2-2-1 共价键与分子的立体结构

高二化学分子的立体结构知识精讲苏教版一. 本周教学内容：分子的立体结构二. 教学目标：1、认识共价分子的多样性和复杂性和价层电子对互斥模型，能用VSEPR模型预测简单分子或离子的立体结构；2、了解杂化轨道理论的要点，能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型；3、了解配位键、配位化合物的概念，掌握配位键、配位化合物的表示方法。

三. 教学重点、难点：能用VSEPR模型和杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型。

四. 教学过程：（一）价层电子对互斥模型（VSEPR models）把分子分成两大类：一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键。

如CO2、CH2O、CH4等分子中的C另一类是中心原子上有孤对电子．．．．（未用于形成共价键的电子对．．．．．．．．．．．．）的分子。

如H2O和NH3中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。

因而H2O分子呈V 形，NH3分子呈三角锥形。

说明：1、理论模型：分子中的价电子对(包括成键电子对和孤电子对)，由于相互排斥作用，而趋向于尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间构型。

2、运用价层电子对互斥模型可预测分子或离子的空间构型，但要注意判断其价层电子对数，对ABn型分子或离子，其价层电子对数的判断方法为：n＝2m ⨯+数每个配原子提供的电子中心原子的价电子数3、在确定中心原子的价层电子对数时应注意如下规定：①作为配体原子，卤素原子和氢原子提供一个电子，氧族元素的原子不提供电子；②作为中心原子，卤素原子按提供7个电子计算，氧族元素的原子按提供6个电子计算；③对于复杂离子，在计算价层电子对数时，还应加上负离子的电荷数或减去正离子的电荷数；④计算电子对数时，若剩余1个电子，也当作1对电子处理，双键、叁键等多重键作为1对电子看待。

4、价电子之间的斥力：①电子对之间的夹角越小，排斥力越大；②由于成键电子对受两个原子核的吸引，所以电子云比较紧缩，而孤对电子只受到中心原子的吸引，电子云比较“肥大”，对邻近电子对的斥力较大，所以电子对之间的斥力大小顺序如下：孤电子对－孤电子对＞孤电子对－成键电子＞成键电子－成键电子③由于三键、双键比单键包含的电子数多，所以其斥力大小顺序为：三键＞双键＞单键。

学案编号：08第二节共价键与分子的立体结构（第1课时）2011年3月9日班级__________ 姓名__________【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【学习重难点】重点：1杂化轨道类型2用杂化轨道原理解释常见分子的成键情况与空间构型难点：1杂化轨道类型2用杂化轨道原理解释常见分子的成键情况与空间构型【学案导学过程】回顾：1、写出C原子的电子排布式并画出轨道表示式2、共价键决定原子的结合方式，决定分子的空间构型吗？（一）甲烷分子的形成及立体构型1、为了解释甲烷的空间构型鲍林提出了什么理论？2、什么是杂化轨道？3、轨道杂化的结果是什么？4、总结杂化轨道类型，分子空间构型，实例，解释杂化轨道的形成过程。

5、运用杂化轨道理论解释甲烷，乙炔，乙烯空间构型及成健情况6、氨气分子中的N—H键间的夹角为什么不是90度，也不是109.5度，你能利用所学的杂化理论解释为什么氨气分子的空间构型是三角锥形吗？（二）苯分子的空间构型1、苯能使溴水和酸性高锰酸钾溶液褪色吗？苯中有双键吗？2、请写出苯的分子式和结构简式3、苯分子中碳原子采用的那种杂化方式，碳碳间，碳氢间是如何成键的？4、大π键是如何形成的？【当堂检测】1．在以下的分子或离子中，空间结构的几何形状不是三角锥形的是（）A．NF3B．CH3-C．BF3D．H3O+2．氨气分子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，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．氨气分子是极性分子而甲烷是非极性分子。

3．下列分子中键角不是1200的是（）A．C2H4B．C6H6C．BF3D．NH34．下列分子的中心原子形成sp2杂化轨道的是（）A．H2O B．NH3 C．C2H4D．CH45．在乙烯分子中有5个σ键、一个π键，它们分别是（）A．sp2杂化轨道形成σ键、未杂化的2p轨道形成π键B．sp2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sp2形成的σ键，C-C之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键D．C-C之间是sp2形成的σ键，C-H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键。

共价键及分子结构知识梳理】一、共价键1-1共价键的实质、特征和存在实质：原子间形成共用电子对特征：a．共价键的饱和性，共价键的饱和性决定共价分子的。

b．共价键的方向性，共价键的方向性决定分子的。

1-2共价键的类型σ键：s-sσ键、s-pσ键、p-pσ键，特征：轴对称。

π键：p-pπ键，特征：镜像对称【方法引领】σ键和π键的存在规律σ键成单键；π键成双键、三键。

共价单键为σ键；共价双键中有1个σ键、1个π键；共价三键中有1个σ键、2个π键。

对于开链有机分子：σ键数＝原子总数－1；π键数＝各原子成键数之和－σ键数（环状有机分子，σ键数要根据环的数目确定）原子形成共价分子时，首先形成σ键，两原子之间必有且只有1个σ键；σ键一般比π键牢固，π键是化学反应的积极参与者。

形成稳定的π键要求原子半径比较小，所以多数情况是在第二周期元素原子间形成。

如CO2分子中碳、氧原子之间以p-pσ键和p-pπ键相连，而SiO2的硅、氧原子之间就没有p-p π键。

【课堂练习1】（1）下列说法不正确的是A．乙烷分子中的6个C－H和1个C－C键都为σ键，不存在π键B．气体单质中，一定有σ键，可能有π键C．两个原子间共价键时，最多有一个σ键D．σ键与π键重叠程度不同，形成的共价键强度不同（2）有机物CH2＝CH－CH2－C≡CH分子中，C－Hσ键与C－Cσ键的数目之比为；σ键与π键的数目之比为。

二、键参数——键能、键长与键角2-1键能的意义和应用a．判断共价键的强弱b．判断分子的稳定性c．判断物质的反应活性d．通过键能大小比较，判断化学反应中的能量变化【思考】比较C－C和C＝C的键能，分析为什么乙烯的化学性质比乙烷活跃，容易发生加成反应？2-2键长的意义和应用键长越短，往往键能越大，表明共价越稳定。

（键长的长短可以通过成键原子半径大小来判断）2个原子间的叁键键长＜双键键长＜单键键长2-3键角的意义键角决定分子的空间构型，是共价键具有方向性的具体表现。

分子的空间结构是指分子中原子的三维排列方式。

了解分子的空间结构有助于理解分子的化学性质和物理性质。

以下是关于分子空间结构的一些基本知识点：
1. 共价键：在分子中，原子通过共价键（covalent bond）结合在一起。

共价键是由原子之间共享电子对形成的。

2. σ键和π键：共价键分为两类：σ键（sigma bond）和π键（pi bond）。

σ键是沿键轴排列的，而π键是垂直于键轴排列的。

3. 键角：相邻两个共价键之间的夹角称为键角。

键角的大小会影响分子的空间结构。

4. 空间构型：分子的空间结构可以通过键角和键长来描述。

常见的空间构型包括直线型、平面三角形、四面体、三角锥形和八面体等。

5. 手性分子：手性分子是指具有镜面对称性质的分子。

这种分子在空间上不能与其镜像重合。

手性分子的空间结构由其四个不同原子或基团围绕一个中心原子所形成的四面
体结构决定。

6. 构象：分子在空间中存在的不同排列方式称为构象。

分子的构象取决于共价键的旋转和振动。

在室温下，大多数分子处于不断变化的构象中。

了解分子的空间结构对于化学、生物和材料科学等领域的研究至关重要。

掌握这些知识点有助于更好地理解物质性
质和应用。

［知识要点］一、常见多原子分子的立体结构：（原子数目相同的分子的立体结构不一定相同）CH4 NH3 CH2O CO HbO原子数目化学式分子结构键角中心原子3CO直线形180°无孤对电子fO V形105°有孤对电子4CHO平面三角形120°无孤对电子NH三角锥形107°有孤对电子5CH正四面体形109° 28' 无孤对电子【小结】同为三原子分子或四原子分子，分子的空间构型不同。

所以多原子分子的立体结构不但与所连原子数目有关，还与其他因素（比如中心原子是否有孤对电子及孤对电子的数目）有关二、价层电子对互斥模型：（用中心原子是否有孤对电子及孤对电子的数目，预测分子的立体结构）价层电子对互斥模型认为分子的立体结构是由于分子中的价电子对（成键电子对和孤对电子对）相互排斥的结果。

中心原子价层电子对（包括成键电子对和未成键的孤对电子对）的互相排斥作用，使分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的那种构型，即分子尽可能采取对称的空间构型这种模型把分子分为两类：1、中心原子上的价电子都用于形成共价键（中心原子无孤对电子）中心原子无孤对电子，分子中存在成键电子对与成键电子对间的相互排斥，且作用力相同，分子的空间构型以中心原子为中心呈对称分布。

如CO、CHO CH、HCN等分子。

它们的立体结构可用中心原子周围的原子数来预测：ABn立体结构范例n=2直线形COn=3平面三角形CHOn=4正四面体形CH42、中心原子上有孤对电子（未用于形成共价键的电子对）的分子。

中心原子上有孤对电子，分子中存在成键电子对与成键电子对间的相互排斥、成键电子对与孤对电子对间的相互排斥、孤对电子对与孤对电子对间的相互排斥。

孤对电子要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥，使分子呈现不同的立体构型如H2O和NH,中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥，中心原子周围的S键+孤对电子数=4,所以NH与H2O的VSEPF理想模型都是四面体形。

分子结构与物质性质【德智助学】1.分子的立体结构2.分子的性质3.化学键（离子键、共价键），配位键，金属键4.8电子稳定结构【知识梳理】考试要点一、分子的立体结构1．价层电子对互斥模型（1）当A的价电子全部参与成键时，价层电子对间的相互排斥使得键角最大，据此可以直接推测分子的空间构型。

（2）当A上有孤电子对时，孤电子对要占据一定的空间，并参与电子对间的排斥，使得各电子对间的夹角最大，据此可推测出分子的VSEPR模型，去除孤电子对后即得分子的立体结构。

（3）中心原子的杂化及价层电子对互斥模型。

2．杂化轨道理论杂化轨道理论是鲍林为了解释分子的立体结构提出的。

杂化前后轨道总数不变，杂化轨道用来形成σ键或容纳孤对电子，未杂化的轨道与杂化轨道所在的平面垂直，可用来形成π键。

3．中心原子杂化轨道数、孤电子对数及与之相连的原子数间的关系（1）杂化轨道数＝中心原子的孤对电子数＋中心原子键合原子数。

（2）杂化轨道的形状：2个sp杂化轨道呈直线形，3个sp2杂化轨道呈平面三角形，4个sp3杂化轨道呈正四面体型。

二、分子的性质1．分子的极性（1）分子极性是分子中化学键极性的向量和。

只含非极性键的分子一定是非极性分子（O3除外），只含极性键的分子不一定是极性分子，极性分子中必然含有极性键（O3除外）。

（2）分子中正、负电荷中心重合的是非极性分子，正、负电荷中心不重合的是极性分子。

在极性分子中，某一个部分呈正电性（δ+），另一部分呈负电性（δ－）。

（3）对于AB n型分子，根据VSEPR模型，若中心原子核外最外层没有孤对电子（即化合价的绝对值等于主族序数），该分子一般是非极性分子，否则是极性分子。

2．分子间作用力对物质性质的影响（1）范德华(Van der Waals)力：范德华力是普遍存在于分子间的作用力，其强度比化学键弱，对物质的熔点、沸点和硬度有影响，范德华力越大，熔、沸点越高，硬度越大。

一般来讲，具有相似空间构型的分子，相对分子质量越大，范德华力越大；分子的极性越大，范德华力越大。

第二节共价键与分子的立体结构学案编号：09（第2课时）2011年3月10日班级__________ 姓名__________【学习目标】1使学生了解一些分子在对特性方面的特点，知道手性化学在现代化学领域医药的不对称合成领域中的重大意义。

2使学生会判断简单分子的极性情况，知道分子的空间构型与分子极性的内在关系。

【学习重难点】重点：1、分子在对特性方面的特点2、判断简单分子的极性难点：1、分子在对特性方面的特点2、空间构型与分子极性的内在关系【学案导学过程】一、分子的对称性阅读课本45页，完成下列问题：1、什么是对称分子？什么是对称性？分子的对称性与什么有关？2、什么是手性？什么是手性分子二、分子的极性问：什么是极性分子？非极性分子？举例说明1、双原子分子的极性试分析为什么Cl2是非极性分子？HCl是极性分子？对于双原子分子，键的极性和分子的极性有关吗？2、多原子分子的极性(1)如果组成分子的所有化学键均为非极性键，则分子通常为。

(2)如果组成分子的化学键为极性时，则分子可能是，也可能是。

问：多原子分子的极性与什么有关？练习1：“相似相溶”规律，即非极性溶质一般能溶于非级性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂，如NH3易溶于，I2易溶于。

（离子化合物可看作强极性物质）练习2、以下事实中可以用相似相溶原理说明的是（）A. HCl易溶于水B. I2可溶于水C. Cl2可溶于水D. NH3易溶于水【当堂检测】1、下列各组物质中，都是由极性键构成的非极性分子的是（）A、N2和Br2B、NH3和BF3C、CO和CCl4D、CO2和CH42、已知CS2为共价化合物，两个键之间的夹角为180°由此可判断CS2属于（）A、由极性键形成的极性分子B、由极性键形成的非极性分子C、由非极性键形成的极性分子D、由非极性键形成的非极性分子3、下列叙述中正确的是（）A、离子化合物中不可能存在非极性键B、非极性分子中不可能既含极性键又含非极性键C、非极性分子中一定含有非极性键D、不同非金属元素原子之间形成的化学键都是极性键4、下列既有极性键，又有非极性键的非极性分子是（）A、二氧化硫B、四氯化碳C、过氧化氢D、乙炔5、判断XY2型分子是极性分子的主要依据是（）A、分子中存在极性键B、分子中存在离子键C、直线型结构，两个X-Y键的夹角是180°D、不是直线型结构，两个X-Y键的夹角小于180°6、分析下表实验步骤及现象，并完成下列有关题目：（1）出现这种现象的原因是。

分子结构与化学键的三维模型化学键是分子内原子之间的相互作用力，是分子稳定存在的基础。

了解分子结构和化学键的三维模型对于理解分子性质、反应机理以及化学合成等方面具有重要意义。

本文将介绍分子结构和化学键的三维模型的基本原理、方法和应用。

一、分子结构的三维模型分子结构的三维模型是将分子内原子的相对位置以及它们之间的化学键的长度、角度等信息用三维空间中的几何形状进行描绘的表示方法。

常用的分子结构的三维模型有平面投影、空间填充模型、晶胞模型等。

1. 平面投影模型平面投影模型是将分子结构投影到二维平面上，通过使用直线和圆环等图形来表示分子内原子的连接和相对位置。

该模型便于观察平面内的化学键结构和原子排列，但无法准确表示分子的立体结构。

2. 空间填充模型空间填充模型是通过用实心球代表原子，并将它们堆积在一起形成符合实际空间情况的分子形状。

这种模型可以直观地展示出分子的三维形状，但无法显示化学键的长度和角度等信息。

3. 晶胞模型晶胞模型是将分子结构描绘为晶胞中的原子排列方式，常用于描述晶体结构。

通过晶胞的尺寸、角度等参数来表示分子间的空间位置和化学键的长度等信息。

这种模型适用于研究晶体结构和晶格动力学等领域。

二、化学键的三维模型化学键是由原子间的相互作用形成的连接，常见的化学键包括共价键、离子键和氢键等。

其中，共价键是通过原子间电子的共享而形成的强化学键，离子键是由正、负离子间的电荷吸引力形成的化学键，而氢键是通过氢原子与其他原子间的电荷分布差异形成的弱化学键。

为了更好地理解化学键的性质和特点，科学家们发展了各种化学键的三维模型。

1. 球棒模型球棒模型是一种简化的化学键模型，用粗细不同的棒状物来表示化学键。

通过连接不同颜色的球体来表示原子，并用棒状物表示原子间的连接关系。

这种模型可以清晰地展示出原子之间的相对位置和化学键的长度。

2. 线缆模型线缆模型是一种更加精细的化学键模型，用细线缆来表示化学键。

通过不同颜色的线缆连接原子来表示它们之间的化学键，并标注化学键的长度。

第二节分子的立体结构第一课时教学目标：（一）知识、技能：1、认识共价分子结构的多样性和复杂性，2、能用键能、键长、键角理论等说明简单分子的空间结构。

3、能根据有关理论判断简单分子或离子的构型。

（二）能力、方法：1、训练学生探究性学习的能力；2、引导学生学会在观察的基础上，运用抽象思维，归纳、总结科学规律，训练学生通过科学抽象来研究问题的方法。

（三）情感、态度与价值观：1、对学生进行“结构决定性质”，“现象与本质”等辨证唯物主义观点的教育，培养学生实事求是的科学态度。

2、培养学生合作、共享的学习态度。

教学重点、难点：1、分子的立体结构；2、价层电子对互斥模型。

探究建议：1、运用分子的立体模型进行研究；2、紧扣“结构决定性质”这一科学原理，研究分子的立体构型与分子内部结构的关系。

教学过程：第一部分：认识分子的立体结构[讲述] 我们知道许多分子都具有一定的空间结构，如：CO2分子是直线型，H 2O分子是V字型，CH4分子是正四面体型，等等。

是什么原因导致了分子的空间结构不同？这节课，我们将一起来研究分子的立体结构。

[板书] 第二节分子的立体结构一、形形色色的分子[投影] 形形色色的分子[讲述]大多数分子是由两个以上原子构成的，于是就有了分子中的原子的空间关系问题，这就是所谓“分子的立体结构”。

第二部分：探究性学习，研究分子的构型与分子内部结构的关系。

[提出问题]：（1）、同为三原子分子，CO 2 和 H 2O 分子的空间结构却不同，什么原因？ （2）、同为四原子分子，CH 2O 与 NH 3 分子的的空间结构也不同，什么原因？[引导学生探究]：（1）写出H 、C 、N 、O 等原子的电子式：[学生思考、交流][引导学生探究]：（2）写出CO 2、H 2O 、NH 3、CH 2O 、CH 4等分子的电子式、结构式及分子的空间结构：[引导学生归纳、小结]：（3）小结：[点评]通过我们的探究和归纳，我们发现分子构型与分子内部结构存在密切的联系，这在化学上称为“价层电子对互斥模型”。