化學選擇性必修2微項目 甲醛的危害與去除——利用電負性分析與預測物質(zhì)性質(zhì)課文ppt課件

這是一份化學選擇性必修2微項目 甲醛的危害與去除——利用電負性分析與預測物質(zhì)性質(zhì)課文ppt課件，共60頁。PPT課件主要包含了課前自主學習，雜化原子軌道，雜化軌道的類型，苯的空間構(gòu)型，肩并肩，大π鍵，成鍵電子對，孤電子對，相互排斥，價電子總數(shù)等內(nèi)容，歡迎下載使用。
學習任務一　分子空間結(jié)構(gòu)的理論分析任務驅(qū)動:　為什么CH4是正四面體結(jié)構(gòu)的分子,C2H4是平面形分子? 1.雜化軌道理論(1)定義:在外界條件影響下,原子內(nèi)部能量_____的原子軌道重新組合成新的原子軌道的過程叫作原子軌道的雜化,組合后形成的一組新的原子軌道,叫作_____________,簡稱雜化軌道。
(2)特征:雜化軌道在角度分布上比單純的s或p軌道在某一方向上更_____,從而使它在與其他原子的原子軌道成鍵時重疊的程度更大,形成的共價鍵更_____。有多少個原子軌道參加雜化,就形成_____個雜化軌道?！鞠胍幌搿?1)是否任意能級的s軌道和p軌道都可以形成雜化軌道?提示:否。只有能量相近的s軌道和p軌道才可以發(fā)生雜化,形成雜化軌道。(2)原子軌道雜化后,數(shù)量和能量有什么變化?提示:雜化軌道與參與雜化的原子軌道數(shù)目相同,但能量不同,ns軌道與np軌道的能量不同,雜化后,形成的一組新的雜化軌道能量相同。
2.甲烷中碳原子的雜化類型(1)甲烷分子的空間構(gòu)型
(2)碳原子的雜化類型
【想一想】乙烯分子中的碳原子上的價電子全部參與雜化嗎?其中心原子的雜化類型是什么?提示:乙烯分子中的碳原子采取sp2雜化,兩個碳原子各用1個sp2雜化軌道上的電子相互配對,形成1個σ鍵,每個碳原子的另外兩個sp2雜化軌道上的電子分別與兩個氫原子的1s軌道上的電子配對形成1個σ鍵,每個碳上剩余的1個未參與雜化的2p軌道以“肩并肩”方式重疊形成π鍵。
【做一做】指出下列原子的雜化軌道類型及分子的空間構(gòu)型:(1)CO2中的C采取________雜化,空間構(gòu)型為________;?(2)SiF4中的Si采取________雜化,空間構(gòu)型為________;?(3)BCl3中的B采取________雜化,空間構(gòu)型為________;?(4)PH3中的P采取________雜化,空間構(gòu)型為________;?(5)N 中的N采取________雜化,空間構(gòu)型為________。?答案:(1)sp　直線形　(2)sp3　正四面體形　(3)sp2 　平面三角形　(4)sp3　三角錐形　(5)sp2　角形
學習任務二　苯分子的空間構(gòu)型任務驅(qū)動:苯分子是平面正六邊形,鍵角是120°,試用雜化軌道理論進行解釋。
2.苯分子中的大π鍵:六個碳原子上各有一個未參與雜化的垂直于碳環(huán)平面的___軌道,這六個軌道以“_______”的方式形成含有六個電子、屬于六個碳原子的_______。
學習任務三　價電子對互斥理論與等電子原理任務驅(qū)動:中心原子同是sp3雜化的CH4 是正四面體形分子,為什么H2O分子呈角型,NH3分子呈三角錐形? 1.價電子對互斥理論(1)基本觀點:分子中的中心原子的價電子對——___________和_________由于_________作用,盡可能趨向于彼此_____。(2)空間構(gòu)型(n個成鍵電子對全部是成單鍵的電子對且沒有孤電子對):
(3)若中心原子沒有孤電子對,為使價電子對之間的斥力最小,使分子的結(jié)構(gòu)盡可能采取_____的結(jié)構(gòu)。2.等電子原理(1)內(nèi)容:化學通式相同且___________相等的分子或離子具有相同的_________和相同的___________等結(jié)構(gòu)特征。(2)應用判斷一些簡單分子或離子的_________。
【想一想】等電子體在判斷空間構(gòu)型上的應用:(1) 、P 等離子具有___通式,價電子總數(shù)為32,中心原子采取___雜化,呈_________空間結(jié)構(gòu)。 、Cl 等離子具有___通式,價電子總數(shù)為26,中心原子采取___雜化,由于存在_________,分子空間構(gòu)型呈_________?！咀鲆蛔觥坑脙r電子對互斥理論判斷下列分子或離子的價電子對空間構(gòu)型及分子的空間構(gòu)型:
探究任務一　分子的空間構(gòu)型與雜化軌道的關(guān)系圖片情境　下面是幾種分子的空間構(gòu)型:
【問題探究】1.甲烷分子碳原子價電子:2s22p2,碳原子只有兩個未成對的2p電子,若碳原子與氫原子結(jié)合,應形成CH2,為什么是CH4?即使如圖1所示 碳原子與四個氫原子形成的分子應該具有不規(guī)則的正四面體結(jié)構(gòu)。那么,甲烷分子的正四面體構(gòu)型是怎樣形成的呢?
提示:當碳原子與4個氫原子形成甲烷分子時, 為了四個雜化軌道在空間盡可能遠離,使軌道間的排斥最小,能量最低,4個雜化軌道的伸展方向分別指向正四面體的四個頂點。
四個H原子分別以4個s軌道與C原子上的四個sp3雜化軌道相互重疊后,就形成了四個性質(zhì)、能量和鍵角都完全相同的s-sp3σ鍵,形成一個正四面體構(gòu)型的分子。
2.根據(jù)以下事實總結(jié):如何判斷一個化合物的中心原子的雜化類型?
提示:(1)一看分子的空間構(gòu)型,如果是直線形,則是sp雜化;如果是平面三角形,則是sp2雜化;如果是正四面體形,則是sp3雜化。(2)二看中心碳原子有沒有形成雙鍵或三鍵,如果有1個三鍵,則其中有2個是π鍵,用去了2個p軌道,所以形成的是sp雜化;如果有1個雙鍵,則其中有1個π鍵,用去了1個p軌道,所以形成的是sp2雜化;如果全部是單鍵,則形成的是sp3雜化。
【探究總結(jié)】1.判斷分子中心原子雜化類型的三種方法(1)根據(jù)雜化軌道的空間分布構(gòu)型判斷。①若雜化軌道在空間的分布為正四面體形或三角錐形,則分子的中心原子發(fā)生sp3雜化。②若雜化軌道在空間的分布呈平面三角形,則分子的中心原子發(fā)生sp2雜化。③若雜化軌道在空間的分布呈直線形,則分子的中心原子發(fā)生sp雜化。
(2)根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷。若雜化軌道之間的夾角為109°28′,則分子的中心原子發(fā)生sp3雜化;若雜化軌道之間的夾角為120°,則分子的中心原子發(fā)生sp2雜化;若雜化軌道之間的夾角為180°,則分子的中心原子發(fā)生sp雜化。(3)根據(jù)等電子原理進行推斷。如CO2是直線形分子,CNS-、 、 與CO2是等電子體,所以分子構(gòu)型均為直線形,中心原子均采用sp雜化。
2.分子的空間構(gòu)型與雜化類型的關(guān)系(1)當雜化軌道全部用于形成σ鍵時①sp雜化
(2)當雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對時,由于孤電子對對成鍵電子對的排斥作用,會使分子的構(gòu)型與雜化軌道的形狀有所區(qū)別。如水分子中氧原子的sp3雜化軌道有2個是由孤電子對占據(jù)的,其分子不呈正四面體構(gòu)型,而呈角形;氨分子中氮原子的sp3雜化軌道有1個由孤電子對占據(jù),氨分子不呈正四面體構(gòu)型,而呈三角錐形。
【易錯提醒】(1)形成分子時,通常存在激發(fā)、雜化和軌道重疊等過程。(2)原子軌道的雜化只有在形成分子的過程中才會發(fā)生,孤立的原子是不可能發(fā)生雜化的。(3)雜化前后軌道數(shù)目不變。(4)雜化后軌道的伸展方向及形狀發(fā)生改變。(5)只有能量相近的軌道才能雜化(ns、np)。(6)sp雜化和sp2雜化的兩種形式中,原子還有未參與雜化的p軌道,可用于形成π鍵,而雜化軌道只能用于形成σ鍵或者用來容納未參與成鍵的孤電子對。
【典例】(雙選)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,其空間構(gòu)型都是正四面體形B.CH4分子中的sp3雜化軌道是由C原子的2s軌道和碳原子的2p軌道雜化而形成的C.sp3雜化軌道是由同一個原子中能量相近的1個s軌道和3個p軌道重新組合而形成的一組能量相同的新軌道D.凡AB3型的共價化合物,其中心原子A均采用sp3雜化成鍵【解題指南】解答本題注意以下兩點:(1)可以利用判斷雜化類型的三種方法對中心原子的雜化類型進行判斷。(2)參與雜化的軌道必須是能量相近的同種元素的原子軌道。
【解析】選B、C。中心原子采取sp3雜化,空間構(gòu)型是正四面體形,但如果中心原子還有孤電子對,分子的空間構(gòu)型則不是正四面體;CH4分子中的sp3雜化軌道是由碳原子的一個2s軌道與三個2p軌道雜化而成的;AB3型的共價化合物,A原子可能采取sp2雜化或sp3雜化?！痉椒ㄒ?guī)律】中心原子雜化軌道類型的判斷方法(1)根據(jù)價電子對互斥理論分析分子或離子空間構(gòu)型,關(guān)鍵是分析分子或離子中的中心原子的成鍵電子對數(shù)和孤電子對數(shù)。(2)中心原子的價電子對數(shù)等于中心原子的雜化軌道數(shù)。
【探究訓練】1.(雙選)下列有關(guān)NCl3分子的敘述正確的是(　　)A.NCl3分子中的氮原子采取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分子中含有三個極性鍵【解析】選C、D。NCl3分子的中心原子氮原子的雜化軌道數(shù)為4,氮原子的雜化類型為sp3,含有1對孤電子對,對成鍵電子對具有排斥作用,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。
2.(雙選)下列分子中的中心原子雜化軌道的類型不同的是(　　)A.SO3與SO2　　　　B.PF3與NH3C.BeCl2與SCl2D.H2O與SO2【解析】選C、D。SO3中硫原子雜化軌道數(shù)為3,采取 sp2雜化方式,SO2中硫原子雜化軌道數(shù)為3,采取 sp2雜化方式, A不符合題意; PF3中磷原子雜化軌道數(shù)為4,采取 sp3雜化方式,NH3中氮原子雜化軌道數(shù)為4,采取 sp3雜化方式, B不符合題意; BeCl2中鈹原子雜化軌道數(shù)為2,采取 sp雜化方式,SCl2中硫原子雜化軌道數(shù)為4,采取sp3雜化方式,C符合題意;D中H2O的雜化軌道數(shù)為4,采取sp3雜化,SO2中硫的雜化軌道數(shù)為3,采取sp2雜化,D符合題意。
3.丙烯(CH3—CH==CH2)是石油化工基本原料之一,可用于生產(chǎn)多種重要有機化工原料。下列說法正確的是(　　)A.丙烯分子有8個σ鍵,1個π鍵B.丙烯分子中3個碳原子都是sp3雜化C.丙烯分子不存在非極性鍵D.丙烯分子中3個碳原子不在同一平面
【解析】選A。丙烯(CH3—CH==CH2)分子中C—C鍵、C—H鍵均為σ鍵,C==C鍵中一個σ鍵,一個π鍵,綜上所述在丙烯分子有8個σ鍵,1個π鍵,A項正確,B項錯誤;丙烯分子中存在碳碳單鍵和碳碳雙鍵的非極性鍵,C項錯誤;由于丙烯(CH3—CH==CH2)分子中形成雙鍵的兩個碳原子均是采用的sp2雜化,所以這兩個碳原子以及與之直接相連的原子構(gòu)成的空間構(gòu)型是平面形的分子,所以丙烯分子中的三個碳原子均在一個平面內(nèi),D項錯誤。
探究任務二 價電子對互斥理論的應用模型情境　下面是化學探究課上學生搭建的部分分子模型:
【問題探究】1.(1)NH3和BCl3均符合通式AX3,但NH3分子呈三角錐形而BCl3呈平面正三角形,請解釋原因。(2)CH2O分子中σ鍵和π鍵數(shù)目之比為多少?其中σ鍵采用哪種原子軌道的重疊方式?提示:(1)NH3分子中N原子上有未成鍵的孤電子對,對N—H鍵產(chǎn)生排斥作用,故呈三角錐形;BCl3分子中B原子上無孤電子對,故呈平面正三角形。(2)CH2O分子中含3個σ鍵和1個π鍵,故二者之比為3∶1;C—H鍵采用sp2-s重疊方式,C—O鍵采用sp2-p重疊方式。
2.氧原子的價電子排布式為2s22p4,兩個2p軌道各有一個未成對電子,可分別與一個H原子的1s電子形成一個σ鍵,不需雜化。但事實是:氧原子形成了四個sp3雜化軌道,且鍵角是104.5°,空間構(gòu)型為角形,為什么呢?
提示:在形成水分子時,O的2s軌道和2p軌道發(fā)生了sp3雜化,形成四個sp3雜化軌道,呈正四面體形。其中兩個sp3雜化軌道中各有一個未成對電子,另外兩個sp3雜化軌道已有兩對孤電子對,不再成鍵。氧原子與氫原子化合時,O的sp3雜化軌道與H的1s軌道重疊,形成兩個σ鍵。由于兩對孤電子對的電子云密集在O的周圍,對兩個成鍵的電子對有更大的排斥作用,使O—H鍵之間的鍵角被壓縮,因此H2O分子的空間構(gòu)型為角形。
3.CH4、NH3、H2O中心原子的雜化類型都為sp3,它們的鍵角為什么依次減小?從雜化軌道理論的角度思考,比較鍵角大小時有什么方法?提示:CH4、NH3、H2O中心原子都采取sp3雜化,中心原子的孤電子對數(shù)依次為0對、1對、2對。由于孤電子對對共用電子對的排斥作用使鍵角變小,孤電子對數(shù)越多排斥作用越大,鍵角越小。比較鍵角時,先看中心原子雜化類型,雜化類型不同時,一般鍵角按sp、sp2、sp3順序依次減小;雜化類型相同時,中心原子孤電子對數(shù)越多,鍵角越小。
【探究總結(jié)】1.分子中的中心原子的價電子對數(shù)的確定(1)成鍵電子對數(shù)由分子式確定。分子中有幾個σ鍵,就有幾對成鍵電子對。常見分子中成鍵電子對數(shù):(2)孤電子對數(shù)的計算。中心原子上的孤電子對數(shù)=
2.價電子對互斥模型與分子空間構(gòu)型的關(guān)系價電子對互斥理論模型說的是價電子對的空間構(gòu)型,而分子的空間構(gòu)型指的是成鍵電子對空間構(gòu)型,不包括孤電子對。①當中心原子無孤電子對時,兩者的構(gòu)型一致;②當中心原子有孤電子對時,兩者的構(gòu)型不一致。
3.雜化軌道類型的判斷(1)對于ABm型分子、中心原子的雜化軌道數(shù)可以這樣計算。 雜化軌道數(shù)n= 其中配位原子中,鹵素原子、氫原子提供1個價電子,硫原子、氧原子不提供價電子,即提供價電子數(shù)為0。
(2)離子的雜化軌道計算。n= (中心原子的價電子數(shù)+配位原子的成鍵電子數(shù)±電荷數(shù))。
【易錯提醒】(1)ABm型分子(A是中心原子,B是配位原子)中價電子對數(shù)n的計算:n= (2)在計算中心原子的價電子對數(shù)時應注意如下規(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個電子計算,氧族元素的原子按提供6個電子計算。③對于復雜離子,在計算價電子對數(shù)時,還應加上陰離子的電荷數(shù)或減去陽離子的電荷數(shù)。如P 中磷原子價電子數(shù)應加上3,而 中氮原子的價電子數(shù)應減去1。
④計算電子對數(shù)時,若剩余1個電子,即出現(xiàn)奇數(shù)電子,也把這個單電子當作1對電子處理。⑤雙鍵、三鍵等多重鍵作為1對電子看待。(3)對于 型離子,其中心原子上的孤電子對對數(shù)= (A的價電子數(shù)-每個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。
【典例】(2020·青島高二檢測)完成下列分子中心原子的雜化類型和分子空間構(gòu)型的內(nèi)容。(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:(1)首先計算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對孤電子對,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對孤電子對,OF2為角形。答案:(1)sp2　小于　sp2　平面三角形　(2)sp3　角形
【方法規(guī)律】雜化分子的鍵角與雜化類型的關(guān)系根據(jù)價電子對互斥理論的基本內(nèi)容:分子中的價電子對——成鍵電子對和孤電子對由于相互排斥作用,盡可能趨向彼此遠離。(1)當中心原子的價電子全部參與成鍵時,為使價電子斥力最小,就要求盡可能采取對稱結(jié)構(gòu)。(2)當中心原子的價電子部分參與成鍵時,未參與成鍵的孤電子對與成鍵電子對之間及孤電子對之間、成鍵電子對之間的斥力不同,從而影響分子的空間構(gòu)型。
(3)電子對之間的夾角越大,相互之間的斥力越小。(4)成鍵電子對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)含孤電子對的斥力由大到小順序:孤電子對—孤電子對>孤電子對—單鍵>單鍵—單鍵。
【探究訓練】1.(改編)三氟化氮(NF3)在微電子工業(yè)中有重要用途,其分子的空間構(gòu)型和中心原子的雜化方式為(　　)A.直線形、sp雜化B.平面三角形、sp2雜化C.三角錐形、sp2雜化D.三角錐形、sp3雜化
【解析】選D。(1)NF3分子中氮原子價電子對數(shù)=3+ (5-3)=4 氮原子價電子對空間構(gòu)型為四面體形 NF3為三角錐形。(2)NF3分子中,氮原子雜化軌道數(shù)= =4 氮原子雜化軌道(sp3雜化)
2.(雙選)若ABn的中心原子A上沒有未用于形成共價鍵的孤電子對,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)型為平面三角形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B、C。若中心原子A上沒有未用于成鍵的孤電子對,則根據(jù)斥力最小的原則,當n=2時,分子的空間結(jié)構(gòu)為直線形;n=3時,分子的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形;n=4時,分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形。
1.下列分子或離子的中心原子帶有一對孤電子對的是(　　)A.H2OB.AlCl3C.CH4D.PCl3【解析】選D。將選項中各物質(zhì)的未知數(shù)據(jù)代入公式:中心原子上的孤電子對數(shù)= ×(a-xb),經(jīng)計算知,選項中心原子上的孤電子對數(shù)依次為2、0、0、1。
2.(雙選)短周期主族元素A、B可形成AB3分子,下列有關(guān)敘述正確的是(　　)A.若A、B為同一周期元素,則AB3分子一定為平面正三角形B.若AB3分子中的價電子個數(shù)為24個,則AB3分子可能為平面正三角形C.若A、B為同一主族元素,則AB3分子一定為三角錐形D.若AB3分子為三角錐形,則AB3分子可能為NH3【解析】選B、D。A項,若為PCl3,則分子為三角錐形,錯誤;B項,BCl3滿足要求,其分子為平面正三角形,正確;C項,若分子為SO3,則為平面正三角形,錯誤;D項,分子可能為NH3,也可能為NF3等,正確。
3.(2020·煙臺高二檢測)下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是(　)A.CO2與SO2B.CH4與NH3C.BeCl2與BF3D.C2H4與C2H2【解析】選B。本題考查常見分子中中心原子的原子雜化軌道類型。CO2、BeCl2、C2H2屬于sp雜化;CH4、NH3屬于sp3雜化;SO2、BF3、C2H4屬于sp2雜化。B正確。
4.次氯酸是被廣泛用于游泳池的含氯消毒劑產(chǎn)品。 已知它的分子結(jié)構(gòu)式為H—O—Cl,下列有關(guān)說法正確的是(　　)A.O原子發(fā)生sp雜化B.O原子與H、Cl都形成σ鍵C.該分子為直線形分子D.該分子電子式是
【解析】選B。HClO分子的結(jié)構(gòu)式為H—O—Cl,O原子應為sp3雜化,形成4個雜化軌道,其中有2個孤電子對,另2個雜化軌道分別與H原子和Cl原子各形成1個σ鍵。因為O原子是sp3雜化,所以分子構(gòu)型為角形,其電子式為 ,故B項正確。
5.(2020·山東等級考)B3N3H6(無機苯)的結(jié)構(gòu)與苯類似,也有大π鍵。下列關(guān)于B3N3H6的說法錯誤的是(　　)A.其熔點主要取決于所含化學鍵的鍵能B.形成大π鍵的電子全部由N提供C.分子中B和N的雜化方式相同D.分子中所有原子共平面
【解析】選A。無機苯是分子晶體,其熔點主要取決于分子間的作用力,A錯誤;B原子最外層3個電子,與其他原子形成3個σ鍵,N原子最外層5個電子,與其他原子形成3個σ鍵,還剩余2個電子,故形成大π鍵的電子全部由N原子提供,B正確;無機苯與苯為等電子體,分子中含有大π鍵,故分子中B、N原子的雜化方式為sp2雜化,C正確;無機苯與苯為等電子體,分子中含有大π鍵,故分子中B、N原子的雜化方式為sp2雜化,所以分子中所有原子共平面,D正確。
6.(2020·無錫高二檢測)甲醛已經(jīng)被世界衛(wèi)生組織認定為一類致癌物。如圖所示是甲醛分子的模型。根據(jù)該圖和所學化學鍵知識回答下列問題: (1)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(2)甲醛分子中C—H鍵與C—H鍵間的夾角______(填“=”“>”或“