。如Co(NH3)5Cln中，中心离子为 Co3，则 n2。(2)形成配合物的条件配体有孤电子对。中心原子有空轨道。(3)配合物的稳定性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。当作为中心原子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。(4)配合物形成时性质的改变颜色的改变，如 Fe(SCN)3 的形成。溶解度的改变，如 AgClAg(NH3)2。4若 X、Y 两种粒子之间可形成配位键，则
12、下列说法正确的是()AX、Y 只能均是分子BX、Y 只能均是离子C若 X 提供空轨道，则 Y 至少要提供一对孤电子对D若 X 提供空轨道，则配位键表示为 XY答案 C5Co(NH3)5BrSO4 可形成两种钴的配合物：P：Co(NH3)5BrSO4，Q：Co(SO4)(NH3)5Br。向 P、Q 的溶液中分别加入 BaCl2 溶液后，下列有关说法错误的是()AQ 溶液中会产生白色沉淀BP 溶液中会产生白色沉淀CQ 中 SO24 是配体DP、Q 的配位数均是 6A 由 P、Q 的化学式知 P 的外界是 SO24，Q 的外界是 Br，在溶液中前者能电离出大量的 SO24 而后者不能，故 Q 溶液中
13、不能产生白色沉淀。6 (1)在 Ni(NH3)62 中 Ni2 与 NH3 之 间 形 成 的 化 学 键 称 为_，提供孤电子对的成键原子是_。(2)CaF2 难溶于水，但可溶于含 Al3的溶液中，原因是_(用离子方程式表示，已知 AlF36 在溶液中可稳定存在)。(3)配合物Cr(H2O)63中，与 Cr3形成配位键的原子是_(填元素符号)。解析(1)Ni2与 NH3 之间形成共价键时，Ni2提供空轨道，N 提供孤电子对，形成配位键。(2)CaF2 中存在沉淀溶解平衡：CaF2(s)Ca2(aq)2F(aq)，溶液中的 F与 Al3形成配位离子 AlF36，使沉淀溶解平衡向右移动，导致氟化
14、钙溶解。(3)H2O 分子中的 O 原子有孤对电子，能与 Cr3形成配位键。答案(1)配位键 N(2)3CaF2Al3=3Ca2AlF36 (3)O当 堂 达 标 提 素 养 1能正确表示 CH4 中碳原子成键方式的示意图为()答案 D2下图是乙烯分子的模型，对乙烯分子中的化学键分析正确的是()Asp2 杂化轨道形成 键、未杂化的 2p 轨道形成 键Bsp2 杂化轨道形成 键、未杂化的 2p 轨道形成 键CC、H 之间是 sp2 杂化轨道形成的 键，C、C 之间是未能参加杂化的 2p 轨道形成的 键DC、C 之间是 sp2 杂化轨道形成的 键，C、H 之间是未能参加杂化的 2p 轨道形成的 键
15、A 乙烯分子中存在 4 个 CH 键和 1 个 C=C 键，C 原子上孤电子对数为 0，键电子对数为 3，则 C 原子采取 sp2 杂化，C、H 之间是 sp2杂化轨道形成的 键，C、C 之间有 1 个是 sp2 杂化轨道形成的 键，还有 1 个是未参加杂化的 2p轨道形成的 键。3下列不能形成配位键的组合是()AAg NH3 BH2O HCCo3 CO DAg H答案 D4用过量的 AgNO3 溶液处理含 0.01 mol 氯化铬(CrCl36H2O)的水溶液，生成 0.02 mol 的 AgCl 沉淀，此氯化铬最可能是()ACr(H2O)6Cl3BCrCl(H2O)5Cl2H2OCCrCl
16、2(H2O)4Cl2H2ODCrCl3(H2O)33H2OB 与 Ag反应生成 AgCl 沉淀的 Cl是由配合物在水溶液中电离出来的，因此在该配合物中 1 个 Cl在内界，2 个 Cl在外界。甲 5下图是甲醛分子的模型。根据该图和所学化学键知识回答下列问题：醛分子的比例模型 甲醛分子的球棍模型(1)甲醛分子中碳原子的杂化方式是_，作出该判断的主要理由是_。(2)下列是对甲醛分子中碳氧键的判断，其中正确的是_(填序号)。单键 双键 键 键 键和 键解析(1)原子的杂化轨道类型不同，分子的立体构型也不同。由图可知，甲醛分子为平面三角形，所以甲醛分子中的碳原子采取 sp2 杂化。(2)醛类分子中都含有 C=O 键，所以甲醛分子中的碳氧键是双键。一般来说，双键是 键和 键的组合。答案(1)sp2 杂化 甲醛分子的立体结构为平面三角形(2)课 时 分 层 作 业 点击右图进入 Thank you for watching!