2020高中化学第二章分子结构与性质2_2杂化轨道理论简介和配合物理论简介教学案新人教版选修3

第二课时 杂化轨道理论简介和配合物理论简介学习目标：1.了解杂化轨道理论的基本内容。

2.通过sp 3、sp 2、sp 1杂化情况的分析，能根据有关理论判断简单分子或离子的空间构型。

3.了解配位键的特点及配合物理论，掌握配合物中的一些基本概念，如中心原子、配位体、配位数、内界和外界，能说明简单配合物的成键情况。

[知识回顾]分子的立体结构⎩⎪⎨⎪⎧三原子分子⎩⎪⎨⎪⎧ 直线形，如CO 2Ⅴ形，如H 2O四原子分子⎩⎪⎨⎪⎧ 平面形，如HCHO三角锥形，如NH 3五原子分子——最常见的是正四面体形，如CH4[要点梳理]1．杂化轨道理论简介(1)用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成在形成CH 4分子时，碳原子的一个2s 轨道和三个2p 轨道发生混杂，形成四个能量相等的sp 3杂化轨道。

四个sp 3杂化轨道分别与四个H 原子的1s 轨道重叠成键形成CH 4分子，所以四个C －H 是等同的。

可表示为：C 原子的杂化轨道(2)杂化轨道的类型与分子构型的关系 ①sp 杂化sp 型杂化轨道是由一个s 轨道和一个p 轨道组合而成的，轨道间的夹角为180°，呈直线形，如BeCl 2分子。

②sp2杂化sp2杂化轨道是由一个s轨道和两个p轨道组合而成的，杂化轨道间的夹角为120°，呈平面三角形，如：BF3分子。

③sp3杂化sp3杂化轨道是由一个s轨道和三个p轨道组合而成，sp3杂化轨道间的夹角为109°28′。

空间构型为正四面体形，如CH4分子。

2．配合物理论简介(1)配位键①概念：共用电子对由一个原子单方面提供而跟另一个原子共用的共价键，即“电子对给予－接受键”，是一类特殊的共价键。

如在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是由水分子提供孤电子对给予铜离子，铜离子接受水分子的孤电子对形成的。

②表示：配位键可以用A→B来表示，其中A是提供孤电子对的原子，叫做配体；B是接受电子对的原子。

例如：(2)配位化合物①定义：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，简称配合物。

②写出生成下列配合物的反应方程式：[Cu(H2O)4]Cl2：CuCl2＋4H2O===[Cu(H2O)4]Cl2Fe(SCN)3：FeCl3＋3KSCN===Fe(SCN)3＋3KCl③配位键的强度有大有小，因而有的配合物很稳定，有的很不稳定。

许多过渡金属离子对多种配体具有很强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属配合物多。

知识点一杂化理论简介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＝中心原子的孤电子对数＋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：2.3.含σ键和π键的分子构型与杂化类型4.s－p杂化轨道和简单分子几何构型的关系[问题探究]1．分析CH2===CH2和CH≡CH的中心原子的轨道杂化情况和成键情况。

[答案] 在乙烯分子中C原子由一个s轨道和两个p轨道进行杂化，组成三个等同的sp2杂化轨道，sp2轨道彼此成120°角。

乙烯中的两个碳原子各用一个sp2轨道重叠形成一个C－C σ键外，又各以两个sp2轨道分别和两个氢原子的1s轨道重叠，形成四个σ键，这样形成的五个键在同一平面上，每个C原子还剩下一个p轨道，它们垂直于这五个σ键所在的平面，形成π键。

在乙炔分子中碳原子由一个2s轨道和一个2p轨道杂化，组成两个sp杂化轨道。

两个sp杂化轨道夹角为180°，在乙炔分子中，两个碳原子各以一个sp 轨道互相重叠，形成一个C－C σ键，每一个碳原子又各以一个sp轨道分别与一个氢原子形成σ键，此外每个碳原子还有两个互相垂直的未杂化的p轨道，它们与另一个碳的两个p轨道两两重叠形成两个π键。

2．在BF3、BeF2分子中B、Be原子各用哪几个原子轨道参与杂化？形成什么类型的杂化轨道？[答案] B原子参与杂化的原子轨道是一个2s轨道和两个2p轨道，形成三个sp2杂化轨道。

Be原子参与杂化的原子轨道是一个2s轨道和一个2p轨道，形成两个sp杂化轨道。

杂化轨道理论要点(1)原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道。

(2)参与杂化的原子轨道数等于形成的杂化轨道数。

(3)杂化改变了原子轨道的形状、方向。

杂化使原子的成键能力增强。

(1)杂化轨道成键时，要满足化学键间最小排斥原理，键与键间排斥力的大小决定键的方向，即决定杂化轨道间的夹角，键角越大，化学键之间的排斥力越小。

只有能量相近的轨道间才能发生杂化。

(2)sp杂化和sp2杂化这两种形式中，原子还有未参与杂化的p轨道，可用于形成π键，而杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。

1．下列说法正确的是( )A．NCl3分子是三角锥形，这是因为氮原子是sp2杂化的结果B．sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道C．中心原子采取sp3杂化的分子，其几何构型可能是四面体形或三角锥形或V形D．AB3型的分子空间构型必为平面三角形[解析] 由于NCl3分子中N原子上有1对孤电子对和3个σ键，所以为sp3杂化，A 项错误；sp3杂化轨道是由中心原子的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道，不是任意的1个s轨道，B项错误；中心原子采取sp3杂化的分子，如果没有孤电子对，其几何构型为四面体形，若有1对孤电子对，其几何构型为三角锥形，若有2对孤电子对，其几何构型为V形，C项正确；AB3型的分子空间构型也有可能为三角锥形，如NCl3分子，D 项错误。

[答案] C2．下列分子的空间构型可用sp 2杂化轨道来解释的是( )①BF 3 ②CH 2===CH 2 ③ ④CH≡CH ⑤NH 3 ⑥CH 4A ．①②③B ．①⑤⑥C ．②③④D ．③⑤⑥[解析] sp 2杂化轨道形成的为三个夹角为120°的平面三角形杂化轨道，且其中还有未参与杂化的p 轨道，可形成一个π键，而杂化轨道只用于形成σ键或容纳未成键的孤电子对，①②③的键角均为120°，④为sp 杂化，⑤⑥为sp 3杂化。

[答案] A杂化类型的判断(1)公式：n ＝12(中心原子的价电子数＋配位原子的成键电子数±电荷数)。

(2)根据n 值判断杂化类型n ＝2时，sp 杂化，如BeCl 2，n ＝12(2＋2)＝2；n ＝3时，sp 2杂化，如NO －3，n ＝12(5＋1)＝3；n ＝4时，sp 3杂化，如NH ＋4，n ＝12(5－1＋4)＝4。

知识点二 配合物理论简介1．配位键(1)概念：成键的两个原子或离子一方提供孤对电子(配位体)，一方提供空轨道而形成的共价键，叫做配位键。

(2)配位体：应含有孤对电子，如NH3、H2O、F－、OH－等。

(3)成键的性质：共用电子对对两原子的电性作用。

(4)成键条件：形成配位键的一方是能够提供孤对电子的原子或离子，另一方是具有能够接受孤对电子的空轨道的原子或离子。

(5)配位键的表示方法：A―→B电子对给予体电子对接受体2．配合物的组成配合物由中心原子(提供空轨道)和配体(提供孤电子对)组成，分成内界和外界。

如[Co(NH3)6]Cl3可表示为：(1)中心原子：Co3＋提供空轨道接受孤电子对，是中心原子。

配合物的中心原子一般都是带正电的阳离子，过渡金属离子最常见。

(2)配位体：NH 3分子中氮原子提供孤电子对，是配位原子，NH 3分子是配位体。

配位体可以是阴离子，如X －(卤素离子)、OH －、SCN －、CN －、RCOO －(羧酸根离子)、C 2O 2－4、PO 3－4等；也可以是中性分子，如H 2O 、NH 3、CO 、醇、胺、醚等。

配位原子必须是含有孤对电子的原子，ⅤA 、ⅥA 、ⅦA 族元素的原子最常见。

(3)配位数：直接同中心原子配位的原子数目叫中心原子的配位数。

如[Fe(CN)6]4－中Fe2＋的配位数为6。

3．配合物的形成对性质的影响 (1)溶解性的影响如：AgCl ―→[Ag(NH 3)2]＋，由不溶于水的沉淀，转变为易溶于水的物质。

如教材P 42实验2－2：CuSO 4(aq)――→氨水蓝色沉淀――→氨水深蓝色透明溶液――→乙醇深蓝色晶体[Cu(NH 3)4]SO 4·H 2O 有关离子方程式：Cu 2＋＋2NH 3·H 2O===Cu(OH)2↓＋2NH ＋4 Cu(OH)2＋4NH 3===[Cu(NH 3)4]2＋＋2OH －(2)颜色的改变当简单离子形成配离子时其性质往往有很大差异。

颜色发生变化就是一种常见的现象，我们根据颜色的变化就可以判断是否有配离子生成。

如Fe 3＋与SCN －在溶液中可生成配位数为1～6的铁的硫氰酸根配离子，这种配离子的颜色是血红色的。

(3)稳定性增强。

配合物具有一定的稳定性，配合物中的配位键越强，配合物越稳定。

当作为中心原子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。

例如，血红素中的Fe 2＋与CO 分子形成的配位键比Fe 2＋与O 2分子形成的配位键强，因此血红素中的Fe 2＋与CO 分子结合后，就很难再与O 2分子结合，血红素失去输送氧气的功能，从而导致人体CO 中毒。

[问题探究]1．气态氯化铝(Al 2Cl 6)是具有配位键的化合物，分子中原子间成键关系为。

请将图中你认为是配位键的斜线加上箭头。

[解析] 配位键的箭头指向提供空轨道的一方。

氯原子最外层有7个电子，通过一个共用电子对就可以形成一个单键，另有三对孤电子对。

所以氯化铝(Al2Cl6)中与两个铝原子形成共价键的氯原子中，有一个是配位键，氯原子提供电子，铝原子提供空轨道。

[答案]2.在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是如何形成的？该化学键如何表示？[答案] 在四水合铜离子中，Cu2＋与H2O分子之间的化学键是由水分子提供孤电子对给予Cu2＋，Cu2＋接受H2O分子的孤电子对形成的。

该化学键可表示为：。

1．配位键是一种特殊的共价键，但形成配位键的共用电子对是由一方提供而不是由双方共同提供的。

2．许多过渡金属离子(或原子)都有接受孤电子对的空轨道，对多种配体具有较强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属配合物多。

(1)不是所有的配合物都具有颜色。

如[Ag(NH3)2]OH溶液无色，而Fe(SCN)3溶液呈红色。

(2)过渡金属原子或离子都有接受孤电子对的空轨道，对多种配体具有较强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属配合物多。

1．下列过程与配合物的形成无关的是( )A．除去铁粉中的SiO2可用强碱溶液B．向一定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消失C．向Fe3＋溶液中加入KSCN溶液后溶液呈血红色D．向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失[解析] 对于A项，除去铁粉中的SiO2，是利用SiO2可与强碱反应的化学性质，与配合物的形成无关；对于B项，AgNO3与氨水反应先生成AgOH沉淀，再生成[Ag(NH3)2]＋；对于C项，Fe3＋与KSCN反应生成配离子，颜色发生改变；对于D项，CuSO4与氨水反应先生成Cu(OH)2沉淀，再生成[Cu(NH3)4]2＋。