2020-2021学年微项目 甲醛的危害与去除——利用电负性分析与预测物质性质集体备课ppt课件

这是一份2020-2021学年微项目 甲醛的危害与去除——利用电负性分析与预测物质性质集体备课ppt课件，共49页。PPT课件主要包含了必备知识·素养奠基，能量相近，杂化轨道，°28′，直线形，平面三角形，正四面体形，C2H2，BF3，CCl4等内容，欢迎下载使用。

一、杂化轨道理论1.甲烷分子的组成和结构
2.杂化轨道理论(1)轨道杂化和杂化轨道
(2)甲烷中碳原子的杂化类型
(1)有多少个原子轨道发生杂化就形成多少个杂化轨道。(　　)提示:√。杂化轨道的个数与参与杂化的轨道的个数是相等的。(2)杂化轨道用于形成π键。(　　)提示:×。杂化轨道只能形成σ键,不能形成π键,π键一般是未参与杂化的原子轨道之间形成。
二、杂化轨道的类型及典例1.杂化轨道的类型
2.杂化轨道类型与分子立体构型的关系
【做一做】指出下列原子的杂化轨道类型及分子的空间构型:(1)CO2中的C采取___杂化,空间构型为_______;(2)SiF4中的Si采取___杂化,空间构型为___________;(3)BCl3中的B采取___杂化,空间构型为___________;(4)PH3中的P采取___杂化,空间构型为_________;(5)N 中的N采取___杂化,空间构型为_____。
3.苯分子的空间构型分析(1)苯的空间构型。
(2)苯分子中的大π键:六个碳原子上各有一个未参与杂化的垂直于碳环平面的___轨道,这六个轨道以“_______”的方式形成含有六个电子、属于六个碳原子的_______。
【情境·思考】硼氮苯,硼与氮形成的类似苯的化合物,分子式为B3N3H6,俗称无机苯,又称环硼氮六烷。无机苯遇水会发生水解反应,水解产物为氨气与硼酸。硼氮苯液体密度0.81 g·cm-3(55 ℃时),固体密度1.00 g·cm-3(-55 ℃时),熔点-58 ℃,沸点55 ℃,液体折射率1.382 1,临界温度为252 ℃。下面是硼氮苯的结构式。
(1)已知硼氮苯的结构与苯的结构相似,均是平面正六边形结构,则硼氮苯中N原子和B原子的轨道杂化方式是什么?提示:由于B原子和N原子均为平面结构,故二者的杂化方式均是sp2杂化。(2)硼氮苯中,主要有哪几种类型的共价键?提示:主要有B与H之间sp2-s σ键、N与H之间sp2-s σ键、B和N之间的sp2-sp2σ键和一个大π键。
知识点　杂化轨道与分子的空间构型的关系【重点释疑】1.判断中心原子杂化轨道类型的方法
2.分子的空间构型与杂化轨道的关系(1)当杂化轨道全部用于形成σ键时①sp杂化
(2)当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时,由于孤电子对参与互相排斥,会使分子的构型与杂化轨道的形状有所区别。如水分子中氧原子的sp3杂化轨道有2个是由孤电子对占据的,其分子不呈正四面体构型,而呈角形,氨分子中氮原子的sp3杂化轨道有1个由孤电子对占据,氨分子不呈正四面体构型,而呈三角锥形。
【易错提醒】(1)形成分子时,通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。(2)原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生,孤立的原子是不可能发生杂化的。(3)杂化前后轨道数目不变。(4)杂化后轨道的伸展方向及形状发生改变。(5)只有能量相近的轨道才能杂化(ns、np)。(6)sp杂化和sp2杂化的两种形式中,原子还有未参与杂化的p轨道,可用于形成π键,而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。
【思考·讨论】(1)杂化轨道间的夹角与分子内的键角是否一致?提示:不一定。杂化轨道给出的模型是理想型的,但分子实际结构还要考虑孤电子对的排斥作用,这就导致了分子实际键角和理论键角的差别。
(2)乙烯分子中的碳原子上的价电子全部参与杂化吗?其中心原子的杂化类型是什么?提示:乙烯分子中的碳原子采取sp2杂化,两个碳原子各用1个sp2杂化轨道上的电子相互配对,形成1个σ键,每个碳原子的另外两个sp2杂化轨道上的电子分别与两个氢原子的1s轨道上的电子配对形成1个σ键,每个碳上剩余的1个未参与杂化的2p轨道以“肩并肩”方式重叠形成π键。
【案例示范】【典例】(双选)(2020·三门峡高二检测)关于原子轨道的说法正确的是(　　)A.凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其立体构型都是正四面体形B.CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个氢原子的1s 轨道和碳原子的2p轨道杂化而形成的C.sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s 轨道和p轨道杂化形成的一组能量相同的新轨道D.AB3型的共价化合物,其中心原子A可采用sp2或sp3杂化轨道成键
【思维建模】判断分子空间构型的步骤如下:
【解析】选C、D。中心原子采取sp3杂化,四个sp3杂化轨道在空间的形状是正四面体形,但如果中心原子上还有孤电子对,分子的立体构型就不是正四面体形。CH4分子中的sp3杂化轨道是碳原子的一个2s轨道与三个2p轨道杂化而成的。AB3型的共价化合物,A原子可能采取sp2杂化或sp3杂化。
【母题追问】中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其立体构型可以是三角锥形吗?若有的话,请举例说明。提示:有。比如氨气,其中心氮原子是sp3杂化类型,但是其分子的空间构型是三角锥形。
【规律方法】有杂化类型的共价化合物的共价键的成键方式的判断方法sp、sp2两种杂化形式中还有未参与杂化的p轨道,可用于形成π键,而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。
【迁移·应用】1.(2020·南京高二检测) 下列分子所含原子中,既有sp3杂化,又有sp2杂化的是(　　)A.乙醛[ ]B.丙烯腈[ ]C.甲醛[ ]D.丙炔[ ]
【解析】选A。乙醛中甲基的碳原子采取sp3杂化,醛基中碳原子采取sp2杂化;丙烯腈中碳碳双键的两个碳原子采取sp2杂化,另一个碳原子采取sp杂化;甲醛中碳原子采取sp2杂化;丙炔中甲基碳原子采取sp3杂化,碳碳三键中两个碳原子采取sp杂化。
2.(2020·济宁高二检测) 下列分子的空间构型可用sp2杂化轨道来解释的是(　　)①BF3　②CH2 CH2　③ 　④CH≡CH　⑤NH3　⑥CH4　　　　　　　　　　　　　　　　　A.①②③B.①⑤⑥C.②③④D.③⑤⑥【解析】选A。sp2杂化形成的为三个夹角为120°的平面三角形杂化轨道,另外中心原子还有未参与杂化的p轨道,可形成一个π键,而杂化轨道只用于形成σ键或容纳未成键的孤电子对,①②③的键角均为120°,④为sp杂化,⑤⑥为sp3杂化。
【补偿训练】1.下列有关NCl3分子的叙述正确的是(　　)A.NCl3分子中的氮原子采取sp2杂化B.NCl3分子为平面三角形C.NCl3分子中Cl—N—Cl键角小于109°28′D.NCl3分子中含有非极性键【解析】选C。NCl3分子的中心原子氮原子的杂化轨道数为n= ×(5+3)=4,氮原子的杂化类型为sp3,其中1个杂化轨道含有1对孤电子对,对成键电子对具有排斥作用,使键角小于109°28′,NCl3分子为三角锥形,分子中N—Cl键为极性键。
2.(2020·大连高二检测)根据价电子对互斥理论及原子的杂化理论判断,NF3分子的空间结构和中心原子的杂化方式为(　　)A.直线形　sp杂化　　　　　B.三角形　sp2杂化C.三角锥形　sp2杂化D.三角锥形　sp3杂化【解析】选D。NF3分子的空间结构和中心原子的杂化方式与NH3相同。
【素养提升】有机化合物是自然界中存在最多的一类化合物,了解有机物分子中化学键特征以及成键方式是研究有机物性质的基础。有机化合物的一些空间结构示意图如图。
则根据你所学过的杂化轨道知识,对有机化合物中的碳原子进行探究,完成以下几个问题:(1)烷烃分子中碳原子杂化方式是否相同?采用的杂化轨道类型有哪些?提示:由于碳原子的成键方式均是与其他原子形成单键,所以杂化方式相同,均采用sp3杂化成键。(2)甲苯分子中所有碳原子的杂化方式是否相同?采用何种杂化方式?提示:甲苯分子中碳原子的杂化方式不全相同。其中甲基上的碳原子采用sp3杂化成键,苯环上的所有碳原子均是sp2杂化成键。
(3)烯烃的碳碳双键和炔烃的碳碳三键上的碳原子的杂化方式是否相同?若不相同,则各是什么杂化方式(若相同,此问不回答)?提示:不相同。碳碳双键上的碳原子采用的杂化方式是sp2杂化,碳碳三键上碳原子是sp杂化成键。
1.(2020·金华高二检测)在 分子中,羰基碳原子与甲基碳原子成键时所采取的杂化方式分别为(　　)A.sp2杂化;sp2杂化　　　　B.sp3杂化;sp3杂化C.sp2杂化;sp3杂化D.sp杂化;sp3杂化【解析】选C。羰基上的碳原子共形成3个σ键,为sp2杂化,两侧甲基中的碳原子共形成4个σ键,为sp3杂化。
2.有关杂化轨道理论的说法不正确的是(　　)A.杂化前后的轨道数不变,但轨道的形状发生了改变B.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°C.四面体形、三角锥形的结构可以用sp3杂化轨道解释D.杂化轨道全部参加形成化学键
【解析】选D。A.杂化过程中,原子轨道总数不变,即杂化轨道的数目与参与杂化的原子轨道数目相等,杂化后轨道的形状发生变化,故说法正确;B.通常,sp3、sp2、sp杂化轨道空间构型分别为正四面体、平面三角形、直线形,因此其夹角分别为109°28′、120°、180°,故说法正确;C.部分四面体、三角锥形、角形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释,如甲烷、氨气分子、水分子,故说法正确;D.杂化轨道可以部分参加形成化学键,如NH3中N发生sp3杂化,形成了4个sp3杂化轨道,但是只有3个轨道参与形成化学键,故说法错误。
3.s轨道和p轨道杂化的类型不可能有(　　)　　　　　　　　　　　　　　　　　A.sp杂化B. sp2杂化C.sp3杂化D.sp4杂化【解析】选D。p能级只有3个轨道,不可能有sp4杂化。
4.(2020·山东等级考)B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似,也有大π键。下列关于B3N3H6的说法错误的是(　　)A.其熔点主要取决于所含化学键的键能B.形成大π键的电子全部由N提供C.分子中B和N的杂化方式相同D.分子中所有原子共平面
【解析】选A。无机苯是分子晶体,其熔点主要取决于分子间的作用力,A错误;B原子最外层3个电子,与其他原子形成3个σ键,N原子最外层5个电子,与其他原子形成3个σ键,还剩余2个电子,故形成大π键的电子全部由N原子提供,B正确;无机苯与苯为等电子体,分子中含有大π键,故分子中B、N原子的杂化方式为sp2杂化,C正确;无机苯与苯为等电子体,分子中含有大π键,故分子中B、N原子的杂化方式为sp2杂化,所以分子中所有原子共平面,D正确。
5.(2020·济南高二检测)下列分子中,各原子均处于同一平面上的是(　　)A.NH3B.CCl4 C.H2OD.CH4 【解析】选C。NH3中氮原子为sp3杂化,呈三角锥形;CCl4、CH4中碳原子为sp3杂化,呈正四面体形;H2O中的氧原子也为sp3杂化,呈角形,三点共面。
6. W、X、Y、Z 4种短周期元素的原子序数依次增大。其中X原子的价电子构型为2s22p2,Y原子的L电子层中有三个未成对电子,且无空轨道;W、Z的原子序数相差10,且Z原子的第一电离能在同周期中最低。回答下列问题:
(1)WXY分子中的三个原子除W原子外均为8电子构型,写出该分子的结构式________,根据电子云重叠方式的不同,分子里共价键的主要类型有____________________________________________________。 (2)YW3分子是一种常见气体,分子中Y原子的杂化方式是________;为________性分子,空间构型为________形。 (3)液态的YW3也是一种重要的溶剂,其性质与H2O相似,Z的单质与液态YW3反应的化学方程式为___________________________________。