高中化學(xué)第2節(jié) 共價(jià)鍵與分子的空間結(jié)構(gòu)說課ppt課件

這是一份高中化學(xué)第2節(jié) 共價(jià)鍵與分子的空間結(jié)構(gòu)說課ppt課件，共59頁。PPT課件主要包含了雜化軌道理論，隨堂演練知識(shí)落實(shí)，課時(shí)對(duì)點(diǎn)練，內(nèi)容索引，正四面體形，°28′，CH2，雜化軌道，一個(gè)2s軌道，三個(gè)2p軌道等內(nèi)容，歡迎下載使用。
1.了解常見分子的空間構(gòu)型。2.理解雜化軌道理論的主要內(nèi)容，并能用雜化軌道理論解釋或預(yù)測(cè)某 些分子或離子的空間構(gòu)型。
二、典型分子的空間結(jié)構(gòu)
1.雜化軌道理論的提出研究證實(shí)，甲烷分子空間結(jié)構(gòu)為 ，鍵角為 ，而根據(jù)價(jià)鍵理論，碳原子的價(jià)電子中只有兩個(gè)未成對(duì)電子。若碳原子與氫原子結(jié)合，應(yīng)形成 ，而不是CH4；即使碳原子的一個(gè)2s軌道受外界條件影響躍遷到2p空軌道，使碳原子具有四個(gè)未成對(duì)電子，但這四個(gè)價(jià)電子的原子軌道是3個(gè)相互垂直的 軌道與1個(gè)球形的 軌道，它與四個(gè)氫原子形成的分子也不應(yīng)當(dāng)具有規(guī)則的正四面體形結(jié)構(gòu)。為了解決這一矛盾，鮑林提出了 理論。
2.甲烷中碳原子的雜化類型
3.軌道的雜化與雜化軌道
(1)任意能級(jí)的s軌道和p軌道都可以形成雜化軌道(　　)(2)有多少個(gè)原子軌道發(fā)生雜化就形成多少個(gè)雜化軌道(　　)(3)雜化軌道能量相同(　　)
1.能正確表示CH4中碳原子的成鍵方式的示意圖為
解析　碳原子的2s軌道與2p軌道形成4個(gè)等性的雜化軌道，因此碳原子4個(gè)價(jià)電子分占在4個(gè)sp3雜化軌道上，且自旋狀態(tài)相同。
2.ns軌道和np軌道雜化的類型不可能有A.sp雜化 B.sp2雜化C.sp3雜化 D.sp4雜化
解析　p能級(jí)只有3個(gè)軌道，不可能有sp4雜化。
雜化軌道理論四要點(diǎn)(1)能量相近原子在成鍵時(shí)，同一原子中能量相近的原子軌道可重新組合成雜化軌道。(2)數(shù)目不變形成的雜化軌道數(shù)與參與雜化的原子軌道數(shù)相等。(3)成鍵能力增強(qiáng)雜化改變?cè)熊壍赖男螤詈蜕煺狗较?，使原子形成的共價(jià)鍵更牢固。(4)排斥力最小雜化軌道為使相互間的排斥力最小，故在空間取最大夾角分布，不同的雜化軌道伸展方向不同。
1.CH4分子的空間結(jié)構(gòu)CH4分子中碳原子的雜化過程如下圖：
四個(gè)雜化軌道的未成對(duì)電子與四個(gè)氫原子的1s電子配對(duì)形成 鍵。因?yàn)樗膫€(gè)共價(jià)鍵的鍵長、鍵角相同，所以CH4分子的空間結(jié)構(gòu)為 。
2.乙烯分子的空間結(jié)構(gòu)乙烯分子中碳原子的雜化過程如下圖：
乙烯分子中每個(gè)碳原子的雜化軌道中含一個(gè)未成對(duì)電子，兩個(gè)碳原子各用一個(gè)sp2雜化軌道形成一個(gè) 鍵，每個(gè)碳原子的另外兩個(gè)sp2雜化軌道分別與兩個(gè)氫原子的1s軌道形成一個(gè) 鍵，剩下的一個(gè)未參與雜化的2p軌道以 的方式重疊，形成一個(gè) 鍵。
3.乙炔分子的空間結(jié)構(gòu)乙炔分子中碳原子的雜化過程如下圖：
乙炔分子中碳原子的雜化軌道中各含一個(gè)未成對(duì)電子，兩個(gè)碳原子各用一個(gè)sp雜化軌道形成一個(gè) 鍵，再用另外一個(gè)sp雜化軌道分別與氫原子的1s軌道形成一個(gè) 鍵，剩下的兩個(gè)未參與雜化的2p軌道以 的方式重疊，形成 個(gè) 鍵。
4.苯分子的空間結(jié)構(gòu)與大π鍵
5.NH3分子的空間結(jié)構(gòu)
6.雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系(1)當(dāng)雜化軌道全部用于形成σ鍵時(shí)
(2)當(dāng)雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對(duì)時(shí)，由于孤電子對(duì)的排斥作用，會(huì)使分子的空間結(jié)構(gòu)與雜化軌道的形狀不同，如H2O和NH3，O與N的雜化類型都為 雜化，孤電子對(duì)數(shù)分別為 、 ，分子空間結(jié)構(gòu)分別為 、 。
(1)第ⅠA族元素成鍵時(shí)不可能有雜化軌道(　　)(2)孤電子對(duì)有可能參加雜化(　　)(3)雜化軌道只能用來形成σ鍵(　　)
1.NH3分子空間結(jié)構(gòu)是三角錐形，而CH4是正四面體形，這是因?yàn)锳.兩種分子的中心原子雜化軌道類型不同，NH3為sp2雜化，而CH4是sp3 雜化B.NH3分子中N原子形成3個(gè)雜化軌道，CH4分子中C原子形成4個(gè)雜化軌道C.NH3分子中有一對(duì)未成鍵的孤對(duì)電子，它對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用較強(qiáng)D.NH3分子中有3個(gè)σ鍵，而CH4分子中有4個(gè)σ鍵
解析　NH3和CH4的中心原子均是sp3雜化，但NH3分子中有一對(duì)孤電子對(duì)，CH4分子中沒有孤電子對(duì)，由于孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間的排斥作用大于成鍵電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間的排斥作用，NH3分子進(jìn)一步被“壓縮”成三角錐形，甲烷則呈正四面體形。
2.下列有關(guān)NCl3分子的敘述正確的是A.NCl3分子中的N原子采取sp2雜化B.NCl3分子為平面三角形C.NCl3分子中Cl—N—Cl鍵角小于109°28′D.NCl3分子中含有非極性鍵
解析　NCl3分子的中心原子N原子有一對(duì)孤電子對(duì)，N原子的雜化類型為sp3，其中1個(gè)雜化軌道含有一對(duì)孤電子對(duì)，對(duì)成鍵電子對(duì)具有排斥作用，使鍵角小于109°28′，NCl3分子為三角錐形，分子中N—Cl鍵為極性鍵。
3.下列有關(guān)苯分子中的化學(xué)鍵描述正確的是A.每個(gè)碳原子的sp2雜化軌道中的其中一個(gè)形成大π鍵B.每個(gè)碳原子的未參加雜化的2p軌道形成大π鍵C.碳原子的三個(gè)sp2雜化軌道與其他原子形成三個(gè)π鍵D.碳原子的未參加雜化的2p軌道與其他原子形成σ鍵
解析　苯分子中每個(gè)碳原子的三個(gè)sp2雜化軌道分別與兩個(gè)碳原子和一個(gè)氫原子形成σ鍵。同時(shí)每個(gè)碳原子還有一個(gè)未參加雜化的2p軌道，它們均有一個(gè)未成對(duì)電子，這些2p軌道相互平行，以“肩并肩”方式相互重疊，形成一個(gè)多電子的大π鍵。
1.雜化軌道類型的判斷方法(1)雜化軌道類型與軌道夾角的關(guān)系
sp3→109°28′sp2→120°sp→180°
(2)根據(jù)分子(或離子)的空間結(jié)構(gòu)判斷
(3)對(duì)于ABm型分子，中心原子A的雜化方式判斷方法：
說明：①n為中心原子雜化軌道數(shù)目，n＝2時(shí)，為sp雜化，n＝3時(shí)，為sp2雜化，n＝4時(shí)，為sp3雜化。②配位原子B為氧原子或硫原子時(shí)，成鍵電子數(shù)為0；配位原子為氫原子或第ⅦA族元素時(shí)，每個(gè)配位原子有一個(gè)成鍵電子。
2.有機(jī)物中碳原子的雜化類型(1)根據(jù)碳原子形成的σ鍵數(shù)目判斷有機(jī)物中，碳原子雜化軌道形成σ鍵，未雜化軌道形成π鍵。(2)由碳原子的飽和程度判斷①飽和碳原子采取sp3雜化；②雙鍵上的碳原子或苯環(huán)上的碳原子采取sp2雜化；③三鍵上的碳原子采取sp雜化。
1.有關(guān)雜化軌道的說法不正確的是A.雜化軌道全部參與形成化學(xué)鍵B.雜化前后的軌道數(shù)不變，但軌道的形狀發(fā)生了改變C.sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角分別為109°28′、120°、180°D.四面體形、三角錐形的結(jié)構(gòu)可以用sp3雜化軌道解釋
2.下列對(duì)于NH3和CO2的說法中正確的是A.都是直線形結(jié)構(gòu)B.中心原子都采取sp雜化C.NH3為三角錐形結(jié)構(gòu)，CO2為直線形結(jié)構(gòu)D.N原子和C原子上都沒有孤電子對(duì)
解析　NH3和CO2分子的中心原子分別采取sp3雜化、sp雜化的方式成鍵，但NH3分子的N原子上有1對(duì)孤電子對(duì)來參與成鍵，根據(jù)雜化軌道理論，NH3的空間結(jié)構(gòu)應(yīng)為三角錐形，CO2的空間結(jié)構(gòu)為直線形。
3.下列關(guān)于原子軌道的說法正確的是A.凡是中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子，其空間結(jié)構(gòu)都是正四面體形B.CH4分子中的sp3雜化軌道是由4個(gè)H原子的1s軌道和C原子的2p軌道混合 起來而形成的C.sp3雜化軌道是由同一個(gè)原子中能量相近的1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道重新組 合而形成的一組能量相同的新軌道D.凡AB3型的共價(jià)化合物，其中心原子A均采用sp3雜化成鍵
解析　中心原子采取sp3雜化，但如果中心原子還有孤電子對(duì)，分子的空間結(jié)構(gòu)則不是正四面體；CH4分子中的sp3雜化軌道是C原子的一個(gè)2s軌道與三個(gè)2p軌道雜化而成的；AB3型的共價(jià)化合物，A原子可能采取sp2雜化或sp3雜化。
解析　 中碳原子形成了3個(gè)σ鍵，無未成鍵價(jià)電子對(duì)，需要形成3個(gè)雜化軌道，采用的雜化方式是sp2。兩邊的碳原子各自形成了4個(gè)σ鍵，無未成鍵電子對(duì)，需要形成4個(gè)雜化軌道，采用的是sp3雜化。
4.在 中，中間的碳原子和兩邊的碳原子分別采用的雜化方式是A.sp2　sp2 B.sp3　sp3C.sp2　sp3 D.sp 　sp3
5.下列關(guān)于雜化軌道的敘述正確的是A.雜化軌道可用于形成σ鍵，也可用于形成π鍵B.雜化軌道可用來容納未參與成鍵的孤電子對(duì)C.NH3中N原子的sp3雜化軌道是由N原子的3個(gè)p軌道與H原子的1個(gè)s軌道 雜化而成的D.在乙烯分子中1個(gè)碳原子的3個(gè)sp2雜化軌道與3個(gè)氫原子的s軌道重疊形 成3個(gè)C—H σ鍵
解析　雜化軌道只用于形成σ鍵或用來容納未參與成鍵的孤電子對(duì)，不能用來形成π鍵，故B正確，A不正確；NH3中N原子的sp3雜化軌道是由N原子的1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道雜化而成的，C不正確；在乙烯分子中，1個(gè)碳原子的3個(gè)sp2雜化軌道中的2個(gè)sp2雜化軌道與2個(gè)氫原子的s軌道重疊形成2個(gè)C—H σ鍵，剩下的1個(gè)sp2雜化軌道與另一個(gè)碳原子的sp2雜化軌道重疊形成1個(gè)C—C σ鍵，D不正確。
一、單項(xiàng)選擇題1.下列關(guān)于雜化軌道的說法錯(cuò)誤的是A.所有原子軌道都參與雜化B.同一原子中能量相近的原子軌道參與雜化C.雜化軌道能量集中，有利于牢固成鍵D.雜化軌道中不一定有電子
解析　參與雜化的原子軌道，其能量不能相差太大，如1s與2s、2p能量相差太大，不能形成雜化軌道，即只有能量相近的原子軌道才能參與雜化，故A項(xiàng)錯(cuò)誤，B項(xiàng)正確；雜化軌道一頭大一頭小，成鍵時(shí)利用大的一頭，可使原子軌道重疊程度更大，形成的化學(xué)鍵更牢固，故C項(xiàng)正確；并不是所有的雜化軌道中都有電子，可以是空軌道，也可以有孤電子對(duì)(如NH3、H2O)，故D項(xiàng)正確。
2.下列有關(guān)雜化軌道的說法不正確的是A.原子中能量相近的某些軌道，在成鍵時(shí)能重新組合成能量相等的新軌道B.軌道雜化前后軌道數(shù)目可以相等，也可以不等C.雜化軌道成鍵時(shí)，要滿足原子軌道最大重疊原理、最小排斥原理D.雜化軌道可分為sp、sp2、sp3雜化等
解析　A項(xiàng)，原子中能量相近的某些軌道，在成鍵時(shí)能重新組合成能量相等的新軌道，軌道數(shù)不變，軌道形狀發(fā)生變化，正確；B項(xiàng)，雜化軌道的數(shù)目與雜化前的軌道數(shù)目相等，但軌道形狀發(fā)生變化，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，雜化軌道成鍵時(shí)，要滿足原子軌道最大重疊原理、最小排斥原理，這樣形成的分子才能最穩(wěn)定，正確；D項(xiàng)，雜化軌道可分為sp、sp2、sp3雜化等，正確。
3.下列關(guān)于雜化軌道的敘述中，不正確的是A.分子中的中心原子通過sp2雜化軌道成鍵時(shí)，該分子不一定為平面三角 形結(jié)構(gòu)B.雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對(duì)C.N2分子中N原子沒有雜化，分子中有1個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵D.H3PO4分子中三種原子均以雜化軌道成鍵
解析　分子中的中心原子通過sp2雜化軌道成鍵時(shí)，該分子不一定為平面三角形結(jié)構(gòu)，可能呈六邊形，A正確；雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對(duì)，B正確；N2分子中N原子沒有雜化，2p能級(jí)的3個(gè)電子其中一個(gè)是“頭碰頭”式，形成σ鍵，其余2個(gè)2p電子以“肩并肩”式形成2個(gè)π鍵，C正確；H3PO4分子中三種原子不都是以雜化軌道成鍵，H與O原子之間是以共用電子對(duì)形成的共價(jià)鍵，D錯(cuò)誤。
解析　CH4中碳原子為飽和碳原子，采用sp3雜化。A項(xiàng)，亞甲基碳原子為飽和碳原子，采用sp3雜化；B、C項(xiàng)，C==C中的不飽和碳原子采用sp2雜化；D項(xiàng)，C≡C中的不飽和碳原子采用sp雜化。A項(xiàng)符合題意。
5.下列關(guān)于丙烯(CH3—CH==CH2)的說法正確的是A.丙烯分子有8個(gè)σ鍵，1個(gè)π鍵B.丙烯分子中3個(gè)碳原子都是sp3雜化C.丙烯分子不存在非極性鍵D.丙烯分子中3個(gè)碳原子不在同一平面
6.(2019·山西沁縣中學(xué)月考)據(jù)報(bào)道，大氣中存在一種潛在的溫室氣體SF5—CF3，下列關(guān)于SF5—CF3的說法正確的是A.分子中既有σ鍵又有π鍵B.所有原子在同一平面內(nèi)C.C的雜化方式為sp3雜化D.0.1 ml SF5—CF3分子中含8 ml電子
解析　SF5—CF3分子中只有共價(jià)單鍵，則分子中只有σ鍵，沒有π鍵，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；C原子形成4個(gè)σ鍵，沒有孤電子對(duì)，為sp3雜化，所有原子不可能共面，故B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；0.1 ml SF5—CF3分子中含有的電子數(shù)為0.1 ml×(16＋9×8＋6)＝9.4 ml，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。
7.乙炔的結(jié)構(gòu)式為H—C≡C—H，有關(guān)乙炔分子中化學(xué)鍵的描述不正確的是A.兩個(gè)碳原子均采用sp雜化方式B.兩個(gè)碳原子均采用sp2雜化方式C.每個(gè)碳原子都有兩個(gè)未雜化的2p軌道形成π鍵D.兩個(gè)碳原子均形成兩個(gè)π鍵
解析　乙炔分子中兩個(gè)碳原子均以1個(gè)s軌道和1個(gè)p軌道形成sp雜化軌道，兩個(gè)碳原子采用sp雜化，每個(gè)碳原子以兩個(gè)未雜化的2p軌道形成2個(gè)π鍵構(gòu)成碳碳三鍵，B項(xiàng)不正確。
8.苯分子不能使酸性KMnO4溶液褪色的原因是A.分子是平面結(jié)構(gòu)B.分子中只存在σ鍵C.苯不具有還原性D.分子中存在6電子大π鍵，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定
解析　苯分子中碳碳原子之間的鍵不是單純的單鍵或雙鍵，而是介于單、雙鍵之間的獨(dú)特的鍵，即存在6個(gè)電子的大π鍵，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，不能使酸性高錳酸鉀溶液褪色，所以選D。
9.(2019·衡水高二檢測(cè))有關(guān)原子雜化的說法正確的是A.空間結(jié)構(gòu)是正四面體的分子，中心原子都是以sp3雜化B.苯分子中的碳原子以sp2雜化軌道形成π鍵、未雜化的2p軌道也形成σ鍵C.乙烯分子的碳原子以sp2雜化，其中，C—H之間是以sp2雜化軌道形成 的σ鍵，C—C之間除了以sp2雜化軌道形成σ鍵外，未參加雜化的2p軌 道形成π鍵D.只要分子的中心原子的雜化類型相同，分子的鍵角就一定相同
解析　A項(xiàng)，比如白磷分子雖然為正四面體結(jié)構(gòu)，卻不發(fā)生雜化；B項(xiàng)，苯分子中的碳原子發(fā)生sp2雜化，碳原子之間以sp2雜化軌道形成σ鍵，每個(gè)碳原子上的未雜化的2p軌道重疊形成π鍵；D項(xiàng)，分子的中心原子的雜化類型相同，比如都是以sp3雜化的分子，由于中心原子上的孤電子對(duì)不同，對(duì)雜化軌道的排斥能力不同，導(dǎo)致分子的鍵角不同。
二、不定項(xiàng)選擇題10.下列分子的空間結(jié)構(gòu)可用sp2雜化軌道來解釋的是
①BF3?、贑H2==CH2　③ ④CH≡CH?、軳H3　⑥CH4
A.①②③ B.①⑤⑥ C.②③④ D.③⑤⑥
解析?、貰F3為平面三角形結(jié)構(gòu)且B—F鍵夾角為120°，B原子為sp2雜化；②C2H4分子中C原子采取sp2雜化，且未雜化的2p軌道形成π鍵；③苯分子中C原子采取sp2雜化；④乙炔分子中的C原子采取sp雜化；⑤NH3分子中N原子采取sp3雜化；⑥CH4分子中的碳原子采取sp3雜化。
11.下列分子的空間結(jié)構(gòu)是正四面體形的是①CH4　②NH3?、跜F4?、躍iH4?、軨2H4A.①②③ B.①③④C.②④⑤ D.①③⑤
12.下列說法正確的是A.H2SO4分子中S原子以雜化軌道成鍵
B. 的電子式為 ，該離子呈平面正方形
C.CH4分子中的4個(gè)C—H鍵都是由氫原子的1s軌道與碳原子的2p軌道重疊 形成的D.CH4分子中碳原子的sp3雜化軌道分別與4個(gè)氫原子的1s軌道重疊，形成 4個(gè)C—H鍵
解析　H2SO4分子中H、O原子沒有發(fā)生軌道雜化，A項(xiàng)正確； 呈正四面體形，B項(xiàng)錯(cuò)誤；CH4分子中碳原子的2s軌道與2p軌道進(jìn)行雜化形成4個(gè)sp3雜化軌道，然后碳原子的sp3雜化軌道與氫原子的1s軌道重疊形成C—H σ鍵，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。
13.sp3雜化形成的AB4型分子的空間結(jié)構(gòu)是A.平面四邊形 B.正四面體形C.四角錐形 D.平面三角形
三、非選擇題14.(2019·山西省實(shí)驗(yàn)中學(xué)月考)已知下列微粒：①CH4?、贑H2==CH2?、跜H≡CH　④NH3?、? 　 ⑥BF3　⑦H2O?、郒2O2。試回答下列問題。(1)微粒的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形的是_____(填序號(hào)，下同)。(2)中心原子為sp3雜化的是___________，中心原子為sp2雜化的是_____，中心原子為sp雜化的是___。(3)所有原子共平面(含共直線)的是_________，共直線的是_____。
解析　①CH4中C原子采取sp3雜化，CH4的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形；②CH2==CH2中C原子采取sp2雜化，CH2==CH2中所有原子共平面；③CH≡CH中C原子采取sp雜化，CH≡CH的空間結(jié)構(gòu)為直線形；④NH3中N原子采取sp3雜化，NH3的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形；⑤ 中N原子采取sp3雜化， 的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形；⑥BF3中B原子采取sp2雜化，BF3的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形。
15.小明同學(xué)上網(wǎng)查閱了如下資料：
請(qǐng)運(yùn)用該方法計(jì)算下列微粒的n值，并判斷中心原子的雜化類型。(1)NH3：n＝____，_____雜化。
(4)SO2：n＝____，_____雜化。