高中化學(xué)魯科版 (2019)選擇性必修2微項(xiàng)目 甲醛的危害與去除——利用電負(fù)性分析與預(yù)測物質(zhì)性質(zhì)說課ppt課件

這是一份高中化學(xué)魯科版 (2019)選擇性必修2微項(xiàng)目 甲醛的危害與去除——利用電負(fù)性分析與預(yù)測物質(zhì)性質(zhì)說課ppt課件，共48頁。PPT課件主要包含了必備知識(shí)·素養(yǎng)奠基，成鍵電子對(duì)，孤電子對(duì)，相互排斥，中心原子的價(jià)電子數(shù)，未成對(duì)電子數(shù)，直線形，正四面體，三角雙錐，正八面體等內(nèi)容，歡迎下載使用。
一、價(jià)電子對(duì)互斥理論1.價(jià)電子對(duì)互斥理論(1)基本觀點(diǎn):分子中的中心原子的價(jià)電子對(duì)——___________和_________由于_________作用,處于不同的空間取向且盡可能趨向于彼此遠(yuǎn)離。(2)空間取向的說明:①兩個(gè)原子之間的_____電子不論是單鍵還是多重鍵,均看作一個(gè)空間取向;②一對(duì)_________可以看作一個(gè)空間取向。
(3)孤電子對(duì)的計(jì)算方法:中心原子的孤電子對(duì)數(shù)=(___________________-其他原子的_____________之和)/2。說明:中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù),氫為1,其他原子=8-該原子的價(jià)電子數(shù)。
【做一做】請(qǐng)?zhí)顚懸韵卤砀裰械目瞻?
2.價(jià)電子對(duì)與分子空間構(gòu)型的對(duì)應(yīng)關(guān)系表
【情境·思考】二氧化硫是工業(yè)上制取硫酸的中間產(chǎn)物,也是化石燃料燃燒過程中的主要污染物之一。排放到大氣中的二氧化硫可形成酸雨,使水質(zhì)酸化,危害森林,破壞土壤,腐蝕石刻、建筑等。當(dāng)空氣中的二氧化硫濃度達(dá)到一定值時(shí)可引起眼結(jié)膜炎、急性支氣管炎、極高濃度時(shí)可導(dǎo)致聲門水腫、肺水腫和呼吸道麻痹。已知其分子式為SO2。據(jù)此回答下列問題。
(1)請(qǐng)計(jì)算SO2的成鍵電子對(duì)數(shù)、孤電子對(duì)數(shù)、價(jià)層電子對(duì)數(shù)。提示:SO2分子中的中心原子是S,成鍵電子對(duì)數(shù)為2。孤電子對(duì)數(shù)= (a-xb)= ×(6-2×2)=1,價(jià)電子對(duì)數(shù)=2+1=3。(2)根據(jù)SO2的成鍵電子對(duì)數(shù)和孤電子對(duì)數(shù)推測中心原子的雜化類型是什么?其空間構(gòu)型是什么?提示:由于其價(jià)電子對(duì)數(shù)是3,故其中心原子的雜化類型是sp2雜化;其空間構(gòu)型為角形。
二、等電子原理1.基本觀點(diǎn):_________相同且___________相等的___________具有相同的_________和相同的___________等結(jié)構(gòu)特征。
【想一想】(1)SiCl4、 、Si 、 四種微粒是等電子體嗎?為什么?若是,微粒的空間構(gòu)型是什么?提示:SiCl4、 、Si 、 四種微粒的組成通式和價(jià)電子總數(shù)都相等,互為等電子體,都呈四面體構(gòu)型。(2)NH3和H3O+兩種微粒是等電子體嗎?為什么?若是,微粒的空間構(gòu)型是什么?提示:NH3和H3O+兩種微粒的原子和價(jià)電子總數(shù)都相等,是等電子體,其立體構(gòu)型相似(三角錐形)。
知識(shí)點(diǎn)　價(jià)電子對(duì)互斥理論的應(yīng)用【重點(diǎn)釋疑】1.價(jià)電子對(duì)數(shù)的確定方法
(1)a表示中心原子的價(jià)電子數(shù)。對(duì)于主族元素:a=最外層電子數(shù);對(duì)于陽離子:a=價(jià)電子數(shù)-離子電荷數(shù);對(duì)于陰離子:a=價(jià)電子數(shù)+|離子電荷數(shù)|。(2)x表示與中心原子結(jié)合的原子數(shù)。(3)b表示與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù),氫為1,其他原子=8-該原子的價(jià)電子數(shù)。
2.價(jià)電子對(duì)數(shù)與分子空間構(gòu)型的關(guān)系價(jià)電子對(duì)互斥理論模型說的是價(jià)電子對(duì)的空間構(gòu)型,而分子的空間構(gòu)型指的是成鍵電子對(duì)空間構(gòu)型,不包括孤電子對(duì)。(1)當(dāng)中心原子無孤電子對(duì)時(shí),兩者的構(gòu)型一致;
(2)當(dāng)中心原子有孤電子對(duì)時(shí),兩者的構(gòu)型不一致。
3.雜化軌道類型的判斷(1)對(duì)于ABm型分子、中心原子的雜化軌道數(shù)可以這樣計(jì)算。 雜化軌道數(shù)n=
其中配位原子中,鹵素原子、氫原子提供1個(gè)價(jià)電子,硫原子、氧原子不提供價(jià)電子,即提供價(jià)電子數(shù)為0。例如:
(2)離子的雜化軌道計(jì)算:n= (中心原子的價(jià)電子數(shù)+配位原子的成鍵電子數(shù)±電荷數(shù))。
【易錯(cuò)提醒】(1)ABm型分子中心原子價(jià)電子對(duì)數(shù)目的計(jì)算方法ABm型分子(A是中心原子,B是配位原子)中價(jià)電子對(duì)數(shù)n的計(jì)算:n=
(2)在計(jì)算中心原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)時(shí)應(yīng)注意如下規(guī)定①作為配位原子,鹵素原子和氫原子均提供1個(gè)電子,氧族元素的原子不提供電子。②作為中心原子,鹵素原子按提供7個(gè)電子計(jì)算,氧族元素的原子按提供6個(gè)電子計(jì)算。③對(duì)于復(fù)雜離子,在計(jì)算價(jià)電子對(duì)數(shù)時(shí),還應(yīng)加上陰離子的電荷數(shù)或減去陽離子的電荷數(shù)。如 中磷原子價(jià)電子數(shù)應(yīng)加上3,而 中氮原子的價(jià)電子數(shù)應(yīng)減去1。
④計(jì)算電子對(duì)數(shù)時(shí),若剩余1個(gè)電子,即出現(xiàn)奇數(shù)電子,也把這個(gè)單電子當(dāng)作1對(duì)電子處理。⑤雙鍵、三鍵等多重鍵作為1對(duì)電子看待。
(3)對(duì)于 型離子,其中心原子上的孤電子對(duì)對(duì)數(shù)= (A的價(jià)電子數(shù)-每個(gè)B原子提供的電子數(shù)×m?電荷數(shù)n)①若為分子則n=0如SO3: (6-2×3+0)=0,②若為陽離子,則減去電荷數(shù),如 : (5-1×4-1)=0,③若為陰離子,則加上電荷數(shù),如 : (6-4×2+2)=0。
【思考·討論】(1)五原子的分子空間構(gòu)型都是正四面體嗎?提示:不是,只有中心原子所連四個(gè)鍵的鍵長相等時(shí)才為正四面體。如CH3Cl因C—H鍵和C—Cl鍵鍵長不相等,故CH3Cl分子的四面體不是正四面體。(2)VSEPR模型和分子的立體構(gòu)型二者相同嗎?提示:不一定相同。VSEPR模型指的是包括σ鍵電子對(duì)和孤電子對(duì)在內(nèi)的空間構(gòu)型;分子的立體構(gòu)型指的是組成分子的所有原子(只考慮分子內(nèi)的σ鍵)所形成的空間構(gòu)型。若分子中沒有孤電子對(duì),VSEPR模型和分子立體構(gòu)型一致;若分子中有孤電子對(duì),VSEPR模型和分子立體構(gòu)型不一致。
【案例示范】【典例】(2020·新鄉(xiāng)高二檢測)請(qǐng)完成下列各小題。(1)在SO2分子中,硫原子采取________雜化,SO2的鍵角________(填“大于”“等于”或“小于”)120°。SO3分子中硫原子采取________雜化,SO3分子的空間構(gòu)型為________。?(2)OF2中氧原子的雜化方式為________,OF2分子的空間構(gòu)型為________。?
【解題指南】解答本題注意以下三點(diǎn):(1)首先計(jì)算ABm型分子中心原子的雜化軌道數(shù);(2)然后判斷雜化類型;(3)最后根據(jù)微粒中的雜化軌道所形成的共價(jià)鍵類型判斷微粒的空間構(gòu)型。
【解析】(1)SO2分子中,硫原子的雜化軌道數(shù)為 =3,硫原子采取sp2雜化,但有1對(duì)孤電子對(duì),所以鍵角小于120°。SO3分子中硫原子雜化軌道數(shù)為 ×(6+0)=3,硫原子采取sp2雜化,SO3為平面三角形。(2)OF2分子中,氧原子的雜化軌道數(shù)= ×(6+2)=4,雜化類型為sp3雜化,含有2對(duì)孤電子對(duì),OF2為角形。答案:(1)sp2　小于　sp2　平面三角形　(2)sp3　角形
【母題追問】(1)上題(1)中的二氧化硫若形成S ,其雜化軌道類型及離子的空間構(gòu)型分別是什么?提示:S 中硫原子雜化軌道數(shù)為 ×(6+0+2)=4,硫原子采取sp3雜化,硫原子含有1對(duì)孤電子對(duì),所以該離子為三角錐形。(2)上題(1)中的三氧化硫若形成S ,其雜化軌道類型及離子的空間構(gòu)型分別是什么?提示:S 中硫原子的雜化軌道數(shù)為 ×(6+0+2)=4,硫原子采取sp3雜化,S 的空間構(gòu)型為正四面體形。
【規(guī)律方法】雜化分子的鍵角與雜化類型的關(guān)系根據(jù)價(jià)電子對(duì)互斥理論的基本內(nèi)容:分子中的價(jià)電子對(duì)——成鍵電子對(duì)和孤電子對(duì)由于相互排斥作用,盡可能趨向彼此遠(yuǎn)離。(1)當(dāng)中心原子的價(jià)電子全部參與成鍵時(shí),為使價(jià)電子斥力最小,就要求盡可能采取對(duì)稱結(jié)構(gòu)。(2)當(dāng)中心原子的價(jià)電子部分參與成鍵時(shí),未參與成鍵的孤電子對(duì)與成鍵對(duì)電子之間及孤電子對(duì)之間、成鍵電子對(duì)之間的斥力不同,從而影響分子的空間構(gòu)型。
(3)電子對(duì)之間的夾角越大,相互之間的斥力越小。(4)成鍵電子對(duì)之間斥力由大到小順序:三鍵—三鍵>三鍵—雙鍵>雙鍵—雙鍵>雙鍵—單鍵>單鍵—單鍵。(5)含孤電子對(duì)的斥力由大到小順序:孤電子對(duì)—孤電子對(duì)>孤電子對(duì)—單鍵>單鍵—單鍵。
【遷移·應(yīng)用】1.(2020·惠州高二檢測)硒(Se)是第ⅥA族元素,則SeS3的分子構(gòu)型是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　A.正四面體形B.角形C.三角錐形D.平面三角形【解析】選D。SeS3中的Se原子呈+6價(jià),Se原子的價(jià)電子對(duì)全部用于形成共價(jià)鍵,Se周圍有3個(gè)硫原子,故其分子構(gòu)型為平面三角形,D項(xiàng)正確。
2.(雙選)下列微粒中,中心原子含有孤電子對(duì)的是(　　)A.SiH4D.NH3【解析】選B、D。SiH4、H2O、CH4、NH3的電子式分別為 ,H2O分子中的O原子上有2對(duì)孤電子對(duì),NH3有一對(duì)孤電子對(duì)。
3.若ABn的中心原子A上沒有未用于形成共價(jià)鍵的孤電子對(duì),下列說法正確的是(　　)A.若n=2,則分子的空間構(gòu)型為角形B.若n=3,則分子的空間構(gòu)型為三角錐形C.若n=4,則分子的空間構(gòu)型為正四面體形D.以上說法都不正確
【解析】選C。若中心原子A上沒有未用于成鍵的孤電子對(duì),則根據(jù)斥力最小的原則,當(dāng)n=2時(shí),分子的空間結(jié)構(gòu)為直線形;n=3時(shí),分子的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形;n=4時(shí),分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形。
【補(bǔ)償訓(xùn)練】(2020·成都高二檢測)用價(jià)電子對(duì)互斥理論(VSEPR)可以預(yù)測許多分子或離子的立體構(gòu)型,有時(shí)也能用來推測鍵角大小。下列判斷錯(cuò)誤的是(　　)A.SO2、CS2、HI都是直線形分子B.BF3鍵角為120°C.BF3是平面三角形分子D.PCl3、NH3都是三角錐形分子
【解析】選A。A.SO2中價(jià)電子對(duì)數(shù)=2+ ×(6-2×2)=3且含有1對(duì)孤電子對(duì),所以SO2為角形結(jié)構(gòu),CS2、HI為直線形結(jié)構(gòu),故A錯(cuò)誤;B.BF3中價(jià)電子對(duì)數(shù)=3+ ×(3-3×1)=3,為平面三角形結(jié)構(gòu),所以BF3鍵角為120°,故B正確;C.BF3中中心原子價(jià)電子對(duì)數(shù)是3且不含孤電子對(duì),所以BF3分子是平面三角形結(jié)構(gòu),故C正確;D.PCl3、NH3中價(jià)電子對(duì)數(shù)=3+ ×(5-3×1)=4且含有1對(duì)孤電子對(duì),所以PCl3、NH3均為三角錐形結(jié)構(gòu),故D正確。
【素養(yǎng)提升】1659年,德國人J.R.格勞貝爾首次制得硝酸銨。19世紀(jì)末期,歐洲人用硫酸銨與智利硝石進(jìn)行復(fù)分解反應(yīng)生產(chǎn)硝酸銨。后由于合成氨工業(yè)的大規(guī)模發(fā)展,硝酸銨生產(chǎn)獲得了豐富的原料,于20世紀(jì)中期得到迅速發(fā)展,第二次世界大戰(zhàn)期間,一些國家專門建立了硝酸銨廠,用以制造炸藥。60年代,硝酸銨曾是氮肥的領(lǐng)先品種。中國在50年代建立了一批硝酸銨工廠。若組成硝酸銨的兩種微粒的結(jié)構(gòu)如下:
(1)根據(jù)上圖結(jié)合共價(jià)鍵理論, 中含有幾個(gè)σ鍵和幾個(gè)π鍵?提示:根據(jù)上圖中的硝酸根的結(jié)構(gòu)式可知在硝酸根中含有3個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵。(2)根據(jù)價(jià)電子對(duì)互斥理論,通過計(jì)算確定 和 的中心原子的雜化類型以及其空間構(gòu)型。提示:在 中,價(jià)電子對(duì)數(shù)=(5+1)/2=3,故中心原子N原子的雜化方式是sp2雜化,空間構(gòu)型為平面三角形;在 中,價(jià)電子對(duì)數(shù)=(5+4-1)/2=4,故中心N原子的雜化方式是sp3雜化,根據(jù)其離子的構(gòu)成可知,其空間構(gòu)型為正四面體型。
1.(2020·福州高二檢測)下列關(guān)于價(jià)電子對(duì)互斥理論的敘述不正確的是(　　)A.價(jià)電子對(duì)互斥理論可用來預(yù)測分子的空間構(gòu)型B.分子中中心原子的價(jià)電子對(duì)的相互排斥作用決定了分子的空間構(gòu)型C.中心原子上的孤電子對(duì)不參與相互排斥作用D.分子中鍵角越大,價(jià)電子對(duì)之間的斥力越小【解析】選C。中心原子上的孤電子對(duì)會(huì)占據(jù)中心原子周圍的空間,并參與相互排斥作用。
2.用價(jià)電子對(duì)互斥理論預(yù)測H2S和BF3的空間構(gòu)型,兩個(gè)結(jié)論都正確的是(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　　A.直線形;三角錐形B.角形;三角錐形C.直線形;平面三角形D.角形;平面三角形【解析】選D。在H2S中,價(jià)電子對(duì)數(shù)為4,若無孤電子對(duì)存在,則其應(yīng)為正四面體形。但中心原子S上有兩對(duì)孤電子對(duì),而且孤電子對(duì)也要占據(jù)中心原子周圍的空間,它們相互排斥,因此H2S為角形結(jié)構(gòu)。在BF3中,價(jià)電子對(duì)數(shù)為3,其中心原子B上無孤電子對(duì),因此BF3應(yīng)為平面三角形。
3.(2020·瀏陽高二檢測)根據(jù)等電子原理,下列各組分子或離子的空間構(gòu)型不相似的是(　　)A.SO2和O3B.N 和CH4C.H3O+和NH3D.CO2和H2O【解析】選D。D項(xiàng)中,CO2分子和H2O分子原子總數(shù)相等,價(jià)電子總數(shù)前者為16,后者為8,二者不屬于等電子體,則空間構(gòu)型不相似。
4.下列分子或離子的中心原子帶有一對(duì)孤電子對(duì)的是(　　)A.H2O　　　B.BeCl2　　　C.CH4　　　D.PCl3【解析】選D。將選項(xiàng)中各物質(zhì)的未知數(shù)據(jù)代入公式:中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)= ×(a-xb),經(jīng)計(jì)算知,選項(xiàng)中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)依次為2、0、0、1。
5.(2020·全國Ⅰ卷節(jié)選)Gdenugh等人因在鋰離子電池及鈷酸鋰、磷酸鐵鋰等正極材料研究方面的卓越貢獻(xiàn)而獲得2019年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)?；卮鹣铝袉栴}:(1)基態(tài)Fe2+與Fe3+離子中未成對(duì)的電子數(shù)之比為______。?(2)Li及周期表中相鄰元素的第一電離能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na),原因是___________________________________________。?I1(Be)>I1(B)>I1(Li),原因是______________________________________。?
(3)磷酸根離子的空間構(gòu)型為____________,其中P的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為________、雜化軌道類型為____________。?
【解析】(1)基態(tài)鐵原子的價(jià)電子排布式為3d64s2,失去外層電子轉(zhuǎn)化為Fe2+和Fe3+,這兩種基態(tài)離子的價(jià)電子排布式分別為3d6和3d5,根據(jù)洪特規(guī)則可知,基態(tài)Fe2+有4個(gè)未成對(duì)電子,基態(tài)Fe3+有5個(gè)未成對(duì)電子,所以未成對(duì)電子個(gè)數(shù)比為4∶5;(2)同主族元素,從上至下,原子半徑增大,第一電離能逐漸減小,所以I1(Li)>I1(Na);同周期元素,從左至右,第一電離能呈現(xiàn)增大的趨勢,但由于第ⅡA族元素基態(tài)原子s能級(jí)軌道處于全充滿的狀態(tài),能量更低更穩(wěn)定,所以其第一電離能大于同一周期的第ⅢA族元素,因此I1(Be)>I1(B)>I1(Li);(3)經(jīng)過計(jì)算,P 中不含孤電子對(duì),成鍵電子對(duì)數(shù)目為4,價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,因此其構(gòu)型為正四面體形,P原子是采用sp3雜化方式形成的4個(gè)sp3雜化軌道。