第二节分子的立体结构教案.doc

(完整版)第二节分子的立体结构教案
第二节分子的立体结构
（第一课时）
教学目标:
1。会判断一些典型分子的立体结构，认识分子结构的多样性和复杂性，理解价层电子对互斥模型。
2。通过对典型分子立体结构探究过程,学会运用观察、比较、分类及归纳等方法对信息进行加工，提高科学探究能力。
3.通过观察分子的立体结构，激发学习化学的兴趣,感受化学世界的奇妙。
教学重点：价层电子对互斥模型
教学难点：能用价层电子对互斥模型解释分子的立体结构
［新课导入］展示CO2、H2O 、CH4 、NH3 、BF3、CH2O分子的球棍模型
【问题】1。什么是分子的立体构型？

2。 同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结构却不同，什么原因？

同为四原子分子，CH2O与 NH3 分子的的空间结构也不同，什么原因？

3。分子的立体结构与稳定性有关
二、价层电子对互斥理论（VSEPR)-预测分子的立体构型
（一）几组概念
1.中心原子:对ABn型分子,B围绕A成键，则A为中心原子，n值为中心原子结合的原子数。
2.价层电子对：=σ键个数+中心原子上的孤对电子对个数

σ键电子对数 = 与中心原子结合的原子数

中心原子上的孤电子对数：法一：写电子式判断
法二： =1/2（a-xb）

a： 对于原子：为中心原子的最外层电子数

x : 与中心原子结合的原子数
b ： 与中心原子结合的原子最多能接受的电子数
（H为1，其他原子为“8—该原子的最外层电子数)
【实例】P38表2-4,仔细观察.
【巩固练习】

分子或离子
σ键电子对数
中心原子
a:
x
b
孤电子对数
CO2

NH3

H2O

CH4

BF3

SO2

CO32—

ＳＦ６

PCl5

SO42—

HCHO

HCN

（二）VSEPR模型预测分子的立体构型
1。 对ABn型的分子或离子，中心原子A价层电子对（包括成键σ键电子对和未成键的孤对电子对）之间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的那种构型，以使彼此之间斥力最小,分子体系能量最低，最稳定。
2. 预测分子的立体构型

【学生】读书Ｐ３８最后一段
（1)中心原子上无孤对电子的分子：价电子都用于形成共价键
ABn 价层电子对 ＶＳＥＰＲ模型 分子或离子的立体构型 范例
n=2 2 直线形 　　　直线形　　　　　　　CO2,CS2
n=3 3 平面三角形 　　　平面三角形　　　　CH2O、BF3
n=4 4 正四面体形 　　 正四面体形　　　　CH4、 CCl4
ABn 价层电子对 ＶＳＥＰＲ模型 分子或离子的立体构型 范例
n=５ ５　　　　　三角双锥　　　　　三角双锥　　　　　　　ＰＣｌ５
ｎ＝６　　　６　　　　　正八面体　　　　　正八面体　　　　　　　ＳＦ６

(2)中心原子上存在孤对电子的分子：
中心原子的孤对电子也要占据中心原子的空间，并与成键电子对互相排斥。
推测分子的立体模型必须略去孤对电子在价层电子对互斥模型占有的空间，剩下的就是分子的立体结构。
【展示】实例H2O、NH3、

【小结】ABn 型分子的VSEPR模型和立体结构
实例
σ键电子对数
孤对电子对数
价层电子对数
VSEPR模型
立体构型名称
电子对的排布模型
H2O
2
2
4
正四面体型
V形

NH3
3
1
4
四面体形
三角锥形

SO2

NF3

PH3

H3O+

【思考与交流】确定BF3、NH4+、SO32-的ＶＳＥＰＲ模型和它们的立体构型

课堂练习
1.下列物质中,分子的立体结构与水分子相似的是 ( ）
A.CO2 B.H2S C.PCl3 D.SiCl4
2.下列分子的立体结构,其中属于直线型分子的是 ( ）
A。H2O B。CO2 C。C2H2 D.P4
3。若ABn型分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤对电子，运用价层电子对互斥模型，下列说法正确的（ ）
A。若n=2,则分子的立体构型为V形 B。若n=3，则分子的立体构型为三角锥形
C.若n=4，则分子的立体构型为正四面体形 D。以上说法都不正确
【课后巩固练习】1。以上两个表格

2.
实例
σ键电子对数
孤对电子对数
价层电子对数
VSEPR模型
立体构型名称
SO3

CO32—

NH2-

SO42—

HCN

CH2O

【教学反思】

第二节分子的立体结构
（第二课时）
【新问题】1.写出碳原子的核外电子排布图，思考为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2 ？
2.甲烷分子呈正四面体结构,它的四个C-H键的键长相同,键角都是109°28 ′,四个C—H键的性质完全相同
根据价键理论，甲烷形成四个C-H键都应该是σ键，然而C原子最外层的四个电子分别2个在球形2S轨道、2个在相互垂直2P轨道上，用它们跟4个氢原子的1S原子轨道重叠，不可能形成四面体构型的甲烷分子
如何解决上列一对矛盾?
【讲解】值得注意的是价层电子对互斥模型只能解释化合物分子的空间构形，却无法解释许多深层次的问题。为了解决这一矛盾,鲍林提出了杂化轨道理论

sp3
三． 杂化轨道理论
C：2s22p2

【讲解】甲烷的形成过程：碳原子2s轨道中的一个电子吸收能量跃迁到2p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，于是由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同的轨道。我们把这种轨道称之为 sp3杂化轨道.
然后四个sp3杂化轨道上的电子间相互排斥，使四个sp3杂化轨道指向空间距离最远的正四面体的四个顶点，碳原子四个sp3杂化轨道分别与四个氢原子的1s轨道形成四个相同的s-sp3键，从而形成CH4分子。由于四个C—H键完全相同，所以形成的CH4分子为正四面体，键角为109°28 ′
1.杂化轨道理论
杂化：杂化是指在形成分子时，由于原子的相互影响,若干不同类型能量相近的原子轨道混杂起来，重新组合成一组新的原子轨道。这种重新组合的过程叫做杂化,所形成的新的轨道称为杂化轨道。
2. 要点：（1)发生轨道杂化的原子一定是中心原子.
(2） 参加杂化的各原子轨道能量要相近（同一能级组或相近能级组的轨道）。
(3） 杂化轨道的能量、形状完全相同。
(4） 杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目；杂化后原 子轨道方向改变，杂化轨道在成键时更有利于轨道间的重叠
（5） 杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤对电子。
（6）未参与杂化的p轨道，可用于形成π键

【讲解】学习价层电子对互斥理论知道: NH3和H2O的VSEPR模型和甲烷分子一样，也是正四面体的,因此它们的中心原子也是sp3杂化的。不同的是NH3和H2O的中心原子的4个杂化轨道分别用于σ键和孤对电子对，这样的4个杂化轨道显然有差【讲解】除sp3杂化轨道外，还有sp杂化轨道和sp2杂化轨道。sp杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道杂化而得;sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道杂化而得，
3. 杂化类型
（1） SP3杂化
（2） sp 杂化
sp 杂化
同一原子中 ns-np 杂化成新轨道；一个 s 轨道和一个 p 轨道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。
例：
BeCl2分子形成
激发
2s
2p
Be基态
2s
2p
激发态
杂化
键合
直线形
sp杂化态
直线形
化合态
Cl Be Cl
180°
同一原子中 ns-np 杂化成新轨道；一个 s 轨道和一个 p 轨道杂化组合成两个新的 sp 杂化轨道。

（3） sp2
sp2 杂化轨道间的夹角是120度，分子的几何构型为平面正三角形
2s
2p
B的基态
2s
2p
激发态
正三角形
sp2 杂化态
B
F
F
F
B
Cl
1200
Cl

【归纳总结】思考题:根据以上事实总结:如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型

思考题：根据以下事实总结：
2.如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型？

4. 如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型
杂化轨道数=价层电子对数=中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数

分子
杂化轨道数
杂化类型
VSEPR模型
分子空间构型
CO2

CH2O

SO2

NH3

H2O

CH4

【结论】
当中心原子的价层电子对数为4时，其杂化类型为sp3杂化，
当中心原子的价层电子对数为3时，其杂化类型为sp2杂化，
当中心原子的价层电子对数为2时，其杂化类型为sp杂化。
【反馈练习】
用杂化轨道理论分析下列物质的杂化类型、成键情况和分子的空间构型。
(1）CH2＝CH2 （2)CH≡CH

【讲解】C原子在形成乙烯分子时，碳原子的2s轨道与2个2p轨道发生杂化，形成3个sp2杂化轨道，伸向平面正三角形的三个顶点。
每个C原子的2个sp2杂化轨道分别与2个H原子的1s轨道形成2个相同的σ键，各自剩余的1个sp2杂化轨道相互形成一个σ键.
各自没有杂化的1个2p轨道则垂直于杂化轨道所在的平面,彼此肩并肩重叠形成π键。所以，在乙烯分子中双键由一个σ键和一个π键构成.

【讲解】C原子在形成乙炔分子时发生sp杂化。
两个碳原子以sp杂化轨道与氢原子的1s轨道结合形成σ键。各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成1个σ键，
两个碳原子的未杂化2p轨道分别在Y轴和Z轴方向重叠形成π键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。
【注意】:杂化轨道只能用于形成σ键或容纳孤对电子，剩余的未杂化p轨道还可形成π键。
【练习】在学习价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的基础上描述化合物中每个化学键是怎样形成的？
1．CO2
2 ．H2O
C原子发生SP杂化生成了两个SP轨道分别与两个O原子的一个P轨道形成两个σ键； C原子剩余的两个P轨道分别与两个O原子剩余的1个P轨道形成两个π键。
O原子发生SP3杂化生成了四个SP3杂化轨道，其中的两个分别与两个H原子的S轨道形成两个σ键； O原子剩余的两个SP3杂化轨道分别被两对孤对电子占据。
2.下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是
A、CO2与SO2 B、CH4与NH3
C、 BeCl2与BF3 D、C2H4与C2H2
3. 为什么CH4、NH3与H2O分子中中心原子的杂化轨道的类型都是sp3杂化，但三者的空间构型却大不相同？

4。BF3是平面三角形，但NF3却是三角锥形,试用杂化轨道理论加以说明.

[视野了解】

第三课时

四．配合物理论简介
【实验】2—1，观察实验,填写P41表格
固体

哪些溶液呈天蓝色

实验说明什么离子无色，什么离子呈天蓝色

【结论】呈天蓝色的物质是水和铜离子，【Cu（H2O)4]2+

【思考与交流】1。 Cu2+与H2O是如何结合的呢？
2。 为什么CuSO4 •5H2O晶体是蓝色而无水CuSO4是白色？

【思考】除水外,是否还有其他微粒也是电子对给予体呢?
【实验2-2】

现象
向硫酸铜水溶液中加入氨水
蓝色沉淀
Cu2++2NH3·H2O==Cu(OH）2↓+2NH4+

继续加入氨水
沉淀溶解，形成深蓝色溶液
Cu（OH）2+4NH3==[Cu(NH3)4］2++2OH—

加入乙醇
深蓝色的晶体: ［Cu(NH3）4] SO4·H2O

[Cu(NH3)4］2+离子

【实验2-3】在盛有氯化铁溶液（或任何含有的Fe3+溶液）的试管中滴加硫氰化钾（KSCN）溶液
现象：生成血红色溶液
原因：生成[Fe（SCN)n]3-n (n=1～6)

作用:检验或鉴定Fe3+，用于电影特技和魔术表演

（一） 配位键
1．概念：成键的两个原子一方提供孤对电子，一方提供空轨道而形成的共价键
2.形成条件：一方要有孤对电子，一方要有空轨道
注意：
①配位键是一种特殊的共价键
②H3O+、NH4+中含有配位键
③配位键与其他共价键的性质完全相同
3.配位键的表示方法

（二）配位化合物（配合物）
1。把金属离子（或原子)与某些分子或离子（称为配体）以配位键结合形成的化合物。
说明:
① 配位键的强度有大有小，因而有的配合物很稳定，有的不稳定；

②许多过渡元素金属离子对多种配体具有很强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属的配合物多。
③含有配位键的化合物不一定是配位化合物，如H3O+、NH4+中含有配位键
2.配合物的组成

① 中心原子：也称配位体的形成体,一般是带正电荷的阳离子,主要是过渡金属的阳离子，但也有中性原子。如：Ni(CO）5、Fe(CO）5中的Ni和Fe都是中性原子

② 配位体：配位体可以是阴离子,如X-、OH—、SCN-、CN—、C2O42—、PO43—等；也可以是中性分子，如H2O、NH3、CO、醇、胺、醚等.配位体中直接同中心原子配合的原子叫做配位原子。配位原子是必须含有孤对电子的原子，如NH3中的N原子,H2O分子中的O原子,配位原子常是VA、VIA、VIIA主族元素的原子。

③配位数:
与中心离子直接以配位键结合的配位原子个数
④配离子的电荷数:等于中心离子和配位体总电荷数的代数和
注意：有些配合物没有外界:如【Co（NH3） Cl3】，是难电离的物质

练习书写：
向硝酸银溶液中逐渐滴加氨水的离子方程式

【课后巩固练习】
1。气态氯化铝（Al2Cl6）是具有配位键的化合物，分子中原子间成键关系如图所示，请将下列结构中你认为是配位键的斜线上加上箭头

2、向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液，不能生成AgCl沉淀的是（ )
A：［Co(NH3） 4Cl2] Cl B:[Co（NH3） 3Cl3]
C:［Co（NH3） 6］ Cl3 D：［Co（NH3) 5Cl] Cl2
3、人体内血红蛋白是Fe2+卟林配合物， Fe2+与O2结合形成配合物,而CO与血红蛋白中的Fe2+也能生成配合物,根据生活常识，比较说明其配合物的稳定性.若发生CO使人中毒事故,首先该如何处理？还有哪种氧化物也可与血红蛋白中的Fe2+结合？

4、下列分子或离子中都存在着配位键的是 （ ）
A．NH3、H2O
B．NH4 + 、H3O+
C．N2、HClO
D． [Cu（NH3） 4］2+ 、PCI3
5。下列各种说法中错误的是（ ）
A、形成配位键的条件是一方有空轨道一方有孤对电子。
B、配位键是一种特殊的共价键。
C、配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。
D、共价键的形成条件是成键原子必须有未成对电子。

11