学年人教版选修3 第2章第2节分子的立体构型第2课时学案文档格式.docx
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①BeCl2分子的形成
杂化后的2个sp杂化轨道分别与氯原子的3p轨道发生重叠,形成2个σ键,构成直线形的BeCl2分子。
②sp杂化:
sp杂化轨道是由一个ns轨道和一个np轨道杂化而得。
sp杂化轨道间的夹角为180°
,呈直线形(如BeCl2)。
③sp杂化后,未参与杂化的两个np轨道可以用于形成π键,如乙炔分子中的C≡C键的形成。
(2)sp2杂化——BF3分子的形成
①BF3分子的形成
②sp2杂化:
sp2杂化轨道是由一个ns轨道和两个np轨道杂化而得。
sp2杂化轨道间的夹角为120°
,呈平面三角形(如BF3)。
③sp2杂化后,未参与杂化的一个np轨道可以用于形成π键,如乙烯分子中的C===C键的形成。
(3)sp3杂化——CH4分子的形成
①CH4分子的立体构型
②sp3杂化:
sp3杂化轨道是由一个ns轨道和三个np轨道杂化而得。
sp3杂化轨道的夹角为109°
28′,呈空间正四面体形(如CH4、CF4、CCl4)。
归纳总结
杂化类型与分子的立体构型
中心原子(A)的杂化类型
参与杂化的轨道
生成杂化轨道数
成键电子对数
A原子的孤电子对数
分子的
立体构型
实例
分子式
结构式
sp
1个s
1个p
2
直线形
BeCl2
Cl—Be—Cl
sp2
2个p
3
平面三
角形
BF3
sp3
3个p
4
正四面
体形
CH4
1
三角
锥形
NH3
V形
H2O
1.有关杂化轨道的说法不正确的是( )
A.杂化前后的轨道数不变,但轨道的形状发生了改变
B.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°
28′、120°
、180°
C.四面体形、三角锥形、V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释
D.杂化轨道全部参与形成化学键
答案 D
解析 杂化轨道用于形成σ键和容纳孤电子对。
2.下列分子的立体构型可用sp2杂化轨道来解释的是( )
①BF3 ②CH2===CH2 ③ ④CH≡CH⑤NH3 ⑥CH4
A.①②③B.①⑤⑥
C.②③④D.③⑤⑥
答案 A
解析 sp2杂化轨道形成夹角为120°
的平面三角形,①BF3为平面三角形且B—F键夹角为120°
;
②C2H4中碳原子以sp2杂化,且未杂化的2p轨道形成π键;
③同②相似;
④乙炔中的碳原子为sp杂化;
⑤NH3中的氮原子为sp3杂化;
⑥CH4中的碳原子为sp3杂化。
二、杂化类型及分子构型的判断
1.杂化类型的判断方法
杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳孤电子对,而两个原子之间只能形成一个σ键,故有下列关系:
杂化轨道数=中心原子孤电子对数+中心原子结合的原子数,再由杂化轨道数判断杂化类型。
2.杂化轨道的立体构型与微粒的立体构型
VSEPR模型和杂化轨道的立体构型是一致的,略去VSEPR模型中的孤电子对,就是分子(或离子)的立体构型。
代表物
项目
CO2
CH2O
SO2
价层电子对数
杂化轨道数
杂化类型
杂化轨道
平面
三角形
正四
面体形
四面
VSEPR模型
分子构型
杂化类型的判断方法
(1)利用价层电子对互斥理论、杂化轨道理论判断分子构型的思路:
价层电子对杂化轨道数杂化类型杂化轨道构型。
(2)根据杂化轨道之间的夹角判断:
若杂化轨道之间的夹角为109°
28′,则中心原子发生sp3杂化;
若杂化轨道之间的夹角为120°
,则中心原子发生sp2杂化;
若杂化轨道之间的夹角为180°
,则中心原子发生sp杂化。
(3)有机物中碳原子杂化类型的判断:
饱和碳原子采取sp3杂化,连接双键的碳原子采取sp2杂化,连接三键的碳原子采取sp杂化。
3.计算下列各微粒中心原子的杂化轨道数,判断中心原子的杂化轨道类型,写出VSEPR模型名称。
(1)CS2__________、__________、__________。
(2)NH__________、__________、__________。
(3)H2O__________、__________、__________。
(4)PCl3__________、__________、__________。
(5)BCl3__________、__________、__________。
答案
(1)2 sp 直线形
(2)4 sp3 正四面体形 (3)4 sp3 四面体形 (4)4 sp3 四面体形 (5)3 sp2 平面三角形
4.碳原子有4个价电子,在有机化合物中价电子均参与成键,但杂化方式不一定相同。
在乙烷、乙烯、乙炔、苯、甲醛分子中,碳原子采取sp杂化的分子是(写结构简式,下同)________________,采取sp2杂化的分子是________________________________________,采取sp3杂化的分子是________。
答案 CH≡CH CH2===CH2、、HCHO CH3CH3
解析 采取sp杂化的分子呈直线形,采取sp2杂化的呈平面形,采取sp3杂化的呈四面体形。
杂化轨道类型
典型分子
SO3
平面三角形
三角锥形
正四面体形
1.下列关于原子轨道的说法正确的是( )
A.凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其立体构型都是正四面体
B.CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的
C.sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相近的新轨道
D.凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键
答案 C
解析 中心原子采取sp3杂化,轨道形状是正四面体,但如果中心原子还有孤电子对,分子的立体构型则不是正四面体;
CH4分子中的sp3杂化轨道是C原子的一个2s轨道与三个2p轨道杂化而成的;
AB3型的共价化合物,A原子可能采取sp2杂化或sp3杂化。
2.能正确表示CH4中碳原子的成键方式的示意图为( )
解析 碳原子的2s轨道与2p轨道形成4个等性的杂化轨道,因此碳原子4个价电子分占在4个sp3杂化轨道上,且自旋状态相同。
3.原子轨道的杂化不但出现在分子中,原子团中同样存在原子轨道的杂化。
在SO中S原子的杂化方式为( )
A.spB.sp2
C.sp3D.无法判断
解析 在SO中S原子的孤电子对数为0,与其相连的原子数为4,所以根据杂化轨道理论可推知中心原子S的杂化方式为sp3杂化,立体构型为正四面体形,类似于CH4。
4.在SO2分子中,分子的立体构型为V形,S原子采用sp2杂化,那么SO2的键角( )
A.等于120°
B.大于120°
C.小于120°
D.等于180°
解析 由于SO2分子的VSEPR模型为平面三角形,从理论上讲其键角应为120°
,但是由于SO2分子中的S原子有一对孤电子对,对其他的两个化学键存在排斥作用,因此分子中的键角要小于120°
。
5.在分子中,羰基碳原子与甲基碳原子成键时所采取的杂化方式分别为( )
A.sp2杂化;
sp2杂化
B.sp3杂化;
sp3杂化
C.sp2杂化;
D.sp杂化;
解析 羰基上的碳原子共形成3个σ键,为sp2杂化,两侧甲基中的碳原子共形成4个σ键,为sp3杂化。
6.ClO-、ClO、ClO、ClO中,中心原子Cl都是以sp3杂化轨道方式与O原子成键,则ClO-的立体构型是____________;
ClO的立体构型是________;
ClO的立体构型是____________;
ClO的立体构型是______________。
答案 直线形 V形 三角锥形 正四面体形
解析 ClO-的组成决定其立体构型为直线形。
其他3种离子的中心原子的杂化方式都为sp3杂化,那么从离子的组成上看其立体构型依次类似于H2O、NH3、CH4(或NH)。
[基础过关]
题组一 原子轨道杂化与杂化轨道
1.下列关于价层电子对互斥理论及杂化轨道理论的叙述不正确的是( )
A.价层电子对互斥理论将分子分成两类:
中心原子有孤电子对的和无孤电子对的
B.价层电子对互斥理论既适用于单质分子,也适用于化合物分子
C.sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道通过杂化形成的一组能量相近的新轨道
D.AB2型共价化合物的中心原子A采取的杂化方式可能不同
答案 B
解析 在VSEPR理论中,将分子分成了含孤电子对与不含孤电子对两种情况,显然分子的VSEPR模型与立体构型可能相同(不含孤电子对的情况下),也可能不同(含孤电子对的情况下),A项正确;
VSEPR模型的研究对象仅限于化合物分子,不适用单质分子,B项错误;
C项明显正确;
AB2型共价化合物由于其中心原子具有的孤电子对数和σ键电子对数可能不同,则其采取的杂化方式也可能不同,D项正确。
2.下列关于杂化轨道的叙述正确的是( )
A.杂化轨道可用于形成σ键,也可用于形成π键
B.杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对
C.NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的3个p轨道与H原子的1个s轨道杂化而成的
D.在乙烯分子中1个碳原子的3个sp2杂化轨道与3个氢原子的s轨道重叠形成3个C—Hσ键
解析 杂化轨道只用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对,不能用来形成π键,故B正确,A不正确;
NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的1个s轨道和3个p轨道杂化而成的,C不正确;
在乙烯分子中,1个碳原子的3个sp2杂化轨道中的2个sp2杂化轨道与2个氢原子的s轨道重叠形成2个C—Hσ键,剩下的1个
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