魯科版 (2019)第2節(jié) 原子結(jié)構(gòu)與元素周期表說課ppt課件

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理解價電子對互斥理論和等電子原理，能根據(jù)有關(guān)理論判斷簡單分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。
一、價電子對互斥(VSEPR)理論
1.基本觀點(diǎn)分子中的中心原子的 —— 由于相互 作用，處于不同的空間取向且盡可能趨向于彼此遠(yuǎn)離。
成鍵電子對(bp)和孤電子對(lp)
2.中心原子價電子對數(shù)的計(jì)算在計(jì)算中心原子的價電子對數(shù)時應(yīng)注意如下規(guī)定：(1)中心原子價電子數(shù)的確定方法：對于分子，中心原子的價電子數(shù)＝最外層電子數(shù)；對于陽離子，中心原子的價電子數(shù)＝最外層電子數(shù)－離子電荷數(shù)；對于陰離子，中心原子的價電子數(shù)＝最外層電子數(shù)＋離子電荷數(shù)。(2)配位原子的未成對電子數(shù)確定方法：與中心原子結(jié)合的原子稱為配位原子，氫原子為1，其他原子＝8－該原子的最外層電子數(shù)。
3.電子對之間的相互排斥作用大小的一般規(guī)律(1)成鍵電子對之間斥力由大到小順序： ＞ ＞ ＞ ＞ 。(2)含孤電子對的斥力由大到小順序： ＞__________ ＞ 。
成鍵電子對—成鍵電子對
4.根據(jù)價電子對互斥理論判斷分子或離子的空間結(jié)構(gòu)價電子對互斥理論模型(VSEPR模型)指的是價電子對的空間結(jié)構(gòu)，而分子的空間結(jié)構(gòu)指的是成鍵電子對空間結(jié)構(gòu)，不包括孤電子對。(1)當(dāng)中心原子價電子對全部是成單鍵的電子對且沒有孤電子對時，兩者的結(jié)構(gòu)一致。
(2)當(dāng)中心原子有孤電子對時，兩者的結(jié)構(gòu)不一致。例如：①乙醇分子中，羥基上的氧原子價電子對數(shù)為 ，故價電子對空間結(jié)構(gòu)為 ，但氧原子上有 對孤電子對，因此C—O—H呈 。②NH3分子中，N原子價電子對數(shù)為 ，故價電子對空間結(jié)構(gòu)為 ，但N原子上有 對孤電子對，因此NH3分子空間結(jié)構(gòu)為 。
(1)孤電子對的空間排斥力大于σ鍵電子對的排斥力(　　)(2)所有的三原子分子都是直線形結(jié)構(gòu)(　　)(3)VSEPR模型和分子的空間結(jié)構(gòu)一定是一致的(　　)(4)SO2與CO2分子的組成相似，故它們的空間結(jié)構(gòu)相同(　　)
1.分析下列微粒中心原子的雜化軌道類型和空間結(jié)構(gòu)：
2.(1)NH3與CH4 分子中心原子雜化方式相同，均為 雜化，但NH3鍵角小于CH4鍵角，原因是___________________________________________ 。(2)SnBr2分子中Sn—Br鍵的鍵角 120°(填“”或“＝”)。
NH3分子中N有一對孤電子對，對成鍵電子對的斥
力作用大，使得NH3分子鍵角減小
推斷ABn型分子中心原子雜化方式和分子空間結(jié)構(gòu)的一般步驟(1)確定中心原子的價電子對數(shù)(2)確定中心原子的雜化方式價電子對數(shù)與中心原子雜化方式的關(guān)系如下表：
(3)確定分子的空間結(jié)構(gòu)根據(jù)分子中成鍵電子對數(shù)和孤電子對數(shù)，可以確定分子的空間結(jié)構(gòu)，如下表：
1.基本觀點(diǎn)：指 相同、 相等的分子或離子具有相同的空間結(jié)構(gòu)和相同的化學(xué)鍵類型等結(jié)構(gòu)特征。2.等電子體：滿足等電子原理的分子或離子互稱為 。3.應(yīng)用：(1)判斷一些簡單分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。(2)針對某物質(zhì)尋找等電子體。
1.等電子體的結(jié)構(gòu)相似、物理性質(zhì)相似，下列各對粒子中，空間結(jié)構(gòu)相似的是A.SO2與O3 B.CO2與NO2C.CS2與NO2 D.PCl3與BF3
解析　A項(xiàng)中SO2與O3 互為等電子體，故結(jié)構(gòu)相似。
2.根據(jù)等電子原理，由短周期元素組成的粒子，只要其原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和相同，也可互稱等電子體，它們也具有相似的結(jié)構(gòu)特征。(1)僅由第2周期元素組成的共價分子中，互為等電子體的是_____和____；_____和______。
解析　僅由第2周期元素組成的共價分子中，即C、N、O、F組成的共價分子，如N2與CO價電子總數(shù)均為10，CO2與N2O價電子總數(shù)均為16個電子。
(1)同主族替換法同主族元素最外層電子數(shù)相等，故可將粒子中一個或幾個原子換成同主族元素原子，如O3與SO2、CO2與CS2互為等電子體。(2)左右移位法①將粒子中的兩個原子換成原子序數(shù)分別增加n和減少n(n＝1，2等)的原子，如N2與CO、 和CNO－互為等電子體。②將粒子中的一個或幾個原子換成原子序數(shù)增加(或減少)n的元素帶n個單位電荷的陽離子(或陰離子)，如 互為等電子體。(3)疊加法互為等電子體的微粒分別再增加一個相同的原子或同主族元素的原子，如N2O與CO2互為等電子體。
1.下列各組微粒屬于等電子體的是A.12CO2和14CO B.H2O和NH3C.NO＋和CN－ D.NO和CO
解析　根據(jù)等電子體的條件：①原子總數(shù)相同，②最外層電子數(shù)之和相等判斷，NO＋和CN－屬于等電子體。
2.甲酸分子(HCOOH)中碳原子的價電子對數(shù)為A.1 B.2 C.3 D.4
解析　該有機(jī)物中碳原子不存在孤電子對，價電子對數(shù)＝σ鍵數(shù)，故選C。
3.(2019·合肥高二檢測)下列各組分子中所有原子都可能處于同一平面的是A.CH4、CS2、BF3B.CO2、H2O、NH3C.C2H4、C2H2、C6H6D.CCl4、BeCl2、PH3
解析　題中的CH4和CCl4為正四面體形分子，NH3和PH3為三角錐形分子，這幾種分子的所有原子不可能都在同一平面上。CS2、CO2、C2H2和BeCl2為直線形分子，C2H4為平面形分子，C6H6為平面正六邊形分子，這些分子都是平面形結(jié)構(gòu)。
4.用價電子對互斥理論判斷SO3的空間結(jié)構(gòu)為A.正四面體形 B.V形C.三角錐形 D.平面三角形
解析　 的價電子對數(shù)為4，且含有一對孤電子對，所以其價電子對互斥模型為四面體形，而 的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，A項(xiàng)錯誤； 的價電子對數(shù)為4，不含孤電子對，所以其價電子對互斥模型與其空間結(jié)構(gòu)一致，B項(xiàng)正確； 的價電子對數(shù)為3，其中含有一對孤電子對，其價電子對互斥模型與其空間結(jié)構(gòu)不一致，C項(xiàng)錯誤； 的價電子對數(shù)為4，也含有一對孤電子對，其價電子對互斥模型與其空間結(jié)構(gòu)不一致，D項(xiàng)錯誤。
5.下列離子的價電子對互斥模型與其空間結(jié)構(gòu)一致的是
6.請解答下列各題：(1)寫出與H2O分子互為等電子體的兩種微粒的化學(xué)式：_____、______。
(2)寫出一種與 互為等電子體的微粒的化學(xué)式：_________________________。
解析　甲醛分子在由于C==O與C—H之間的排斥作用大于2個C—H鍵之間的排斥作用，所以甲醛分子中C—H鍵與C—H鍵之間的夾角小于120°。
(4)用價電子對互斥理論推斷甲醛中H—C—H的鍵角_____(填“＞”“＜”或“＝”)120°。
2.(2019·福建閩侯五校教學(xué)聯(lián)合體聯(lián)考)下列分子的中心原子含有一對孤電子對的是A.H2O B.BeCl2 C.CH4 D.PCl3
解析　其中NF3、 和H3O＋的中心原子N、C、O均采用sp3雜化，但是只形成3個化學(xué)鍵，有1個雜化軌道被孤電子對占據(jù)，又由于價電子對相互排斥，所以空間結(jié)構(gòu)為三角錐形；BF3中的B采用sp2雜化，空間結(jié)構(gòu)為平面正三角形，故選C。
3.在以下的分子或離子中，空間結(jié)構(gòu)的幾何形狀不是三角錐形的是A.NF3 B. C.BF3 D.H3O＋
4.(2019·遼寧撫順六校聯(lián)合體高二聯(lián)考)膦(PH3)又稱磷化氫，在常溫下是一種無色、有大蒜臭味的有毒氣體，電石氣的雜質(zhì)中常含有磷化氫。它的空間結(jié)構(gòu)是三角錐形。則下列關(guān)于PH3的敘述正確的是A.PH3分子中有未成鍵的孤電子對B.PH3中的P采取sp2雜化C.PH3是一種強(qiáng)氧化劑D.PH3分子中的P—H鍵間夾角是90°
解析　P最外層有5個電子，形成3個共價鍵后，PH3分子中有一對孤電子對，A項(xiàng)正確；PH3的結(jié)構(gòu)與NH3相似，P原子采取sp3雜化，B項(xiàng)錯誤；PH3中的P是－3價，有強(qiáng)還原性，C項(xiàng)錯誤；PH3的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，P—H鍵間夾角略小于NH3中N—H鍵間夾角，D項(xiàng)錯誤。
5.(2019·河北冀州中學(xué)高二月考)用價電子對互斥理論預(yù)測PCl3和 的空間結(jié)構(gòu)，結(jié)論正確的是A.直線形　三角錐形B.三角錐形　平面三角形C.V形　三角錐形D.直線形　平面三角形
解析　根據(jù)價電子對互斥理論知，ABn型分子的中心原子A上沒有孤電子對時，若n＝3，則分子的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，A錯誤；若n＝2，則分子的空間結(jié)構(gòu)為直線形，B錯誤；若n＝4，則分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，C正確，D錯誤。
6.(2019·昆明高二月考)若ABn型分子的中心原子上沒有孤電子對，應(yīng)用價電子對互斥理論，判斷下列說法正確的是A.n＝3時，則分子的空間結(jié)構(gòu)為V形B.n＝2時，則分子的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形C.n＝4時，則分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形D.n＝4時，則分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形
二、不定項(xiàng)選擇題7.下列不屬于等電子體的是A.N2和CO B.CO2和N2OC.PH3和HCl D.H2S和H2O
解析　A項(xiàng)，N2和CO均為雙原子分子，且均有10個價電子，屬于等電子體；B項(xiàng)，CO2和N2O均為三原子分子，且均有16個價電子，屬于等電子體；C項(xiàng)，PH3和HCl分子中所含原子數(shù)不同，不是等電子體；D項(xiàng)，H2S和H2O均為三原子分子，價電子數(shù)均為8，屬于等電子體。綜上所述，C項(xiàng)符合題意。
8.下列幾組微粒互為等電子體的是①　 ②NO＋和CN－?、跜O2和CS2?、躈2O和CO2?、軧F3和SO3A.僅①②③ B.僅④⑤C.僅①③④ D.①②③④⑤
解析　等電子體具有兩個明顯特征：一是原子總數(shù)相等，二是價電子總數(shù)相等。①～⑤組微粒的原子總數(shù)分別相等，其中① 的價電子總數(shù)均為26，②NO＋和CN－的價電子總數(shù)均為10，③CO2和CS2的價電子總數(shù)均為16，④N2O和CO2的價電子總數(shù)均為16，⑤BF3和SO3的價電子總數(shù)均為24，故D項(xiàng)正確。
9.(2019·湖北襄陽五中檢測)通常把原子總數(shù)和價電子總數(shù)相同的分子或離子稱為等電子體。人們發(fā)現(xiàn)等電子體的空間結(jié)構(gòu)相同，則下列有關(guān)說法中正確的是A.CH4和 互為等電子體，鍵角均為60°B. 互為等電子體，空間結(jié)構(gòu)相同C.H3O＋和PCl3互為等電子體，均為三角錐形結(jié)構(gòu)D.B3N3H6和苯互為等電子體，B3N3H6分子中存在“肩并肩”式重疊的軌道
解析　CH4和 互為等電子體，都是正四面體結(jié)構(gòu)，鍵角均為109°28′，A項(xiàng)不正確； 互為等電子體，均為平面正三角形結(jié)構(gòu)，B項(xiàng)正確；H3O＋和PCl3的價電子總數(shù)不相等，不互為等電子體，C項(xiàng)不正確；B3N3H6和苯互為等電子體，B3N3H6的空間結(jié)構(gòu)與苯相似，分子中存在“肩并肩”式重疊的軌道，D項(xiàng)正確。
三、非選擇題10.(2019·河北衡水中學(xué)高二月考)(1)在BF3分子中，F(xiàn)—B—F的鍵角是_____，硼原子的雜化軌道類型為____，BF3和過量NaF作用可生成NaBF4， 的空間結(jié)構(gòu)為___________。
解析　因?yàn)锽F3的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，所以F—B—F的鍵角為120°。
(2)肼(N2H4)分子可視為NH3分子中的一個氫原子被—NH2(氨基)取代形成的另一種氮的氫化物。NH3分子的空間結(jié)構(gòu)是________；N2H4分子中氮原子軌道的雜化類型是____。
(3)H＋可與H2O形成H3O＋，H3O＋中氧原子采用____雜化。H3O＋中H—O—H鍵角比H2O中H—O—H鍵角大，原因?yàn)開____________________________________________________________________。
解析　H3O＋中氧原子采用sp3雜化。
(4) 的空間結(jié)構(gòu)是__________，其中硫原子的雜化軌道類型是____。
H2O中氧原子有2對孤電子
對，H3O＋中氧原子只有1對孤電子對，排斥力較小
11.(1)S與O可形成 。① 的空間結(jié)構(gòu)為____________。②寫出一種與 互為等電子體的分子的化學(xué)式：___________________________。
CCl4(或SiCl4，合理答
(2)已知CO2為直線形結(jié)構(gòu)，SO3為平面正三角形結(jié)構(gòu)，NF3為三角錐形結(jié)構(gòu)，請推測COS、 、PCl3的空間結(jié)構(gòu)：_______________________________________________________________。
平面正三角形結(jié)構(gòu)；PCl3為三角錐形結(jié)構(gòu)
解析　C、N、O屬于同一周期元素且原子序數(shù)依次增大，同一周期元素的第一電離能隨著原子序數(shù)的增大呈增大趨勢，但第ⅤA族元素的第一電離能大于第ⅥA族元素的第一電離能，故第一電離能大小順序是N>O>C，同周期元素自左而右電負(fù)性增大，故電負(fù)性：O>N>C，氮原子的核電荷數(shù)為7，核外電子排布式為1s22s22p3，其最外層電子排布式是2s22p3。
12.氰化鉀是一種劇毒物質(zhì)，貯存和使用時必須注意安全。已知：KCN＋H2O2===KOCN＋H2O。回答下列問題：(1)OCN－中所含三種元素的第一電離能從大到小的順序?yàn)開_______(用元素符號表示，下同)，電負(fù)性從大到小的順序?yàn)開_______，基態(tài)氮原子最外層電子排布式為_______。
解析　OCN－含有3個原子，價電子總數(shù)為6＋4＋5＋1＝16，故其等電子體可以是CO2、N2O等。
(2)與OCN－互為等電子體的分子為______________(任舉一例)。
13.(2019·安徽蚌埠二中高二期中)短周期元素D、E、X、Y、Z原子序數(shù)逐漸增大。它們的最簡單氫化物分子的空間結(jié)構(gòu)依次是正四面體形、三角錐形、正四面體形、V形、直線形?；卮鹣铝袉栴}：(1)Y的最高價氧化物的化學(xué)式為____；Z的核外電子排布式是_______________________。(2)D的最高價氧化物與E的一種氧化物為等電子體，寫出該E的氧化物的化學(xué)式：_____。(3)D和Y形成的化合物，其分子的空間結(jié)構(gòu)為______，D原子的軌道雜化方式是_______。X與Z構(gòu)成的分子是______(填化學(xué)式)。
1s22s22p63s23p5
或[Ne]3s23p5
解析　短周期元素形成的最簡單氫化物有CH4、NH3、H2O、HF、SiH4、PH3、H2S、HCl等，空間結(jié)構(gòu)呈正四面體的有CH4、SiH4，呈三角錐形的有NH3、PH3，呈V形的有H2O、H2S。由D、E、X、Y、Z原子序數(shù)逐漸增大，它們的最簡單氫化物分子的空間結(jié)構(gòu)依次是正四面體形、三角錐形、正四面體形、V形、直線形知，D、E、X、Y、Z對應(yīng)的元素分別是碳、氮、硅、硫、氯，據(jù)此解答。
14.如圖是甲醛分子的模型，根據(jù)圖示和所學(xué)化學(xué)知識回答下列問題：
(1)甲醛分子中碳原子的雜化方式是________，作出該判斷的主要理由是_______________________________。
甲醛分子的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形
解析　原子的雜化軌道類型不同，分子的空間結(jié)構(gòu)也不同。由圖可知，甲醛分子為平面三角形，所以甲醛分子中的碳原子采取sp2雜化。
(2)下列是對甲醛分子中碳氧鍵的判斷，其中正確的是_____(填序號)。①單鍵?、陔p鍵　③σ鍵?、堞墟I?、荭益I和π鍵
解析　醛類分子中都含有C==O鍵，所以甲醛分子中的碳氧鍵是雙鍵。一般來說，雙鍵是σ鍵和π鍵的組合。
(3)甲醛分子中C—H鍵與C—H鍵間的夾角______(填“＝”“>”或“