高中化學(xué) 第二章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 2.2.2 雜化軌道理論與配合物理論簡介課件 新人教版選修3.ppt

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目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 一 雜化軌道理論簡介1 雜化軌道理論是一種價(jià)鍵理論 是鮑林為了解釋分子的立體構(gòu)型提出的 軌道在混雜時(shí) 軌道的總數(shù)保持不變 得到的新軌道稱為雜化軌道 所得的雜化軌道完全相同 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 2 雜化的過程雜化軌道理論認(rèn)為在形成分子時(shí) 通常存在激發(fā) 雜化和軌道重疊等過程 如碳原子的基態(tài)電子排布為1s22s22p2 其2s能級(jí)上的1個(gè)電子躍遷到2p能級(jí)上 則形成激發(fā)態(tài)1s22s12p3 此時(shí)2s與2p軌道的能量不相同 然后1個(gè)2s軌道與3個(gè) 2個(gè)或1個(gè)2p軌道混合而形成4個(gè) 3個(gè)或2個(gè)能量相等 成分相同 電子云形狀 原子軌道的電子云輪廓圖 完全相同的新的原子軌道 此過程即為雜化 形成的新的原子軌道分別稱為sp3 sp2 sp雜化軌道 每個(gè)雜化軌道中有1個(gè)未成對(duì)電子且自旋方向相同 再與其他原子中的電子發(fā)生電子云重疊而形成 鍵 sp3雜化可表示如下 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 3 雜化軌道的分類對(duì)于非過渡元素 由于ns和np能級(jí)接近 往往采用s p軌道雜化 而s p軌道雜化又分為 1 sp雜化 一個(gè)ns軌道和一個(gè)np軌道間的雜化 2 sp2雜化 一個(gè)ns軌道和兩個(gè)np軌道間的雜化 3 sp3雜化 一個(gè)ns軌道和三個(gè)np軌道間的雜化 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 答案 在乙烯分子中C原子由一個(gè)s軌道和兩個(gè)p軌道進(jìn)行雜化 組成三個(gè)等同的sp2雜化軌道 sp2雜化得到三個(gè)夾角為120 的平面三角形雜化軌道 乙烯中的兩個(gè)碳原子各用一個(gè)sp2軌道重疊形成一個(gè)C C 鍵外 又各以兩個(gè)sp2軌道分別和兩個(gè)氫原子的1s軌道重疊 形成四個(gè) 鍵 這樣形成的五個(gè)鍵在同一平面上 每個(gè)C原子還剩下一個(gè)p軌道 它們垂直于這五個(gè) 鍵所在的平面 形成 鍵 在乙炔分子中碳原子由一個(gè)2s軌道和一個(gè)2p軌道雜化 組成兩個(gè)sp雜化軌道 兩個(gè)sp雜化軌道的夾角為180 在乙炔分子中 兩個(gè)碳原子各以一個(gè)sp雜化軌道互相重疊 形成一個(gè)C C 鍵 每一個(gè)碳原子又各以一個(gè)sp雜化軌道分別與一個(gè)氫原子形成 鍵 此外每個(gè)碳原子還有兩個(gè)互相垂直的未雜化的p軌道 它們與另一個(gè)碳原子的兩個(gè)p軌道兩兩重疊形成兩個(gè) 鍵 分析CH2CH2和CH CH的中心原子的軌道雜化情況和成鍵情況 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 二 配合物理論簡介1 配位鍵 1 定義 配位鍵是共用電子對(duì)由一個(gè)原子單方面提供而與另一個(gè)原子形成的共價(jià)鍵 即 電子對(duì)給予 接受鍵 是一類特殊的共價(jià)鍵 如在四水合銅離子中 銅離子與水分子之間的化學(xué)鍵是由水分子提供孤電子對(duì)給予銅離子 銅離子接受水分子的孤電子對(duì)形成的 2 表示 配位鍵可以用A B來表示 其中A是提供孤電子對(duì)的原子 B是接受孤電子對(duì)的原子 例如 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 2 配位化合物 1 定義 金屬離子 或原子 與某些分子或離子 稱為配體 以配位鍵結(jié)合形成的化合物 簡稱配合物 2 寫出生成下列配合物的反應(yīng)方程式 3 配位鍵的強(qiáng)度有大有小 因而有的配合物很穩(wěn)定 有的很不穩(wěn)定 許多過渡金屬離子對(duì)多種配體具有很強(qiáng)的結(jié)合力 因而過渡金屬配合物遠(yuǎn)比主族金屬配合物多 目標(biāo)導(dǎo)航 預(yù)習(xí)導(dǎo)引 一 二 氣態(tài)氯化鋁 Al2Cl6 是具有配位鍵的化合物 分子中原子間的成鍵關(guān)系為 請(qǐng)將圖中你認(rèn)為是配位鍵的斜線加上箭頭 解析 配位鍵的箭頭指向提供空軌道的一方 氯原子最外層有7個(gè)電子 通過一對(duì)共用電子對(duì)就可以形成一個(gè)單鍵 另有三對(duì)孤電子對(duì) 所以氯化鋁 Al2Cl6 中氯原子同時(shí)與兩個(gè)鋁原子形成的共價(jià)鍵 有一個(gè)是配位鍵 氯原子提供孤電子對(duì) 鋁原子提供空軌道 一 二 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 一 常見的雜化類型 一 二 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 1 2s軌道與3p軌道能否形成雜化軌道 答案 不能 只有能量相近的原子軌道才能形成雜化軌道 2s與3p不在同一能層 能量相差較大 2 雜化軌道與共價(jià)鍵的類型的關(guān)系是怎樣的 答案 雜化軌道只能用于形成 鍵或者用來容納未參與成鍵的孤電子對(duì) 不能形成 鍵 未參與雜化的p軌道可用于形成 鍵 一 二 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 例1 根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論及原子的軌道雜化理論判斷PCl3分子的立體構(gòu)型和中心原子的雜化方式為 A 直線形sp雜化B 三角形sp2雜化C 三角錐形sp2雜化D 三角錐形sp3雜化解析 判斷分子的雜化方式要根據(jù)中心原子的孤電子對(duì)數(shù)以及與中心原子相連的原子個(gè)數(shù) 在PCl3分子中P原子上的孤電子對(duì)數(shù)為1 與其相連的原子數(shù)為3 所以根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論可推知PCl3的立體構(gòu)型為三角錐形 根據(jù)軌道雜化理論可知中心原子的雜化方式為sp3雜化 答案 D 一 二 知識(shí)精要 思考探究 典題例解 遷移應(yīng)用 在乙烯分子中有5個(gè) 鍵 1個(gè) 鍵 它們分別是 導(dǎo)學(xué)號(hào)52700028 A sp2雜化軌道形成 鍵 未雜化的2p軌道形成 鍵B sp2雜化軌道形成 鍵 未雜化的2p軌道形成 鍵C C H之間是sp2雜化軌道形成的 鍵 C C之間是未參與雜化的2p軌道形成的 鍵D C C之間是sp2雜化軌道形成的 鍵 C H之間是未參與雜化的2p軌道形成的 鍵解析 乙烯中的C原子采取sp2雜化 有兩個(gè)雜化軌道分別與H原子形成 鍵 另一個(gè)雜化軌道與另一個(gè)碳原子的雜化軌道形成 鍵 兩個(gè)碳原子中沒有參與雜化的2p軌道形成 鍵 答案 A 一 二 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 二 配位化合物的組成配位化合物 Cu NH3 4 SO4中Cu2 稱為中心離子 4個(gè)配位NH3分子叫配體 4稱為配位數(shù) 1 中心離子 配合物的中心離子一般都是帶正電的陽離子 過渡金屬離子最常見 2 配體 配體可以是陰離子 如X 鹵素離子 OH SCN CN 等 也可以是中性分子 如H2O NH3 CO等 3 配位原子 是指配位體中直接同中心離子配合的原子 如NH3中的N原子 H2O分子中的O原子 4 配位數(shù) 直接同中心離子 或原子 配位的原子的數(shù)目叫中心離子 或原子 的配位數(shù) 如 Cu NH3 4 2 的配位數(shù)為4 一 二 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 例2 元素周期表中第四周期元素由于受3d電子的影響 性質(zhì)的遞變規(guī)律與短周期元素略有不同 第四周期中過渡元素中的鈦 鉻 錳 鐵 鈷 鎳 銅 鋅等元素的明顯特征是能形成多種多樣的配合物 試根據(jù)所學(xué)知識(shí)解決以下問題 導(dǎo)學(xué)號(hào)52700029 1 已知A是有 生物金屬 之稱的金屬 A4 和氬原子的核外電子排布相同 則A的基態(tài)原子的外圍電子排布式為 2 與A同周期的另一種元素鈷 Co 可形成分子式均為Co NH3 5BrSO4的兩種配合物 其中一種化學(xué)式為 Co NH3 5Br SO4 往其溶液中加BaCl2溶液時(shí) 將產(chǎn)生白色沉淀現(xiàn)象 往另一種配合物的溶液中加入BaCl2溶液時(shí) 無明顯現(xiàn)象 若加入AgNO3溶液時(shí) 產(chǎn)生淡黃色沉淀 則第二種配合物的化學(xué)式為 一 二 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 3 Cu2 能與NH3 H2O Cl 等形成配位數(shù)為4的配合物 Cu NH3 4 2 具有對(duì)稱的立體構(gòu)型 Cu NH3 4 2 中的兩個(gè)NH3被兩個(gè)Cl 取代 能得到兩種不同結(jié)構(gòu)的產(chǎn)物 則 Cu NH3 4 2 的立體構(gòu)型為 往濃CuSO4溶液中加入過量較濃的氨水直到原先生成的沉淀恰好溶解為止 得到深藍(lán)色溶液 小心加入約和溶液等體積的C2H5OH并使之分成兩層 靜置 經(jīng)過一段時(shí)間后可觀察到在兩層 交界處 下部析出深藍(lán)色Cu NH3 4SO4 H2O晶體 最后晶體析出在容器的底部 請(qǐng)回答 a 為什么要加C2H5OH b 小心慢加和快速加C2H5OH 快加不易形成分層 請(qǐng)估計(jì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象有何不同 c 如將深藍(lán)色溶液加熱 可能得到什么結(jié)果 一 二 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 解析 1 被稱為 生物金屬 的是金屬鈦 其原子序數(shù)為22 故核外電子排布式為1s22s22p63s23p63d24s2 2 由題中的 加入BaCl2溶液時(shí) 將產(chǎn)生白色沉淀現(xiàn)象 可知 第一種配合物在水溶液中能電離出 而第二種配合物中加入BaCl2溶液時(shí) 無現(xiàn)象 加入AgNO3溶液時(shí) 產(chǎn)生淡黃色沉淀 故第二種配合物在溶液中只電離出Br 因此化學(xué)式為 Co SO4 NH3 5 Br 3 如果 Cu NH3 4 2 是正四面體形結(jié)構(gòu) 則NH3被Cl 取代后 只會(huì)得到一種結(jié)構(gòu) 類似于CH2Cl2 如果得到兩種結(jié)構(gòu) 則 Cu NH3 4 2 只能是平面正方形結(jié)構(gòu) 加入乙醇的目的是為了減小離子化合物Cu NH3 4SO4 H2O的溶解度 如果乙醇的加入速度過快 析出的晶體顆粒會(huì)很小 只有慢慢加入才能得到較大的晶體 將深藍(lán)色溶液加熱后 由于NH3的揮發(fā) 將不再存在配合物 故生成藍(lán)色沉淀Cu OH 2 同時(shí)生成 NH4 2SO4 一 二 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 答案 1 3d24s2 2 Co SO4 NH3 5 Br 3 平面正方形 a 加C2H5OH 減小 溶劑 C2H5OH和H2O 的極性 降低離子化合物Cu NH3 4SO4 H2O的溶解度b 快速加C2H5OH會(huì)析出小晶體 而慢加乙醇會(huì)析出大晶體c 生成Cu OH 2沉淀 同時(shí)生成 NH4 2SO4 一 二 知識(shí)精要 典題例解 遷移應(yīng)用 下列過程與配合物的形成無關(guān)的是 A 除去Fe粉中的SiO2可用強(qiáng)堿溶液B 向一定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消失C 向FeCl3溶液中加入KSCN溶液D 向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失解析 SiO2可與強(qiáng)堿溶液發(fā)生反應(yīng) 而Fe與強(qiáng)堿溶液不反應(yīng) 可利用這點(diǎn)來用強(qiáng)堿溶液除去Fe粉中的SiO2 與配合物的形成無關(guān) 答案 A