人教版化学选修3第二章第二节分子的立体结构---杂化轨道理论简介
人教版高中化学选修三2.2.2 杂化轨道理论
杂化轨道理论 ■ sp2杂化轨道的形成过程
120° z z z z
动画导学第 9 页
F
y x x
y x
y x
y
B
F F
sp2杂化：1个s 轨道与2个p 轨道进行的杂化, 形成3个sp2 杂化轨道。 特点：每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头 小，含有 1/3 s 轨道和 2/3 p 轨道的成分，每两 个轨道间的夹角为120°，呈平面三角形
化学 · 选修 3《物质结构与性质》
杂化轨道理论
杂化轨道理论 C原子轨道排布图
C
知识回顾第 2 页
C
2p2
2s2
1s2 H原子轨道排布图
CH4 正四面体
1s1
矛盾？
按照已经学过的价键理论，甲烷的4个C — H单键 为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论 都应该是 σ键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3 个相互垂直的2p 轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4 个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到正四面体构型 的甲烷分子
A的价电子对数
A的杂化轨道数
2
3
4
杂化类型
A的价电子空间构型 A的杂化轨道空间构型 ABm型分子或离子空间构 型
2 sp 直线形 直线形 直线形
3 sp2 平面三角形 平面三角形
4 sp3
正四面体
正四面体 正四面体三 角锥形或V形
平面三角 形或V形
杂化轨道理论
课时小结 第 13 页
杂化及杂化轨道概念 杂化轨 道理论 杂化轨道类型：sp、sp2、sp3 杂化轨道类型判断
杂化轨道理论
当堂巩固 第 14 页
中心原 子杂化 轨道类型 杂化轨道/ 电子对空 间构型
高二化学选修三第二章第二节 第二课时 杂化轨道理论
实验[2—1]
向盛有固体样品的试管中，分别加1/3试管水 溶解固体，观察实验现象并填写下表
固体 CuSO4 CuCl2•2H2O CuBr2 NaCl K2SO4 KBr
白色 绿色 深褐色 白色 白色 白色
溶液颜色 天蓝色 天蓝色 天蓝色 无色 无色 无色
无色离子： Na+ Cl- K + SO42 – 天蓝色离子： [Cu(H2O)4]2+
第二节 分子的立体结构
——杂化轨道理论 ——配合物理论
教学目标：
1. 会区分杂化轨道类型 2. 认识配合物及其结构
C原子轨道排布图
C
2s2 1s2
H原子轨道排布图
C
2p2 1s1
按照价键理论，甲烷的4个C-H单键都应该是σ键 碳原子（2p 轨道和2s轨道），跟1s原子轨道重叠
不可能得到四面体构型的甲烷分子
外外界 离界子
离
子 外界
配合物配 合 物
思 Fe3+是如何检验的？ 考 Fe3+的检验
Fe3+ + 3SCN— = Fe(SCN)3
黄色
血红色
Fe3+ + nSCN— = [Fe(SCN)n ]3-n (n=1-6) 血红色
注意：配合物中外界离子能电离出来 内界离子不能电离出去
(3)配位键的强度
配位键的强度有大有小，因而有的配合物 很稳定，有的很不稳定。许多过渡金属离子 对多种配体具有很强的结合力，因而，过渡 金属配合物远比主族金属配合物多。
1、下列各种说法中错误的是 （D）
A、形成配位键的条件是一方有空轨道一方有孤对电 子。
B、配位键是一种特殊的共价键。
C、配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子。
人教版选修3高中化学 第2章第2节 分子的立体构型(第2课时)
锥形
sp 杂化和 sp2 杂化这两种形式中，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。
指出下列分子中，中心原子可能采取的杂化轨道类 型，并预测分子的立体构型。 (1)BeCl2：__________ (2)PCl3：__________ (3)BCl3：____________ (4)CS2：__________ (5)SCl2：____________
4．如图是甲醛分子的模型。根据该图和所学化学键知识回 答下列问题：
甲醛分子的比例模型 甲醛分子的球棍模型 (1)甲醛分子中碳原子的杂化方式是________________， 作出该判断的主要理由是_____________________。 (2) 下 列 是 对 甲 醛 分 子 中 碳 氧 键 的 判 断 ， 其 中 正 确 的 是 ________(填序号)。 ①单键 ②双键 ③σ 键 ④π 键 ⑤σ 键和 π 键
(3)sp3 杂化 sp3 杂化轨道是由一个__s____轨道和三个_____p____轨道杂 化 而 得 ， 杂 化 轨 道 间 的 夹 角 为 __1_0_9_°__2_8_′_ ， 立 体 构 型 为 _正__四__面__体___形，如 CH4 分子。
(1)在形成多原子分子时，中心原子价电子层上的某些能量 相近的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过 程，叫做轨道的杂化。双原子分子中，不存在杂化过程。 (2)只有能量相近的轨道才能杂化(ns，np)。
• 1、“手和脑在一块干是创造教育的开始，手脑双全是创造教育的目的。” • 2、一切真理要由学生自己获得，或由他们重新发现，至少由他们重建。 • 3、反思自我时展示了勇气，自我反思是一切思想的源泉。 • 4、好的教师是让学生发现真理，而不只是传授知识。 • 5、数学教学要“淡化形式，注重实质.
人教版高中化学选修三第二章第二节分子的立体结构 课件(共19张PPT)
思考
↑↓
↑↓
1s 2s
↑↑
2p
根据碳原子的核外电子排布图，思考为什么碳原子与
氢原子结合形成CH4，而不是CH2 ？
↑↓碳原子的一个2S电子受外界影响跃迁到2P空轨道 上，使碳原子具有四个单电子，因此碳原子与氢原子 结合生成CH4。
思考
如果C原子就以1个2S轨道和3个2P轨道上的单电子，
D.H2O
B ❖ 2.下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是（ ）
❖ A.CO2与SO2
B.CH4与NH3
❖ C.BeCl2与BF3
D.C2H2与C2H4
❖ 3.ClO-、ClO2-、ClO3-、ClO4-中Cl都是以sp3杂化轨道与 O原子成键的，试推测下列微粒的立体结构
直线形
V形 三角锥形 正四面体
强调：杂化前后轨道数目不变。即杂化轨道数=参与杂化的轨道数目 如：1个s，1个p形成2个完全相同的sp杂化轨道,
1个s，2个p形成3个完全相同的sp2杂化轨道, 1个s，3个p形成4个完全相同的sp3杂化轨道, 杂化后轨道伸展方向、形状发生改变。
2说明：
(1)只有能量相近的原子轨道才能杂化。 (2)杂化轨道数目和参与杂化的原子轨道数目相等，杂 化轨道能量相同。
例题
❖ 例：有关乙炔分子中的化学键描述不正确的是（ ）
❖ A．两个碳原子采用sp杂化方式
B
❖ B．两个碳原子采用sp2杂化方式
❖ C．每个碳原子都有两个未杂化的2p轨道形成π键
❖ D．两个碳原子形成两个π键
返回
C ❖ 1.下列分子中心原子是sp2杂化的是 （ ）
❖ A.PBr3
B.CH4
C.BF3
化学选修3第二章第二节分子的立体构型
3个sp2杂化轨 4个sp3杂化轨 道 道
1200 1090 28’
1800
空 间 构 型
实 例
直 线形
平面三角形
四面体形 CH4 , H2O
BeCl2 CO2 C2H2 BF3 , C2H4
杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤对电子，剩 余的p轨道可以形成π键
1、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（ C ） A．两种分子的中心原子杂化轨道类型不同，NH3为sp2杂化， 而CH4是sp3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分子中有未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥 作用较强 D．氨气分子中氮原子电负性强于甲烷分子中的碳原子 2、用价层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（ D ）
sp2杂化轨道的形成过程
120° z z z z
y x x
y x
y x
y
sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道杂化而得到三个sp2杂化轨道。 三个杂化轨道在空间分布是在同一平面上，互成120º 例如：C2H4
C2H4(sp2杂化）
sp杂化轨道的形成过程
z
z
180°
z
z
y x x
y x
y x
y
sp杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道杂化而得到两个sp杂化轨道。 两个杂化轨道在空间分布呈直线型，互成180º 例如：C2H2
4、下列分子或离子中，不含有孤对电子的是（ D ） A、H2O B、H3O+ C、NH3 D、NH4+
5、以下分子或离子的结构为正四面体，且键角为 109°28′ 的是（ B ） ①CH4 ②NH4+ ③CH3Cl ④P4 ⑤SO42A、①②③ B、①②④ C、①②⑤ D、①④⑤
高二化学选修3第二章第二节分子的立体构型 杂化轨道理论
为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，
三、杂化轨道理论
1、理论要点
① 同一原子中能量相近的不同种原子轨道在成 键过程中重新组合，形成一系列能量相等的新轨 道的过程叫杂化。形成的新轨道叫杂化轨道,用 于形成σ键或容纳孤对电子 ② 杂化轨道数目等于各参与杂化的原子轨道数目 之和 ③ 杂化轨道成键能力强，有利于成键 ④ 杂化轨道成键时，满足化学键间最小排斥原 理，不同的杂化方式，键角大小不同 ⑤ 杂化轨道又分为等性杂化和不等性杂化两种
④ 其它杂化方式
dsp2杂化、sp3d杂化、sp3d2杂化、d2sp3杂化
例如：sp3d2杂化：SF6 构型：四棱双锥 正八面体
此类杂化一般是金属作为中心原子 用于形成配位化合物
小结：杂化轨道的类型与分子的空间构型 • 杂化轨道类型 sp
参加杂化的轨道 s+p 杂化轨道数 2
sp2
s+(2)p 3
+
构型 120° 正三角型
BF3的空间构型 为平面三角形
F
2p
F
激发 2s
B
B： 2s22p1
2s
2p
F
sp2杂化
sp2
③ sp3杂化
2p
2s
以C原子为例
2s 2p
激发
C
杂化
C
sp 杂 化
3
基态 激发态
1个s轨道和3个p轨道杂化形成4个sp3杂化轨道
构型 109°28′ 正四面体型 4个sp3杂化轨道可形成4个σ键 价层电子对数为4的中心原子 采用sp3杂化方式
CH4的空间构型为正四面体
C：2s22p2
2s
2p
激发 2s
2p
sp 杂化
人教版化学选修三2.2《分子的立体构型-杂化轨道理论简介》课程教学设计
第二章第二节分子的立体构型杂化轨道理论简介教课方案【教课目的】1．知识与技术：理解杂化轨道的观点及其重点，运用这一理论剖析和解说分子立体构型。
2．过程与方法：在学习过程中，培育空间抽象思想能力、逻辑辩证思想能力、总结概括能力、合作协调能力和着手实践能力。
学习从宏观到微观，从现象到实质的认识事物的科学方法。
3．感情目标：培育思疑、务实、创新的科学精神；激发学习兴趣，加强集体凝集力。
【教课重点】1.2. 杂化轨道理论的重点运用杂化轨道理论判断分子立体构造。
【教课难点】1.2.3. 杂化轨道理论依据杂化轨道理论判断分子立体构造有机化合物中碳的成键特色。
【教课方法】1.采纳动画演示，自制黏土混淆演示，自制气球模型，自制球棍模型，图片展现等把抽象的杂化过程和分子立体构造形象化，易学易懂，生动风趣。
2.3. 充足调换小组合作学习，小组竞比，激发学习热忱。
合时总结概括知识，练习落实，提升学习能力。
【学习方式】组内议论、合作共学；组间PK 、互补共进；老师组织、评论解惑；课后检测、查漏补缺。
【学情剖析】1．知识方面：学生刚才学习了第二节的“林林总总的分子”和“价层电子对互斥理论”，有必定的价键理论知识。
2．能力方面：高二的学生具备必定的空间想象能力和学习研究能力，但还不够。
教课时利用小组合做模型，把抽象的知识形象化，利用小组互帮互帮，优扶差共同进步。
3．学习模式方面：班级小组合作学习模式还在试行研究阶段，需要不停创新，激发小组激情。
【学习过程】开课：明确学习目标和学习方式，激励小组互帮，小组竞争学习，激发学习热忱。
活动一：检查预教案，复习旧知识，发现新问题指引学生复习甲烷的构造特色和 C 的价电子排布图，从键数、键能、键长、键角、构型各方面察看，发现 C 的价电子排布与CH4的构造之间的矛盾之处。
趁势引出杂化轨道理论。
注意：充足考虑学生学习能力，设计教案时，设置多空仔细指引，谆谆教导，让学生经过指引和议论成功发现 C 的价电子排布与CH4的构造之间的矛盾之处。
人教版高中数学选修三第二节《分子的立体构型—杂化轨道理论与配合物理论简介》
高中化学学习材料（灿若寒星**整理制作）第二章第二节《分子的立体构型—杂化轨道理论与配合物理论简介》过关训练试题（时间：45分钟满分：100分）一、单项选择题（每小题4分，共48分）1．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( C)A．两种分子的中心原子杂化轨道类型不同，NH3为sp2杂化，而CH4是sp3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电子对，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2.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( C)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3.下列分子的空间构型可用sp2杂化轨道来解释的是( A)①BF3②③④CH≡CH ⑤NH3⑥CH4A.①②③B.①⑤⑥C.②③④D.③⑤⑥【解析】: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。
4.在下列化学反应:①H++OH-H2O;②2H2+O22H2O;③HCl+NH3NH4Cl;④BaCl2+(NH4)2SO4BaSO4↓+2NH4Cl;⑤Fe+Cu2+Cu+Fe2+;⑥NaNH2+H2O NaOH+NH3中,反应时不形成配位键的是( A)A.①②④⑤⑥B.④⑤⑥C.②④⑤D.②③5．下列物质：①H3O＋、②[B(OH)4]－、③CH3COO－、④NH3、⑤CH4中存在配位键的是( A)A．①②B．①③C．④⑤D．②④【解析】：水分子中各原子已达到稳定结构，H3O＋是H＋和H2O中的O形成配位键，[B(OH)4]－是3个OH－与B原子形成3个共价键，还有1个OH－的O与B形成配位键，而其他选项中均不存在配位键。
人教版化学选修三第二章第二节分子的立体构型杂化轨道理论精讲
气态 BeCl2
CO2 BF3 CH4 NH4+ H2 O
NH3
PCl3
2 2 3 4 4 4 4 4
直线形 sp 直线形 180° sp 直线形 180° 直线形 sp2 平面三角形 120°平面三 角形
180° 180°
3 sp
四面 体
120° ′ 109.28 正四 面体 109.28′ 109.5° V形 105°
D． SO2为V形结构， CO2为直线形结构
试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子 的成键情况
C原子在形成乙烯分子时，碳原子的2s轨道与2个 2p轨道发生杂化，形成3个sp2杂化轨道，伸向平面正 三角形的三个顶点。每个C原子的2个sp2杂化轨道分 别与2个H原子的1s轨道形成2个相同的σ键，各自剩 余的1个sp2杂化轨道相互形成一个σ键，各自没有杂 化的l个2p轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此 肩并肩重叠形成π键。所以，在乙烯分子中双键由一 个σ键和一个π键构成。
5．有关乙炔分子中的化学键
描述不正确的是（ B ） A．两个碳原子采用sp杂化方式
B．两个碳原子采用sp2杂化方式
C．每个碳原子都有两个未杂化的2p 轨道形成π键
D．两个碳原子形成两个π键
6．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 （ C ） 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. NH3为sp3型杂化，而CH4是sp2型杂化。
4 四面体形 sp3 SO4 2CCl4 H2O NH3
化学选修三第二章第二节杂化讲解
选修三第二章第2节分子的立体构型三、杂化轨道理论1.杂化轨道理论认为：在形成分子时，通常存在激发、杂化、轨道重叠等过程。
但应注意，原子轨道的杂化，只有在形成分子的过程中才会发生，而孤立的原子是不可能发生杂化的。
同时只有能量相近的原子轨道(如2s,2p等)才能发生杂化，而1s轨道与2p轨道由于能量相差较大，它是不能发生杂化的。
杂化：成键过程是由若干个能量相近的轨道经叠加、混合、重新调整电子云空间伸展方向，分配能量形成新的杂化轨道过程。
2、理论要点：①成键原子中几个能量相近的轨道杂化成新的杂化轨道；②参加杂化的原子轨道数= 杂化后的杂化轨道数。
总能量不变；③杂化时轨道上的成对电子被激发到空轨道上成为单电子，需要的能量可以由成键时释放的能量补偿。
3、杂化轨道的种类（1）按参加杂化的轨道分类s－p型：sp杂化、sp2杂化和sp3杂化s－p－d型：sp3d杂化、sp3d2杂化（2）按杂化轨道能量是否一致分类等性杂化，如C 的sp3杂化：4 个sp3杂化轨道能量一致。
形成3个能量相等的sp2杂化轨道，属于等性杂化。
判断是否是等性杂化，要看各条杂化轨道的能量是否相等，不看未参加杂化的轨道的能量。
4、各种杂化轨道在空间的几何分布杂化类型sp3sp2sp sp3d或dsp3sp3d2或d2sp3立体构型正四面体正三角形直线形三角双锥体正八面体杂化轨道成键时，要满足化学键间最小排斥原理，键与键间排斥力大小决定于键的方向，即决定于杂化轨道间的夹角。
由于键角越大化学键之间的排斥力越小，对sp杂化来说，当键角为180°时，其排斥力最小，所以sp杂化轨道成键时分子呈直线形；对sp2杂化来说，当键角为120°时，其排斥力最小，所以sp2杂化轨道成键时，分子呈平面三角形。
由于杂化轨道类型不同，杂化轨道夹角也不相同，其成键时键角也就不相同，故杂化轨道的类型与分子的空间构型有关。
5、用杂化轨道理论解释构型（1）sp杂化BeCl2分子，直线形，用杂化轨道理论分析其成键情况，说明直线形的原因。
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（第二课时）
2021/3/1
C 2s
2px 2py 2pz
问题：
2s
2px
2py
2pz
1、基态C原子只有两 个未成对电子？
2、3条P轨道相互垂直？
sp3 杂化
原子形成分子时，同一个原子中能量相近的一个 s 轨道与三个 p 轨道进行混合，组成四个新的原子轨道称 为 sp3 杂化轨道。
两个sp杂化轨道
2、类型
CO2同样是直线型分子构型， 说明： π键是否参与排斥？
π键是否参与杂化？
CO2
CH2O
思考：根据NH3、H2O的价层电 子对构型，推测杂化方式。
NH3
..
H2O
..
..
三角锥型
V型
根据以下事实总结：如何判断一个化合物 的中心原子的杂化类型？
sp3
sp2
sp
根据价层电子对的数目，来推测 其中心原子的杂化方式
sp2
平面三角形
sp3
正四面体形
sp2
V形
sp3
三角锥形
sp3
V形
科学探究:
1、写出 HCN分子和 SO3分子的中心原子的杂 化类型。
sp杂化 sp2杂化
课堂练习
2：下列分子中的中心原子杂化轨道的类 型相同的是 ( B )
A．CO2与SO2 C．BeCl2与BF3
B．CH4与NH3 D．C2H2与C2H4
★注意：杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤对电子
杂化轨道数= 中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数 结合上述信息完成下表：
代表物
CO2 CH2O CH4 SO2 NH3 H2O
杂化轨道数 杂化轨道类型 分子结构
0+2=2 0+3=3 0+4=4 1+2=3 1+3=4 2+2=4
sp
直线形
思考：
（1）发生杂化的原子轨道有什么关系 （2）杂化前后轨道的数目、能量、形状 和伸展方向是否发生变化 （3）杂化后的新轨道名称如何表示 （4）独立的原子是否发生杂化
尝试：
书写B原子的价电子排布图，分析 BF3成键时B原子的杂化方式
F
BF3
B
F
F
三个sp2杂化轨道
尝试：
书写Be原子的外围电子排布图，分 析BeCl2成键时Be原子的杂化方式
3、分析下列分子中原子的杂化方式
①② ③ ④
CH3—CH=CH—CHO
①
②③ ④
4：指出下列中心原子可能采用的杂化 轨道类型，并预测分子的几何构型。
(1)PCl3 (2)ClO3- (3) SO32- (4)