2022年化学专题4第一单元分子空间结构与物质性质精品课件鲁科版选修物质结构与性质

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1、专题专题4 4分子空间结构与物质性质分子空间结构与物质性质专题专题4 4分子空间结构与物质性质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第一单元分子构型与物质的性质课程标准导航课程标准导航1.初步认识分子空间构型、键角、极性分初步认识分子空间构型、键角、极性分子、非极性分子、手性分子等概念。子、非极性分子、手性分子等概念。2.了解杂化轨道的类型（了解杂化轨道的类型（sp3、sp2、sp）,并并能运用杂化轨道理论判断分子的空间构型能运用杂化轨道理论判断分子的空间构型.3.学习运用模型化思想判断分子的空间构型学习运用模型化思想判断分子的空间构型.4.理解物质结构与性质之间的辩证关系、性理解

2、物质结构与性质之间的辩证关系、性质与应用之间的纽带关系。质与应用之间的纽带关系。5.认识分子的空间构型与极性的关系，能运认识分子的空间构型与极性的关系，能运用有关理论预测分子的极性。用有关理论预测分子的极性。新新知知初初探探自自学学导导引引自主学习自主学习一、分子的空一、分子的空间间构型构型1.杂杂化化轨轨道理道理论论(1)轨轨道的道的杂杂化化原原子子内内部部_的的原原子子轨轨道道重重新新组组合合生生成与原成与原轨轨道数道数_的一的一组组新新轨轨道的道的过过程。程。能量相近能量相近相等相等(2)杂杂化化轨轨道道杂杂化化后后形形成成的的新新的的_的的一一组组原子原子轨轨道。道。(3)杂杂化化类类

3、型型sp杂杂化化sp杂杂化化轨轨道道是是由由_ns轨轨道道和和_np轨轨道道组组合而成的，每个合而成的，每个sp杂杂化化轨轨道都含有道都含有 s和和 p轨轨道的成分，道的成分，能量相同能量相同一个一个一个一个杂杂化化轨轨道道间间的的夹夹角角为为_，呈，呈_。sp2杂杂化化sp2杂杂化化轨轨道道是是由由_ns轨轨道道和和_np轨轨道道组组合而成的，每个合而成的，每个sp2杂杂化化轨轨道都含有道都含有 s和和 p轨轨道道的的成成分分，杂杂化化轨轨道道间间的的夹夹角角为为_，呈，呈_。180直直线线形形一个一个两个两个120平面三角形平面三角形sp3杂杂化化sp3杂杂化化轨轨道道是是由由_ns轨轨道

4、道和和_np轨轨道道组组合而成的，每个合而成的，每个sp3杂杂化化轨轨道都含有道都含有 s和和 p轨轨道的成分，道的成分，杂杂化化轨轨道道间间的的夹夹角角为为_，空，空间间构型构型为为_。一个一个三个三个109.5正四面体形正四面体形2.价价层电层电子子对对互斥理互斥理论论分分子子中中的的价价电电子子对对(包包括括_和和_)由由于于_作作用用，而而趋趋向向于于尽尽可可能能彼彼此此远远离离以以减减小小_，分分子子尽尽可可能能采采取取_的的空空间间构构型型。电电子子对对之之间间的的夹夹角越大，排斥力角越大，排斥力_。3.“等等电电子子原原理理”是是指指具具有有相相同同_和和相相同同_具具有有相相同

5、同的的结结构特征。构特征。成成键电键电子子对对孤孤电电子子对对相互排斥相互排斥斥力斥力对对称称越小越小价价电电子数子数原子数的分子或离子原子数的分子或离子想一想想一想1.用用杂杂化化轨轨道道理理论论分分析析NH3呈呈三三角角锥锥形形的的原原因。因。提提示示：氨氨分分子子中中的的氮氮原原子子价价电电子子的的轨轨道道表表示示式式为为 ，1个个2s轨轨道道与与3个个2p轨轨道道杂杂化后，形成化后，形成4个个sp3杂杂化化轨轨道，道，其其中中3个个杂杂化化轨轨道道中中是是成成单单电电子子，分分别别与与3个个氢氢原原子子形形成成键键,1个个杂杂化化轨轨道道中中是是成成对对电电子子,不不形形成成共共价价键

6、键。sp3杂杂化化轨轨道道应应为为正正四四面面体体构构型型，但但由由于于孤孤电电子子对对不不形形成成化化学学键键，故故NH3分子分子为为三角三角锥锥形。形。二、分子的极性二、分子的极性1.键键的的极极性性与与非非极极性性：两两种种非非金金属属元元素素之之间间形形成成化化学学键键，如如果果两两种种元元素素相相同同，则则两两者者之之间间为为_，若若两两者者不不同同，则则形形成成_。2.(1)极性分子：正极性分子：正电电荷重心和荷重心和负电负电荷重心荷重心_的分子称的分子称为为极性分子。极性分子。非极性非极性键键极性极性键键不重合不重合(2)非极性分子：正非极性分子：正电电荷重心和荷重心和负电负电荷

7、重心荷重心_的分子称的分子称为为非极性分子。非极性分子。3.“相似相溶相似相溶规则规则”：一般情况下一般情况下,由极性由极性分子构成的物分子构成的物质质易溶于易溶于_溶溶剂剂，由非极，由非极性分子构成的物性分子构成的物质质易溶于易溶于_溶溶剂剂。重合重合极性极性非极性非极性想一想想一想2.NH3极易溶于水的原因是什么？极易溶于水的原因是什么？提提示示：NH3和和H2O均均是是极极性性分分子子，根根据据“相相似相溶规则似相溶规则”知，两者可以相互溶解。知，两者可以相互溶解。三、手性分子三、手性分子1.手手性性异异构构现现象象:具具有有完完全全相相同同的的组组成成和和原原子子排排列列的的分分子子,

8、如如左左手手和和右右手手一一样样互互为为_,在三维空间里在三维空间里_的现象。的现象。2.手性分子：具有手性分子：具有_的分子。的分子。3.手性碳原子：在有机物分子中，连接手性碳原子：在有机物分子中，连接_的碳原子。的碳原子。镜像镜像不能重叠不能重叠手性异构体手性异构体四个不同的原子或基团四个不同的原子或基团想一想想一想3.手性碳原子有什么特点？手性碳原子有什么特点？提示：提示：连接四个不同的原子或基连接四个不同的原子或基团的碳原子称为手性碳原子。具团的碳原子称为手性碳原子。具有手性的有机物，是因为其含有有手性的有机物，是因为其含有手手性性碳碳原原子子造造成成的的。如如右右图图中中碳碳原原子子

9、称称为为手手性性碳碳原原子子，用用*C表表示示，R1、R2、R3、R4是是互不相同的原子或基团。互不相同的原子或基团。所以所以,判断一种有机物是否具有手性异构体判断一种有机物是否具有手性异构体,就看其含有的碳原子是否连有四个不同的原就看其含有的碳原子是否连有四个不同的原子或基团。子或基团。自主体验自主体验1.下下列列有有关关乙乙炔炔分分子子中中的的化化学学键键描描述述正正确确的的是是()A.乙炔为直线形乙炔为直线形B.两个碳原子采用两个碳原子采用sp2杂化方式杂化方式C.每每个个碳碳原原子子都都有有两两个个未未杂杂化化的的2p轨轨道道形形成成键键D.两个碳原子之间仅形成两个两个碳原子之间仅形成

10、两个键键解解析析：选选C。乙乙炔炔分分子子中中的的两两个个碳碳原原子子采采用用sp杂杂化化方方式式，形形成成2个个sp杂杂化化轨轨道道，与与2个个H原原子子形形成成CH 键键，2个个碳碳原原子子各各以以1个个sp轨轨道道形形成成CC 键键，又又用用两两个个未未杂杂化化的的2p轨轨道形成道形成2个个键，碳碳之间为叁键。键，碳碳之间为叁键。2.下下列列各各组组物物质质中中，都都是是由由极极性性键键构构成成的的极极性分子的是性分子的是()A.CH4和和Br2B.NH3和和H2OC.H2S和和CCl4D.CO2和和HCl解解析析：选选B。A选选项项中中的的Br2和和CH4、C选选项项中的中的CCl4、

11、D选项中的选项中的CO2都是非极性分子都是非极性分子.3.下列化合物中含有手性碳原子的是下列化合物中含有手性碳原子的是()解解析析：选选B。连连接接四四个个不不同同的的原原子子或或基基团团的的碳碳原原子子叫叫手手性性碳碳原原子子，A选选项项中中碳碳原原子子上上连连有有两两个个氯氯原原子子和和两两个个氟氟原原子子，B选选项项中中有有一一个个碳碳原原子子连连有有氢氢原原子子、甲甲基基、羟羟基基、羧羧基基四四个个不不同同的的原原子子或或基基团团，C、D中中的的每每个个碳碳原原子都连有两个或两个以上相同的原子或基团子都连有两个或两个以上相同的原子或基团.4.下列物质属于等电子体的一组是下列物质属于等电

12、子体的一组是()A.CH4和和NH3B.B3H6N3和和C6H6C.F-和和MgD.H2O和和CH4解解析析:选选B。本本题题主主要要考考查查对对等等电电子子体体概概念念的的理理解解.等等电电子子体体需需具具备备两两个个条条件件:一一是是微微粒粒的的原原子子总总数数相相同同,二二是是微微粒粒的的价价电电子子总总数数相相同同.分分析析可可知知B项项正正确确；A项项中中CH4与与NH3原原子子总总数数不不相相同同；C项项中中F和和Mg的的价价电电子子总总数数不不相同；相同；D项中项中H2O和和CH4的原子总数不相同的原子总数不相同.要要点点突突破破讲讲练练互互动动探探究究导导引引1碳碳原原子子的的

13、价价电电子子构构型型为为2s22p2，是是由由一一个个2s轨轨道道和和三三个个2p轨轨道道组组成成的的，用用它它们们和和4个个氢氢原原子子的的1s原原子子轨轨道道重重叠叠，可可得得到到正正四四面面体体构构型型的的甲甲烷烷分分子子。请请用用杂杂化化轨轨道道理理论论解解释释。要点一要点一要点一要点一分子的空间构型分子的空间构型提提示示：CH4分分子子的的形形成成过过程程：碳碳原原子子2s轨轨道道中中1个个电电子子吸吸收收能能量量跃跃迁迁到到2p空空轨轨道道上上，这这个个过过程程称称为为激激发发，但但此此时时各各个个轨轨道道的的能能量量并并不不完完全全相相同同，于于是是1个个2s轨轨道道和和3个个2

14、p轨轨道道“混混合合”起起来来，形形成成能能量量相相等等，成成分分相相同同的的4个个sp3杂杂化化轨轨道道，然然后后4个个sp3杂杂化化轨轨道道上上的的电电子子间间相相互互排排斥斥，使使四四个个杂杂化化轨轨道道指指向向空空间间距距离最离最远远的正四面体的四个的正四面体的四个顶顶点，点，碳碳原原子子的的4个个sp3杂杂化化轨轨道道分分别别与与4个个H原原子子的的1s轨轨道道形形成成4个个相相同同的的键键，从从而而形形成成CH4分分子子。由由于于4个个CH键键完完全全相相同同，所所以以形形成成的的CH4分子分子为为正四面体形，正四面体形，键键角是角是109.5。探探究究导导引引2 孤孤电电子子对对

15、和和成成键键电电子子对对对对分分子子空空间结间结构有哪些影响？构有哪些影响？提提示示：价价层层电电子子对对包包含含孤孤电电子子对对和和成成键键电电子子对对。价价层层电电子子对对之之间间存存在在相相互互排排斥斥作作用用，它它们们总总是是趋趋向向于于尽尽可可能能相相互互远远离离。其其相相互互关关系系可可简简单单表表示示如如下下：(价价层层电电子子对对成成键键电电子子对对孤孤电电子子对对)价价层电层电子子对对数数234价价层电层电子子对对构型构型直直线线形形 平面三角形平面三角形正四面体形正四面体形探探究究导导引引3CH4中中的的C原原子子和和NH3中中的的N原原子子同同样样是是发发生生sp3杂杂化

16、化，为为什什么么两两者者的的分分子子空空间间构型不同？构型不同？提示：提示：CH4分子中分子中C原子无孤原子无孤电电子子对对，C原原子子发发生生sp3杂杂化，根据价化，根据价层电层电子子对对互斥理互斥理论论知，知，CH4为为正四面体正四面体结结构。构。NH3分子中分子中N原原子有一孤子有一孤电电子子对对，N原子原子发发生生sp3杂杂化，孤化，孤电电子子对对占据一个占据一个轨轨道，所以道，所以NH3为为三角三角锥锥形。形。要点归纳要点归纳1.sp型三种杂化类型的比较型三种杂化类型的比较杂杂化化类类型型spsp2sp3参与参与杂杂化化的原子的原子轨轨道道1个个s轨轨道道1个个p轨轨道道1个个s轨轨

17、道道2个个p轨轨道道1个个s轨轨道道3个个p轨轨道道杂杂化化轨轨道道及数目及数目2个个sp杂杂化化轨轨道道3个个sp2杂杂化化轨轨道道4个个sp3杂杂化化轨轨道道杂杂化化类类型型spsp2sp3杂杂化化轨轨道示意道示意图图分子分子结结构示意构示意图图 杂杂化化类类型型spsp2sp3杂杂化化轨轨道道间夹间夹角角180120109.5形成分子形成分子空空间间构型构型直直线线形形平面三角形平面三角形 正四面体形正四面体形实实例例BeCl2、C2H2BF3CH4、CCl4特别提醒特别提醒1.杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相等，中心原子杂化类型相同时，孤电子对

18、相等，中心原子杂化类型相同时，孤电子对越多，键角越小越多，键角越小;无孤电子对时，键角相同无孤电子对时，键角相同.2.杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相同杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相同,但能量不同。但能量不同。3.杂化轨道应尽量占据整个空间使它们之间杂化轨道应尽量占据整个空间使它们之间的排斥力最小。的排斥力最小。4.杂化轨道的类型与分子的空间构型有关杂化轨道的类型与分子的空间构型有关.2.价层电子对数与分子空间构型的关系价层电子对数与分子空间构型的关系价价层层电电子子对对数数杂杂化化轨轨道道类类型型价价电电子子对对空空间间构型构型孤孤电电子子对对数数成成键键电电子子对对数数分子空分子空间

19、间构型构型实实例例2sp直直线线形形02直直线线形形 BeCl23sp2平面平面三角形三角形03平面平面三角形三角形BF312V形形SnCl2价价层层电电子子对对数数杂杂化化轨轨道道类类型型价价电电子子对对空空间间构型构型孤孤电电子子对对数数成成键键电电子子对对数数分子分子空空间间构型构型实实例例4sp3正四面正四面体形体形04正四正四面面体形体形CH413三角三角锥锥形形NH322V形形H2O特别提醒特别提醒1.价价电电子子对对包包括括孤孤电电子子对对和和成成键键电电子子对对，一一般孤般孤电电子子对对离核离核较较近。近。2.价价电电子子对对之之间间存存在在相相互互排排斥斥作作用用，为为减减小

20、小斥斥力力，相相互互之之间间尽尽可可能能远远离离，因因此此分分子子的的空空间间构构型型受受到到影影响响，一一般般，分分子子尽尽可可能能采采取取对对称的空称的空间结间结构以减小斥力。构以减小斥力。相相邻电邻电子子对间对间斥力大小斥力大小顺顺序：序：孤孤电电子子对对、孤孤电电子子对对孤孤电电子子对对、成成键键电电子子对对成成键电键电子子对对、成、成键电键电子子对对即时应用即时应用1.下下列列物物质质中中，分分子子的的空空间间结结构构与与水水分分子子相相似的是似的是()ACO2BH2SCPCl3 DSiCl4解析：解析：选选B。水分子。水分子为为V形，形，A项项CO2为为直直线线形形，B项项H2S为

21、为V形形，C项项PCl3为为三三角角锥锥形形，D项项SiCl4为为正四面体形。正四面体形。要点二要点二要点二要点二分子的极性分子的极性探探究究导导引引以以极极性性键键结结合合的的分分子子一一定定是是极极性性分子分子吗吗？提提示示：不不一一定定，分分子子的的极极性性要要以以分分子子的的空空间间结结构构来来看看，而而键键的的键键性性与与两两原原子子有有关关。如如CH4分分子子，C与与H之之间间为为极极性性键键，四四个个碳碳氢氢键键在在空空间间呈呈正正四四面面体体，正正负负中中心心重重合合，即即CH4为为非极性分子。非极性分子。要点归纳要点归纳1.键的极性和分子的极性键的极性和分子的极性特别提醒特别

22、提醒1极性分子中一定有极性键，而非极性分极性分子中一定有极性键，而非极性分子中不一定只有非极性键。例如，子中不一定只有非极性键。例如，CH4是非是非极性分子，只有极性键。极性分子，只有极性键。2含有非极性键的分子不一定为非极性分含有非极性键的分子不一定为非极性分子，如子，如H2O2是含有非极性键的极性分子。是含有非极性键的极性分子。2.判断判断ABn型分子极性的经验规律型分子极性的经验规律若中心原子若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素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，若不等所在的主族序数，则为非极性分子，若不等则为极性分子，如下表：则为极性分子，如下表：分子式分子式中

23、心原子中心原子元素符号元素符号化合价化合价绝绝对值对值所在主所在主族序数族序数分子极分子极性性CO2C4非极性非极性BF3B3非极性非极性分子式分子式中心原子中心原子元素元素符号符号化合价化合价绝绝对值对值所在主族所在主族序数序数分子极性分子极性CH4C4非极性非极性H2OO2极性极性NH3N3极性极性SO2S4极性极性SO3S6非极性非极性PCl3P3极性极性PCl5P5非极性非极性即时应用即时应用2.PH3的分子构型为三角锥形；的分子构型为三角锥形；BeCl2的的分子构型为直线形；分子构型为直线形；CH4的分子构型为正的分子构型为正四面体形；四面体形；CO2的分子构型为直线形；的分子构型为

24、直线形；BF3的分子构型为平面正三角形；的分子构型为平面正三角形；NF3的的分子构型为三角锥形。下面对分子极性的判分子构型为三角锥形。下面对分子极性的判断正确的是断正确的是()A.为极性分子，为极性分子，为非极性分子为非极性分子B.只有只有为非极性分子，其余为极性分子为非极性分子，其余为极性分子C.只有只有是极性分子，其余为非极性分子是极性分子，其余为非极性分子D.只有只有是非极性分子，其余是极性分子是非极性分子，其余是极性分子解析：解析：选选A。CO2 分子分子为为直直线线形，形，键键的极性的极性抵消，抵消，为为非极性分子，非极性分子，CH4 为为正四面体形分正四面体形分子，故子，故键键的极

25、性也可抵消，的极性也可抵消，为为非极性分子。非极性分子。NF3 中中由由于于N原原子子的的孤孤电电子子对对对对成成键键电电子子对对的的排排斥斥作作用用，使使电电子子不不能能均均匀匀分分布布，故故为为极极性性分分子子，同同理理，PH3也也为为极极性性分分子子；BeCl2 分分子子构构型型为为直直线线形形，故故键键的的极极性性可可抵抵消消，为为非非极极性性分分子子，BF3分分子子构构型型为为平平面面正正三三角角形形,键键的极性抵消，故的极性抵消，故为为非极性分子。非极性分子。要点三要点三要点三要点三等电子原理等电子原理探究导引探究导引NH3、H2O均均为为10电电子子，故故两两者者为为等等电电子子

26、体体关系，正确关系，正确吗吗？提提示示：不不正正确确，等等电电子子体体含含有有的的原原子子数数必必须须相等。相等。要点归纳要点归纳等等电电子原理可以判断一些子原理可以判断一些简单简单分子分子或离子的空或离子的空间间构型构型(1)N2、CO、CN，都都是是双双原原子子的的分分子子或或离离子子，价价电电子子总总数数为为10，两两个个原原子子间间都都以以叁叁键键相相结结合，合，叁键叁键中有一个中有一个键键，两个，两个键键。(6)等电子体不仅有相似的空间构型，而且有等电子体不仅有相似的空间构型，而且有相似的性质。如晶体硅、锗是良好的半导体相似的性质。如晶体硅、锗是良好的半导体材料，它们的等电子体材料，

27、它们的等电子体AlP、GaAs也都是良也都是良好的半导体材料。好的半导体材料。即时应用即时应用题题型型探探究究技技法法归归纳纳题型题型题型题型1 1 1 1杂杂化化轨轨道理道理论论例例例例1 1 下列关于原子轨道的说法正确的是下列关于原子轨道的说法正确的是()A凡是中心原子采取凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分杂化轨道成键的分子其空间构型都是正四面体形子其空间构型都是正四面体形BCH4分子中的分子中的sp3杂化轨道是由杂化轨道是由4个个H原子原子的的1s轨道和轨道和C原子的原子的2p轨道混合起来而形成轨道混合起来而形成的的Csp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近杂化轨道是由同一个原子中能量

28、相近的的s轨道和轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相轨道混合起来形成的一组能量相近的新轨道近的新轨道D凡凡AB3型的共价化合物，其中心原子型的共价化合物，其中心原子A均均采用采用sp3杂化轨道成键杂化轨道成键【思思路路点点拨拨】理理解解sp、sp2、sp3杂杂化化的的含含义义。【解析】【解析】H2O、NH3中的中的O、N均均为为sp3杂杂化化，但但空空间间构构型型却却分分别别为为V形形和和三三角角锥锥形形，故故A项项错错误误；sp3杂杂化化是是由由同同一一个个原原子子的的1个个s轨轨道道和和3个个p轨轨道道形形成成的的一一组组能能量量相相近近的的杂杂化化轨轨道道，故故B项项错错误误，C项项正正

29、确确。BF3中中的的B为为sp2杂杂化，故化，故D项错误项错误。【答案】【答案】C【规规律律方方法法】sp杂杂化化轨轨道道是是由由1个个s轨轨道道和和1个个p轨轨道道杂杂化化而而成成的的，sp2杂杂化化轨轨道道是是由由1个个s轨轨道道和和2个个p轨轨道道杂杂化化而而成成的的，sp3杂杂化化轨轨道道是是由由1个个s轨轨道道和和3个个p轨轨道道杂杂化化而而成成的的.杂杂化化轨轨道道不不但但形形成成共共价价键键,还还可可以以容容纳纳孤孤电电子子对对.分分子子的空的空间间构型不考构型不考虑虑孤孤电电子子对对占据的空占据的空间间.题型题型题型题型2 2分子空间构型分子空间构型例例例例2 2 根根据据价价

30、层层电电子子对对互互斥斥理理论论及及原原子子的的杂杂化化理理论论判判断断NF3分分子子的的空空间间构构型型和和中中心心原原子的子的杂杂化方式化方式为为()A直直线线形形sp杂杂化化B三角形三角形sp2杂杂化化C三角三角锥锥形形sp2杂杂化化 D三角三角锥锥形形sp3杂杂化化【思思路路点点拨拨】判判断断分分子子的的杂杂化化方方式式要要计计算算中中心心原原子子的的孤孤电电子子对对数数以以及及与与中中心心原原子子相相连连的原子个数。的原子个数。【解析】在【解析】在NF3分子中分子中N原子的孤原子的孤电电子子对对数数为为1，与其相，与其相连连的原子数的原子数为为3，所以根据价，所以根据价层电层电子子对对互斥理互斥理论论可推知中心原子的可推知中心原子的杂杂化方化方式式为为sp3杂杂化，空化，空间间构型构型为为三角三角锥锥形，形，类类似似于于NH3。