新人教版高中化学选修3分子的立体结构

分子的立体结构
复习目标：
1．能用键能、键长、键角及杂化轨道理论等说明简单分子的空间结构。

2．认识共价分子结构的多样性和复杂性，能根据有关理论判断简单分子或离子的构型，能说明简单配合物的成键情况。

复习重点、难点：能用键能、键长、键角及杂化轨道理论等说明简单分子的空间结构。

课时划分：两课时
教学过程：
一、形形色色的分子
1、三原子分子立体结构：有直线形＿＿、＿＿等，V形如＿＿、＿＿等。

2、四原子分子立体结构：平面三角形：如甲醛(CH
2
0)分子等，三角锥形：如＿＿分子等。

3、五原子分子立体结构：正四面体形如＿＿、＿＿等。

4、测分子体结构：红外光谱仪→吸收峰→分析。

二、价层电子对互斥模型
1、中心原子上的价电子都用于形成共价键：分子中的价电子对相互排斥的结果。

如：
2、中心原子上有孤对电子：孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参
与互相排斥。

如H
2O和NH
3
中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相
排斥。

因而H
2O分子呈V型，NH
3
分子呈三角锥型。

如：
三、杂化轨道理论
1、杂化的概念：在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫杂化轨道。

(1)sp3杂化：1个s轨道和3个p轨道会发生混杂，得到4个相同的轨道，夹角109°28′，称为sp3杂化轨道。

(2)sp杂化：夹角为180°的直线形杂化轨道，sp2杂化：三个夹角为120°的平面三角形杂化轨道。

[练习]完成下表。

四、配位键
1、“电子对给予—接受键”被称为配位键。

一方提供孤对电子；一方有空
轨道，接受孤对电子。

如：[Cu(H
20)
2
＋]、NH
4
＋中存在配位键。

表示：
A B
电子对给予体电子对接受体
条件：其中一个原子必须提供孤对电子。

另一原子必须能接受孤对电子轨道。

2、通常把金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物。

3、配合物的形成
Cu2＋+2NH
3·H
2
O=Cu（OH）
2
↓+2NH
4
＋
Cu（OH）
2+4 NH
3
·H
2
O=[Cu（NH
3
）
4
]2＋+2OH－+4H
2
O([Cu（NH
3
）
4
]2＋深蓝色)
【例1】有关苯分子中的化学键描述正确的是 ( )
A.每个碳原子的sp2杂化轨道中的其中一个形成大π键
B.每个碳原子的未参加杂化的2p轨道形成大π键
C.碳原子的三个sp2杂化轨道与其它形成三个σ键
D.碳原子的未参加杂化的2p轨道与其它形成σ键
解析：苯分子中每个碳原子中的三个sp2杂化轨道分别与两个碳原子和一个氢原子形成σ键.同时每个碳原子还有一个未参加杂化的2p轨道 ,他们均有一个未成对电子.这些 2p轨道相互平行,以“肩并肩”方式相互重叠,形成一个多电子的大∏键。

答案：BC。

【例2】下列叙述中正确的是
A.极性分子中不可能含有非极性键
B.离子化合物中不可能含有非极性键
C.非极性分子中不可能含有非极键
D.共价化合物中不可能含有离子键
解析:A如H
2O
2
中含非极性键,B如Na
2
O
2
中含非极性键,C如CCl
4
是极性键构
成的非极性分子。

答案:D。

【例3】实验测得BeCl
2
为共价化合物,两个Be—Cl键间的夹角为180°,由
此可判断BeCl
2
属于（）
A.由极性键形成的极性分子
B.由极性键形成的非极性分子
C.由非极性键形成的极性分子
D.由非极性键形成的非极性分子
解析:键角是1800说明分子是对称的，正电荷中心与负电荷中心重合是非极
性分子。

答案:B。

【例4】(2004年全国理综四，8)下列分子有极性的是
l
4 B.CO
2
C.NH
3
D.C
6
H
6
解析：CCl
4是正四面体型分子；CO
2
结构式是O==C==O，分子中三个原子在同
一直线上；C
6H
6
的结构是平面正六边形分子。

这三种分子中正、负电荷中心重合，
都没有极性。

NH
3
是三角锥型分子，分子中正、负电荷中心不重合，有极性，C 正确。

答案：C。

【例5】(2004年全国理综三，14)下列分子中，所有原子的最外层均为8电子结构的是（）
A.BeCl
2 B.H
2
S C.NCl
3
D.SF
4
解析：分子中各元素均满足8电子稳定结构的判断方法：每种元素的化合价的绝对值与其原子最外层电子数之和均等于8的分子的各原子都满足8电子稳定
结构。

如CO
2分子中，C元素：|+4|+4=8，O元素|－2|+6=8，故CO
2
分子中各原
子都满足最外层8电子结构。

再如SO
2
分子中，S元素|+4|+6=10，S原子不满足最外层8电子稳定结构。

同理可知，本题答案为C。

答案：C。

【例6】试用杂化轨道理论分析为什么BF
3的空间构型是平面三角形，而NF
3
是三角锥形的？
解析：BF
3
中B的价电子结构为2s22p1，形成分子时，进行sp2杂化，三个sp2
杂化轨道分别与三个F原子的p轨道成键，故BF
3分子为平面三角形；NF
3
中的N
价电子结构为2s22p3，形成分子时，进行sp3不等性杂化，其中一个sp3杂化轨道为孤对电子占有，另三个电子分别与F成键，故分子结构为三角锥型
【例7】氮可以形成多种离子，如N3-、NH
2-、N
3
-、NH
4
＋、N
2
H
5
＋等。

已知N
2
H
5
-
离子的形成过程类似于NH
4＋的形成过程，N
2
H
5
+在碱性溶液中生成电中性的分子和
水。

填写：
(1)该电中性分子的化学式为_________，电子式为_________，分子中所有原子是否共平面_________（填“是”或“否”）。

(2)N
2H
5
＋离子的电子式_______________。

(3)一个N
3
＋共有电子数为________________。

解析:（1）联系NH
4＋的形成过程：NH
3
+H＋→NH
4
＋
又因为N
2H
5
+在碱性溶液中生成电中性分子和水。

水可由H-和OH-结合而成。

故N
2H
5
+在碱性条件下推动H＋，即发生下列反应：N
2
H
5
＋+OH－→N
2
H
4
＋H
2
O
N
2
H
4
可看成NH
2
中一个H被-NH
2
取代。

故可先写出其结构简式为H
2
N—NH
2。

由于NH
3
分子是三角锥形的，其中一个H被-NH
2
取代后，每个N仍处在锥顶，
且两个N上各有一对孤对电子，若同侧，斥力大，不稳定，故应在异侧。

由此可知，整个分子中的原子不可能为共平面。

一、微粒的空间构型小结
1、直线型： Cl—Be—Cl，O＝C＝O，CS
2，C
2
H
2
等，中心原子的电子云以sp
杂化成键。

2、折线形：H
2O、H
2
S、H
2
F＋、NH
2
－是中学比较常见的，中心原子周围有四对
电子，电子对的构型必然是四面体型，这样微粒的空间构型就是折线型了；SO
2
、
O 3、NO
2
、NO
2
－这些是中学中不常见的，但是是竞赛中必须要掌握的，中心原子均
是以sp2杂化的形式成键的。

3、三角锥型：NH
3，NF
3
，H
3
O＋，PCl
3
等，中心原子以sp3杂化成键，电子对
的构型为四面体型，由于是三配位的，所以微粒构型为三角锥型。

4、平面三角型：BF
3，CH
3
＋，中心原子以sp2杂化形式成键，中心原子周围的
电子对数目为3，所以电子对的空间构型是平面三角形，这样微粒的空间构型就是平面三角形，键角为120。

5、四面体型：(1)正四面体型：P
4
（是边成正四面体，有六条化学键，键角
为60度） CH
4、CCl
4
、NH
4
＋、PCl
4
＋、PBr
4
＋（是顶点原子与中心原子成有中心的
正四面体，中心原子一定以sp3杂化成键，键角一定是109度28分）(2)四面体：
与正四面体CH
4相似，只是顶点的原子有不同，但是属于一类，如：CH
3
Cl、CH
2
Cl
2
、
CHCl
3
等。

键角与109度28分相近，分子往往有极性或者弱极性）
6、三角双锥：PCl
5
7、正八面体：SF
6、PCl
6
－等
二、某些分子得到质子后的构型的变化：
1、H
2O得到一个H＋成H
3
O＋，构型由折线变成三角锥
2、NH
3得到一个H＋成NH
4
＋，构型有三角锥成正四面体
3、PCl
5
失去一个Cl－，构型由三角双锥成正四面体
4、PCl
5得到一个Cl－成PCl
6
－，构型由三角双锥成正八面体。