第一单元 分子的空间构型
分子的空间构型公开课(课堂PPT)
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当氧族原子作为中心原子时,则可以 认为提供6电子 2)价层电子对数=σ键+孤电子对
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乙烯、苯，乙醛、丙酮、乙炔中C的 杂化与结构
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3）根据构型反推 乙烯、苯、乙醛、乙炔中C的杂化与结构
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判断杂化类型 二氧化硫，二氧化碳、三氯化磷、 三氧化硫
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4.杂化轨道和分子构型
29
（1）中心原子最外层电子均参与成键 物质的构型与杂化轨道构型相同
1）SP杂化 直线性 BeCl2 CO2 CS2
30
2）SP2杂化 平面三角形
BF3 BCl3
CO32-
NO3-
SO3
31
3）SP3杂化 四面体构型 CCl4 SiCl4 CF4 SiF4 CH4 SiH4 SO42- SiO44-
正四面体
键角
180
120
模型
109.5
18
3.几种物质成键分析 乙烯、乙炔、苯、石墨
19
乙烯结构：CH2=CH2
C:sp2杂化形成3个杂化轨道，分别与H和C形 成3个σ键，未杂化的p轨道形成1个π键
20
乙炔: H-C≡C-H
C:sp杂化形成2个杂化轨道，分别与H和C形 成2个σ键，未杂化的2个p轨道形成2个π键
35
Sp杂化 Sp2杂化 Sp3杂化
Sp3d杂化
Sp3d2杂化
36
37
5.价层电子对互斥理论
38
6.等电子体 问题的提出： N2和CO性质的相似性
熔沸点相近、均难溶于水 常温下都稳定 键能都很大 都形成2个π键 为什么具有这些相似性？？？
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等电子体 具有相同的原子数和价电子数 （或者全部电子数）的分子或离子。
分子结构课件
分子内氢键的存在使物质的溶沸点降低，也常 使溶解度降低。
分子间作用力 氢键
HF、HCl、HBr、HI
从范德华力考虑, 结构相似，相对分子量越大, 范德华力越大， b.p. 越高, 故 b. P. 为 HI > HBr > HCl, 但由于 HF 分子间有氢键，故 HF 的b.p. 在这 里最高, 破坏了从左到右 b.p. 升高的规律。
X,Y——电负性很大、半径很小的原子， 最常见的有F、O、N。(X、Y可以相同）
HF ： F 的电负性相当大, 电子对偏向 F, 而 H 几乎成了质
子,，可以把另一分子中的F原子吸引到它的附近。
氢键的种类
分子间作用力 氢键
分子间氢键：一个分子的X——H键与另一个分子的原子Y相结 合而形成的氢键。
H2O 和 HF 的分子间氢键很强, 以致于分子发生 缔合, 以(H2O)2、 (H2O)3、(HF)2、(HF)3 形式存在, 而 (H2O)2 排列最紧密, 4℃时, (H2O)2 比例最大, 故 4℃ 时水的密度最大。
分子间作用力之一 —— 范德华力
理想气体是假设分子没有体积也没有任何作用力为 基础确立的概念，当气体密度很小(体积很大、压力很 小)、温度不低时，实际气体的行为相当于理想气体。
事实上，实际气体分子有相互作用力。这种分子 间的作用力就被称为范德华力。
范德华力的特点
1.普遍地存在于固、液、气态任何微粒之间。力的 作用很小，微粒相离稍远，就可忽略；
2.没有方向性和饱和性，不受微粒之间的方向与个 数的限制；
3.分子结构相似时，相对分子质量越大，范德华力 越大； 分子的极性越大，范德华力越大。
范德华力的大小与物质的熔点、沸点等 物理性质有密切联系.。
《分子的空间结构》 说课稿
《分子的空间结构》说课稿尊敬的各位评委老师：大家好！今天我说课的题目是《分子的空间结构》。
下面我将从教材分析、学情分析、教学目标、教学重难点、教学方法、教学过程以及教学反思这几个方面来展开我的说课。
一、教材分析“分子的空间结构”是高中化学选修三《物质结构与性质》模块中的重要内容。
在此之前，学生已经学习了原子结构、共价键等知识，为本节内容的学习奠定了基础。
这部分内容不仅是对前面知识的深化和拓展，也为后续学习晶体结构等知识做好铺垫。
本节课主要介绍了分子的空间结构的相关概念，包括价层电子对互斥理论、杂化轨道理论等，通过这些理论来解释和预测分子的空间构型，帮助学生从微观角度理解物质的结构和性质之间的关系。
二、学情分析学生在之前的学习中已经具备了一定的原子结构和化学键的知识，但对于分子的空间结构的认识还比较模糊。
高二的学生思维活跃，具有较强的好奇心和求知欲，但抽象思维能力和空间想象力还有待提高。
因此，在教学中需要通过形象直观的方式引导学生理解抽象的概念，激发学生的学习兴趣，培养学生的思维能力。
1、知识与技能目标（1）了解价层电子对互斥理论和杂化轨道理论的基本内容。
（2）能够运用价层电子对互斥理论和杂化轨道理论解释和预测简单分子的空间构型。
2、过程与方法目标（1）通过对分子空间构型的探究，培养学生的观察能力、分析能力和归纳总结能力。
（2）通过模型构建和小组讨论，培养学生的合作学习能力和创新思维能力。
3、情感态度与价值观目标（1）让学生感受化学世界的奇妙，激发学生学习化学的兴趣。
（2）培养学生严谨的科学态度和勇于探索的精神。
四、教学重难点1、教学重点（1）价层电子对互斥理论和杂化轨道理论的基本内容。
（2）运用价层电子对互斥理论和杂化轨道理论解释和预测分子的空间构型。
（1）杂化轨道理论的理解和应用。
（2）准确判断分子的中心原子的价层电子对数。
五、教学方法为了突出重点，突破难点，实现教学目标，我将采用以下教学方法：1、讲授法：讲解价层电子对互斥理论和杂化轨道理论的基本概念和原理，使学生对新知识有初步的了解。
分子的空间构型
1.杂化轨道理论简介 杂化轨道理论简介
C的基态 的基态
激发态
sp3 杂化态
H
109°28’ ° ’
C H H H
sp3 杂化
原子形成分子时， 原子形成分子时，同一个原子中能量相近的一个 ns 轨道与三个 np 轨道进行混合组成四个新的原子轨道称为 sp3 杂化轨道。 杂化轨道。
形成的杂 轨道间 化轨道的 的夹角 伸展方向
指向正四 面体的4 面体的4个 顶点
sp3 杂化
2s
2p
杂化
sp3
均为 109.5° 109.5° 均为 120° 120°
1个s轨道和2个p轨道杂化 轨道和2 sp2 杂化
2s 2p 杂化 sp2
3 指向平面 每个杂化轨 正三角性 道上有1 道上有1个 的3个顶 点 未成对电子 2 指向直线 每个杂化轨 的两个方 道上有1 道上有1个 向 未成对电子
思考题：为了满足生成BF3和BeCl2的 思考题：为了满足生成 要求， 和 原子的价电子排布应如何改 要求，B和Be原子的价电子排布应如何改 用轨道式表示B和 原子的价电子结 变？用轨道式表示 和Be原子的价电子结 构的改变。 构的改变。 BF3中的 是sp2杂化，BeCl2 中的B是 杂化， 中的Be是 杂化 杂化。 中的 是sp杂化。
专题四 分子空间结构与物质性质 第一单元 分子构型与物质的性质
分子的空间构型
教学目标
• 1、了解杂化轨道的类型，并能运用杂 、了解杂化轨道的类型， 化轨道理论及价层电子对互斥理论判 断分子或离子的空间构型； 断分子或离子的空间构型； • 2、初步认识分子的空间构型、键角等 、初步认识分子的空间构型、 概念； 概念； • 3、能结合实例说明等电子体原理的应 、 用。
高考化学：分子构型与物质的性质
专题四分子空间结构与物质性质第一单元分子构型与物质的性质思考、分析两个问题：1．S原子与H原子结合为什么形成H2S分子，而不是H3S或H4S？答案：共价键具有饱和性，S原子最外层有两个未成对电子，故只可与两个H原子结合形成两对共用电子对，形成H2S分子，而不会形成H3S或H4S2.C原子与H原子结合形成的是CH4分子？而不是CH2或CH3？CH4 分子为什么具有正四面体的空间构型？(1)杂化轨道的形成碳原子的1个2s轨道上的电子进入2p空轨道，1个2s轨道和3个2p轨道“混合”起来，形成能量相同的4个sp3杂化轨道，可表示为(2)共价键的形成碳原子的4个sp3杂化轨道分别与四4个H原子的1s轨道重叠形成4个相同的σ键。
(3)CH4分子的空间构型甲烷分子中的4个C—H是等同的，C—H之间的夹角——键角是109.5°，形成正四面体型分子。
sp3杂化同一个原子中能量相近的一个ns轨道与三个np轨道进行混合组成四个新的原子轨道称为sp3 杂化轨道。
一、杂化轨道及其理论要点1.杂化：原子内部能量相近的原子轨道，在外界条件影响下重新组合的过程2.杂化轨道：原子轨道组合杂化后形成的一组新轨道3.轨道杂化的过程：激发→杂化→轨道重叠。
4.杂化结果①变化：轨道的能量（降低）和方向发生改变；不变：轨道数目不变②杂化轨道的电子云形状一头大，一头小。
杂化轨道增强了成键能力。
例如一个ns轨道与三个np轨道进行混合杂化后得到4个sp3 杂化轨道③常见杂化类型：sp、sp2、sp3④杂化轨道成键时应满足化学键间最小排斥，最大夹角如两个杂化轨道夹角理论上应为180°，三个杂化轨道为120°，四个为109°28′⑤杂化轨道一般用于形成σ键或容纳孤电子对。
未参与杂化的轨道上的电子可形成π键二、用杂化轨道理论解释分子的形成及分子中的成键情况1．用杂化轨道理论解释BeCl2、BF3分子的形成BF3是平面三角形构型，分子中键角均为120o；气态BeCl2是直线型分子构型，分子中键角为180o。
分子的空间构型
sp3 杂化 109.5º 正四面体
杂化轨道夹角 杂化轨道 空间取向
180º 直线
120º 平面 三角形
思考
BF3分子形成过程
2s
2p 激发 2s 2p 正三角形
B的基态
激发态
sp2 杂化态
F
B F F
120°
思考
BeCl2分子形成过程
2s 2p 激发 Be基态 2s 2p 杂化 直线形
价层电子对互斥理论
共价分子的几何外形取决于分 子价层电子对数目和类型。分子的 价电子对（包括成键电子对和孤电 子对）由于相互排斥作用,而趋向尽 可能远离以减小斥力而采取对称的 空间构型。
推断分子或离子的空间构型的具体步骤： 1、确定中心原子的价层电子对数， 以AXm为例 (A—中心原子,X—配位原子) ：
一般方法
1 、看中心原子有没有形成双键或叁键，如果有 1 个 叁键，则其中有 2个 π键，用去了 2个 p轨道，形成的 是sp杂化；如果有1个双键则其中有1个π键，形成的 是sp2杂化；如果全部是单键，则形成的是sp3杂化。 2、没有填充电子的空轨道一般不参与杂化.
3、确定分子空间构型的简易方法：
AB3 平面三角形 AB4 AB2 AB3 正四面体 V形 三角锥形
等电子体原理
具有相同的通式——ABm，而且价电子总数和原子数目
相等的分子或离子具有相同的结构特征,这个原理称为“等电 子体原理”。这里的“结构特征”的概念既包括分子的立体 结构，又包括化学键的类型，但键角并不一定相等，除非键 角为180或90等特定的角度。 （1）CO2、CNS–、NO2+、N3–具有相同的通式—AX2， 价电子总数16，具有相同的结构—直线型分子，中心原子上 没有孤对电子而取sp杂化轨道，形成直线形s-骨架，键角为
分子的空间构型
SP3杂化
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。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。
为了四个杂化轨道在空间尽可能远离,使轨道间的排 斥最小,四个杂化轨道的伸展方向分别指向正四面体 的四个顶点.
种轨道称之为sp2杂化轨道。
sp2杂化轨道的形成和空间取向示意图
sp2杂化轨道的形成和特点：
由1个s轨道与2个p轨道组合成3个sp2 杂化轨
道的过程称为sp2 杂化。每个sp2 杂化轨道中含有1/3 的s轨道成分和2/3的p轨道成分。
为使轨道间的排斥能最小，3个sp2杂化轨道呈正 三角形分布，夹角为1200。当3个sp2杂化轨道分别与 其他3个相同原子的轨道重叠成键后，就会形成平面 三角形构型的分子。
SP 2 2 180° 直线形 BeCl2 CO2 HgCl2 [Ag(NH3)2]+
SP2 3 3 120° 平面三 角形 BF3 COCl2 NO3— CO32—
SP3 4 4 109.5° 四面体 CH4 CCl4 CHCl3 PO43— 三角 双锥 PCl5 八面体 SF6
价电子 对数目 杂化类 型 理想几 何构型
注：在化合物中以等电子观点看：O－ 和F、Cl、NH2相当，O和CH2、NH相当。 则：
NO2 NOCl NO3 NO2 Cl
1个O 换 成 1个Cl
-
1个O 换 成1个Cl
-
CO3 COCl2
CH 3CH 2 CH 3 CH 3OCH 3
第一单元
分子构型与物质的性质
一 分子的空间构型
分子的空间构型 三原子分子的空间构型有直线型和V型两种.如 CO2分子为直线型,而水的空间构型为V型,键角为 104.5°
分子的空间构型(cc)
交流与讨论：
s轨道和p轨道参加的杂化，其杂化类型除了sp3杂化外，还 有sp2杂化、sp杂化等，杂化轨道的空间分布见课本图4—4。
结合BF3和BeCl2分子模型的动画，请思考下列问题： 1、为了满足生成BF3和BeCl2的要求，B、Be原子的价电子排
2、杂化轨道理论为我们认识、理解分子的 空间构型打开了一扇窗户。
激发态
sp2 杂化轨 （道平面正三角形）
三、Be原子 sp 杂化和BeCl2分子的空间构型
2p
2p
2p
2s
激发 2s
பைடு நூலகம்杂化
Be原子的基态
激发态
sp杂化轨道 （直线型）
科学探究：
试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成 键情况。（提示：杂化轨道只用于形成σ键或用 来容纳未参与成键的孤对电子）
1、C原子的价电子排布应如何改变？请用轨 道表示式表示C原子的价电子结构的改变。
2、C原子各用哪几个原子轨道参与杂化？形 成了几个什么类型的杂化轨道？
3、试分析C2H4和C2H2分子中共价键的成键情 况以及分子的空间构型。
请注意分析分子中π键（两个原子p轨道和p 轨道“肩并肩”的重叠）的形成
本课小结：
1、本堂课学习了sp3、sp2和sp三种主要的 原子轨道杂化的类型，通过杂化轨道理论很好的 解释了CH4、BF3、BeCl2和C2H4等常见分子的空间 构型。
布应如何改变？用轨道表示式表示B、Be原子的价电子结构的改 变。
2、B、Be原子各用哪几个原子轨道参与杂化？形成了几个 什么类型的杂化轨道？
3、试分析BF3和BeCl2分子中共价键的成键情况以及分子的 空间构型。
高中化学 专题4 分子空间结构与物质性质 第1单元 分子构型与物质的性质 第1课时 分子的空间构型
解析：C2H2 分子中，两个碳原子均采用 sp 杂化，每个 C 原子的 1 个 sp 轨道分别与 1 个 H 原子的 1s 轨道重叠形成 C—H σ 键，两个 C 原子各以 1 个 sp 轨道重叠形成 C—C σ 键，各以两个未杂化的 2p 轨道重叠形成 2 个 π 键，故 B 错。
答案：B
2．下列分子中，所有原子不可能处于同一平面的是
示为：
(2)共价键的形成：碳原子的 4 个____s_p_3____轨道分别与 4 个氢原子的____1_s_____轨道形成 4 个相同的___σ_键______。
(3)甲烷的分子构型：甲烷分子为_正__四__面__体___结构，4 个 C—H 键是等同的，键角__1_0_9_._5_°___。
4．分子的空间构型与物质的性质 具有相似分子空间构型的物质，在性质方面通常表现出 一定的__相__似__性____。
基础过关对点练
1．有关乙炔分子中的化学键描述不正确的是( ) A．两个碳原子采用 sp 杂化方式 B．两个碳原子采用 sp2 杂化方式 C．每个碳原子都有两个未杂化的 2p 轨道形成 π 键 D．两个碳原子形成两个 π 键
_1_个__s_轨_____ _道__与__2__个___ ___1_2__0_°___
_平__面__三__角__形_ BF3 、
p轨道 化 _________
CH2===CH2
sp _1_个__s_轨___道__ 杂 _与__1_个___p_轨__
道 化 _________
__1_8_0_°_ ___直__线__形___
价电子对数目与价电子对构型关系
价电子对数目 2
3
4
5
6
平面三 四面 三角双 八面 价电子对构型 直线形
分子的空间结构
BF3 (3+3)/2=3
CCl4 (4+4)/2=4;
O=CCl2 (4+2)/2=3
PCl5、 (5+5)/2=5
NH3 (5+3)/2=4
SF6 (6+6)/2=6
孤对电子、重键电子对斥力较大，会影响分子几何构型。
如 NH3 4原子成三角锥形键角107.3; H2O 3原子成三角形键角104.5; O=CCl2 4原子成三角形,键角124.3、111.4。
Zn(NH3)42+
顺反异构
叶绿素结 构示意图
碳铂的结构模型
配合物的形成与结构
1。通过实验分析认识配合物的形成与应 用—CuSO4与过量氨水作用不生成沉淀， 难检验出NH3与Cu2+，可检验出SO42- ， 用硝酸溶解后，恢复蓝色，可用碱检验出 NH3，说明NH3与Cu2+的结合。
2。通过NH3形成NH4+的分析，认识配为 位键的形成，应用于分析NH3与Cu2+结的 结合，认识Cu(NH3)42+的结构，配位键 形成的条件。
CH≡CH sp
直线型
C6H6 sp2 平面结构
分子空间构型的教学
从化学2 已学实例出发: HCl、H2S、CH4 ,讨论: 1. 分子的组成决定与什么？成键原子的化合价、形成共 用电子对的数目。 2. 分子的空间结构决定于什么？---杂化轨道理论
3. 分子空间结构的预测、解释与判断的一些理论----价电 子对互斥理论、等电子原理。
编写 思路
揭示分子构型与物质性质的关系
结构模拟
认识杂化 轨道
理解分 子构型
说明物 质性质
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分子的空间构型教学案
【学习目标】
1、理解杂化轨道理论的主要内容,掌握三种主要的杂化轨道类型；
2、学会用杂化轨道原理解释常见分子的成键情况与空间构型；
3、掌握价层电子对互斥理论,知道确定分子空间构型的简易方法；
【学习重点】杂化轨道理论、价层电子对互斥理论、分子空间构型的简易方法
【学习难点】杂化轨道理论、价层电子对互斥理论
【学习方法】讲解法、归纳法
【课时安排】1课时
【教学过程】
〖你知道吗〗1、C原子与H原子结合形成的分子为什么是CH4,而不是CH2？CH4分子为什么具有正四面体结构？
2、为什么H2O分子是“V”型、键角是104.5°,而不是“直线型”或键角是“90°”？
一、杂化轨道理论（1931年,美国化学家鲍林L.Pauling提出)
基本要点:
①.成键时能级相近的价电子轨道混合杂化,形成新的价电子轨道—杂化轨道。
②.杂化前后轨道数目不变。
③.杂化后轨道伸展方向,形状发生改变。
1、CH4——sp3杂化
轨道排布式:
电子云示意图:
（1)能量相近的原子轨道才能参与杂化；
（2)杂化后的轨道一头大,一头小,电子云密度大的一端与成键原子的原子轨道沿键轴方向重叠,形成σ键；由于杂化后原子轨道重叠更大,形成的共价键比原有原子轨道形成的共价键稳定,所以C原子与H原子结合成稳定的CH4,而不是CH2。
2、BF 3 —— sp 2杂化型
用轨道排布式表示B 原子采取sp 2杂化轨道成键的形成过程:
电子云示意图:
3、气态BeCl 2—— sp 杂化型
用轨道排布式表示Be 原子采取sp 杂化轨道成键的形成过程:
电子云示意图:
【例题选讲】
例1:根据乙烯、乙炔分子的结构,试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况。
例2:试用杂化轨理论解释石墨、苯的结构
例2:试用杂化轨理论解释石墨、苯的结构
石墨晶体
4.小结:请填写下表
表1 杂化轨道类型与杂化轨道
空间构型
二、确定分子空间构型的简易方法
价层电子对互斥理论（1941年西奇威克、吉来斯比等提出)
共价分子的几何外形取决于分子价层电子对数目和类型。
分子的价电子对（包括成键电子对和孤电子对)由于相互排斥作用,而趋向尽可能远离以减小斥力而采取对称的空间构型。
1、推断分子空间构型的具体步骤:
对于ABm 型分子或离子,其中心原子A 的杂化轨道数恰好与A 的价电子对数相等。
对于 ABm 型分子或离子,其中心原子A 的价电子对数可依如下公式算得: 2、确定分子空间构型的简易方法
（1)对于主族元素,中心原子价电子数=最外层电子数,配位原子按提供的价电子数计算,
如:PCl 5 中52
5
15=⨯+=
n （2)O 、S 作为配位原子时按不提供价电子计算,作中心原子时价电子数为6； （3)离子的价电子对数计算 如:NH 4+ : 421415=-⨯+=
n ； SO 42- :42
2
06=++=n
例3:计算下列分子或离子中的价电子对数,并根据已学填写下表
1、NH3、H2O分子中键角分别为107°18′、104.5°,与109°28′相差不大,由此可推测,N、O原子的原子轨道可能采取何种类型杂化？原子轨道间夹角小于109°28′,可能说明了什么问题？
2、下列分子或离子中,空间构型为V型的是()
A、CS2
B、H2Se
C、HCN
D、ICl
3、下列分子中哪一个分子的空间构型为正四面体
（)
A、CHCl3
B、CH3Cl
C、BBr3
D、SnCl4
4、下列分子和离子中,中心原子的价电子对几何构型
为四面体,且分子(离子)空间构型为V形的是（)
A、NH4+
B、SO2
C、H3O+
D、OF2
5、下列分子中,结构构成平面三角形的是（)
A、HgCl2
B、BF3
C、TeCl4
D、SF6
6、下列分子中,键角最大的是（)
*A、H2S B、H2O C、CCl4D、NH3
7、下列分子中的碳原子不采取sp2杂化的是（)
A、C6H6
B、石墨
C、C2H4
D、C3H8
8、下列分子的键角均是109°28′的是（)
A、P4
B、NH3
C、CCl4
D、CH2Cl2
9、下列判断正确的是（)
A、BF3是三角锥形分子
B、铵根离子呈平面形结构
C、甲烷分子中的4个C-H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的p轨道形成的s-pσ键
D、甲烷分子中的4个C-H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的4个sp3杂化轨道重叠形成的σ键
10、下列分子结构中,原子的最外层电子不能都满足8电子稳定结构的是（)
A、CO2
B、PCl3
C、SiH4
D、NO2。