高中化学选修三（人教版 课件）-第二章　分子结构与性质 2_2_2 19页

目标导航 预习导引 目标导航 预习导引 一 二 一、杂化轨道理论简介 1 . 杂化轨道理论是一种 价键 理论 , 是鲍林为了解释 分子的立体构型 提出的。轨道在混杂时 , 轨道的总数 保持不变 , 得到的新轨道称为 杂化轨道 , 所得的杂化轨道完全相同。 目标导航 预习导引 一 二 2 . 杂化的过程 杂化轨道理论认为在形成分子时 , 通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。如碳原子的基态电子排布为 1s 2 2s 2 2p 2 , 其 2s 能级上的 1 个电子跃迁到 2p 能级上 , 则形成激发态 1s 2 2s 1 2p 3 , 此时 2s 与 2p 轨道的能量不相同 , 然后 1 个 2s 轨道与 3 个、 2 个或 1 个 2p 轨道混合而形成 4 个、 3 个或 2 个能量相等 , 成分相同 , 电子云形状 ( 原子轨道的电子云轮廓图 ) 完全相同的新的原子轨道 , 此过程即为杂化 , 形成的新的原子轨道分别称为 sp 3 、 sp 2 、 sp 杂化轨道 , 每个杂化轨道中有 1 个未成对电子且自旋方向相同 , 再与其他原子中的电子发生电子云重叠而形成 σ 键 ,sp 3 杂化可表示如下 : 目标导航 预习导引 一 二 3 . 杂化轨道的分类 对于非过渡元素 , 由于 n s 和 n p 能级接近 , 往往采用 s 、 p 轨道杂化 , 而 s 、 p 轨道杂化又分为 : (1)sp 杂化 : 一个 n s 轨道和一个 n p 轨道间的杂化。 (2)sp 2 杂化 : 一个 n s 轨道和两个 n p 轨道间的杂化。 (3)sp 3 杂化 : 一个 n s 轨道和三个 n p 轨道间的杂化。 目标导航 预习导引 一 二 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 sp 2 杂化轨道 ,sp 2 杂化得到三个夹角为 120° 的平面三角形杂化轨道。乙烯中的两个碳原子各用一个 sp 2 轨道重叠形成一个 C—C σ 键外 , 又各以两个 sp 2 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 杂化轨道的夹角为 180°, 在乙炔分子中 , 两个碳原子各以一个 sp 杂化轨道互相重叠 , 形成一个 C—C σ 键 , 每一个碳原子又各以一个 sp 杂化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 , 它们与另一个碳原子的两个 p 轨道两两重叠形成两个 π 键。 分析 CH 2 CH 2 和 CH ≡ CH 的中心原子的轨道杂化情况和成键情况。 目标导航 预习导引 一 二 二、配合物理论简介 1 . 配位键 (1) 定义 : 配位键是 共用电子对 由一个原子单方面提供而与另一个原子形成的共价键 , 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 ;B 是 接受 孤电子对的原子。例如 : 目标导航 预习导引 一 二 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 : (3) 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。 目标导航 预习导引 一 二 气态氯化铝 (Al 2 Cl 6 ) 是具有配位键的化合物 , 分子中原子间的成键关系 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 , 通过一对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 (Al 2 Cl 6 ) 中氯原子同时与两个铝原子形成的共价键 , 有一个是配位键 , 氯原子提供孤电子对 , 铝原子提供空轨道。 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 一、常见的杂化类型 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 1 .2s 轨道与 3p 轨道能否形成杂化轨道 ? 答案 : 不能。只有能量相近的原子轨道才能形成杂化轨道。 2s 与 3p 不在同一能层 , 能量相差较大。 2 . 杂化轨道与共价键的类型的关系是怎样的 ? 答案 : 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 , 不能形成 π 键 ; 未参与杂化的 p 轨道可用于形成 π 键。 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 【例 1 】 根据价层电子对互斥理论及原子的轨道杂化理论判断 PCl 3 分子的立体构型和中心原子的杂化方式为 ( 　　 ) A. 直线形　 sp 杂化 B. 三角形　 sp 2 杂化 C. 三角锥形　 sp 2 杂化 D. 三角锥形　 sp 3 杂化 解析 : 判断分子的杂化方式要根据中心原子的孤电子对数以及与中心原子相连的原子个数。在 PCl 3 分子中 P 原子上的孤电子对数为 1, 与其相连的原子数为 3, 所以根据价层电子对互斥理论可推知 PCl 3 的立体构型为三角锥形 , 根据轨道杂化理论可知中心原子的杂化方式为 sp 3 杂化。 答案 : D 一 二 知识精要 思考探究 典题例解 迁移应用 在乙烯分子中有 5 个 σ 键、 1 个 π 键 , 它们分别是 ( 　　 )( 导学号 52700028) A.sp 2 杂化轨道形成 σ 键 , 未杂化的 2p 轨道形成 π 键 B.sp 2 杂化轨道形成 π 键 , 未杂化的 2p 轨道形成 σ 键 C.C 、 H 之间是 sp 2 杂化轨道形成的 σ 键 ,C 、 C 之间是未参与杂化的 2p 轨道形成的 π 键 D.C 、 C 之间是 sp 2 杂化轨道形成的 σ 键 ,C 、 H 之间是未参与杂化的 2p 轨道形成的 π 键 解析 : 乙烯中的 C 原子采取 sp 2 杂化 , 有两个杂化轨道分别与 H 原子形成 σ 键 , 另一个杂化轨道与另一个碳原子的杂化轨道形成 σ 键 , 两个碳原子中没有参与杂化的 2p 轨道形成 π 键。 答案 : A 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 二、配位化合物的组成 配位化合物 [Cu(NH 3 ) 4 ]SO 4 中 Cu 2+ 称为中心离子 ;4 个配位 NH 3 分子叫配体 ,4 称为配位数。 1 . 中心离子 : 配合物的中心离子一般都是带正电的阳离子 , 过渡金属离子最常见。 2 . 配体 : 配体可以是阴离子 , 如 X - ( 卤素离子 ) 、 OH - 、 SCN - 、 CN - 等 ; 也可以是中性分子 , 如 H 2 O 、 NH 3 、 CO 等。 3 . 配位原子 : 是指配位体中直接同中心离子配合的原子 , 如 NH 3 中的 N 原子 ,H 2 O 分子中的 O 原子。 4 . 配位数 : 直接同中心离子 ( 或原子 ) 配位的原子的数目叫中心离子 ( 或原子 ) 的配位数 , 如 [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ 的配位数为 4 。 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 【例 2 】 元素周期表中第四周期元素由于受 3d 电子的影响 , 性质的递变规律与短周期元素略有不同 , 第四周期中过渡元素中的钛、铬、锰、铁、钴、镍、铜、锌等元素的明显特征是能形成多种多样的配合物。试根据所学知识解决以下问题 : ( 导学号 52700029) (1) 已知 A 是有 “ 生物金属 ” 之称的金属 ,A 4+ 和氩原子的核外电子排布相同。则 A 的基态原子的外围电子排布式为 　 。   (2) 与 A 同周期的另一种元素钴 (Co) 可形成分子式均为 Co(NH 3 ) 5 BrSO 4 的两种配合物 , 其中一种化学式为 [Co(NH 3 ) 5 Br]SO 4 , 往其溶液中加 BaCl 2 溶液时 , 将产生白色沉淀现象 ; 往另一种配合物的溶液中加入 BaCl 2 溶液时 , 无明显现象 , 若加入 AgNO 3 溶液时 , 产生淡黄色沉淀 , 则第二种配合物的化学式为 　　　　　　　　　　　 。   一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 (3)Cu 2+ 能与 NH 3 、 H 2 O 、 Cl - 等形成配位数为 4 的配合物。 ① [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ 具有对称的立体构型 ,[Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ 中的两个 NH 3 被两个 Cl - 取代 , 能得到两种不同结构的产物 , 则 [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ 的立体构型为 　 。   ② 往浓 CuSO 4 溶液中加入过量较浓的氨水直到原先生成的沉淀恰好溶解为止 , 得到深蓝色溶液。小心加入约和溶液等体积的 C 2 H 5 OH 并使之分成两层 , 静置。经过一段时间后可观察到在两层 “ 交界处 ” 下部析出深蓝色 Cu(NH 3 ) 4 SO 4 ·H 2 O 晶体 , 最后晶体析出在容器的底部。请回答 : a. 为什么要加 C 2 H 5 OH? 　 。   b. 小心慢加和快速加 C 2 H 5 OH( 快加不易形成分层 ), 请估计实验现象有何不同 ? 　 。   c. 如将深蓝色溶液加热 , 可能得到什么结果 ?   　 。   一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 解析 : (1) 被称为 “ 生物金属 ” 的是金属钛 , 其原子序数为 22, 故核外电子排布式为 1s 2 2s 2 2p 6 3s 2 3p 6 3d 2 4s 2 。 (2) 由题中的 “ 加入 BaCl 2 溶液时 , 将产生白色沉淀现象 ” 可知 , 第一种配合物在水溶液中能电离出 , 而第二种配合物中加入 BaCl 2 溶液时 , 无现象 , 加入 AgNO 3 溶液时 , 产生淡黄色沉淀 , 故第二种配合物在溶液中只电离出 Br - , 因此化学式为 [Co(SO 4 )(NH 3 ) 5 ]Br 。 (3) ① 如果 [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ 是正四面体形结构 , 则 NH 3 被 Cl - 取代后 , 只会得到一种结构 ( 类似于 CH 2 Cl 2 ), 如果得到两种结构 , 则 [Cu(NH 3 ) 4 ] 2+ 只能是平面正方形结构。 ② 加入乙醇的目的是为了减小离子化合物 Cu(NH 3 ) 4 SO 4 ·H 2 O 的溶解度 ; 如果乙醇的加入速度过快 , 析出的晶体颗粒会很小 , 只有慢慢加入才能得到较大的晶体 ; 将深蓝色溶液加热后 , 由于 NH 3 的挥发 , 将不再存在配合物 , 故生成蓝色沉淀 Cu(OH) 2 , 同时生成 (NH 4 ) 2 SO 4 。 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 答案 : (1)3d 2 4s 2 (2)[Co(SO 4 )(NH 3 ) 5 ]Br (3) ① 平面正方形　 ② a. 加 C 2 H 5 OH, 减小 “ 溶剂 ”(C 2 H 5 OH 和 H 2 O) 的极性 , 降低离子化合物 Cu(NH 3 ) 4 SO 4 ·H 2 O 的溶解度　 b. 快速加 C 2 H 5 OH 会析出小晶体 , 而慢加乙醇会析出大晶体　 c. 生成 Cu(OH) 2 沉淀 , 同时生成 (NH 4 ) 2 SO 4 一 二 知识精要 典题例解 迁移应用 下列过程与配合物的形成无关的是 ( 　　 ) A. 除去 Fe 粉中的 SiO 2 可用强碱溶液 B. 向一定量的 AgNO 3 溶液中加入氨水至沉淀消失 C. 向 FeCl 3 溶液中加入 KSCN 溶液 D. 向一定量的 CuSO 4 溶液中加入氨水至沉淀消失 解析 : SiO 2 可与强碱溶液发生反应 , 而 Fe 与强碱溶液不反应 , 可利用这点来用强碱溶液除去 Fe 粉中的 SiO 2 , 与配合物的形成无关。 答案 : A