苯分子的空间构型学案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
第2课时苯分子的空间构型、价电子对互斥理论及等电子原理学习目标 1.认识苯分子的空间构型。2.理解价电子对互斥理第2课时苯分子的空间构型、价电子对互斥理论及等电子原理论和等电子原理，并掌握它们在认识分子空间构型时的应用。
一、苯环的结构与大π键
苯环上，C原子以________杂化，每个C原子的两个sp2杂化轨道分别与另外两个C原子的杂化轨道形成σ键，六个碳原子形成____________的碳环，另外一个sp2杂化轨道与H原子的____轨道形成σ键，同时，六个C原子上剩余的____轨道，以“________”的形式形成多原子、多电子的________键。
二、价电子对互斥理论
1．理论模型
(1)分子中的价电子对——成键电子对和孤电子对由于相互________作用，尽可能趋向彼此________，分子尽可能采取________的空间模型。
(2)AX m型分子中，A与X之间通过两对或三对电子(即通过双键或叁键)结合而成，则价电子对互斥理论把双键或叁键作为________电子对看待。
2．价电子对互斥理论的两种类型
价电子对互斥理论说明的是________________________，而分子的空间构型指的是______________空间构型，____________________。
(1)当中心原子________________，两者的构型一致。
(2)当中心原子________________，两者的构型____________。如下表中几例：
物质H2O NH3CH4CCl4
价电子对
互斥理论
四面体形四面体形四面体形四面体形
分子的空
间构型V形三角锥形正四面体形
正四面
体形
键角°°°°杂化类型sp3杂化
三、等电子原理
1．内容：化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子具有相同的____________和______________等结构特征。
2．应用：判断一些简单分子或离子的空间构型。
(1)SO2－4、PO3－4等离子具有________通式，价电子总数为________，中心原子采取________杂化，呈____________空间构型。
(2)SO2－3、PO3－3等离子具有__________通式，价电子总数为__________，中心原子采取__________杂化，由于存在一对孤对电子，分子呈______________空间构型。
1．以下有关苯分子结构的说法，错误的是( )
A．苯分子中每个碳原子的原子轨道都发生sp2杂化，形成夹角为120°的三个sp2杂化轨道
B．每个碳原子的一个sp2杂化轨道采用“肩并肩”的方式重叠，形成一个大π键C．苯分子中存在6个C—C σ键和6个C—H σ键
D．乙烷、乙烯、乙炔分子中，碳原子轨道杂化方式和苯相同的只有乙烯
2．下列分子中，所有原子不可能共处在同一平面上的是( )
A．C2H2 B．CS2
C．NH3 D．C6H6
3．用价电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体结构，两个结论都正确的是( )
A．直线形；三角锥形 B．V形；三角锥形
C．直线形；平面三角形 D．V形；平面三角形
4．下列分子或离子的中心原子，带有一对孤电子对的是( )
A．XeO4 B．BeCl2
C．CH4 D．PCl3
5．(1)根据等电子原理，仅由第2周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：________和________；________和________。
(2)根据等电子原理，由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与NO－2互为等电子体的分子有：________。
练基础落实
知识点一苯分子的结构与性质
1．苯分子不能使酸性KMnO4溶液褪色的原因是( )
A．分子中不存在π键
B．分子中存在6电子大π键，结构稳定
C．分子是平面结构
D．分子中只存在σ键
2．下列关于苯分子的结构与性质的描述错误的是( )
A．苯分子呈平面正六边形，六个碳碳键完全相同，键角皆为120°
B．苯分子中C原子采取sp2杂化，六个碳原子中未参与杂化的2p轨道以“肩并肩”的方式形成一个大π键
C．苯分子中的碳碳双键是介于单键和双键之间的一种特殊类型的键
D．苯能使溴水褪色
3．下列分子的空间构型可用sp2杂化轨道来解释的是( )
①BF3②CH2===CH2③④CH≡CH
⑤NH3⑥CH4
A．①②③ B．①⑤⑥
C．②③④ D．③⑤⑥
知识点二价电子对互斥理论
4．氨气分子的空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为( )
A．两种分子的中心原子杂化类型不同，NH3为sp2型杂化，而CH4是sp3型杂化
B．NH3分子中N原子形成3个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道
C．NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强
D．NH3分子中有3个σ键，而甲烷分子中有4个σ键
5．用价电子对互斥理论判断SO3的分子构型为( )
A．正四面体形 B．V形
C．三角锥形 D．平面三角形
6．下列叙述正确的是( )
A．P4和CO2分子中都只含有共价键
B．CCl4和NH3分子的空间结构都是正四面体形
C．BF3分子中各原子均达到8e－稳定结构
D．甲烷的结构式为，它是对称的平面形分子
知识点三等电子原理
7．1919年，Langmuir提出等电子体的概念，由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。根据上述原理，下列各对粒子中，空间构型相似的是( ) A．SO2和O3 B．CO2和NO2
C．CS2和NO2 D．PCl3和BF3
练方法技巧
中心原子上孤电子对数的确定方法
8．下列分子或离子的空间构型为平面三角形的是( )
A．NO－3 B．NH3
C．H3O＋ D．CO2
练综合拓展
9．在以下的分子或离子中，空间构型不是三角锥形的是( )
A．NF3 B．CH－3
C．BF3 D．H3O＋
、·CH3、CH－3都是重要的有机物反应的中间体，CH＋3中四个原子是共平面的，则C原子是________杂化，键角应是________。
11．依据等电子原理在下表中填出相应的化学式。
CH4CO2－3C2O2－4
NH＋4N2H2＋6NO＋2N2
第2课时苯分子的空间构型、价电子对互斥理论及等电子原理
双基落实
一、
sp2正六边形1s 2p 肩并肩大π
二、
1．(1)排斥远离对称(2)一个
2．价电子对的空间构型成键电子对不包括孤对电子
(1)无孤对电子时(2)有孤对电子时不一致
三、
1．空间构型化学键类型
2．(1)AX432 sp3四面体(2)AX326 sp3三角锥形
课堂练习
1．B [每个碳原子剩下一个未参加杂化的2p轨道上的电子以“肩并肩”的方式重叠，形成了一个6电子的大π键，所以B项错误。]
2．C
3．D [在H2S中，价电子对数为4，若无孤电子对存在，则其应为正四面体构型。但中心原子S上有两对孤电子对，而且孤电子对也要占据中心原子周围的空间，它们相互排斥，因此H2S为V形结构。在BF3中，价电子对数为3，其中心原子B上无孤电子对，因此BF3应为平面三角形。]
4．D
5．(1)N2CO CO2N2O (2)SO2、O3
课时作业
1．B [苯分子中碳碳原子之间的键不是单纯的单键或双键，而是介于单、双键之间的独特的键，即存在6个电子的大π键，结构稳定，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，也不能与溴水反应褪色，所以选B。]
2．D
3．A [sp2杂化轨道形成夹角为120°的平面三角形杂化轨道，①BF3为平面三角形且B—F键夹角为120°；②C2H4中C原子以sp2杂化，且未杂化的2p轨道形成π键；③同②相似；④乙炔中的C原子为sp1杂化；⑤NH3中N原子为sp3杂化；⑥CH4中的碳原子为sp3杂化。]
4．C [本题考查杂化轨道类型与分子构型之间的关系。A中NH3中N原子为sp3型杂化，错误；B中NH3分子中N原子形成四个杂化轨道，错误；D也无法说明两者的分子空间
第2课时苯分子的空间构型、价电子对互斥理论及等电子原理学习目标 1.认识苯分子的空间构型。2.理解价电子对互斥理第2课时苯分子的空间构型、价电子对互斥理论及等电子原理论和等电子原理，并掌握它们在认识分子空间构型时的应用。 一、苯环的结构与大π键 苯环上，C原子以________杂化，每个C原子的两个sp2杂化轨道分别与另外两个C原子的杂化轨道形成σ键，六个碳原子形成____________的碳环，另外一个sp2杂化轨道与H 原子的____轨道形成σ键，同时，六个C原子上剩余的____轨道，以“________”的形式形成多原子、多电子的________键。 二、价电子对互斥理论 1．理论模型 (1)分子中的价电子对——成键电子对和孤电子对由于相互________作用，尽可能趋向彼此________，分子尽可能采取________的空间模型。 (2)AX m型分子中，A与X之间通过两对或三对电子(即通过双键或叁键)结合而成，则价电子对互斥理论把双键或叁键作为________电子对看待。 2．价电子对互斥理论的两种类型 价电子对互斥理论说明的是________________________，而分子的空间构型指的是______________空间构型，____________________。 (1)当中心原子________________，两者的构型一致。 (2)当中心原子________________，两者的构型____________。如下表中几例： 1．内容：化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子具有相同的____________和______________等结构特征。
《分子的空间构型》 ———教学设计
【课题】 2.2共价键与分子的空间构型 课程基本安排 【教材出处】鲁科版高中化学选修三 【课时安排】3课时 【教学对象】高中二年级理科学生 【授课教师】 教学设计背景分析 【课标分析】 根据《普通高中化学课程标准》中内容标准的要求，学生在学完本章内容后要知道化学键包含的内容有共价键，离子键，配位键和金属键，知道它们的形成方式及特征，用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质，能根据有关理论判断简单分子或离子的构型，了解简单分子的构型，会用杂化理论判断分子，了解分子间作用力的特性以及氢键的形成，知道具有氢键的化合物所具有的特性。《物质与结构》这本书并不要求全部掌握，学生可以根据自己的能力和兴趣爱好来学习！ 【教材分析】 1．教材的地位与作用 本节课是鲁科版高中化学选修三第二章第二节的内容，本节课主要介绍常见的简单分子的空间构型和分子的对称性等的性质，通过杂化理论来判断分子的空间构型。教材在设计上先是通过联想和质疑的
方式让学生思考，为什么甲烷，氨分子和苯环等分子的空间构型不同。然后让学生带着这样的疑问，通过用塑料或橡胶制成的棍棒来搭建甲烷的构型的活动探究，确定其空间构型为正四面体，又提出疑问它们的构型是怎么形成的，从而引出杂化轨道理论，价电子对互斥理论和等电子原理的概念，接着再应用杂化轨道理论判断出氨分子和苯分子的空间构型，再通过分子的空间构型来了解分子的性质。 【学情分析】 学习本章内容之前学生已经学习了原子结构以及共价键的概念，再深入讨论分子的空间构型；同时也知道简单分子比如甲烷，氨气等的分子空间构型。 根据皮亚杰认知发展理论，高二学生大多处在16、17岁，他们已经普遍具备了抽象思维的能力，可以进行较高级的抽象与概括，学生具有丰富的想象力和创造力，有较强的成就欲望，渴望用所学知识解决心中的“为什么”。 物质与结构这本教材中都是抽象的知识，这些知识不形象，学生可能会对这部分内容没有兴趣，学习起来会有一定困难。但是通过科学探究的方式进行教学，能使学生对化学学习产生兴趣，因此比较适合通过科学探究的方式进行教学。 教学设计 共价键与分子的空间构型 【教学目标】
判断分子空间几何构型的简单方法 电子对数目成键电子对 数目孤电子对数 目 分子的空间 构型 实例 2 2 0 直线型二氧化碳 3 3 0 三角形三氟化硼 2 1 V型二溴化锌4 4 0 四面体甲烷 3 1 三角锥氨气 2 2 V型水 5 5 0 三角双锥五氯化磷 4 1 变形四面体四氟化硫 3 2 T型三氟化溴 2 3 直线型二氟化氙6 6 0 八面体六氟化硫 5 1 四角锥五氟化碘 4 2 正方形四氟化氙以下用G表示电子对数目，V表示分子中所有原子最外层电子数的和，n表示配位原子中除了氢原子以外的其它原子的个数，m表示孤电子对数目，r表示配
位原子中氢原子的个数。 当配位原子中没有氢原子且V≥16时：V=8n＋2m，G=m＋n 例：CO2分子构型的判断 V=4＋6×2=8n＋2m，这里n=2，∴m=0, ∴G=m＋n=0＋2=2，所以CO2的分子构型为直线型 BF3分子构型的判断 V=3＋7×3=8n＋2m，这里n=3，∴m=0, ∴G=m＋n=0＋3=3，所以BF3的分子构型为三角形 PCl5分子构型的判断 V=5＋7×5=8n＋2m，这里n=5，∴m=0, ∴G=m＋n=0＋5=5，所以PCl5的分子构型为三角双锥 SF4分子构型的判断 V=6＋7×4=8n＋2m，这里n=4，∴m=1, ∴G=m＋n=1＋4=5，所以SF4的分子构型为变形四面体 BrF3分子构型的判断 V=7＋7×3=8n＋2m，这里n=3，∴m=2, ∴G=m＋n=2＋3=5，所以BrF3的分子构型为T型 SF6分子构型的判断 V=6＋7×6=8n＋2m，这里n=6，∴m=0, ∴G=m＋n=0＋6=6，所以SF6的分子构型为八面体 XeF4分子构型的判断
第一单元分子的空间构型 班级姓名学号 一、分子的空间构型 1、杂化轨道理论 基本要点： 常见类型： 等性杂化和不等性杂化 2、价电子互斥理论（判断价电子杂化类型适合ABm型分子） 例1、氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体，这是因为（）A．两种分子的中心原子的杂化轨道类型不同，NH3为sp2型杂化，而CH4是sp3型杂化 B．NH3分子中N原子形成三个杂化轨道，中C原子形成4个杂化轨道 C．NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强 D．氨气分子是极性分子而甲烷是非极性分子 例2、下列分子中键角最大的是 A．H2S B．H2O C．CCl4D．NH3 例3、下列分子构型是正四面体的是①P4②NH3 ③CCl4 ④金刚石⑤CH4 ⑥SiO2 ⑦H2S ⑧CO2 A．①③④⑤B．①③④⑤⑥C．①③⑤D．④⑤ 例4、有关苯分子说法中不正确的是（）A．苯分子碳原子采取sp2杂化方式成键,形成夹角为120°的三个sp2杂化轨道,故为正六边形的碳环B．每个碳原子还有一个未参与杂化的2P轨道，垂直碳环平面，相互交错，形成共轭大∏键 C．大∏键中6个电子被6个碳原子共用，故称为中心6电子大∏键 D．苯分子中共有六个原子共面，六个碳碳键完全相同 3、等电子原理 具有相同原子数的分子或离子，若具有相同的电子数或相同的价电子数，则微粒具有相同的结构特征。例5、一定不是互为“等电子体”的微粒要满足的条件是（）A．微粒所带电荷数应相同B．微粒所含电子数目相同 C．微粒中原子的空间排列方式相同D．微粒所含原子数目相同 例6、下列关于等电子体的说法中，正确的是 A．N2与CO不属于等电子体，故它们的熔沸点、溶解度相差较大 B．PO43－与SO42－不属于等电子体，故结构不相似 C．NO2－与O3属于等电子体，故NO2－为O2的同素异形体 D．苯与硼氮苯（路易斯结构式如右上图）属于等电子体，故硼氮苯中含有大π键 例7、下列说法中不正确的是（A．SiF4、SO42—、ClO4—的原子数目和价电子总数都相同,所以它们互为等电子体 B．NO3—、BF3的中心原子均为sp3杂化,都形成正四面体立体构型 C．双原子的分子或离子均为直线型 D．NH4+与CH4、SiF4互为等电子体 二、分子极性 1、极性键与非极性键 2、极性分子与非极性分子 3、分子极性的判断 （1）双原子分子的极性取决于。 （2）以极性键结合的多原子分子（AB m），分子是否有极性取决于。 （3）AB m型分子极性的判断方法： 例8、下列各组分子中都属于含极性键的非极性分子的是 A．CO2、H2S B．C2H4、CH4 C．Cl2、C2H2D．NH3、HCl 三、手性分子 例9、2001年诺贝尔化学奖获得者在“手性催化氢化反应”、“手性催化氧化反应”领域作出突出贡献。在有机物A分子中，带“*”碳原子连接着四个不同的原子或原子团，这种碳原子称为“手性碳原子”。凡有一个手性碳原子的物质一定具有光学活性。 CH3COOCH2—C*—CHO （1）如上图所示的有机物A发生下列反应后其生成物也有光学活性的是（） ①与乙酸发生酯化反应②与NaOH水溶液共热③与新制氢氧化铜反应④在催化剂存在下与H2作用⑤在催化剂铜或银存在的条件下被空气氧化（） A、全部 B、①②④⑤ C、①④ D、只有③ （2）下列分子中，没有光学活性的是__________________，含有两个手性碳原子的是___________。 A、乳酸CH3—CHOH—COOH B、甘油CH2OH—CHOH—CH2OH C、脱氧核糖CH2OH—CHOH—CHOH—CH2—CHO D、核糖CH2OH—CHOH—CHOH—CHOH—CHO 中心原子的价电子数+每个配对原子提供的价电子数×m 2 n = CH2OH H
第六节简单分子的空间结构 在前面几节，我们学习了几种常见的空间模型，本节将着重探讨简单分子的空间构型。这里会涉及不少杂化理论、价层电子互斥理论、离域π键和等电子体原理，本节不着重探讨，请大家参考有关竞赛和大学参考书，或是《高中化学竞赛辅导习题集——三维化学》选编的某些内容。下表是通过杂化理论和价层电子互斥理论确定的常见分子的空间构型，供大家参考。
【讨论】给出一个分子或离子，我们一般先找出中心原子，确定它的成键电子对数和孤电子对数，判断杂化类型和电子对构型，再判断分子或离子的构型。由于等电子体具有类似的空间结构，我们也可以据此判断复杂的分子或离子的空间构型。我们结合以下例题具体讨论。 【例题1】磷的氯化物有PCl3和PCl5，氮的氯化物只有NCl3，为什么没有NCl5？白磷在过量氯气（其分子有三种不同的相对分子质量）中燃烧时，其产物共有几种不同分子。① 【分析】PCl5中心原子P有3d轨道，能与3s、3p轨道一起参与杂化，杂化类型为sp3d，构型为三角双锥。第二问是通过同位素来考察三角双锥的空间构型：“三角”是一个正三角形的三个顶点，等价的三个点；“双锥”是对称的两个锥顶。P35Cl5的37Cl的一取代物可在角上和锥顶上2种情况；37Cl的二取代物可在两个角上、两个锥顶上和一个角一个锥顶上3种情况；利用对称性，三取代物、四取代物与二取代物、一取代物是相同的。共计有(1＋2＋3)×2＝12种。 【解答】N原子最外层无d轨道，不能发生sp3d杂化，故无NCl5。 12种。 【练习1】PCl5是一种白色固体，加热到160℃不经过液态阶段就变成蒸气，测得180℃下的蒸气密度（折合成标准状况）为9.3g/L，极性为零，P－Cl键长为204pm和211pm两种。继续加热到250℃时测得压力为计算值的两倍。PCl5在加压下于148℃液化，形成一种能导电的熔体，测得P－Cl 的键长为198pm和206pm两种。（P、Cl相对原子质量为31.0、35.5）回答如下问题： ①180℃下，PCl5蒸气中存在什么分子？为什么？写出分子式，画出立体结构。 ②在250℃下PCl5蒸气中存在什么分子？为什么？写出分子式，画出立体结构。 ③PCl5熔体为什么能导电？用最简洁的方式作出解释。 ④PBr5气态分子结构与PCl5相似，它的熔体也能导电，但经测定其中
苯及其同系物的结构和性质 一、苯 1．苯分子的结构 苯的分子式，结构简式：，凯库勒式：，空间构型：，键角。 具有的键。 思考、哪些事实可证明苯分子中不存在单双键交替的结构? ① ② ③ ④ 2．苯的物理性质 3．苯的化学性质：易取代，能加成，难氧化。 （1）取代反应： ①卤化反应：
②硝化反应： ③磺化反应： （2）加成反应： （3）氧化反应： 燃烧现象： 4．苯的提取和用途 将煤焦油在低温（170℃）条件下蒸馏可得苯，大量的苯可从石油工业中获得；常用于合成纤维、合成橡胶、塑料、农药、医药、染料、香料等。苯也常用作有机溶剂。 二、苯的同系物 1.定义 芳香族化合物是分子里含有一个或多个苯环的化合物。 芳香烃：分子里含有一个或多个苯环的碳氢化合物属于芳香烃。 苯的同系物：凡分子里只含有一个苯环结构，且符合通式的所有芳香烃都是苯的同系物。如甲苯、二甲苯等。 2.写出C8H10 含苯环的同分异构体并命名
3.苯的同系物化学性质与苯类似。 （1）取代反应 ①卤化反应： 与溴蒸汽，光照 与液溴，铁 ②硝化反应： （2）加成反应 （3）氧化反应 ①可燃性 ②苯的同系物能使酸性KMnO4溶液褪色。苯环的侧链不论长短，有几个侧链，就被氧化为几个羧基而成为羧酸。（苯环所连的侧链的碳原子上必须有氢）
CH COOH 如： 三、烃的结构特点和鉴别方法 四、烃的分类 烃
烃的风雷6．取代反应断键规律 (1)卤代反应断键规律：断C-H键 (A)烷烃的卤代反应条件：光照、溴蒸汽（纯态）方程式： (B)苯的卤代反应条件：催化剂（Fe3+)、液溴方程式： (C)苯的同系物的卤代反应条件：催化剂、液溴方程式： 原因：苯环上的邻、对位上的氢原子受侧链的影响而变得活泼。 (2) 硝化反应断键规律：断C-H键 (A)苯的硝化反应条件：浓硫酸作催化剂,吸水剂,水浴加热到55℃-60℃。 方程式： (B)苯的同系物的硝化反应条件：浓硫酸作催化剂,吸水剂。加热。 方程式： 原因：苯环上的邻、对位上的氢原子受侧链的影响而变得活泼。 (3)磺化反应 断键规律：断C-H键 反应条件：水浴加热到70℃-80℃ 方程式： 7.以苯的实验为基础的有机实验网络 (1)溴苯制取实验——长导管的作用——带有长导管的实验： (2)硝基苯的制取实验——水浴加热——需水浴加热的实验： 等。 (3)硝基苯的制取实验——温度计的使用——需要使用温度计的实验：
` 苯及其同系物的结构和性质 一、苯 1．苯分子的结构 苯的分子式，结构简式：，凯库勒式：，空间构型：，键角。 具有的键。思考、哪些事实可证明苯分子中不存在单双键交替的结构? ① ② ③ ④ 2．苯的物理性质 3．苯的化学性质：易取代，能加成，难氧化。 （1）取代反应： ①卤化反应： ②硝化反应：
③磺化反应： （2）加成反应： 文档Word ` （3）氧化反应： 燃烧现象： 4．苯的提取和用途 0℃）条件下蒸馏可得苯，大量的苯可从石油将煤焦油在低温（17 工业中获得；常用于合成纤维、合成橡胶、塑料、农药、医药、染料、香料等。苯也常用作有机溶剂。二、苯的同系物 1.定义芳香族化合物是分子里含有一个或多个苯环的化合物。芳香烃：分子里含有一个或多个苯环的碳氢化合物属于芳香烃。的苯的同系物：凡分子里只含有一个苯环结构，且符合通式 所有芳香烃都是苯的同系物。如甲苯、二甲苯等。 H含苯环的同分异构体并命名2.写出C10 8 3.苯的同系物化学性质与苯类似。 1）取代反应（①卤化反应： 与溴蒸汽，光照 与液溴，铁 ②硝化反应： （2）加成反应 （3）氧化反应 ①可燃性 ②苯的同系物能使酸性KMnO溶液褪色。苯环的侧链不论长短，有4文档Word ` （苯环所连的侧链的碳几个侧链，就被氧化为几个羧基而成为羧酸。原子上必须有氢）液溶酸性KMnO4COOHCH3如：
三、烃的结构特点和鉴别方法 烃结构特点鉴别方法 烷烃—Ｃ键链烃、Ｃ烯烃链烃、Ｃ＝Ｃ键Ｃ键炔烃链烃、Ｃ?苯 及同系物一个苯环 四、烃的分类 烃 文档Word ` 烃的风雷6．取代反应断键规律 (1)卤代反应断键规律：断C-H键 (A)烷烃的卤代反应条件：光照、溴蒸汽（纯态）方程式： 3+)、液溴方程式：(B)苯的卤代反应条件：催化剂（Fe (C)苯的同系物的卤代反应条件：催化剂、液溴方程式： 原因：苯环上的邻、对位上的氢原子受侧链的影响而变得活泼。 (2) 硝化反应断键规律：断C-H键 (A)苯的硝化反应条件：浓硫酸作催化剂,吸水剂,水浴加热到55℃-60℃。
判断分子空间几何构型的简单方法 以下用G表示电子对数目，V表示分子中所有原子最外层电子数的和，n表示配位原子中除了氢原子以外的其它原子的个数，m表示孤电子对数目，r表示配位原子中氢原子的个数。 当配位原子中没有氢原子且V≥16时：V=8n＋2m，G=m＋n 例：CO2分子构型的判断
V=4＋6×2=8n＋2m，这里n=2，∴m=0, ∴G=m＋n=0＋2=2，所以CO2的分子构型为直线型 BF3分子构型的判断 V=3＋7×3=8n＋2m，这里n=3，∴m=0, ∴G=m＋n=0＋3=3，所以BF3的分子构型为三角形 PCl5分子构型的判断 V=5＋7×5=8n＋2m，这里n=5，∴m=0, ∴G=m＋n=0＋5=5，所以PCl5的分子构型为三角双锥 SF4分子构型的判断 V=6＋7×4=8n＋2m，这里n=4，∴m=1, ∴G=m＋n=1＋4=5，所以SF4的分子构型为变形四面体 BrF3分子构型的判断 V=7＋7×3=8n＋2m，这里n=3，∴m=2, ∴G=m＋n=2＋3=5，所以BrF3的分子构型为T型 SF6分子构型的判断 V=6＋7×6=8n＋2m，这里n=6，∴m=0, ∴G=m＋n=0＋6=6，所以SF6的分子构型为八面体 XeF4分子构型的判断 V=8＋7×4=8n＋2m，这里n=4，∴m=2, ∴G=m＋n=2＋4=6，所以XeF4的分子构型为正方形 当配位原子中有氢原子且V＜16时：V=2r＋8n＋2m， G=m＋n＋r。
例：CH4分子构型的判断 V=4＋1×4=2r＋8n＋2m，这里r=4，n=0，∴m=0，∴G=m＋n＋r=0＋0＋4=4，所以CH4的分子构型为四面体NH3分子构型的判断 V=5＋1×3=2r＋8n＋2m，这里r=3，n=0，∴m=1， ∴G=m＋n＋r=1＋0＋3=4，所以NH3的分子构型为三角锥 H2O分子构型的判断 V=6＋1×2=2r＋8n＋2m，这里r=2，n=0，∴m=2， ∴G=m＋n＋r=2＋0＋2=4，所以H2O的分子构型为V型 HClO分子构型的判断 V=1＋7＋6=2r＋8n＋2m，这里r=1，n=1，∴m=2， ∴G=m＋n＋r=2＋1＋1=4，所以HClO的分子构型为V型HNO分子构型的判断 V=1＋5＋6=2r＋8n＋2m，这里r=1，n=1，∴m=1， ∴G=m＋n＋r=1＋1＋1=3，所以HNO的分子构型为V型HCN分子构型的判断 V=1＋4＋5=2r＋8n＋2m，这里r=1，n=1，∴m=0， ∴G=m＋n＋r=0＋1＋1=2，所以HCN的分子构型为直线型 注：以上所介绍的方法只有当V为偶数时才适用，当V 为奇数时，只需将V和G看成比它们大1的偶数即可！
一． 四种基本构型及简单变换：甲烷、乙烯、乙炔、苯 １.甲烷的正四面体结构：在甲烷分子中，一个碳原子和任意两个氢原子可确定一个平面，其余两个氢原子分别位于平面的两侧，即甲烷分子中有且只有三原子共面（称为三角形规则）。 当甲烷分子中某氢原子被其他原子或原子团取代时，，可将它看作是原来氢原子位置。 CH 3CH 3左侧甲基和②C 构成“甲烷”分子，此分子中④H 、 ①C 、②C 构成三角形，同理①C 、②C 、③H 也构成了三角形，即乙烷分子中最多有2个碳原子（①C 、②C ）和2个氢原子（③H 、④H ）4个原子共面。 CH 3CH 2CH 3其结构式可写成如图2所示。左侧甲基和②C 构成“甲烷分子”。此 分子中⑤H ，①C ，②C 构成三角形。中间亚甲基和①C ，③C 构成“甲烷”分子。此分子中①C ，②C ，③C 构成三角形，同理②C ，③C ，④H 构成三角形，即丙烷分子中最多三个碳原子（①C ，②C ，③C ）两个氢原子（④H ，⑤H ）五原子可能共面。 ２.乙稀的平面结构:乙烯分子中的所有原子都在同一平面内，键角为120°。 当乙烯分子中某氢原子被其他原子或原子团取代时，则代替氢原子的原子一定在乙烯的平面内。 其结构式可写成如图4所示。三个氢原子（①②③）和三个碳原子 （④⑤⑥）六原子一定共面。根据三角形规则[⑤C ，⑥C ，⑦H 构成三角形]。⑦H 也可能在这个平面上。 最多７原子共面。 同理可推出CH 3CH=CHCH 3至少６个原子，至多８个原子共面。 (CH 3)2C=C(CH 3)2至少6个原子（6个碳原子），至多10个原子共面（6个碳原子和4个氢原子），每个甲基可提供一个氢原子在乙烯平面. 3．苯的平面结构苯分子所有原子在同一平面内， 键角为120°。当苯分子中的一个氢原子被其他原子或原子团取代时，代替该氢原子的原子一定在苯分子所在平面内。甲苯中的7个碳原子（苯环上的6个碳原子和甲基上的一个碳原子），5个氢 原子（苯环上的5个氢原子）这12个原子一定共面。此外甲基上1 个氢原子（①H ，②C ，③C 构成三角 形）也可以转到这个平面上，其余两个氢原子分布在平面两侧。故甲苯分子中最多有可能是13个原子共面。 同理可分析萘分子中10个碳原子，8个氢原子18原子共面和蒽 分子中14个碳原子，10个氢原子，共24个原子共面问题。 4.乙炔的直线结构 乙炔分子中的2个碳原子和2个氢原子 一定在一条直线上，键角为180°。 当乙炔分子中的一个氢原子被其他原子或原子团取代时，代替该氢原子的原子一定和乙炔分子的其他原子共线。H ②C ③C ④C 四原子共线，甲基中的三个氢原子一定不在这条直线上。 二．应用原则 ：双键、三键不能转动，而单键（碳碳单键、碳氢单键、碳氧单键等）可以转动。如： 平面与平面连接：如果两个平面结构通过单键相连，则由于单键的旋转性，两个平面可能重合，也可能 不重合。如①苯乙烯分子 中共平面原子至少12个，最多 16个。再如②下图：两个烯平面转动，共平面至少６个，最多１０ 实线框内所有原子共面，由于C-C 单键转动，虚、实线框外的氢原子有一个可能转到纸面与框内所有原子共面. 与C ≡C 直接相连的两个碳原子和C ≡C 中的两个碳原子共直线。 .再如③： 其结构简式可写成最少 6 个碳原子（因双键与双键之间的碳碳单键可以转动），最多10个碳原子共面。
第二节芳香烃 第1课时苯的结构与性质??见学生用书P030 1．下列关于苯的性质的叙述中，不正确的是() A．苯是无色带有特殊气味的液体 B．常温下苯是一种不溶于水但密度比水小的液体 C．苯在一定条件下与溴发生取代反应 D．苯不具有典型双键所具有的加成反应的性质，故不能发生加成反应 答案 D 解析苯能与氢气在一定条件下发生加成反应。 2．苯中加入溴水后溴水层颜色变浅，这是由于() A．溴挥发了B．发生了取代反应 C．发生了萃取作用D．发生了加成反应 答案 C 解析根据相似相溶原理，溴单质易溶于苯。 3．下列各组液体混合物，能用分液漏斗分离的是() A．溴苯和溴B．正己烷和水 C．苯和硝基苯D．乙醇和水 答案 B 解析能用分液漏斗分离的液体混合物一定是不相混溶的液体物质，A、C、D三组物质均是相互混溶的物质，所以，不能用分液漏斗分离。
4．下列反应中，属于取代反应的是() A．苯在氯化铁存在时与氯气的反应 B．苯在镍作催化剂时与氢气的反应 C．苯在空气中燃烧 D．苯与溴水混合振荡溴水分层 答案 A 解析A是取代反应，以苯跟溴反应推出；B是加成反应；C是氧化反应；D是物理过程萃取。 5．将等体积的苯、汽油和水在试管中充分混合后静置。下列图示正确的是() 答案 D 解析苯、汽油均不溶于水，且密度比水的小，浮在水面上，但苯、汽油互溶不分层。 6．与链烃相比，苯的化学性质的主要特征是() A．难氧化、难取代、难加成 B．易氧化、易取代、易加成 C．难氧化、可加成、易取代 D．易氧化、易加成、难取代 答案 C 解析由于苯分子结构的特殊性，碳碳原子之间的键完全相同，是一种介于碳碳单键和碳碳双键之间的独特的化学键，其与KMnO4酸性溶液不能发生反应(即难氧化)；但可与液溴、浓H2SO4等发生取代反应(即易取代)；不能与溴水发生加成反应，但在特定条件下可以与氢气等发生加成反应(即可加成)。综上所述，只有C选项符合题意。 7．下列关于苯的说法中，正确的是() A．苯的分子式为C6H6，它不能使KMnO4酸性溶液褪色，属于饱和烃 B．从苯的凯库勒式()看，苯分子中含有碳碳双键，应属
杂化轨道数的计算方法和空间构型 一、杂化轨道数(价层电子对数n)的计算方法 方法一：价层电子对互斥理论（VSEPR） 公式：n＝[中心原子价电子数+ 每个配原子提供的价电子数×m－电荷数]÷2 注意式中： (1)中心原子的价电子数=主族序数 例如：B：3，C：4，N：5，O：6，X：7，稀有气体：8 (2)配位原子提供的价电子数： H与卤素：1，O与S为0 N原子做配位原子时为-1 (3)电荷数:要把“±”一起代进去。 例1：SO2(6+0)/2=3 sp2杂化。 例2：SO3(6+0)/2=3 sp2杂化。 例3：SO32－(6+0+2)/2=4 sp3杂化。 例4：SO42－(6+0+2)/2=4 sp3杂化。 例5：CN－（4－1+1）/2=2 sp杂化。 例6：NH4+(5+4－1)/2=4 sp3杂化。 例7：ClO3－(7+0+1)/2=4 sp3杂化。 例8：PO33－(5+0+3)/2=4 sp3杂化。 例9：PO43－(5+0+3)/2=4 sp3杂化。 练习：sp杂化：BeCl2、CO2； sp2杂化：BF3、HCHO； sp3杂化CH4、NH3、H2O。 方法二：因为杂化轨道只能用于形成σ键或用来容纳孤电子对，故有： 公式：杂化轨道数n=中心原子σ键个数+孤电子对数 例：HClO中心原子为O：H- -Cl n=2+2=4 结合上述信息完成下表： 代表物杂化轨道数杂化轨道类型分子结构 CO22+0＝2 sp 直线形 CH2O 3+0＝3 sp2平面三角形 CH44+0＝4 sp3正四面体型 SO22+1＝3 sp2V形 NH33+1＝4 sp3三角锥型 H2O 2+2＝4 sp3V形 1
分子的空间构型 【学习目标】 1、理解杂化轨道理论的主要内容，掌握三种主要的杂化轨道类型； 2、学会用杂化轨道原理解释常见分子的成键情况与空间构型； 3、掌握价层电子对互斥理论，知道确定分子空间构型的简易方法； 【学习重点】杂化轨道理论、价层电子对互斥理论、分子空间构型的简易方法 【学习难点】杂化轨道理论、价层电子对互斥理论 【学习方法】讲解法、归纳法 【课时安排】1课时 【教学过程】 〖复习回顾〗 1、共价键的类型分为（成键方式“头碰头”）和（成键方式“肩并肩”） 2、描述共价键的键参数分别为、、。〖你知道吗〗 1、C原子与H原子结合形成的分子为什么是CH4，而不是CH2或CH3？CH4分子为什么具有正四面体的空间构型？ 2、为什么H2O分子是“V”型、键角是104.5°，而不是“直线型”或键角是“90°”？ 一、杂化轨道理论（1931年，美国化学家鲍林L.Pauling提出） 基本要点：①.成键时能级相近的价电子轨道混合杂化，形成新的价电子轨道—杂化轨道。 ②.杂化前后轨道数目不变。 ③.杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。 1、等性sp3杂化型（CH4） 轨道排布式： 电子云示意图： 正四面体 （1）能量相近的原子轨道才能参与杂化； （2）杂化后的轨道一头大，一头小，电子云密度大的一端与成键原子的原子轨道沿键轴方向重叠，形成σ键；由于杂化后原子轨道重叠更大，形成的共价键比原有原子轨道形成的共价键稳定，所以C原子与H原子结合成稳定的CH4，而不是CH2。
2、等性sp2杂化型（BF3） 用轨道排布式表示B原子采取sp2杂化轨道成键的形成过程： 电子云示意图： 3、等性sp杂化型（气态BeCl2） 用轨道排布式表示Be原子采取sp杂化轨道成键的形成过程： 电子云示意图： 【例题选讲】 例1：根据乙烯、乙炔分子的结构，试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况。 例2：试用杂化轨理论解释石墨、苯的结构 4.杂化的分类: 由原子轨道组合成一组简并杂化轨道的杂化过程称为等性杂化。完全由一组具有未成对电子的原子轨道或空轨道参与的杂化都是等性杂化。 如果杂化后所得到的一组杂化轨道并不完全简并，则称为不等性杂化。有孤对电子 ．．．．参与的杂化都是不等性杂化。 5．小结：几种常见的杂化轨道类型 杂化类型sp sp2 sp3 杂化轨道排布直线形三角形四面体杂化轨道中孤对电子数0 0 0 1 2 分子空间构型直线形平面三角形正四面体三角锥形V 形 实例BeCl2 乙炔乙烯 BF3 CH4 CCl4 NH3 H2O 键角180°120°109.5°107.3°104.5°
苯环的成键特点与立体结构 凡是具有一个苯环或多个苯环的化合物都是芳香族化合物。要认识和研究芳香族化合物，就当从认识苯环的成键特点着手，进而了解其立体结构。 一、苯环的成键特点 1．苯环中C原子的sp2杂化情况 苯环中的任一个C原子，基态时的价层电子构型为2s22p2，杂化轨道理论认为，成键时C原子中的一个2s电子可以被激发到一个空的2p轨道上去，使基态的C原子转变为激发态的C原子（2s12p3 ）。同时，C原子的2s轨道与各填有一个电子的两个2p轨道发生sp2杂化，形成三个能量等同的sp2杂化轨道： ` 2．苯环中C原子之间、C原子与H原子之间的成键情况 苯环上的每个C原子都以sp2杂化方式分别与2个C原子形成C—Cσ键、与1个H原子形成C—Hσ键。由于C原子是sp2杂化，所以键角是120°，并且6个C原子和6个H 原子都在同一平面内(参见示意图1)。另外，苯环上6个碳原子各有1个未参加杂化的2p 轨道，它们垂直于环的平面(参见示意图2)，并从侧面相互重叠而形成一个闭合的π键，并且均匀地对称分布在环平面的上方和下方。通常把苯环的这种键型称为大π键(参见示意图3)。
二、苯环的立体结构 由于三个sp2杂化轨道都处在同一平面内，所以苯分子中的所有C原子和H原子必然都在同一平面内，每个碳碳键的键长相等，其数值介于C—C单键和C=C双键之间，键长都是0.140nm（C-H键的键长都是0.108nm），不存在单双键之分，六个C原子形成一个正六边 形，所有键角均为120o，这些都得到了现代物理方法 三、相关知识运用与拓展训练 [例1]有人提出，苯除了平面正六边形的分子结构外，还可能有两种具有三维空间的立体结 构的分子（Ⅰ）和（Ⅱ），如图所示。 请你根据现有的实验事实分析这两种结构是否合理? 若在结构（Ⅱ）分子中引入2个-X基团，可形成____种同分异构体。 [解析]
苯分子的空间构型学案-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
第2课时苯分子的空间构型、价电子对互斥理论及等电子原理学习目标 1.认识苯分子的空间构型。2.理解价电子对互斥理第2课时苯分子的空间构型、价电子对互斥理论及等电子原理论和等电子原理，并掌握它们在认识分子空间构型时的应用。 一、苯环的结构与大π键 苯环上，C原子以________杂化，每个C原子的两个sp2杂化轨道分别与另外两个C原子的杂化轨道形成σ键，六个碳原子形成____________的碳环，另外一个sp2杂化轨道与H原子的____轨道形成σ键，同时，六个C原子上剩余的____轨道，以“________”的形式形成多原子、多电子的________键。 二、价电子对互斥理论 1．理论模型 (1)分子中的价电子对——成键电子对和孤电子对由于相互________作用，尽可能趋向彼此________，分子尽可能采取________的空间模型。 (2)AX m型分子中，A与X之间通过两对或三对电子(即通过双键或叁键)结合而成，则价电子对互斥理论把双键或叁键作为________电子对看待。 2．价电子对互斥理论的两种类型 价电子对互斥理论说明的是________________________，而分子的空间构型指的是______________空间构型，____________________。 (1)当中心原子________________，两者的构型一致。 (2)当中心原子________________，两者的构型____________。如下表中几例： 物质H2O NH3CH4CCl4 价电子对 互斥理论 四面体形四面体形四面体形四面体形 分子的空 间构型V形三角锥形正四面体形 正四面 体形 键角°°°°杂化类型sp3杂化