归纳与整理第二课时教案

选修三

《分子结构与性质》复习教案

教学目标：

1、了解共价键的类型以及键参数对分子性质的影响。

2、通过对比法理解“等电子原理”。

3、掌握价层电子对互斥原理，能够推导常见分子的立体构型。

4、掌握杂化轨道理论并以此推导分子立体构型。

5、了解分子的性质。

（一）共价键

1、共价键的成键本质：成键原子相互接近时，原子轨道发生重叠，自旋方向相反的未成对电子形成共用电子对，两原子核间电子云密度增加，体系能量降低。

2、共价键类型：

（1）σ键和π键

σ键

π键

平行或“肩并肩”

镜像对称

强度小，易断裂

成键方向

沿键轴方向“头碰头”

电子云形状

轴对称

牢固程度

强度大，不易断裂

成键判断单键是σ键；双键有一个是σ键，另一个规律

是π键；三键中一个是σ键，另两个为π键。

（2）极性键和非极性键

定义

非

极

性

键

极

性

键

由同种元素的原子由不同种元素的原形成的共价键，共用电子子形成的共价键，共用电

对不发生偏移

原子吸引电子能力

共用电子对位置

成键原子的电性判断依据

举例

相同

不偏向任何一方

不显电性

子对发生偏移

不同

偏向吸引电子能力强的一方

显电性

单质分子（如H2、Cl2）和气态氢化物，非金属某些化合物（如Na2O2、氧化物、酸根和氢氧根等

H2O2）

（3）配位键：一类特殊的共价键，一个原子提供空轨道，另一个原子提供一对电子所形成的共价键。

①配位化合物：金属离子与配位体之间通过配位键形成的化合物。如：Cu(H2O)4SO4、Cu(NH3)4(OH)2、Ag(NH3)2OH 、Fe(SCN) 3等。

②配位化合物的组成：

3、共价键的三个键参数

键长

键能

键角

概念

分子中两个成键原子核间距离（米）

对于气态双原子分子AB，拆开1molA-B键所需的能量

键与键之间的夹角

对分子的影响

键长越短，化学键越强，形成的分子越稳定

键能越大，化学键越强，越牢固，形成的分子越稳定

键角决定分子空间构型

（1）键长、键能决定共价键的强弱和分子的稳定性，键角决定分子空间构型和分子的极性。

（2）键能与反应热：反应热＝生成物键能总和－反应物键能总和

（二）分子的空间构型

1、等电子原理

原子总数相同、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，许多性质是相似的，此原理称为等电子原理。

（1）等电子体的判断方法：在微粒的组成上，微粒所含原子数目相同；在微粒的构成上，微粒所含价电子数目相同；在微粒的结构上，微粒中原子的空间排列方式相同。（等电子的推断常用转换法，如CO2=CO+O=N2+O=N2O=N2+N—=N3—或SO2=O+O2=O3=N—+O2= NO2—）

（2）等电子原理的应用：利用等电子体的性质相似，空间构型相同，可运用来预测分子空间的构型和性质。

2、价电子互斥理论

（1）价电子互斥理论的基本要点：ABn型分子（离子）中中心原子A周围的价电子对的几何构型，主要取决于价电子对数（n），价电子对尽量远离，使它们之间斥力最小。

（2）ABn型分子价层电子对的计算方法：

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：PCl5中

②O、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：NH4+：3、杂化轨道理论

（1）杂化轨道理论的基本要点：

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。

③杂化轨道能量相同，成分相同，如：每个sp3杂化轨道占有1个s轨道、3个p轨道。

④杂化轨道总数等于参与杂化的原子轨道数目之和。

（2）s、p杂化轨道和简单分子几何构型的关系

杂化类型

sp sp 2

sp 3

sp 3不等性杂化

o120 o

109o28′

轨道夹角

180

中心原子ⅡA，ⅡB ⅢA ⅣA ⅤA ⅥA ⅦA 位置

中心原子0 0 0 1 2 3 孤对电子数

分子几何直线形

三角形

正四面体

三角锥形

V字形

直线形

构型

；SO42-

：

实例

BeCl2、BF3

HgCl2

CH4、SiCl4

NH3H2O、HCl 、PH3

H2S （3）杂化轨道的应用范围：杂化轨道只应用于形成σ键或者用来容纳未参加成键的孤对电子。

（4）中心原子杂化方式的判断方法：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。

4、分子空间构型、中心原子杂化类型和分子极性的关系

分子（离子）

CO2

SO2

H2O、OF2

HCN NH3

BF3、SO3

H3O+

CH4、CCl4

NH4+

HCHO、COCl2

中心原子价电子对

杂VSEPR化模型

类型

sp 直线

平面三sp2

角

平面三sp3

角

sp 直线

正四面3sp

体

平面三2sp

角

正四面sp3

体

正四面sp3

体

正四面sp3

体

平面三2sp

角

分子空间构型

键角

分子极性

非

极

极

极

极

非

——

非

非

极

2 3 3 2 4 3 4 4 4 3 直线形

V字形

V字形

直线形

180 o

——

180 o

107

三角锥形

o18′

平面三角120 o

形

107

三角锥形

o18′

正四面体109o28形

′

正四面体109o28形

′

平面三角——

形

（三）分子的性质

1、分子间作用力（范德华力和氢键）

（1）分子间作用力和化学键的比较

概念

范围

键能一般为120～约几到几十

量

800kJ·mol－1

kJ·mol－1

性主要影响物质的化学主要影响物质的物质影响

性质（稳定性）

理性质（熔沸点）

（2）范德华力与氢键的比较

概念

存在范围

强度比较

影响因素

性质影响

范德华力

氢键

能化学键

分子间作用力

相邻原子间强烈的相分子间微弱的相互互作用

作用

分子内或某些晶体内

分子间

分子间（内）电负性较大的成物质分子间存在键原子通过H原子而形成的静电作的微弱相互作用

用

分子中含有与H原子相结合的分子间

原子半径小、电负性大、有孤对电子的F、O、N原子

比化学键弱得多，比范德华力比化学键弱得多

稍强

随分子极性和相

对分子质量的增大而增大

随范德华力的增分子间氢键使物质熔沸点升高大，物质的熔沸点升硬度增大、水中溶解度增大；分子高、溶解度增大

内氢键使物质熔沸点降低、硬度减小

2、极性分子和非极性分子

（1）极性分子和非极性分子

<1>非极性分子：从整个分子看，分子里电荷的分布是对称的。如：①只由非极性键构成的同种元素的双原子分子：H2、Cl2、N2等；②只由极性键构成，空间构型对称的多原子分子：CO2、CS2、BF3、CH4、CCl4等；③极性键非极性键都有的：CH2=CH2、CH≡CH、。

<2>极性分子：整个分子电荷分布不对称。如：①不同元素的双原子分子如：HCl，HF等。②折线型分子，如H2O、H2S等。③三角锥形分子如NH3等。

（2）共价键的极性和分子极性的关系：

两者研究对象不同，键的极性研究的是原子，而分子的极性研究的是分子本身；两者研究的方向不同，键的极性研究的是共用电子对的偏离与偏向，而分子的极性研究的是分子中电荷分布是否均匀。非极性分子中，可能含有极性键，也可能含有非极性键，如二氧化碳、甲烷、四氯化碳、三氟化硼等只含有极性键，非金属单质F2、N2、P4、S8等只含有非极性键，C2H6、C2H4、C2H2等既含有极性键又含有非极性键；极性分子中，一定含有极性键，可能含有非极性键，如HCl、H2S、H2Ｏ2等。

（3）分子极性的判断方法

①单原子分子：分子中不存在化学键，故没有极性分子或非极性分子之说，如He、Ne等。

②双原子分子：若含极性键，就是极性分子，如HCl、HBr等；若含非极性键，就是非极性分子，如O2、I2等。

③以极性键结合的多原子分子，主要由分子中各键在空间的排列位置决定分子的极性。若分子中的电荷分布均匀，即排列位置对称，则为非极

性分子，如BF3、CH4等。若分子中的电荷分布不均匀，即排列位置不对称，则为极性分子，如NH3、SO2等。

④根据ABn的中心原子A的最外层价电子是否全部参与形成了同样的共价键。（或A是否达最高价）

（4）相似相溶原理

①相似相溶原理：极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂。

②相似相溶原理的适用范围：“相似相溶”中“相似”指的是分子的极性相似。

③如果存在氢键，则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。相反，无氢键相互作用的溶质在有氢键的水中的溶解度就比较小。

3、有机物分子的手性和无机含氧酸的酸性

（1）手性分子

①手性分子：具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手与右手一样互为镜像，却在三维空间里不能重叠，互称手性异构体（又称对映异构体、光学异构体）。含有手性异构体的分子叫做手性分子。

②手性分子的判断方法：判断一种有机物是否具有手性异构体，可以看其含有的碳原子是否连有四个不同的原子或原子团，符合上述条件的碳原子叫做手性碳原子。手性碳原子必须是饱和碳原子，饱和碳原子所连有的原子和原子团必须不同。

（2）无机含氧酸分子的酸性

①酸的元数=酸中羟基上的氢原子数，不一定等于酸中的氢原子数（有的酸中有些氢原子不是连在氧原子上）

②含氧酸可表示为：（HO）mROn,酸的强度与酸中的非羟基氧原子数n有关，n越大，酸性越强。

n=0 弱酸

n=1 中酸

n=3 超强酸

酸n=2强强