2019高中化学 第二章第2节第2课时 杂化轨道理论、配合物理论课堂达标验收3
高中化学第2章分子结构与性质第2节分子的立体构型第2课时杂化轨道理论简介配合物理论简介学业分层测评新人
杂化轨道理论简介配合物理论简介(建议用时：45分钟)[学业达标]1．鲍林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结构提出的。
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【解析】sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°。
【答案】 A2．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。
下列关于有机物分子成键方式的描述不正确的是( )A．烷烃分子中碳原子均采取sp3杂化成键B．炔烃分子中的碳碳三键由1个σ键、2个π键组成C．苯分子中所有碳原子均采取sp2杂化成键，苯环中存在6个碳原子共有的大π键D．甲苯分子中所有碳原子均采取sp2杂化成键【解析】烷烃分子中碳原子均采取sp3杂化成键，由甲烷得到的甲基上的碳原子也采取sp3杂化，A正确、D错误；三键一定是由1个σ键、2个π键组成的，B正确；苯环上的碳原子都采取sp2杂化，C正确。
【答案】 D3．sp3杂化形成的AB4型分子的立体构型为( )A．平面四边形B．正四面体形C．四角锥形D．平面三角形【解析】sp3杂化形成的AB4型分子的立体构型应该为正四面体形，例如甲烷、四氯化碳等。
【答案】 B4．下列分子的立体构型可用sp2杂化轨道来解释的是( ) 【导学号：90990047】①BF3②CH2===CH2③④CH≡CH⑤NH3⑥CH4A．①②③ B．①⑤⑥C．②③④ D．③⑤⑥【解析】①②③均为平面形分子，中心原子是sp2杂化；④为直线形分子，中心原子是sp杂化；NH3是三角锥形、CH4是正四面体形分子，中心原子均是sp3杂化。
【答案】 A5．下列关于杂化轨道的叙述中，不正确的是( )A．分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子不一定为正四面体结构B．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．NH3和CH4两个分子中中心原子N和C都是通过sp3杂化轨道成键D．杂化轨道理论与VSEPR模型分析分子的空间构型结果常常相互矛盾【解析】中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子可能是正四面体(如CH4)、三角锥(如NH3)或者V形(如H2O)，A正确；π键是由未参与杂化的轨道“肩并肩”形成的，B正确；正四面体形的CH4和三角锥形的NH3中，中心原子N和C都是通过sp3杂化轨道成键，C正确；杂化轨道理论和VSEPR模型都是为了解释分子的空间结构而提出的理论，两者不矛盾，可以先通过VSEPR模型判断出分子的构型，再判断出中心原子的杂化类型，D错误。
杂化轨道理论简介 课件 高二化学人教版(2019)选择性必修2
即： ➢ 能量相近 ➢ 数目不变 ➢ 成键能力增强 ➢ 排斥力达最小
杂化轨道数目=孤电子对数+σ键数=价层电子对数
2．原子轨道的杂化过程
3．杂化轨道的类型 sp杂化、sp2杂化、sp3杂化
杂
化
孤电子对数+σ键数
轨
道
类
型 判
价层电子对数
断
杂化轨道数目 VSEPR模型
导思
1.VSEPR模型呈四面体形的分子中心原子一般采取sp3杂化，如H2O和NH3， 试用杂化轨道理论解释H2O和NH3分子的空间结构。 提示 H2O和NH3分子中心原子都采取sp3杂化，水分子的氧原子的sp3杂化 轨道有2个被孤电子对占据，分子空间结构呈V形，氨分子的氮原子的sp3杂 化轨道中有1个被孤电子对占据，分子空间结构呈三角锥形，孤电子对对成 键电子的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，所以键角小于109°28′。
2
V形
H2S、NH－2 H2O
导练
正误判断
(1)杂化轨道的空间结构与分子的空间结构不一定一致( √ ) (2)杂化轨道间的夹角与分子内的键角一定相同( × ) (3)凡AB2型共价化合物，其中心原子A均采用sp杂化轨道成键( × ) (4)NH3分子的空间结构为三角锥形，氮原子的杂化方式为sp3( √ ) (5)C2H4分子中的键角都约是120°，碳原子的杂化方式是sp2( √ )
归纳总结
判断中心原子杂化轨道类型的三种方法
杂化轨道类型
sp
sp2
sp3
杂化轨道数目
2
3
4
方 杂化轨道空间分布 直线形 平面三角形 正四面体或三角锥形
法
杂化轨道夹角
180°
120°
2019高中化学第二章分子结构与性质2.2.2杂化轨道理论配合物理论课件新人教版选修3
提示:常见的杂化轨道类型有sp、sp2、sp3杂化。sp3杂化是指1个 s轨道和3个p轨道杂化形成的。参与杂化的轨道数目等于形成的杂 化轨道数目。
2.CO2、SO2、SO3、H2O、NH3、CH4的中心原子的杂化轨道类 型分别是什么?
sp3
1个s 3个p
4
成键 电子 对数
4
3
A 原子 的孤电 子对数
0
1
分子 实例
键角
的立 体 构型
分子 式
结构式
正四
109° 面 28' 体形
CH4
107°
三角 锥形
NH3
22
105° V 形 H2O
重点难点探究 重要考向探究
2.配位键与配位化合物 (1)配位键与非极性键、极性键的区别与联系:
类型 共价键
12 3 456
重点难点探究 重要考向探究
考向一 杂化轨道与分子的立体构型
【例题1】 指出下列原子的杂化轨道类型及分子的结构式、立
体构型。
(1)CS2分子中的C为 杂化,分子的结构式
,
立体构型
;
(2)CH2O中的C为 杂化,分子的结构式
,
立体构型
;
(3)CCl4分子中的C为
杂化,分子的结构式
,
立体构型
;
(4)H2S分子中的S为
比较 非极性键
极性键
配位键
本质
相邻原子间的共用电子对(电子云重叠)与原子核间的静电 作用
成键 条件 (元素 种类)
成键原子得、失 电子能力相同 (同种元素)
成键原子得、失 电子能力差别较 小(不同元素)
【高中化学】杂化轨道理论 课件 高二化学人教版(2019)选择性必修2
2p
电子激发
sp2杂化
sp2
B：2s22p1 2s
2s
3个sp2杂化轨道
sp2杂化：1个s 轨道与2个p 轨道混杂并重新组合成3个能量与形状完全相同
的轨道，形成3个sp2 杂化轨道。（方向不同）
120°
z
zz
120° z
z
y
y
y
y
x
x
x
x
每个sp3 轨道形状为一头大，一头小，含有1/3 s轨道和2/3 p轨道的成分
①价电子对之间的夹角越小,排斥力越小。 ( × )
②NH3分子的VSEPR模型与分子空间结构不一致。( √ ) ③五原子分子的空间结构都是正四面体形。( × ) ④杂化轨道与参与杂化的原子轨道的数目相同,但能量不同。( √ ) ⑤凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子,其空间结构都是正四面体形。 (× ) ⑥凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键。( × )
价层电子 互斥理论
价层电子对数
杂化轨道类型
杂化
轨道
VSEPR模型
预测 分子空间结构 解释 理论
杂化轨道数目 空间结构
杂化轨道之间夹角 杂化类型
2 直线形 180°
sp
3 平面三角形
120° sp2
4 正四面体形或三角锥形
109°28′ sp3
方法1：根据杂化轨道数目判断杂化轨道类型。 方法2：杂化轨道的空间分布判断杂化轨道类型。
课堂小结
2.在BrCH=CHBr分子中,C—Br键采用的成键轨道是( C ) A.sp-p B.sp2-s C.sp2-p D.sp3-p
课堂小结
3、化合物 A 是一种新型锅炉水除氧剂，其结构式如图所示：
2019学年人教版高中化学选修三课件：第2章 第2节 第2课时 杂化轨道理论、配合物理论
当 堂 达 标 • 固 双 基
合 作 探 究 • 攻 重 难
的形成有关，故C不选；D. 铜离子和氨水反应生成氢氧化铜蓝色沉淀，氢氧化 铜和氨水反应生成铜氨络合物，所以与配合物的形成有关，故D不选。故选 A 。]
课 时 分 层 作 业
返 首 页
自 主 预 习 • 探 新 知
当 堂 达 标 • 固 双 基
合 作 探 究 • 攻 重 难
(3)形成配位键的条件是一方有空轨道，一方有孤电子对( (4)配位化合物中的配体可以是分子也可以是阴离子(
[ 答案]
(1)× (2)√ (3)√ (4)√
课 时 分 层 作 业
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自 主 预 习 • 探 新 知
2．s轨道和p轨道杂化的类型不可能有( A．sp杂化 C．sp3杂化
返 首 页
自 主 预 习 • 探 新 知
微点拨：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V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。
180° _____
sp2
120° _____
sp3
109 °28′ _______ 正四面体 ________
当 堂 达 标 • 固 双 基
合 作 探 究 • 攻 重 难
直线形 _______
平面三角形 __________
CO2 ______
BF3 _______
CH4 ______
课 时 分 层 作 业
4 _
_ _个 s 轨道 1个 s 轨道 1 _个 p 轨道 2 _个 p 轨道 1
2.2.2 杂化轨道理论 课件 高二化学鲁科版(2019)选择性必修2
通常，有几个原子轨道参加杂化，杂化后生成的杂化轨道的数目就有几个。
思维建模：基态——激发态——杂化——成键
一、杂化轨道理论
sp3杂化
甲烷分子中C原子的1个2s轨道与3个2p轨道发生杂化。
①形成 4 个sp3杂化轨道，即混杂前后轨道总数 不变 。 ②4个杂化轨道的能量完全相同，即混杂后轨道能量 改变 ，轨道形状 改变 。
交流·讨论 阅读课本第50-51页，了解、分析乙烯、乙炔、苯分子的结构，讨论下列问题：
1、确定乙烯、乙炔、苯分子的结构式、空间构型、键角。 2、分析原子在成键过程中的原子轨道杂化方式及成键类型。
一、杂化轨道理论
乙烯分子(C2H4)中碳原子的杂化过程 π
σπ
σ
σ
σ σ
σ
σ
σ
σ
σ
sp2杂化
sp2杂化轨道只能形成 3个σ键，未参与杂化 的2p轨道形成1个π键。
一、杂化轨道理论
BF3分子的形成过程
2p 2s
F:2s2 2p5
BF3
2s
B:2s2 2p1
2p
2s
激发
2p
杂化
中心原子
三个sp2杂化轨道
σ
F原子的2p轨道
σ
杂化轨道为：正三角形
σ
分子空间构型：平面正三角形
一、杂化轨道理论
HgCl2分子的形成过程
3p 3s
Cl:3s2 3p5 HgCl2
Hg: 6s2 6s
③杂化轨道的电子在空间互相排斥而尽可能远离，取最大夹角分布，使体系能量降到最低，
最终成为 正四面体 结构。 ④4个杂化轨道的夹角相等，即混杂前后轨道方向 改变 。
一、杂化轨道理论
四个sp3杂化轨道分别与四个H原子的1s轨道重叠成键，四个C—H是等同的。 CH4分子的空间构型为__正__四__面__体__。键角：_1_0_9_._5_°_。
高中化学必修第二章 分子结构与性质 课件 第二节 杂化轨道理论
归纳总结
键角大小判断的一般步骤 1．首先看中心原子杂化类型 中心原子杂化类型是决定键角大小的最根本的原因，如下表：
中心原子杂化类型
举一反三
1．下列微粒中，键角最大的是( D )
A．NH4+ C．NCl3
B．SO3 D．CS2
【解析】CS2中心原子为sp杂化，键角最大，故选D。
2．(1)NH3、PH3、AsH3键角由大到小的顺序是___N_H__3＞__P_H__3_＞__A_s_H_3_____。 (2)PBr3、PCl3、PF3键角由大到小的顺序是____P_B__r3_＞__P_C_l_3_＞__P_F_3______。 (3)光气(COCl2)分子中∠ClCO____＞____∠ClCCl。
提示：乙炔分子中碳原子的杂化方式是sp杂化；有机化合物分子中碳原子的杂化 类型与空间结构的关系为
共价键类型 碳碳单键 碳碳双键 碳碳三键
碳原子的杂化方式 sp3 sp2 sp
空间结构 四面体形 平面三角形
直线形
4．氨气分子中N原子的杂化方式是什么？根据甲烷、氨气结构分析杂化类型与 分子空间结构的关系？
化类型为sp2杂化，故A错误；CH4中C原子价层电子对个数＝4＋12×(4－4×1)＝ 4，中心原子杂化类型为sp3杂化，故B错误；SO2中S原子价层电子对个数＝2＋
12×(6－2×2)＝3，中心原子杂化类型为sp2杂化，故C错误；CO2中C原子价层电
子对个数＝2＋12×(4－2×2)＝2，中心原子杂化类型为sp杂化，故D正确。
第二章第二节第2课时杂化轨道理论配合物理论
沉淀的是
()
A．[Co(NH3)4Cl2]Cl
B．[Co(NH3)3Cl3]
C．[Co(NH3)6]Cl3
D．[Co(NH3)5Cl]Cl2
解析：配合物的内界与外界由离子键结合，只要外界存在 Cl
－，加入 AgNO3 溶液即有 AgCl 沉淀产生。而 B 项的配合物 [Co(NH3)3Cl3]分子中，Co3＋、NH3、Cl－全处于内界，很难电 离，不存在 Cl－，所以加入 AgNO3 溶液不能生成 AgCl 沉淀。
D．全部
解析：形成配位键的条件是一个原子(或离子)有孤电子对，另
一个原子(或离子)有空轨道。在②CH4、③OH－中，中心原子
碳和氧的价电子已完全成键，没有孤电子对。
答案：C
5．向 CuSO4 溶液中加入稀氨水至沉淀刚好溶解。若所得溶液中只
有一种溶质，该溶质是
()
A．Cu(H2O)4SO4
B．Cu(OH)2
答案：A
考查配位键与配位化合物
[例 2] 下列过程与配合物的形成无关的是
()
A．除去 Fe 粉中的 SiO2 可用强碱溶液
B．向一定量的 AgNO3 溶液中加入氨水至沉淀消失
C．向 FeCl3 溶液中加入 KSCN 溶液 D．向一定量的 CuSO4 溶液中加入氨水至沉淀消失
[解析] 对于 A 项，除去 Fe 粉中的 SiO2 是利用 SiO2 可与强 碱反应的化学性质，与配合物的形成无关；对于选项 B，AgNO3 与氨水反应生成了 AgOH 沉淀，继续反应生成了配合物离子 [Ag(NH3)2]＋；对于 C 项，Fe3＋与 KSCN 反应生成了配合物离子 [Fe(SCN)n]3－n；对于 D 项，CuSO4 与氨水反应生成了配合物离子 [Cu(NH3)4]2＋。
2019_2020学年高中化学第二章分子结构与性质第二节第2课时杂化轨道理论与配合物理论课件新人教版选修3
(3)根据以上实验过程，判断 NH3 和 H2O 与 Cu2＋的配位能力：NH3________H2O(填 “>”“＝”或“<”)。 Ⅱ.Ni(CO)6 为正八面体结构，其中的镍原子位于正八面体的中心，配位体 CO 分子则 在正八面体的六个顶点上。 (4)若把其中两个 CO 配位体换成 NH3 得到新的配合物，则以下物质中互为同分异构体 的是________。 (填字母编号，任填一组。图中黑点为 NH3，圆圈为 CO，Ni 略去)
键，二者之比为 3∶2。
[题组训练]
1．下列分子中，中心原子杂化轨道类型相同，分子的立体构型也相同的是( )
A．BeCl2、CO2 C．SO2、CH4
B．H2O、SO2 D．NF3、CH2O
解析：根据价层电子对互斥理论可知，水中氧原子含有的孤电子对数为(6－2×1)÷2＝2， 采取 sp3 杂化方式，水是 V 形结构，SO2 中硫原子含有的孤电子对数为(6－2×2)÷2＝1， 采取 sp2 杂化方式，SO2 是 V 形结构，B 错误；同样分析氯化铍中铍原子是 sp 杂化， 是直线形结构，CO2 是直线形结构，碳原子是 sp 杂化，A 正确；SO2 是 V 形结构，CH4 中碳原子采取 sp3 杂化方式，是正四面体形结构，C 错误；NF3 中氮原子采取 sp3 杂化 方式，是三角锥形结构，CH2O 中碳原子采取 sp2 杂化方式，是平面三角形结构，D 错 误。
轨道夹角
180°
120°
109°28′
杂化轨道 示意图
杂化类型 实例
分子结构 示意图
分子构型
sp BeCl2
直线形
sp2
sp3
BF3
CH4
平面三角形
正四面体形
(2)杂化轨道中有未参与成键的孤电子对 由于孤电子对占据部分杂化轨道，会使分子的构型与杂化轨道的构型不同，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形，而呈 V 形，氨分子中氮原子的 sp3 杂化轨道有 1 个是由孤电子对占据的，氨分子不呈正四面体， 而呈三角锥形。
杂化轨道理论简介课件高二化学人教版(2019)选择性必修2
s
sp
ppp
z
z 180° z
z
y
y
y
y
x
x
x
x
任务二 杂化理论-类型 3.sp杂化 CH CH
未参与杂化的p轨道可用于形成π键
任务三-杂化轨道与分子的空间结构的关系
杂化类型 轨道组成 轨道夹角
杂化轨道示意图
实例 分子的空间结构
sp 1个ns和1个np
180°
sp2 1个ns和2个np
120°
sp3 1个ns和3个np
④凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子,其空间结构都是正四面
体形。( × ) ⑤凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键。( ×)
素养提升 用杂化轨道理论解释NH3、H2O的空间结构。
H
C
2p
2s
1s
1s
C价层
2s
2p
按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个C — H单键都应该是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。
鲍林提出了杂化轨道理论
任务一 杂化理论
C：2s22p2
融会贯通
价层电子对互斥模型
H2O和NH3的VSEPR模型与CH4一样，四面体形 H2O和NH3的中心原子也采取sp3的杂化
2个杂化轨道被σ电子对占据 2个杂化轨道被孤电子对占据
3个杂化轨道被σ电子对占据 1个杂化轨道被孤电子对占据
杂化轨道用于构建分子的σ轨道和孤电子对轨道
任务二 杂化理论-类型
BF3分子的形成
2s
2p
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第二章第二节第2课时杂化轨道理论、配合物理论
1．既有离子键又有共价键和配位键的化合物是( A )
A．NH4NO3B．NaOH
C．H2SO4D．H2O
解析：碱和盐中金属阳离子与氢氧根、酸根之间通过离子键相结合，含氧酸根内有共价键，在我们中学所学的复杂离子中主要有NH＋4、H3O＋内存在配位键，而配和物都是共价化合物，所以都不含离子键。
2．NH3分子空间构型是三角锥形，而CH4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分子中有3个σ键，而CH4分子中有4个σ键
解析：NH3和CH4的中心原子均是sp3杂化，但NH3分子中有一对孤对电子，CH4分子中没有孤对电子，由于孤对电子——成键电子对之间的排斥作用>成键电子对——成键电子对之间的排斥作用，NH3分子进一步被“压缩”成三角锥形，甲烷则呈正四面体形。
3．下列组合中，中心原子的电荷数和配位数均相同的是( B )
A．K[Ag(CN)2]、[Cu(NH3)4]SO4
B．[Ni(NH3)4]Cl2、[Cu(NH3)4]SO4
C．[Ag(NH3)2]Cl、K3[Fe(SCN)6]
D．[Ni(NH3)4]Cl2、[Ag(NH3)2]Cl
解析：A项中中心原子的电荷数分别是＋1和＋2，配位数分别是2和4；B项中中心原子的电荷数均是＋2，配位数均是4；C项中中心原子的电荷数分别是＋1，＋3，配位数分别是2和6；D项中中心原子的电荷数分别是＋2和＋1，配位数分别是4和2。
4．下列推断不正确的是( C )
A．BF3为平面三角形分子
B．NH＋4的电子式为
C．CH4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s－pσ键
D．CH4分子中的碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个C—Hσ键
解析：BF3为平面三角形；NH＋4为四面体形；CH4中碳原子的2s轨道与2p轨道形成4个sp3杂化轨道，然后与氢的1s轨道重叠，形成4个σ键。
5．某物质的实验式为PtCl4·2NH3，其水溶液不导电，加入AgNO3溶液也不产生沉淀，以强碱处理并没有NH3放出，则关于此化合物的说法中正确的是( C )
A．配合物中中心原子的电荷数和配位数均为6
B．该配合物可能是平面正方形结构
C．Cl－和NH3分子均与Pt4＋配位
D．配合物中Cl－与Pt4＋配位，而NH3分子不配位
解析：在PtCl4·2NH3水溶液中加入AgNO3溶液无沉淀生成，经强碱处理无NH3放出，说明Cl－、NH3均处于内界，故该配合物中中心原子的配位数为6，电荷数为4，Cl－和NH3分子均与Pt4＋配位，A、D错误，C正确；因为配体在中心原子周围配位时采取对称分布以达到能量上的稳定状态，Pt配位数为6，则其空间构型为八面体形，B错误。
6．(2018·福建华安考试)关于化学式[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物的下列说法中正确的是 ( C ) A．配位体是Cl－和H2O，配位数是9
B．中心离子是Ti4＋，配离子是[TiCl(H2O)5]2＋
C．内界和外界中的Cl－的数目比是1∶2
D．加入足量AgNO3溶液，所有Cl－均被完全沉淀
解析：A．配合物[TiCl(H2O)]Cl2·H2O，配位体是Cl－和H2O，配位数是6，故A错误；B．中心离子是Ti3＋，内配离子是Cl－，外配离子是Cl－，故B错误；C．配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O，内配离子是Cl－为1，外配离子是Cl－为2，内界和外界中的Cl－的数目比是1︰2，故C正确；D．加入足量AgNO3溶液，外界离子Cl－离子与Ag ＋反应，内配位离子Cl－不与Ag＋反应，故D错误；故选C。