高中化学杂化轨道理论疑难问题解析
高中化学第二章分子结构与性质第二节第二课时杂化轨道理论配合物理论训练(含解析)新人教版选修3
第二课时 杂化轨道理论 配合物理论课后篇素养形成 A 组 定向巩固定向巩固一、杂化轨道理论1.下列分子中的中心原子采取sp 2杂化的是( )3H 8223,采取sp 3杂化;CO 2分子中碳原子采取sp 杂化;氯化铍分子中铍原子采取sp 杂化;三氧化硫分子中S 原子采取sp 2杂化。
2.在乙烯分子中有5个σ键、1个π键,它们分别是( )2杂化轨道形成σ键,未杂化的2p 轨道形成π键 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 之间是未参加杂化的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 之间是未参加杂化的2p 轨道形成的π键 解析乙烯分子中的两个碳原子都是采取sp 2杂化,C —H 键是碳原子的杂化轨道与氢原子的s 轨道形成的σ键,C C 键中一个是sp 2杂化轨道形成的σ键,另一个是未杂化的2p 轨道形成的π键。
3.下列推断不正确的是( )3为平面三角形分子H 4+的电子式为[H ∶∶H]+4分子中的4个C —H 键都是氢原子的1s 轨道与碳原子的2p 轨道形成的sp σ键4分子中的碳原子以4个sp 3杂化轨道分别与4个氢原子的1s 轨道重叠,形成4个C —H σ键3为平面三角形;N H 4+为正四面体形;CH 4中碳原子的1个2s 轨道与3个2p 轨道形成4个sp 3杂化轨道,然后与氢原子的1s 轨道重叠,形成4个σ键。
4.下列说法正确的是( )3杂化的分子,其立体构型都是正四面体形2中,中心原子S 采取sp 杂化轨道成键3型的共价化合物,其中心原子A 均采用sp 3杂化形式成键3分子中,中心原子采取sp 3杂化,但NH 3分子为三角锥形,A 错误;在SCl 2中,中心原子S 与2个Cl 形成2个σ键,同时有2对孤电子对,价层电子对数为4,采取sp 3杂化轨道成键,B 错误;杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对,C 正确;AB 3型的共价化合物,当中心原子周围存在一对孤电子对时才采用sp 3杂化形式成键,D 错误。
有关高中原子杂化轨道理论的几个疑点解析
（ ４ ）２ Ｃ Ｏ （ ｇ ） ＋ Ｓ Ｏ ２ （ ｇ ） ＝２ Ｃ Ｏ ２ （ ｇ ） ＋ Ｓ （ ｓ ） ；
△日＝ － ２ ７ ０ ． ０ ｋ Ｊ ・ ｍｏ ｌ 一
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化学 ・ 查漏补缺
的 四个 顶 点 ， 这样 当这 四个 ｓ ｐ 杂化 轨 道 与 氢 后 采 取ｓ ｐ 杂化 ，形 成两 个 伸展 方 向相 反 的ｓ ｐ 原 子 的１ ｓ 轨道 重 叠成键 时 就形 成 了 四个 等 性 杂化 轨道 ，再 与两个 氯原 子 的３ ｐ 上 的一个 成 的Ｓ — ｓ ｐ 盯 键， 空 间构 型为 正 四面体 。 单 电子 形 成 两对 ｓ ｐ — ｐ ｅ ｒ 键 。但 水 分 子 的 中心
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元 素
（ ４ ）处 理 含 Ｘ Ｏ、 Ｙ Ｏ 烟 道 气 污 染 的 一 种 是将其 在催 化剂 作用 下转 化 为单质 Ｙ 。 Ｘ ｘ的基态原子核外 ３ 个能级上有 电子 ， 且 每 方 法 ， 已知 ： ＸＯ （ ｓ ） ＋ １ ／ ２ ０ ２ （ ｇ ） 一ｘ ０ ２ （ ｇ ） ； 个能级上的电子数相 等
一
参 考答 案
１ ．（ １ ）ｌ ｓ ２ ｓ ２ ２ ｐ （ ２ ）２ ｓ ２ ｐ （ ３ ）６ ｓ
２ ．Ｎ＞０＞ Ｃ
中存在— — 个Ｏ － 键。 在Ｈ —Ｙ、 Ｈ —ｚ 两种共价 键 中， 键 的极 性较 强 的是— — ， 键 长较 长 的是— — 。 （ ３ ）ｗ 的基 态 原 子 核 外 电 子 排 布 式 是 Ｗ２ Ｙ 在 空 气 中煅 烧 生 成 Ｗ： ０的 化学方 程 式是
人教版化学选择性必修学案章节第2课时杂化轨道理论简介含解析
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第2课时杂化轨道理论简介必备知识·自主学习杂化轨道理论简介1．用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成在形成CH4分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道发生混杂，得到4个新的能量相同、方向不同的轨道，各指向正四面体的4个顶角，夹角109°28′，称为sp3杂化轨道，碳原子以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C—Hσ键，呈现正四面体的空间结构。
2．杂化轨道的形成及其特点3．杂化轨道类型及其空间结构杂化类型sp sp2sp3参与杂化的原子轨道及数目1个s轨道和1个p轨道1个s轨道和2个p轨道1个s轨道和3个p轨道杂化轨道的数目 2 3 4杂化轨道间的夹角180°120°109°28′立体构型名称直线形平面三角形正四面体形实例CO2、C2H2BF3、HCHO CH4、CCl4 (1)sp3杂化轨道(2)sp2杂化轨道(3)sp杂化轨道①sp、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。
②双原子分子中(如HCl)，不存在杂化过程。
(4)VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型中心原子的杂化轨道类型VSEPR模型典型分子空间结构sp CO2直线形sp2SO2V形sp3H2O V形sp2SO3平面三角形sp3NH3三角锥形sp3CH4正四面体形(1)(思维升华)凡AB3型的共价化合物，其中心原子A是否均采用sp3杂化轨道成键？提示：不一定。
例如SO3是采用sp2杂化轨道成键。
(2)(教材二次开发)ClO－2、ClO－3、ClO－4中，中心原子Cl是以哪种杂化轨道方式与O原子成键？它们的空间结构如何？提示：由VSEPR模型可知，ClO－2、ClO－3、ClO－4中，中心原子Cl都是以sp3杂化轨道方式与O原子成键。
人教高二化学物质结构与性质-杂化轨道之三问
杂化轨道之三问
问题一、什么是杂化轨道？
在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新结合的过程叫做原子轨道的杂化。
组合后形成的一组新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。
问题二、杂化轨道有哪些特点？
杂化轨道主要有如下四个特点：
1．杂化轨道的数目等于参加杂化的原子轨道的总数。
2．杂化轨道在角度分布上比单纯的s或p轨道在某一方向上更集中，从而使它与其他原子的原子轨道重叠程度更大，形成的共价键更牢固。
3．各杂化轨道间的夹角满足化学键间最小排斥原则。
4．轨道杂化后，所得一组杂化轨道的各轨道形状相同，能量也相同。
问题三、sp型杂化轨道有哪几类？它们的空间构型是怎样的？举例说明。
sp型杂化轨道有sp杂化、sp2杂化、sp3杂化三种类型。
sp杂化轨道的空间构型是直线形，如BeCl2，轨道夹角为180°；sp 2杂化轨道的空间构型是平面正三角形或三角形，如BF3的空间构型为平面正三角形，轨道夹角为120°，又如BClF2的空间构型为三角形；sp3杂化轨道的空间构型是正四面体形、四面体形、三角锥形或V形，如CH4的空间构型是正四面体形，轨道夹角为109°28´，又如CH3Cl的空间构型是四面体形，又如NH3的空间构型是三角锥形，轨道夹角为107°，再如H2O的空间构型是V形，轨道夹角为105°。
研讨“杂化轨道理论”的教学疑难
心
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答 案 ：１１ ； （ ）． 催化 剂 。（ ） ＞ （ ） ０ ２ ＞ 。 ３ 吸热 ； 比较
实验４ 和实验 １ ，发现 投料 相 同 ，温度 升 高时 ，反应
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１ ｍ ｌ （ 、＝ ） ． ｏ Ｌ 填＞ ０ ／ 、＜ （ ） 比较实 验４ 实验 １ ３ 和 ，可推测 该反 应 的正反 反 应 （ 填 吸 热 、放 热 ） 理 由是 选
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道 理论 简介 ” “ 、配合 物 理 论 简介 ，从 而将 高 ， 四 中化学 的物质结构 理论 基础 提升 到一 个新水 平
法１是 以量 子力 学解 释 多原 子分 子 结构 的一种 化学 数 学 方 法 。 鲍 林 和 斯 莱 特 于 １３ ９ １年 首 先 提 出 了
“ 杂化 ” 的 说 法 ，这 一 概 念 起 初 仅 属 于 价 键 理 论 （Ｂ Ｖ 法）的范 畴 ，后 经 众多 学 者 不 断 充实 ，并 在分
应 是
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Ｏ６ ．
高中化学人教版 选修三 第2章 分子结构与性质 杂化轨道理论
高中化学人教版选修三第2章分子结构与性质杂化轨道理论选择题下列关于杂化轨道的叙述正确的是(? )A.杂化轨道可用于形成σ键,也可用于形成π键B.杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对C.NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的3个p轨道与H 原子的s轨道杂化而成的D.在乙烯分子中,1个碳原子的3个sp2杂化轨道与3个氢原子的s轨道重叠形成3个C?H σ键【答案】B【解析】杂化轨道只用于形成σ键,或用来容纳未参与成键的孤电子对,不能用来形成π键,故B项正确,A项不正确;NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的1个s轨道和3个p轨道杂化而成的,C项不正确;乙烯分子中的C原子采用sp2杂化,1个碳原子中的2个sp2杂化轨道与2个氢原子的s轨道重叠形成2个C?H σ键,剩下的1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成1个C?C σ键,D项不正确。
选择题对H3O+的说法正确的是(? )A.O原子采取sp2杂化B.O原子采取sp3杂化C.离子中无配位键D.离子中配体为O原子【答案】B【解析】H3O+的中心原子的价层电子对数是4,采取的是sp3杂化,H2O和H+之间形成配位键。
选择题下列烃分子中,每个碳原子的杂化轨道数最多的是(? )A.C6H6B.C2H6C.C2H4D.C2H2【答案】B【解析】苯分子和乙烯分子中的C原子都是采取sp2杂化,生成3个杂化轨道;乙烷分子中的C原子采取sp3杂化,生成4个杂化轨道;乙炔分子的C原子采取sp杂化,生成2个杂化轨道。
选择题鲍林被认为是20世纪对化学科学影响最大的人之一,他也是两位获得诺贝尔奖不同奖项的人之一。
杂化轨道是鲍林为了解释分子的立体构型提出的,下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较,得出结论正确的是(? )A.sp杂化轨道的夹角最大B.sp2杂化轨道的夹角最大C.sp3杂化轨道的夹角最大D.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等【答案】A【解析】sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28’、120°、180°。
2020高中化学 2.2.2 杂化轨道理论 配合物理论作业与测评(含解析)
杂化轨道理论配合物理论一、选择题1．以下有关杂化轨道的说法中，错误的是（）A．ⅠA族元素成键时一般不能形成杂化轨道B．杂化轨道既可形成σ键,也可能形成π键C．孤电子对有可能占据杂化轨道D．s轨道和p轨道杂化不可能有sp4杂化答案B解析ⅠA族元素如果是碱金属，易失电子,不能参加杂化，如果是H，一个电子在1s能级上也不可能杂化,故A正确.杂化轨道只能形成σ键或者容纳未参加成键的孤电子对，不可能形成π键，故B 错误。
H2O分子中的氧原子采取的是sp3杂化，4个sp3杂化轨道有2个被孤电子对占用，故C正确.杂化前后原子轨道数目不变，sp4杂化需要5个原子轨道，但是同一能层中s能级和p能级一共只有4个原子轨道,所以s轨道和p轨道不可能有sp4，故D正确.2．下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较，得出结论正确的是( ）A．sp杂化轨道的夹角最大B．sp2杂化轨道的夹角最大C．sp3杂化轨道的夹角最大D．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等答案A解析sp、sp2、sp3杂化轨道的夹角分别为180°、120°、109°28′。
3．下列分子中划横线的原子的杂化轨道类型属于sp杂化的是（）A．CH4B．C2H4C．C2H2D．NH3答案C解析CH4分子中碳原子的杂化轨道是由一个2s轨道和三个2p 轨道重新组合而成，属sp3杂化；C2H4分子中碳原子的杂化属sp2杂化；C2H2分子中的碳原子的原子轨道发生的是sp杂化；NH3分子中的N原子的原子轨道发生的是sp3杂化。
4．下列分子中，中心原子轨道杂化类型相同，空间构型也相同的是（)A．H2O、SO2B．BeCl2、CO2C．H2O、NH3D．NH3、CH2O答案B解析H2O和SO2的空间构型都是V形，但中心原子轨道杂化类型分别是sp3杂化和sp2杂化。
BeCl2和CO2的空间构型均是直线形，中心原子轨道杂化类型均是sp杂化，符合题意。
杂化轨道理论简介-配合物理论简介
6.下列关于苯分子的性质描述错误的是（
）
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.苯分子中的碳原子，采取sp2杂化，六个碳原子中未 参与杂化的2p轨道以“肩并肩”形式形成一个大π 键
氢原子结合时，四个杂化轨道分别和四个氢原子的1s
轨道重叠，形成四个C—H σ键，B错；AB3型分子中， BF3的B原子采用sp2杂化，D错。
【典例2】下列现象与形成配合物无关的是 A.向FeCl3中滴入KSCN，出现红色 B.向Cu与Cl2反应后的集气瓶中加少量H2O，呈绿色，
【解析】由题图信息分析成键情况及核外价电子数，由 价层电子对互斥理论推断原子共面和轨道杂化情况。 （1）根据有机物分子结构简式的书写规则，不难确定， 每个环上除3个氮原子外还有3个碳原子，由此可以确定
其分子式；（2）碳原子和氮原子均相当于有3个价电子
对，根据价层电子对互斥理论，可知它们为平面三角形 结构，由此推出由碳原子和氮原子构成的环为平面结构， 氧原子有4对电子对，它们的排列方式为四面体
C.苯分子中的碳碳双键是介于单键和双键中间的一种
特殊类型的键 D.苯能使溴水和酸性KMnO4溶液因反应而褪色
【解析】选D。苯分子中的碳原子采取sp2杂化，6个碳 原子呈平面正六边形结构，键角为120°；在苯分子中 间形成一个六电子的大π键，因此苯分子中的碳碳键
并不是单双键交替结构，也就不能使溴水和酸性KMnO4
______________。
【解析】碳氮之间为双键，双键由1个σ键和1个π键 组成，氮镍之间形成的化学键是配位键。氧氢之间除 共价键外还可存在氢键。碳原子的杂化轨道类型有两 种，一种是—CH3中的C形成4个σ键，是sp3杂化；一
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２ Ｈ２ ｏ中心 氧原 子 为什 么是 ｓ ｐ 。 杂 化
中学 化 学 在讲 授 分子 杂 化 类 型 时 ． 首 先 根 据 公 式计 算 出孤 电子 对数 目 对 于Ａ Ｂ ｎ 型分 子 。 中心原 子上 的孤 电
中心 氧 原子 电子 排 布式 １ ｓ ２ ２ ｓ ２ ２ ｐ ４ ， ２ ｐ 能级 三个 轨 道 填 充
子． ７ １ 键． 其结构式为： ÷ ９ ： ， 这样每个氧原子有一个ｏ ｒ 键， 一
１ ＣＨ 中心 碳原 子 为什 么是 ｓ ｐ Ｌ ￣ ． 化
对 孤对 电子 ． 所 以氧原 子 杂化 方式应 为 ｓ Ｐ 杂化 。
４ ＨＣ１ 分子 为什 么是 ｓ ｐ １ ｓ ２ ２ ｓ ２ ２ ｐ ｚ 。这 样 中心碳 原 子２ ｓ 能级２ 个 电子 已成 对 ， 只有 ２ ｐ 能 级存 在 ２ 个单 电子 ， 按 照共 价 键 理论 ． 一个 原 子有 几 个 未成 对 电子 ． 便 可 和 几个 自旋 方 向相 反 的电子 配 对成 键 显 然 中心 碳 原子 只能 结合 两
第１ ３ 卷总第 ７ ５ 期
中 学 理 科 园 地
学 习指导
高 中 化 学杂化轨道理论疑难 问题解析
宁夏 育 才 中学 毛 立 可
摘
要 ：杂化轨道理论是高 中化学教学 中一个 重要知识 点，
分 子 的 电子式 书写 为 Ｏ ： ， 这样 每 个 氧原 子 价 层含 有 ２ 孤
也是每 年高考 中必考 内容 。老 师在讲授这部分 内容 时都是根 据 一个 计算公 式， 首先计算 出孤对 电子数 目， 并 由成键 原子 得 出盯 键数 目， 从而得 出价 层 电子对数。 然 后利用价层 电子对 数和互斥模 型的关系确定分 子构 型和 杂化 类型。这样学 生虽 然 能够确定 中心 原子杂化方式 ，但不理解 为什么这样 杂化，
对 电子和１ 个 键电子 ． 因此很多学生甚至一部分教师都认 为氧原子杂化方式为ｓ ｐ ｚ 杂化 但事实上氧气分子的电子
式 不 能那 样 写 ． 首 先 实验 证 明氧气 分 子 有顺 磁 性 ， 上 面 书
写 的氧气分子 电子式显示氧原子的价电子都配对成键不
可能 为 顺磁 性 。而氧 分 子 的分 子 轨道 式 为 （ ｏ ＇ ｌ ｓ ） ｚ （ ｌ ｓ ）
个 氢原 子 ． 可 这 与事 实相 矛盾 。所 以应该 是 ２ ｓ 能 级的 一个
Ｃ １ 原 子 的 电子 排 布式 为 １ Ｓ ２ ２ ｓ Ｖ ２ ｐ ６ ３ ｓ Ｚ ３ ｐ ５ ， Ｃ １ 原子３ ｐ 能 级 三个 轨道 填充 ５ 个 电子 ． 有一 个 轨道 填 充一 个 电子 。很 多 学 生 和 老师认 为Ｃ １ 原子３ Ｐ 能级 有 一个 单 电 子 ． Ｈ 原子 有 一 个 电子 ． 它 们恰 好成 键 。 就不 需 要杂 化 还 有 一 部分 老 师 直接告 诉 学生 双原 子分 子是 直线 形结 构 ． 就 是ｓ ｐ 杂 化 。其 实 这是对 杂化轨 道 的错误 认识 ， 如果 ｃ ｌ 原子 不杂化 ， ３ ｐ 能级 的三 个 轨 道空 间伸 展 方 向是 相 互 垂 直 的 ． 那 么 未 成键 的 孤 对 电 子对 成 键 电子 挤 压作 用 就 很 大 ． 这 不 符 合 共 价键 成 键斥 力 最小 原 则 ． 所１ １ ￣ ｃ １ 原 子应该 为ｓ ｐ 杂化 ． 价 层 电 子 对 互斥 模型 为空 间 四面体 形 ． 这样 形 成 的Ｈ — Ｃ ｌ 才 最稳 定
５ Ｇｌ Ｏ 分 子为 什么 是ｓ ｐ 杂化
电子激 发 到２ ｐ 能级 ． 呈 现 四个 单 电子 ． 从 而能 够 结 合 四个 氢 原子 。但 是有 一个 电子是 ２ ｓ 能级 ． 另外 三个 电子 是２ ｐ 能 级． 这 样 形成 的 四个 碳 氢键 键 长不 一 样 ． 与 甲烷 是 正 四面 体 结 构 相 矛盾 ． 所 以美 国化 学 家鲍 林 提 出 了杂 化 轨 道 理 论， 认 为ｓ 能 级 和ｐ 能级 发 生 Ｔ ｓ ｐ ３ 杂化 ， 得 到 了 四个 能量 相 同 的轨 道 这 种解 释 同样 适用 于 Ｂ ｅ Ｃ Ｉ ２ ￣ ． 化方 式 ． Ｂ ｅ 的１ ｓ 能 级 的成对 电子有 一个 激 发到２ ｐ 能级 ， 发生 了ｓ ｐ 杂化 。
４ 电子 ， 中心氧原子有两个未成对电子 ． 按照共价键理论 恰好结合两个氢原子 ， 这样中心氧原子就不需要杂化 ． 但
事实 上为 ｓ ｐ ， 杂化。 这是 因为 如果 中心氧 原子 不杂 化 ． 中心
氧原 子 三 个 哑 铃 型２ ｐ 轨道是相互垂直的 ． 那 么 氧 原 子结
子对数： １ ／ ２ （ ａ — ｉ ｒ ｂ ） ＝ ｌ ／ ２ （ Ａ 的价 电子数一ｌ Ｂ 的化合价 Ｉ × Ｂ
（ ２ ｓ ） （ ２ ｓ ） （ ｏ ｒ ２ ｐ ｘ ） （ ７ ｒ ２ ｐ ｙ ） （ ７ ｒ ２ ｐ ｚ ） （ ７ ｒ ２ ｐ ｙ ） 。
有 时候还会得 出错误结论 。
关键词 ： 高中化学； 杂化轨道 ； 疑难 问题 ； 解析
（ ￣ ＊ ２ ｐ ｚ ） ． 氧气 分 子 中两个 氧原 子之 间 应该 形成 两 个 三 电