高中化学 第2章 化学键与分子间作用力 第2节 共价键与分子的空间构型(第4课时)分子的空间构型与分
化学键与分子的空间构型
化学键与分子的空间构型化学键是化学中的一个重要概念，它是描述原子之间结合的力。
在化学键的形成中，电子在原子之间转移、共享或重排，从而形成化学键。
通过化学键，原子可以组合成分子，并且这些分子的三维空间构型对它们在化学反应中的性质和活性起着至关重要的影响。
分子的空间构型是指分子中原子的空间排列方式。
原子之间的化学键的性质决定了分子的空间构型。
例如，共价键是由共享电子形成的一种连接形式。
共价键的键长和键角对分子的结构起着重要作用。
不同键长和键角会导致分子的不同构型。
例如，氨分子（NH3）和水分子（H2O）中的键角不同，从而使得氨分子呈现三角锥形构型，而水分子呈现微弯的构型。
除了共价键，离子键也是分子空间构型的一个重要因素。
离子键是由原子之间的电荷吸引力形成的。
正离子和负离子通过电荷吸引力相互结合形成离子键。
离子键的键能较高，使得离子在晶体中排列有序。
这种有序排列决定了离子晶体的空间构型。
例如，氯化钠晶体中，钠离子和氯离子以菱形密堆积的方式排列，形成立方晶系的构型。
另一种常见的化学键类型是金属键。
在金属中，金属原子之间通过顺滑的电子云相互结合形成金属键。
由于金属键的性质，金属具有良好的导电性和导热性。
金属键的强度和金属原子之间的排列方式决定了金属的物理性质和力学性质。
例如，钢中的铁原子通过金属键排列有序，形成具有高强度和韧性的晶格结构。
还有一种特殊的化学键类型是氢键。
氢键是由氢原子与较电负的原子（如氮、氧、氟）之间的电荷吸引力形成的键。
氢键通常较强，但比共价键和离子键弱。
氢键在生物体系中起着重要的作用。
例如，DNA分子的螺旋结构就是由氢键稳定的，这使得DNA能够保存遗传信息。
化学键的性质和分子的空间构型是相互关联的。
化学键的类型和强度决定了分子的整体结构。
分子的空间构型会影响分子的性质和反应性质。
例如，如果一个分子具有线性构型，那么它的极性可能较强，从而影响溶解度和反应性。
此外，分子的空间构型还与分子之间的相互作用有关，从而影响化学反应的速率和选择性。
选修3第2章第2节第1课时 一些典型分子的空间构型
碳原子的其他杂化类型sp2杂化
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Hale Waihona Puke 目导航杂化轨道只能形成σ键 或容纳未成键的孤电 子对，不能形成π键
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苯分子的空间构型
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苯分子的空间构型 根据杂化轨道理论，形成苯分子时每个碳原子的价电子原子轨道发生 _s_p_2杂化(如 s、px、py)，由此形成的三个 sp2 杂化轨道在同一平面内。这样， 每个碳原子的两个 sp2 杂化轨道上的电子分别与邻近的两个碳原子的 sp2 杂化轨道上的电子配对形成 σ 键，于是六个碳原子组成一个正六边形 的 碳环；每个碳原子的另一个 sp2 杂化轨道上的电子分别与一个氢原子的 1s 电子配对形成 σ 键。与此同时，每个碳原子的一个与碳环平面垂直的未参
一不变：轨道数目不变 3、只有原子形成分子时才会发生轨道杂化，单个原子是不会杂化的 4、只有能量相近的轨道才会相互杂化
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如何确定某原子成键时的杂化类型？
ABn型分子或离子
杂化轨道数=中心原子 的价层电子对数
杂化类型
sp 1
sp 2
sp 3
中心原子的价层电
？
？
？
子对中数心原子采取s_p__2_杂化,形成的__分__子一定是平面__三__角形吗？
杂化轨道的数目
__2__
杂化轨道间的夹角 __1_8__0__°__
_3___ __1_2__0_°___
4____ 10__9_._5__°___
空间构型
__直__线__型___ 平_面__三___角__形___ 正四__面__体__型_____
实例
C O 2、C 2H 2
高中化学第2章化学键与分子间作用力第2节第2课时价电子对互斥理论等电子原理鲁科3鲁科高二3化学
12/11/2021
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相关
(xiāngguā
12/11/2021
第十九页，共五十一页。
例1 利用(lìyòng)价电子对互斥理论推测下列分子或离子的空间构型。 (1)H2Se_______________；(2)OF2________________； (3)BCl3_______________；(4)PCl3________________； (5)SiCl4_______________；(6)SO2________________。
(1)CO、CN－与
[C≡N]－
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互为等电子体，CO的结构式为 N2 。
第十页，共五十一页。
，CN－的结构式为 C≡O
答案(dá
(2)CS2与 CO2 互为等电子(diànzǐ)体，CS2的结构式为S==C==S，C原子的杂化类型
为 sp，1 分子空间构型为
直线(zhíx。iàn)形
解题(jiě tí)反 思
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第二十六页，共五十一页。
二、等电子原理(yuánlǐ)及应用
1.判断方法 化学通式相同且价电子总数(zǒngshù)相等的分子或离子。 2.应用
等电子体的许多性质是相近的，空间构型是相同的。利用等电子体可以：
(1)判断一些简单分子或离子的空间构型； (2)利用等电子体在性质上的相似性制造新材料； (3)利用等电子原理针对某物质找等电子体。
价电子对数
价电子对的空间构型
2
直线形
3
三角形
4
四面体
这样已知价电子对的数目(shùmù)，就可以确定它们的空间构型。
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高中化学 第二章 化学键与分子间作用力 2.2 共价键与分子的空间构型(第2课时)价电子对互斥理论
第2课时价电子对互斥理论等电子原理课标解读重点难点1.了解杂化轨道的三种类型(sp3、sp2、sp)。
2.初步认识分子的空间构型。
3.能运用杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断分子的空间构型。
4.结合实例说明“等电子原理”的应用。
1.判断分子中心原子的杂化轨道类型。
(重点)2.用价层电子对互斥理论及杂化轨道理论推断分子的空间构型。
(难点)课前自主导学一、杂化轨道理论与分子空间构型1.sp3杂化与CH4分子的空间构型(1)杂化轨道的形成碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道， 2s轨道和 2p轨道“混合”，形成的4个sp3杂化轨道。
图示为：(2)sp3杂化轨道的空间指向碳原子的4个sp3杂化轨道指向，每个轨道上都有一个未成对电子。
(3)共价键的形成碳原子的4个轨道分别与4个H原子的轨道重叠形成4个相同的σ键。
(4)CH4分子的空间构型CH4分子为空间结构，分子中C—H键之间的夹角都是。
2．sp2杂化与BF3分子的空间构型(1)sp2杂化轨道的形成硼原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道。
1个2s轨道和 2p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的 sp2杂化轨道。
图示为：(2)sp2杂化轨道的空间指向硼原子的3个sp2杂化轨道指向，3个sp2杂化轨道间的夹角为。
(3)共价键的形成硼原子的3个轨道分别与3个氟原子的1个2p轨道重叠，形成3个相同的σ键。
(4)BF3分子的空间构型BF3分子的空间构型为，键角为。
3．sp杂化与BeCl2分子的空间构型(1)杂化轨道的形成Be原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道，1个2s轨道和1个2p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的个sp杂化轨道。
图示为：(2)sp杂化轨道的空间指向两个sp杂化轨道呈，其夹角为。
(3)共价键的形成Be原子的2个sp杂化轨道分别与2个Cl原子的1个轨道重叠形成相同的σ键。
思考交流：1．任意不同的原子轨道都可以杂化吗？二、价层电子对互斥模型1.理论分子中的价电子对(包括电子对和孤电子对)由于相互排斥作用，而趋向于尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取的空间构型。
共价键课堂用
分子对称性与分子的许多性质如极性、 旋光性及化学性质都有关
2.手性分子
左手和右手不能重叠
左右手互为镜像
手性异构体和手性分子
概念：如果一对分子，它们的构成和原子 的排列方式完全相似，但犹如左手和右手同 样互为镜像，在三维空间里不能重叠，这对 分子互称手性异构体。有手性异构体的分子 称为手性分子。
由于每个轨道中都含有1/4的s轨道成分和 3/4的p轨道成分，因此我们把这种轨道称之 为 sp3杂化轨道。
14
27
四个H原子分别以4个s轨道与C原子上的 四个sp3杂化轨道互相重叠后，就形成了四个 性质、能量和键角都完全相似的S-SP3σ键， 形成一种正四周体构型的分子。
①形成分子时，由于原子间的 互相作用，使同一原子内部能量 相近的不同类型原子轨道重新组 合形成的一组新的能量相似的杂 化轨道。有多少个原子轨道发生 杂化就形成多少个杂化轨道。
( ) OH
Cl H
A.OHC—CH—CH2OH B. OHC—CH—C—Cl OH Cl H Br
C.HOOC—CH—C—C—Cl
Br Br CH3
D.CH3—CH—C—CH3
CH3
思考
根据电荷分布与否均匀，共价键有极 性、非极性之分，以共价键结合的分 子与否也有极性、非极性之分呢？
分子的极性又是根据什么来鉴定呢？
3.等电子原理
含有相似价电子数和相似原子数的分子或 离子含有相似的构造特性。
符合等电子原理的分子或离子互为等电子 体。
等电子体有相似的性质。
等电子原理的某些应用：
（1）判断某些简朴分子或离子的立体构型：等电子体 普通有相似的立体构型。
（2）制造新材料方面的应用。
[练习]
选修3 第2章第2节 第1课时一些典型分子的空间构型 课件(49张) (1)
第2章 化学键与分子间作用力
价电子对互斥理论、等电子原理
1．价电子对互斥理论
(1)内容：分子中的中心原子的价电子对——成键电子对和孤电子
对由于相互□1 ________作用，尽可能趋向于彼此远离。
(2)成键电子对数可由分子式确定，等于与中心原子成键的原子数；
中心原子上的孤电子对数＝
中心原子的价电子数－与中心原子结合的原子未成对电子数之和
对数 的空间
空间构 实例
子对数 对数 排列方式
目 构型
型
4
0
正四面 CH4 体 CCl4
4 四面体 3
1
三角锥 NH3 NF3
2
2
V 形 H2O
栏目 导引
第2章 化学键与分子间作用力
杂化类型的判断方法 杂化轨道数＝中心原子形成的 σ 键数＋孤电子对数。sp1 杂化轨 道数为 2，sp2 杂化轨道数为 3，sp3 杂化轨道数为 4。
电子对 成键电
的空间 子对数
构型
孤电子 对数
第2章 化学键与分子间作用力
电子对的 排列方式
分子的 空间构
型
实例
2 直线形 2
0
平面
3
0
3 三角形
2
1
直线形
平面三 角形
BeCl2 CO2 BF3 BCl3
V 形 SnBr2 PbCl2
栏目 导引
第2章 化学键与分子间作用力
电子 电子对
分子的
成键电 孤电子 电子对的
2．根据价电子对互斥理论模型判断分子的空间构型 价电子对互斥理论模型说的是价电子对的空间构型，而分子的 空间构型指的是成键电子对空间构型，不包括孤电子对。 (1)当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致； (2)当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。
2018-2019学年高二化学选修3教师用书：第2章 第2节 第1课时 一些典型分子的空间构型
第2节共价键与分子的空间构型第1课时一些典型分子的空间构型1．了解典型的分子空间构型，能够制作典型分子的空间模型。
2．了解杂化轨道理论，掌握常见的杂化轨道类型。
(重点)3．能够应用杂化轨道理论解释典型分子的空间构型。
(难点)教材整理1轨道杂化和杂化轨道1.2．甲烷中碳原子的杂化类型。
(1)任意能级的s轨道和p轨道都可以形成杂化轨道。
(×)(2)有多少个原子轨道发生杂化就形成多少个杂化轨道。
(√)(3)杂化轨道用于形成π键。
(×)(4)杂化轨道能量相同。
(√)教材整理2杂化轨道的类型1个s轨道和2个p轨道能否形成sp1杂化轨道？【提示】不能。
轨道杂化后形成杂化轨道的数目与杂化之前相同。
1个s 轨道和2个p轨道形成sp2杂化轨道。
[合作·探究][探究背景]NH3、CH4两分子中，N、C原子都采用sp3杂化，NH3分子空间构型是三角锥形，CH4分子是正四面体形。
[探究问题]1．形成sp3杂化的原子轨道是哪些？杂化轨道夹角是多少？【提示】2s和2p原子轨道，109.5°。
2．两分子空间构型不同的原因是什么？【提示】形成的4个sp3杂化轨道中，NH3分子中只有三个轨道中的未成对电子与H原子的1s电子成键。
另1个轨道中有一对未成键的孤对电子不参加成键，但对成键电子对有较强的排斥作用，使三个N—H键角变小，成为三角锥形。
而CH4分子中4个杂化轨道都分别与4个H原子形成共价键，轨道夹角＝共价键键角＝109.5°，为正四面体形。
[核心·突破]1．杂化轨道的特点(1)形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。
(2)原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子是不可能发生杂化的。
(3)杂化前后轨道数目不变。
(4)杂化后轨道伸展方向、形状发生改变。
(5)只有能量相近的轨道才能杂化(n s、n p)。
2．分子空间构型的确定题组1轨道杂化和杂化轨道1．下列有关杂化轨道的说法不正确的是()A．原子中能量相近的某些轨道，在成键时，能重新组合成能量相等的新轨道B．轨道数目杂化前后可以相等，也可以不等C．杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理、能量最低原则C．CH4分子中两个sp3杂化轨道的夹角为109.5°【解析】轨道数目杂化前后一定相等。
分子结构课件
杂化轨道的类型
中心原子孤电子对数的确定方法 成键电子对数=中心原子成键的原子数
中心原子的孤电子对数 =中心原子的价电子的数-与中心原子结合 的原子未成对电子数之和∕2
价电子对互斥理论的应用
预测分子和离子的空间构型
对应练习
ABn
成键电子 对数 孤电子 对数 立体构 型
键角
范例
n＝2
4 _____
0 _____
杂化类型 参与杂化 的原子轨 道与数目 杂化轨道 的数目
sp
1个s轨 道和1个 p轨道
sp2
1个s轨道 和2个p轨 道
sp3
1个s轨道和 3个p轨道
2
3
4
杂化轨道类型与分子空间构型的关系
Байду номын сангаас
杂化类型
sp
180 °
sp2
sp3
109.5°
杂化轨道 间的夹角
空间构型 实例
120°
直线形
平面三角 形
正四面体 CH4 CCl4
CO2 C2H2
BF3
杂化轨道理论分析NH3 呈三角锥形的原因
【提示】
NH3 分子中的N原子价电子排布式为
2S22P3 ，1个2s轨道与3个2p轨道杂化后，形成 4个sp3杂化轨道，其中3个杂化轨道中是单电子，
分别与3个H原子形成σ键，一个杂化轨道中是成
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第3课时分子的空间构型与分子性质
课程学习目标
1.了解极性分子、非极性分子、手性分子等概念。
2.能举例说明等电子原理的含义及应用。
3.认识分子的空间构型与分子极性的关系,能运用有关理论预测分子的极性。
知识记忆与理解
知识体系梳理
一、等电子原理
1.定义: 相同相等的或具有相同的和等特征,这就是等电子原理的基本观点。
2.等电子原理的应用
利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的立体构型。
①S、P等离子具有AX4的通式,价电子总数为32,中心原子采取杂化,空间构
型呈四面体形。
②S、P等离子具有AX3的通式,价电子总数为26,中心原子采取杂化,空间构型呈三角锥形。
二、分子的对称性
1.依据的旋转或借助对称面的反映能够复原的分子称为对称分子。
2.手性碳原子
当连接在碳原子上时,这个碳原子是不对称碳原子,称为手性碳原子。
3.含有手性碳原子的分子是手性分子。
三、分子的极性
1.极性分子和非极性分子
极性分子:分子内存在的分子称为。
非极性分子:分子内没有的分子
2.分子极性的判断方法
①双原子分子的极性取决于键的极性
以极性键结合的双原子分子是分子,如HCl、CO、NO等;以非极性键结合的双原子分子是分子,如H2、O2、N2等。
同种原子形成的双原子分子都是分子。
②多原子分子的极性取决于分子的空间构型
含有极性键的多原子分子,空间结构对称的是分子,空间结构不对称的是分子。
3.分子的极性对物质性质的影响
分子的极性对物质的熔点、沸点、溶解性等物理性质有显著的影响,一般情况下,由极性分子构成的物质易溶于溶剂,由非极性分子构成的物质易溶于溶剂,这在化学上称为“相似相溶规则”。
基础学习交流
1.水是极性溶剂,苯是非极性溶剂。
试判断构成下列物质的分子是不是极性分子,并比较这些物质在水和苯中的溶解性大小。
溴单质氨气甲烷氟化氢
2.请指出下表中分子的空间构型,判断其中哪些属于极性分子,哪些属于非极性分子,并与同学交流讨论你的判断方法。
分子的空间构型与分子的极性
分子空间构
型
分子有无
极性
分
子
空间构
型
分子有无
极性
O2HF
CO2H2O
BF3NH3
CCl4
预习检测
1.下列叙述中正确的是( )。
A.以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子
B.以极性键结合起来的分子一定是极性分子
C.非极性键只存在于双原子单质分子中
D.非极性分子中一定含有非极性共价键
2.下列分子属于非极性分子的是( )。
A.HCl
B.CO
C.N2
D.NH3
3.将几种分子晶体在水和四氯化碳中的溶解情况填入下表(填“易溶”或“不易溶”):
蔗糖磷酸碘萘
水
四氯化碳
在两种溶剂中溶解情况存在差异的原因是
思维探究与创新
重点难点探究
探究:分子极性的判断
互动探究
下列叙述正确的是( )。
A.NH3是极性分子,分子中N原子处在由3个H原子所组成的三角形的中心
l4是非极性分子,分子中C原子处在由4个Cl原子所组成的正方形的中心
C.H2O是极性分子,分子中O原子不处在由2个H原子所连成的线段的中点
D.CO2是非极性分子,分子中C原子不处在2个O原子所连成的线段的中点
探究拓展
下列分子中,属于非极性分子的是。
①SO2②BeCl2③BF3④SO3⑤NH3
名师点拨
分子极性的判断方法
判断AB n型分子是否有极性,关键是看分子的空间构型。
1.根据所含键的类型及分子的空间构型判断
只含有非极性键的分子一般是非极性分子,例如P4、C60(O3除外)等。
如果含有极性键的分子的空间构型为直线形、正四面体形、三角双锥形、正八面体形等对称结构,则为非极性分子;如果含有极性键的分子的空间构型为V形、三角锥形、四面体(非正四面体)形等非对称结构,则为极性分子。
2.判断AB n型分子极性的经验规律
若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数,则为非极性分子;若不等,则为极性分子。
如:BF3、CO2、CH4、SO3等分子中,B、C、S等元素的化合价的绝对值等于其主族序数,则BF3、CO2、CH4、SO3等分子为非极性分子;H2O、NH3、SO2、PCI3等分子是极性分子。
技能应用与拓展
当堂检测
1.下列分子属于极性分子的是( )。
A.NH3
B.CO2
C.Cl2
D.CH4
2.下列各组分子中都属于含极性键的非极性分子的是( )。
A.CO2、H2S
B.C2H4、CH4
C.Cl2、C2H2
D.NH3、HCl
3.二氯苯的同分异构体有非极性分子和极性分子两种,其中属于非极性分子的结构简式是;属于极性分子的结构简式是。
总结评价与反思
思维导图构建
学习体验分享
参考答案
知识记忆与理解
知识体系梳理
一、1.化学通式且价电子总数分子离子立体构型化学键类型
2.①sp3 ②sp3
二、1.对称轴
2.四个不同的原子或基团
三、1.正、负两极极性分子正、负两极
2.①极性非极性非极性②非极性极性
3.极性非极性
基础学习交流
1.【答案】溴单质、甲烷、苯是非极性分子,氨气、氟化氢和水是极性分子。
根据“相似相溶规则”,溴单质、甲烷易溶于苯,不易溶于水;氨气、氟化氢不易溶于苯,但易溶于水。
2. 【答案】
分子的空间构型与分子的极性
分子空间构
型
分子有无
极性
分
子
空间构
型
分子有无
极性
O2直线形无HF 直线形有CO2直线形无H2O V形有
BF3
平面三
角形无NH3
三角锥
形
有
CCl4
正四面
体形
无
预习检测
1. 【解析】对于抽象的选择题可用反例法以具体的物质判断正误。
如O2、H2、N2等A项正
确;以极性键结合起来的分子不一定是极性分子,若分子空间结构对称,正、负电荷中心重合,就是非极性分子,如CH4、CO2、CCl4、CS2等,B项错误;非极性键也存在于某些多原子共价化合物中,如H2O2、C2H4、C2H5OH等和某些离子化合物中,如Na2O2,C项错误;非极性分子中不一定含有非极性共价键,如CH4、CO2,D项错误。
【答案】A
2.【答案】C
3. 【答案】
蔗糖磷酸碘萘
水易溶易溶
不易
溶不易溶
四氯化碳
不易
溶不易
溶
易溶易溶
根据“相似相溶规则”,极性溶质易溶于极性溶剂,水、蔗糖、磷酸是极性分子;非极性溶质易溶于非极性溶剂,碘、萘、四氯化碳是非极性分子
思维探究与创新
重点难点探究
互动探究
【解析】本题主要考查常见物质的结构和空间构型。
NH3是空间构型为三角锥形的极性分子,A 项错误;CCl4是以C原子为中心的正四面体形分子,B项错误;CO2是C原子在2个O原子中点的直线形分子,D项错误;而水分子是O原子在两个H原子中间的“V”形分子,即,故C项正确。
【答案】C
探究拓展
【答案】②③④
技能应用与拓展
当堂检测
1.【解析】CO2、CH4的正、负电荷中心重合,Cl2只有非极性键,都是非极性分子。
【答案】A
2. 【解析】此题考查键的极性和分子的极性。
A项中CO2结构为,H2S结构为,
所以都含极性键,但H2S是极性分子;B项中C2H4结构为,CH4为正四面体结构,都含极性键,且都属于非极性分子;C项中Cl2不含极性键,D项中NH3、HCl为极性分子,都不符合题意。
【答案】B
3.【解析】苯是平面正六边形结构,二氯苯的同分异构体属于非极性分子的结构应是对称结构,即;属于极性分子的结构是不对称结构,即和。
【答案】;和。