2019-2020同步苏教化学选修三新突破讲义：专题4 第1单元 第1课时 分子的空间构型

互动课堂疏导引导知识点1：分子的空间构型1.杂化和杂化轨道杂化是指在形成分子时，由于原子的相互影响，若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道。

这种轨道重新组合的过程叫做杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。

2.杂化过程及杂化轨道类型（1）杂化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。

（2）杂化轨道的类型对于非过渡元素，由于ns、np能级比较接近，往往采用sp型杂化。

对于过渡元素，（n-1）d、ns、np能级比较接近，常常采用dsp型杂化。

sp型杂化，又分为sp杂化、sp2杂化、sp3杂化。

dsp型杂化分为dsp2、dsp3、d2sp2等。

3.典型分子的杂化过程及立体构型（1）sp型杂化：一个ns轨道和一个np轨道间的杂化，杂化后得到两个sp杂化轨道，且杂化轨道间的夹角是180°，呈直线形。

如BeCl2、CH≡CH分子的形成。

①BeCl2:Be原子的电子排布为1s22s2，从表面上看Be原子似乎不能形成共价键，但是在激发状态下，Be的一个2s电子可以进入2p轨道，经过杂化形成2个sp杂化轨道，与氯原子的具有一个单电子的3p轨道重叠形成两个σ键。

由于杂化轨道间的夹角为180°，所以形成的BeCl2分子的空间结构是直线形的。

请参看过程图：Be原子sp杂化过程两个sp杂化轨道BeCl2分子中σ键②CH≡CH：碳原子的电子排布为1s22s22p2，在形成CH≡CH分子时，碳原子2s轨道上的一个电子受激发跃迁到2p空轨道，一个2s轨道和一个2p轨道杂化形成2个sp杂化轨道，且各有一个单电子，呈直线形；剩余的2个各具有1个电子的2p轨道未参加杂化，则垂直于两个sp杂化轨道形成的直线，每个碳原子的两个sp杂化轨道分别与一个氢原子的1s轨道形成1个σ键，各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成一个σ键，而各自没有参与杂化的2个2p轨道以垂直于前面3个σ键所在的直线“肩并肩”形成2个π键，从而形成CH≡CH分子。

第三单元共价键原子晶体第1课时共价键目标与素养：1.理解共价键的概念与形成过程，知道共价键的特征，能从分子水平上进一步形成有关物质结构的基本观念。

(宏观辨识与微观探析)2.知道共价键的类型，掌握σ键与π键的形成及特点。

(证据推理与模型认知)一、共价键的形成1．共价键概念吸引电子能力相近的原子间通过共用电子对所形成的强烈的相互作用，叫共价键。

2．共价键的形成过程(以氢气分子形成为例)当两个氢原子相互接近，若两个氢原子核外电子的自旋方向相反，它们接近到一定距离时，两个1s轨道发生重叠，电子在两原子核间出现的机会较大，体系的能量逐渐下降，达到能量最低状态。

若核间距离进一步地减小，两原子核间的斥力增大，使体系的能量迅速上升，这种排斥作用又将氢原子推回到平衡位置。

氢分子形成过程中能量(主要指势能)随核间距的变化如图所示：若两个氢原子核外电子的自旋方向相同，当它们相互接近时，两原子间总是排斥作用占主导地位，体系能量将逐渐升高。

所以，两个带有自旋方向相同的电子的氢原子不可能形成氢分子。

3．共价键的特征(1)饱和性成键过程中，每种元素的原子有几个未成对电子，通常就只能和几个自旋方向相反的电子形成共价键。

故在共价分子中，每个原子形成共价键的数目是一定的。

(2)方向性成键时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现机会最大的方向重叠成键，且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现的机会越多，体系的能量下降也就越多，形成的共价键越牢固。

二、共价键的分类1．σ键和π键(1)分类依据：成键原子的原子轨道重叠方式。

(2)σ键和π键的比较(1)非极性键：当原子间形成共价键时，若两个成键原子吸引电子的能力相同，共用电子对不发生偏移，这样的共价键叫非极性共价键，简称非极性键。

(2)极性键：若形成共价键的两个原子吸引电子的能力不同，共用电子对发生偏移，这样的共价键叫极性共价键。

由共用电子对偏移的共价键是极性共价键，简称极性键。

成键原子的电负性差值愈大，键的极性就越强。

目标与素养：1.认识化学是在原子、分子上研究物质的组成、结构、性质、变化及应用的一门基础科学，其特征是认识物质和创造物质。

(宏观辨识与微观探析)2.了解人类探索物质结构的历史与价值，能列举人类认识原子结构的历史进程，能列举研究物质结构的一般方法。

(科学态度与社会责任)一、探索物质的微观结构1．学习物质结构知识的意义(1)物质的组成、结构――→决定物质的性质与变化。

(2)学习有关物质结构的知识，可以帮助我们更好地解释和预测物质的性质与变化。

2．研究物质结构的一般方法(1)(2)分析原子、分子结构的理论基础：量子力学。

(3)现代研究物质结构的实验方法：光谱和衍射实验。

(4)几种测定物质组成和结构的仪器①红外光谱仪、②电子显微镜、③原子吸收光谱仪、④X 射线衍射仪等。

3．原子结构模型的演变1．人类探索物质结构的历史2．研究物质结构的意义(1)研究物质结构，能够为设计与合成新物质提供理论基础。

揭示物质的结构与性能的关系，也可以帮助我们预测物质的性能。

(2)寻找性能优异的材料，需要研究物质的结构。

(3)从分子水平探索生命现象的本质离不开对物质结构的研究。

(4)实现社会的可持续发展期待着物质结构研究方面的新成果。

1.道尔顿的原子学说曾经起了很大的作用，他的学说包含有下述三个论点：①原子是不能再分的粒子；②同种元素原子的各种性质和质量都相同；③原子是微小的实心球体。

从现在的观点看，你认为这三个论点中，哪些不确切？[答案] ①②③均不确切。

从现在的观点看：原子是由原子核和核外电子构成；大多数元素存在同位素，不同同位素的质量不同；原子核体积只占原子极小一部分，而核外电子的运动区域非常“空旷”。

2．目前，人们能够合成自然界中不存在的物质，人们能不能制造出自然界中不存在的元素？[答案]能。

人们可以用粒子高能加速器来人工制造化学元素，元素周期表中标“*”的元素均为人造元素。

【典例】原子结构模型的演变图中，(1)为道尔顿实心球式原子模型，(2)为卢瑟福行星运转式原子模型，(3)为汤姆生葡萄干面包式原子模型，(4)为近代量子力学原子模型，(5)为玻尔轨道式原子模型。

苏教版化学选修3：——专题4 分子空间结构与物质性质阶段测试时间：90分钟满分：100分第Ⅰ卷(选择题，共48分)一、选择题(本题包括16小题，每小题3分，共48分，每小题只有一个选项符合题意)1．下列配合物的配位数不是6的是( )A．K2[Co(NCS)4] B．Na2[SiF6]C．Na2[AlF6] D．[Co(NH3)4Cl2]Cl2解析：K2[Co(NCS)4]的配位数为4，其余配位数均为6。

答案：A2．下列分子为手性分子的是( )A．CH2Cl2D．CH3CH2COOCH2CH3解析：含有手性碳原子的分子为手性分子，故B正确。

答案：B3．在BrCH===CHBr分子中，C—Br键采用的成键轨道是( ) A．sp­p B．sp2­sC．sp2­p D．sp3­p解析：BrCH===CHBr中碳原子以sp2杂化，其中一个sp2杂化轨道与Br原子的一个p轨道重叠形成C—Br σ键，故C正确。

答案：C4．下列叙述中正确的是( )A．CH4、CCl4都是含有极性键的非极性分子B．NH3、CO、CO2都是极性分子C．HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次增强D．CS2、H2O、C2H2都是直线形分子解析：CH4、CCl4均是含有极性键的非极性分子，A正确；CO2为非极性分子，B错；HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱，C错；H2O 为V形分子，D错。

答案：A5．通常状况下，NCl3是一种油状液体，其分子空间构型与氨分子相似，下列对NCl3的有关叙述正确的是( )A．分子中N—Cl键键长比CCl4分子中C—Cl键键长长B．分子中的所有原子均达到8电子稳定结构C．NCl3分子是极性分子，NCl3的沸点低于NH3的沸点D．NBr3比NCl3易挥发解析：C原子的原子半径大于N原子的原子半径，所以CCl4中C —Cl键键长比NCl3中N—Cl键键长长，A错误；NCl3中N原子最外层电子数5，化合价为＋3价，所以N原子达到8电子稳定结构；NCl3中Cl原子最外层电子数7，化合价为－1价，所以Cl原子达到8电子稳定结构，B正确；NCl3的分子空间构型与氨分子相似，都是三角锥型结构，氨分子是极性分子，所以NCl3分子也是极性分子，NCl3为液体，沸点高于气体NH3的沸点，C错误；分子晶体中物质的熔沸点与相对分子质量有关，相对分子质量越大其熔沸点越高，所以NBr3比NCl3的熔沸点高，NCl3比NBr3易挥发，D错误。

第一单元　分子构型与物质的性质第1课时　分子的空间构型目标与素养：1.能准确判断共价分子中中心原子的杂化轨道类型，能用杂化轨道理论和价层电子对理论判断分子的空间构型。

(宏观辨识与微观辨析)2.利用“等电子原理”推测分子或离子中中心原子的杂化轨道类型及空间构型。

(证据推理与模型认知)一、杂化轨道理论与分子的空间构型1．sp3杂化与CH4分子的空间构型(1)杂化轨道的形成碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道，1个2s轨道和3个2p轨道“混合”，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道。

(2)sp3杂化轨道的空间指向碳原子的4个sp3杂化轨道指向正四面体的4个顶点，每个轨道上都有一个未成对电子。

(3)共价键的形成碳原子的4个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道重叠形成4个相同的σ键。

(4)CH4分子的空间构型CH4分子为空间正四面体结构，分子中C—H键之间的夹角都是109.5°。

(1)杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相同，但形状不同。

(2)杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同。

(3)杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。

(4)未参与杂化的p轨道，可用于形成π键。

2．sp2杂化与BF3分子的空间构型(1)sp2杂化轨道的形成硼原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道。

1个2s轨道和2个2p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的3个sp2杂化轨道。

(2)sp2杂化轨道的空间指向硼原子的3个sp2杂化轨道指向平面三角形的三个顶点，3个sp2杂化轨道间的夹角为120°。

(3)共价键的形成硼原子的3个sp2杂化轨道分别与3个氟原子的1个2p轨道重叠，形成3个相同的σ键。

(4)BF3分子的空间构型BF3分子的空间构型为平面三角形，键角为120°。

3．sp杂化与BeCl2分子的空间构型(1)杂化轨道的形成Be原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道，1个2s轨道和1个2p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同的2个sp杂化轨道。

姓名，年级：时间：1．了解物质结构探索发展的历史与人类物质文明进步的密切联系。

2．认识物质结构探索与研究对人类文明发展与进步的重要意义. 3．了解人类对物质结构认识的脉络。

4．初步掌握研究物质结构的一般方法。

5．感受科学家探索物质结构征程中的坚毅和执著，树立坚忍不拔的毅力和勇气。

6．领悟物质结构的探索是人类可持续发展的有力保证.探索物质的微观结构1．19世纪初，最早提出原子概念的是英国科学家道尔顿，他认为物质由原子组成，在化学变化中原子不可再分割,其性质在化学反应中保持不变。

2．1904年，汤姆生在发现电子的基础上提出了汤姆生原子模型，开始涉及原子内部的结构。

3．1911年，英国物理学家卢瑟福根据α粒子散射实验提出了原子结构的核式模型。

4．1913年,丹麦科学家玻尔进一步建立起核外电子分层排布的原子结构模型。

5．19世纪末至20世纪初,物理学揭开了原子内部结构的奥秘，发现了微观粒子波粒二象性。

量子力学为化学提供了分析原子和分子结构的理论基础。

1．用化学方法不能实现的是( )A．生成一种新分子B．生成一种新离子C．生成一种新原子D．生成一种新单质解析：选C。

化学反应中，元素的种类不变，不会有新原子生成。

A项，生成一种新分子,如H2＋Cl2===2HCl，正确；B项，生成一种新离子，如2Na＋2H2O===2Na＋＋2OH－＋H2↑，正确；D 项，生成一种新单质，如2Al＋Fe2O3错误!2Fe＋Al2O3，正确.2．科学家对原子结构的认识顺序正确的是( ）①道尔顿原子模型②汤姆生原子模型③卢瑟福原子模型④电子云模型A．①③②④ B．④①②③C．①②③④D．④②③①答案:C3．18世纪初提出的原子论的基本内容有如下几点：①物质是由最小的微粒—-原子组成的。

原子就是不能再分的最小微粒。

②同种元素的原子在重量、大小和其他性质上相同.③一切原子都处在不停地运动的状态.根据目前掌握的知识，你认为不正确的有几点?答案:不正确的有①和②.①要考虑构成物质的微粒,有分子、原子、质子、中子、甚至更小的夸克等；②要考虑同种元素的原子有质子数相同而中子数不同的情况，即同位素。

第一单元原子核外电子的运动第 1 课时原子核外电子的运动目标与修养： 1.进一步认识卢瑟福和玻尔的原子构造模型。

(微观探析 ) 2.了解原子核外电子的运动特点。

(变化看法 ) 3．认识原子轨道与电子填补次序。

(微观探析 )一、人类对原子构造的认识1．卢瑟福原子构造模型(1)卢瑟福依据α粒子的散射实验，提出了原子构造的有核模型。

(2)卢瑟福以为原子的质量主要集中于原子核上，电子在原子核外空间做高速运动。

(3)卢瑟福被称为“原子之父”。

2．玻尔原子构造模型(1)玻尔在研究了氢原子光谱后，依据量子力学的看法，提出了新的原子构造模型。

(2)玻尔原子构造模型①原子核外电子在一系列稳固的轨道上运动，这些轨道称为原子轨道。

核外电子在原子轨道上运动时，既不放出能量，也不汲取能量。

②不一样的原子轨道拥有不一样的能量，原子轨道的能量变化是不连续的。

③原子核外电子能够在能量不一样的轨道上发生跃迁。

3．电子云(1)看法：用小点的疏密来描绘电子在原子核外空间出现的时机的大小所获得的图形叫做电子云图。

(2)含义①用小点代表电子在核外空间地区出现的时机，用小点的疏密描绘电子在原子核外某一地区出现的时机的大小。

②运动地区离核近，电子出现的时机大；运动地区离核远，电子出现的时机小。

1.电子云表示的是电子在原子核外运动轨迹吗？[ 答案 ]电子云表示电子在核外空间某处出现的几率，不代表电子的运动轨迹。

2．电子云图中的小黑点代表什么？[答案 ]小黑点代表电子在原子核外空间地区内出现的时机，小黑点的疏密表示电子在空间出现时机的大小。

二、原子核外电子的运动特点1．电子层(1)区分依照区分电子层的依照为电子的能量差异和主要运动地区的不一样。

(2)表示电子层用 n 表示，原子中由内向外的电子层数n 可挨次取 1、2、3、4、5 等正整数，对应的电子层符号分别为K、L、M 、N、O 等。

2．原子轨道(1)含义处于同一电子层的原子核外电子运动的不一样地区。

苏教版选修3：——物质结构的探索无止境【自主预习】量子力学的建立和分析测试技术的进步，使人们对物质的结构、性能及性质的变化规律有了一定的认识，进一步要解决的问题是：1．物质的微观结构还有许多奥秘等待着人们去揭示。

2．环境科学、生命科学和材料科学的发展，需要我们对微观领域作更深入的研究。

3．从分子、原子层次去揭示生命现象、催化机理和材料性能的本质。

一、研究物质的结构与性能的关系1．物质结构是决定物质性质的重要因素。

(1)物质的性质包括物理性质和化学性质，生物活性和生理活性等。

(2)物质的结构包括物质的微粒之间的相互作用，分子的构型等。

2．研究物质结构与性质的关系对解决分子设计、合成新型材料等具有十分重要的意义。

(1)研究镧系元素的结构和性质的关系，也可寻找到功能奇特的光、电、磁等材料；(2)研究影响生物大分子的生物活性和生理活性的结构因素，可以帮助人类认识生命运动的机理；(3)研究材料的结构和性能的关系可以得到强度大、密度小、稳定性好、耐腐蚀的合成材料。

二、研究化学反应的量子力学理论1．通过化学反应实现物质的转化，制备人类生活和生产所需要的物质，是化学服务于人类的重要方式之一。

2．为了更好地利用化学变化，要求化学家建立精确有效而又普遍适用的化学反应的量子力学理论。

三、研究生命现象的化学机理1．研究生命现象的化学机理对促进人类健康的重要作用。

(1)化学键理论为现代分子生物学的建立奠定了基础。

(2)探寻人类和生物的生命运动的化学机理是21世纪化学科学亟待解决的重大课题之一。

研究配体小分子和受体生物大分子相互作用的机理，人们就能进行药物设计，有助于合成高效无毒副作用的药物，搞清楚食草动物胃内的酶如何把植物纤维分解为小分子的反应机理，就能为充分利用自然界的植物纤维资源打下基础，合成具有生物活性和生理活性的分子，可帮助人类揭示生命的奥秘；了解活体内信息分子的运动规律和生理调控的化学机理，创造新陈代谢的目标能得以实现等……2．物质研究的方法有助于探索物质世界的奥秘化学作为一门实用的创造性科学，已经为人类认识物质世界和人类文明进步作出了巨大的贡献。

第四单元　分子间作用力　分子晶体目标与素养：1.了解范德华力的类型，掌握范德华力大小与物质物理性质之间的辨证关系，认识范德华力对物质性质的影响。

(宏观辨识与微观探析)2.理解氢键的本质，能分析氢键的强弱，知道范德华力及氢键对物质性质的影响，认识物质是不断运动的，物质性质的变化是有条件的。

(变化观念与平衡思想)3.掌握分子性质的结构特点与性质。

(模型认知)一、分子间作用力1.Error!分子间作用力2．范德华力(1)存在范德华力普遍存在于固体、液体和气体分子之间的作用力。

(2)特点范德华力较小，没有(填“有”或“没有”)饱和性和方向性。

(3)影响因素①分子的大小、空间构型以及分子中电荷分布是否均匀。

②组成和结构相似的分子，其范德华力一般随着相对分子质量的增大而增大。

如F 2＜Cl 2＜Br 2＜I 2。

(4)对物质性质的影响主要影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理(填“物理”或“化学”)性质。

①分子间范德华力越大，物质的熔、沸点越高。

②与溶剂分子间范德华力越大，物质的溶解度越大。

3．氢键(1)形成和表示H 原子与电负性大、半径较小的原子X 以共价键结合时，H 原子能够跟另一个电负性大、半径较小的原子Y 的孤电子对接近并产生相互作用，即形成氢键，通常用X—H…Y表示。

上述X、Y通常指N、O、F等。

(2)类型氢键有分子内氢键和分子间氢键两种。

如①H2O与NH3分子间存在分子间氢键，②存在分子内氢键③存在分子间氢键。

(3)氢键对物质物理性质的影响①含有分子间氢键的物质具有较高的熔点、沸点。

②含有分子内氢键的物质具有较低的熔、沸点。

③与溶剂分子易形成氢键的物质溶解度较大。

二、分子晶体1．结构特点2．物理性质(1)分子晶体由于以比较弱的分子间作用力相结合，因此一般熔点较低，硬度较小。

(2)对组成和结构相似，晶体中又不含氢键的物质来说，随着相对分子质量的增大，分子间作用力增强，熔、沸点升高。

但分子间存在氢键的晶体熔、沸点较高。