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第二节分子的立体构型学习目标1.了解共价键分子结构的多样性和复杂性。2.认识价层电子对互斥理论、杂化轨道理论和配合物理论。3.能根据有关理论判断简单分子或离子的立体构型。4.会判断简单配合物的成键情况，了解简单配合物的命名方法。5.简单了解分子立体结构的测定办法。课堂互动讲练课前自主学案知能优化训练第二节分子的立体构型课前自主学案一、形形色色的分子分子的立体构型：两个以上原子构成的分子中的原子的空间关系问题。1．三原子分子的立体构型有直线形和V形两种。如：化学式电子式结构式键角分子的立体模型立体构型CO2_____________H2O______________180°105°直线形V形2.四原子分子大多数采取平面三角形和三角锥形两种立体构型。如：化学式电子式结构式键角分子的立体模型立体构型CH2O________________NH3________________120°107°平面三角形三角锥形3.五原子分子的可能立体构型更多，最常见的是正四面体形。如：化学式电子式结构式键角分子的立体模型立体构型CH4____________________CCl4____________________109°28′109°28′正四面体形正四面体形思考感悟1.五原子分子都是正四面体结构吗？【提示】不是，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等，虽为四面体结构，但由于碳原子所连的四个原子不相同，四个原子电子间的排斥力不同，使四个键的键角不再相等，所以并不是正四面体结构。二、价层电子对互斥理论1．价层电子对互斥理论(VSEPR)分子中的价层电子对(包括____________和_________________________)由于___________作用，而趋向尽可能彼此远离以减小_______，分子尽可能采取________的立体构型。电子对之间的夹角越大，排斥力_______。σ键电子对中心原子上的孤电子对相互排斥斥力对称越小2．价层电子对的确定方法思考感悟2.如何确定CO2－3和NH＋4的中心原子的孤电子对数？【提示】阳离子：a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数，NH＋4的中心原子为N，a＝5－1，b＝1，x＝4，所以中心原子孤电子对数＝12(a－xb)＝12×(4－4×1)＝0。阴离子：a为中心原子的价电子数加上离子的电荷数(绝对值)，CO2－3的中心原子为C，a＝4＋2，b＝2，x＝3，所以中心原子孤电子对数＝12(a－xb)＝12×(6－3×2)＝0。3．VSEPR模型的用途预测分子或离子的____________。(1)中心原子上的价电子都用于形成共价键的分子的立体构型立体构型ABn价层电子对数电子对排布方式立体构型键角范例n＝2______________180°CO22直线形ABn价层电子对数电子对排布方式立体构型键角范例n＝3__________________120°BF3n＝4___________________109°28′CH4平面三角形正四面体形34(2)中心原子上有孤电子对的分子的立体构型对于中心原子上有孤电子对(未用于形成共价键的电子对)的分子，中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间，并互相排斥使分子呈现不同的立体构型。见下表。化学式结构式含孤电子对的VSEPR模型分子或离子的立体构型分子或离子的立体构型名称H2O_______NH3________V形三角锥形化学式结构式含孤电子对的VSEPR模型分子或离子的立体构型分子或离子的立体构型名称HCN_______H3O＋________SO2_______直线形三角锥形V形三、杂化轨道理论简介1．杂化与杂化轨道(1)概念①轨道的杂化原子内部____________的原子轨道重新组合生成与原轨道数_________的一组新轨道的过程。②杂化轨道杂化后形成的新的_____________的一组原子轨道。能量相近相等能量相同(2)类型杂化类型spsp2sp3参于杂化的原子轨道及数目1个s轨道和1个p轨道1个s轨道和2个p轨道1个s轨道和3个p轨道杂化轨道的数目__________________2342.杂化轨道类型与分子空间构型的关系杂化类型spsp2sp3杂化轨道间的夹角_____________________空间构型______________________________实例CO2、C2H2BF3CH4、CCl4180°120°109°28′直线形平面三角形正四面体形思考感悟3.用杂化轨道理论分析NH3呈三角锥形的原因。【提示】NH3分子中的N原子价电子排布图为,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对电子，不形成共价键。sp3杂化轨道应为正四面体构型，但由于孤电子对不形成化学键，故NH3分子为三角锥形。四、配合物理论简介1．配位键(1)概念：_____________由一个原子_________提供而另一个原子提供空轨道而形成的共价键，即“电子对给予接受键”，是一类特殊的____________。(2)表示配位键可以用A→B来表示，其中A是________孤电子对的原子，叫做给予体；B是_________电子对的原子，叫做接受体。孤电子对单方面共价键提供接受2．配位化合物(1)概念：___________________与某些分子或离子(称为________)以___________结合形成的化合物，简称配合物。金属离子(或原子)配体配位键(2)配合物的形成举例实验操作实验现象有关离子方程式滴加氨水后，试管中首先出现____________，氨水过量后沉淀逐渐_________，滴加乙醇后析出____________Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－蓝色沉淀溶解深蓝色晶体2NH＋4实验操作实验现象有关离子方程式溶液颜色_____Fe3＋＋3SCN－Fe(SCN)3变红思考感悟4.配制银氨溶液时，向AgNO3溶液中滴加氨水，先生成白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，为什么？【提示】因为氨水呈弱碱性，滴入AgNO3溶液中，会形成AgOH白色沉淀，继续滴加氨水时，NH3分子与Ag＋形成[Ag(NH3)2]＋配离子，配离子很稳定，会使AgOH逐渐溶解，反应过程如下：Ag＋＋NH3·H2O===AgOH↓＋NH＋4，AgOH＋2NH3===[Ag(NH3)2]＋＋OH－。课堂互动讲练用价层电子对互斥理论确定分子或离子立体构型的方法1．确定中心原子A价层电子对数中心原子A的价电子数与配位体X提供的价电子数之和的一半，就是中心原子A价层电子对的数目。例如：BF3分子，B原子有3个价电子，三个F原子各提供一个价电子，共有6个价电子，所以B原子价层电子对数为3。如果讨论的是离子，则应加上或减去与离子电荷数相应的电子数。如PO3－4中P原子的价电子数应加上3，而NH＋4中N原子的价电子数则应减去1。2．确定价层电子对的立体构型由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离。于是价层电子对的立体构型与价层电子对数目的关系如下表：价层电子对数234价层电子对构型直线形三角形四面体形这样已知价层电子对的数目，就可以确定它们的立体构型。3．分子立体构型的确定价层电子对有成键电子对和孤电子对之分，价层电子对的总数减去成键电子对数，得孤电子对数。根据成键电子对数和孤电子对数，可以确定相应的较稳定的分子立体构型，如下表所示：价层电子对数VSEPR模型名称成键电子对数孤电子对数电子对的排列方式分子的立体构型名称实例2直线形20直线形BeCl2CO2价层电子对数VSEPR模型名称成键电子对数孤电子对数电子对的排列方式分子的立体构型名称实例3平面三角形30平面三角形BF3BCl321V形SO2价层电子对数VSEPR模型名称成键电子对数孤电子对数电子对的排列方式分子的立体构型名称实例4四面体40正四面体形CH4CCl431三角锥形NH3NF322V形H2O特别提醒：利用上表判断分子立体构型时注意：(1)如果在价层电子对中出现孤电子对时，价层电子对立体构型还与下列斥力顺序有关：孤电子对—孤电子对孤电子对—成键电子对成键电子对—成键电子对。因此价层电子对立体构型为三角形和四面体形时，孤电子对的存在会改变成键电子对的分布空间。所以H2O分子的键角应小于109°28′。(2)对于分子中有双键、三键等多重键时，使用价层电子对理论判断其分子构型时，双键的两对电子和三键的三对电子只能作为一对电子来处理，或者说在确定中心原子的价层电子对总数时不包括π电子。例1用价层电子对互斥模型推测下列分子或离子的立体构型：BeCl2__________，SCl2__________，BF3__________，PF3__________，NH＋4__________，SO2－3__________。【思路点拨】解答本题需注意以下两点：(1)确定每个结构中成键电子及孤电子对。(2)根据VSEPR模型判断分子或离子的立体构型。【解析】根据各分子的电子式和结构式，分析中心原子的孤电子对数，依据中心原子连接的原子数和孤电子对数，确定VSEPR模型和分子的立体构型。分子或离子结构式中心原子孤电子对数分子或离子的价层电子对数VSEPR模型名称立体构型BeCl2Cl—Be—Cl02直线形直线形分子或离子结构式中心原子孤电子对数分子或离子的价层电子对数VSEPR模型名称立体构型SCl224四面体V形BF303平面三角形平面三角形PF314四面体三角锥形分子或离子结构式中心原子孤电子对数分子或离子的价层电子对数VSEPR模型名称立体构型NH04四面体正四面体形SO14四面体三角锥形【答案】直线形V形平面三角形三角锥形正四面体形三角锥形【误区警示】使用价层电子对互斥理论判断分子立体构型时需注意：价层电子对互斥构型是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型，不包括孤电子对。两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对(未用于形成共价键的电子对)，当中心原子上无孤电子对时，两者的构型一致；当中心原子上有孤电子对时，两者的构型不一致。变式训练1若ABn分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对，根据价层电子对互斥理论，下列说法正确的是()A．若n＝2，则分子的立体构型为V形B．若n＝3，则分子的立体构型为三角锥形C．若n＝4，则分子的立体构型为正四面体形D．以上说法都不正确解析：选C。若中心原子A上没有未成键的孤电子对，则根据斥力最小的原则，当n＝2时，分子的立体构型为直线形；n＝3时，分子的立体构型为平面三角形；当n＝4时，分子的立体构型为正四面体形。分子立体构型和杂化轨道类型的关系1．杂化类型的判断因为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。例如：代表物杂化轨道数杂化轨道类型CO20＋2＝2spCH2O0＋3＝3sp2CH40＋4＝4sp3SO21＋2＝3sp2NH31＋3＝4sp3H2O2＋2＝4sp32.共价键全部为σ键的分子构型与杂化类型3.含σ键和π键的分子构型和杂化类型特别提醒：(1)杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同，中心原子杂化类型相同时孤电子对越多，键角越小。例如，NH3中的氮原子与CH4中的碳原子均为sp3杂化，但键角分别为107°和109°28′。(2)杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同，但能量不同。(3)杂化轨道也符合价层电子对互斥模型，应尽量占据整个空间，使它们之间的排斥力最小。例2元素X和Y属于同一主族。负二价的元素X和氢的化合物在通常状况下是一种液体，其中X的质量分数为88.9%；元素X和元素Y可以形成两种化合物，在这两种化合物中，X的质量分数分别为50%和60%。(1)确定X、Y两种元素在周期表中的位置。(2)在元素X和元素Y两种元