第二节杂化轨道理论
人教版高中化学选择性必修第2册 第二章第二节第三课时 《杂化轨道理论简介》作业设计
第二章第二节第三课时《杂化轨道理论简介》作业设计一、单项选择题I1下列关于杂化轨道的叙述中，不正确的是( )A．分子中心原子通过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．轨道杂化前后数目相等，形状、能量不同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【参考答案】D【质量水平】2以下有关杂化轨道的说法中正确的是( )A．sp3杂化轨道中轨道数为4，且4个杂化轨道能量相同B．杂化轨道既可能形成σ键，也可能形成π键C．杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理、最小排斥原理D．sp2杂化轨道最多可形成2个σ键【参考答案】A【质量水平】3．氨气分子的空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为( )A．两种分子中心原子的杂化轨道类型不同，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．氨气分子的原子总数为4而甲烷为5【参考答案】C根据σ键和孤电子对的数量计算出价层电子对数，以此判断VSEPR 模型的形状，再根据孤电子对的数量判断出分子空间结构。
NH3分子有3个σ键和1对孤对电子，价层电子对数为4，VSEPR模型为四面体。
CH4分子有4个σ键，价层电子对数为4，VSEPR模型为正四面体。
NH3分子中还有一对未成键的孤对电子，对其他3个σ键有较大的排斥作用。
【质量水平】二、单项选择题II4．下列说法正确的是( )A．凡是中心原子采取sp3杂化的分子，其立体构型都是正四面体B．CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的C．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D．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【参考答案】C【质量水平】5．下列对乙烯分子中的化学键的分析正确的是( )A．sp2杂化轨道形成σ键、未参与杂化的2p轨道形成π键B．sp2杂化轨道形成π键、未参与杂化的2p轨道形成σ键C．C、C之间的化学键是未参与杂化的2p轨道形成的π键，C、H之间的化学键是sp2杂化轨道形成的σ键。
2.2.2杂化轨道理论
C原子在形成乙炔分子时发生sp杂化，两个碳 原子以sp杂化轨道与氢原子的1s轨道结合形成σ 键。各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成1个σ键， 两个碳原子的未杂化2p轨道分别在Y轴和Z轴方 向重叠形成π键。所以乙炔分子中碳原子间以叁 键相结合。
大π 键
C6H6
sp2杂化
பைடு நூலகம்
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。
2、杂化的过程：激发—杂化—轨道重叠等过程。
sp杂化轨道的形成过程
180°
z
z
z
z
y
y
y
y
x
x
x
x
sp 杂化：1个s 轨道与1个p 轨道进行的杂化,
形成2个sp杂化轨道。 每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，成键时利用大的一
头，可以使电子云重叠程度更大，从而形成稳定的化学键。
两个轨道间的夹角为180°，呈直线型
sp
s+p 2
180
sp2
s+(2)p 3
120
sp3
s+(3)p 4
109.5° '
分子空间构型
实例 价层电子 对数
直线形
BeCl 2
2
三角形 四面体 三角锥 V型
BF3 BCl 3
教学设计2：2.2.2杂化轨道理论
师生活动[复习]共价键类型：σ、π键，价层电子对互斥模型。
[质疑] 我们已经知道，甲烷分子呈正四面体形结构，它的4个C--H键的键长相同，H—C--H的键角为109～28°。
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π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ls原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。
为什么？［讲］碳原子具有四个完全相同的轨道与四个氢原子的电子云重叠成键。
［引入］碳原子的价电子构型2s22p2，是由一个2s轨道和三个2p轨道组成的，为什么有这四个相同的轨道呢？为了解释这个构型Pauling提出了杂化轨道理论。
[板书]三、杂化轨道理论简介1、杂化的概念：在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫杂化轨道。
[讲]杂化轨道理论是一种价键理论，是鲍林为了解释分子的立体结构提出的。
为了解决甲烷分子四面体构型，鲍林提出了杂化轨道理论，它的要点是：当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，却得到4个相同的轨道，夹角109°28′，称为sp3杂化轨道，表示这4个轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的。
当碳原子跟4个氢原子结合时，碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的ls轨道重叠，形成4个C--Hσ键，因此呈正四面体的分子构型。
［投影］［讲］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。
［讲］我们需要格外注意的是，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[投影] sp3杂化轨道[板书]2、杂化轨道的类型：(1) sp3杂化：1个s轨道和3个p轨道会发生混杂，得到4个相同的轨道，夹角109°28′，称为sp3杂化轨道。
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＋。
2.2.2 杂化轨道理论 课件 高二下学期化学人教版(2019)选择性必修2
小不同，如甲醛中：
，键角：α＞β。
课堂巩固
正误判断
1. 发生轨道杂化的原子一定是中心原子。
√
2. 2s轨道和3p轨道能发生杂化形成sp2轨道。
×
3.凡AB3型物质，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键。
×
4. NH3的空间结构为三角锥形，氮原子的杂化方式为sp3。
√
课堂巩固
下列中心原子的杂化轨道类型和分子的空间结构不正确的是 ( B ) A. CCl4中C原子为sp3杂化，为正四面体形 B. H2S分子中S原子为sp2杂化，为直线形 C. CS2中C原子为sp杂化，为直线形 D. BF3中B原子为sp2杂化，为平面三角形
杂化轨道数 2 3 4 3 4
杂化轨道类型 sp sp2 sp3 sp2 sp3
课堂学习
杂化轨道类型与分子空间结构的关系
经过相关理论的学习之后，我们如何判断分子或离 子的空间结构呢？
判断分子(或离子)的空间结构时，首先要能够正确 计算价层电子对数，根据VSEPR模型判断理论的空 间结构，然后要判断σ键电子对数和孤电子对数， 判断实际的空间结构。
课堂学习
杂化轨道理论
为了解决这一矛盾，1931年由鲍林等人在价键理论的基础上提 出杂化轨道理论，它实质上仍属于现代价键理论，但是它在成 键能力、分子的空间构型等方面丰富和发展了现代价键理论。
杂化轨道理论的内容：在外界条件影响下，原子内部能量相近 的原子轨道重新组合形成新的原子轨道的过程叫做原子轨道的 杂化。 杂化轨道：重新组合后形成的一组新的能量相同的原子轨道， 叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。
第二章 分子结构与性质
第二节 分子的空间结构
课时2 杂化轨道理论
课堂导入
第2章 第2节 第2课时 杂化轨道理论简介 课件【新教材】人教版(2019)高中化学选择性必修2
11
双
基
空间结构 达 标
·
随
直线形 堂 检 测
V形
课
时
V形
分
层
作
业
平面三角形
返 首 页
·
·
必 备 知 识
自
主
预 习
sp3
关 键
sp3
能
力
核 心 突 破
NH3 CH4
12
双 基 达 标 随 堂
三角锥形 检 测
正四面体形 课 时 分 层 作 业
返 首 页
·
13
·
必 备
1．判断正误(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。)
堂 检
习
测
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
关
课
键 能
键的孤电子对。
时
力
分
核
层
心
作
突
业
破
返 首 页
·
·
·
(4)VSEPR 模型与中心原子的杂化轨道类型
必
备
知 杂化轨道类型
识
VSEPR 模型
典型分子
自
主
sp
预
习
CO2
sp2
关
键
能 力
sp3
核
心
突
破
sp2
SO2 H2O SO3
第二章 分子结构与性质
第二节 分子的空间结构 第2课时 杂化轨道理论简介
·
·
必
备
知 识
发展目标
自 主
1.
知道杂化轨道理论的基本内
预
习
容。
第二章 第二节 第2课时 杂化轨道理论(教师版)
第2课时 杂化轨道理论一、杂化轨道理论简介1．杂化轨道及其特点2．用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成在形成CH 4分子时，碳原子的一个2s 轨道和三个2p 轨道发生混杂，形成四个能量相等的sp 3杂化轨道。
四个sp 3杂化轨道分别与四个H 原子的1s 轨道重叠成键形成CH 4分子，所以四个C—H 键是等同的。
碳原子的sp 3杂化可表示如下：3．杂化轨道类型杂化类型 sp sp 2 sp 3 参与杂化的原 子轨道及数目 1个s 轨道 1个p 轨道1个s 轨道 2个p 轨道1个s 轨道 3个p 轨道杂化轨道的数目234判断正误(1)所有的原子轨道都参与杂化( ) (2)杂化轨道能量集中，有利于牢固成键( ) (3)杂化轨道与参与杂化的原子轨道的数目相同，但能量不同( )(4)第ⅠA 族元素成键时不可能有杂化轨道( ) (5)杂化轨道既可能形成σ键，也可能形成π键( ) (6)孤电子对不可能参加杂化( ) (7)s轨道和p 轨道杂化可能有sp 4出现( ) 答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)√ (5)× (6)× (7)×应用体验下列有关sp 2杂化轨道的说法正确的是______(填序号)。
①由同一能层上的s 轨道与p 轨道杂化而成 ②共有3个能量相同的杂化轨道 ③每个sp 2杂化轨道中s 能级成分占三分之二 ④sp 2杂化轨道最多可形成2个σ键答案 ①② 解析 同一能层上s 轨道与p 轨道的能量差异不是很大，相互杂化的轨道的能量差异也不能过大，①正确；同种类型的杂化轨道能量相同，②正确；sp 2杂化轨道是由一个s 轨道与2个p 轨道杂化而成的，③不正确；sp 2杂化轨道最多可形成3个σ键，④不正确。
归纳总结杂化轨道理论的要点(1)原子形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。
发生轨道杂化的原子一定是中心原子。
(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。
2.2.3 杂化轨道理论简介 课件(共38张PPT) 人教版(2019) 选择性必修2
②每个sp3杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有 1/4 s 轨道和 3/4 p
轨道的成分。
③每两个轨道间的夹角为109º28′，空间构型为正四面体形。
杂化轨道理论
杂化类型
【思考】如何用杂化轨道理论解释NH3和H2O的空间结构呢？
NH3
N
2p
2s
sp3不等
性杂化
sp3
注：杂化轨道只用于形 成σ键或用来容纳未参
√ 的p轨道可用于形成π键( ) × (6)凡AB3型的共价化合物,其中心原子A均采用sp2杂化轨道成键。( )
杂化轨道理论
杂化类型
【思考】确定BF3和H3O+的中心原子的杂化轨道类型,并与同学讨论。
BF3
H3O+
第一步 计算中心原子孤电子对数： 1(313) 0 2
1 ( 5 13 ) 1 2
第二步 计算价层电子对数：
VSEPR模型名称
杂化轨道数 中心原子的杂化
轨道类型
分子空间结构
直线形 2
sp
直线形
平面三角形
3
sp2
平面三角形
3
sp2
V形
平面三角形
四面体 4
sp3
V形
四面体 4
sp3
三角锥形
正四面体 4
sp3
正四面体
杂化轨道类型的判断
杂化轨道理论
6、杂化轨道类型的判断：
杂化类型
①对于主族元素来说，
中心原子的杂化轨道数=价层电子数=σ键电子对数 + 孤电子对数
杂化轨道理论
杂化类型
【随堂练习】推测下列有机物中碳的杂化类型：
sp3 sp3 sp3 (1)CH3CH2CH3
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第二章第二节 3.杂化轨道理论(共30张PPT)
激发
2s
2p
2s
2p
sp2杂化
F
sp2
B
F
第二章第二节 3.杂化轨道理论(共30张PPT)
F
2p
第二章第二节 3.杂化轨道理论(共30张PPT)
• 思考：H2C＝CH2中的C原子采取sp2杂化方式， 分析其空间构型，它是如何形成π键的。
第二节 分子的立体构型
第2课时 杂化轨道理论
• 1．杂化轨道理论的意义 • 2．杂化轨道理论的内容 • 3．杂化方式的判断方法 • 4．杂化轨道的类别
活动：请根据价层电子对互斥理论分析CH4的立体构型
思考：为什么碳原子与氢原子结合 形成CH4，而不是CH2 ？键 角为什么不是90°而是 107°28′
二、杂化理论的内容
1.概念：在形成分子时，在外界条件影响下若干不同 类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组 新轨道的过程叫做原子轨道的杂化，所形成的新轨道 就称为杂化轨道。 2.要点： （1）参与参加杂化的各原子轨道能量要相近（同一能 级组或相近能级组的轨道）； （2）杂化前后原子轨道数目不变：参加杂化的轨道数 目等于形成的杂化轨道数目；
sp
直线形 180°直线形 180°
sp
直线形 180°直线形 180°
sp2
平面三角形
120°
平面 三角形
120°
CH4 4 NH4+ 4 H2O 4 NH3 4 PCl3 4
正四 109.5°Fra biblioteksp3
正四面体
面体 109.5°
109.5°
V形 104.5°
三角 107.3° 锥形 107.3°
第二章第二节 3.杂化轨道理论(共30张PPT)
第二章第二节 3.杂化轨道理论(共30张PPT)
sp3杂化轨道的形成过程
z
z
z
z
109°28′
y
y
y
y
x
x
x
x
sp3杂化：1个s 轨道与3个p 轨道进行的杂化， 形成4个sp3 杂化轨道。
每个sp3杂化轨道的形状也为一头大，一头小， 含有 1/4 s 轨道和 3/4 p 轨道的成分 每两个轨道间的夹角为109.5°，空间构型为正四面体型
第二章第二节 3.杂化轨道理论(共30张PPT)
sp2杂化轨道的形成过程
120°
z
z
z
z
y
y
y
y
x
x
x
x
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。
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
第二章第二节 3.杂化轨道理论(共30张PPT)
第二章第二节 3.杂化轨道理论(共30张PPT)
（3）杂化轨道时原子轨道的形状发生改变，在成键时 更有利于轨道间的重叠；
第二章第二节 3.杂化轨道理论(共30张PPT)
第二章第二节 3.杂化轨道理论(共30张PPT) 第二章第二节 3.杂化轨道理论(共30张PPT)
2s 2p
激发 2s 2p
sp3杂化
sp3
四个H原子分别以4个s轨道与C原子上的四个sp3杂化 轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量和键角都完 全相同的s-sp3σ键，从而构成一个正四面体构型的分子。
三、杂化方式的判断方法
成键时中心原子杂化轨道中填充的必然是σ键电子对 或孤电子对。
中心原子的杂化轨道数=中心原子的价层电子对总数
第二章第二节 3.杂化轨道理论(共30张PPT)
（4）杂化轨道时原子轨道的方向发生改变，改变原 则为使相互间排斥力最小，故在空间取最大夹角分 布。
（5）中心原子杂化轨道中填充的必然是σ键电子对或 孤电子对；只有未杂化的p轨道才能形成π键。
第二章第二节 3.杂化轨道理论(共30张PPT)
第二章第二节 3.杂化轨道理论(共30张PPT)
H↑↓
C ↑↓↑↓↑↓↑↓
1s 2s
2p
活动：请根据价层电子对互斥理论分析CH4 的立体构型
新问题1：
1.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 ？
C原子轨道排布图
2p2
2s2
1s2
H原子轨道排布图
1s1
新问题2：
C
C
按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个C — H单键 都应该是完全一样的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
sp杂化轨道的形成过程
180°
z
z
z
z
y
y
y
y
x
x
x
x
sp 杂化：1个s 轨道与1个p 轨道进行的杂化, 形成2个sp杂化轨道。
每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小， 含有1/2 s 轨道和1/2 p 轨道的成分 两个轨道间的夹角为180°，呈直线型
第二章第二节 3.杂化轨道理论(共30张PPT)
第二章第二节 3.杂化轨道理论(共30张PPT)
四个H原子分别以4个s轨道与C原子上的四个sp3杂化 轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量和键角都完 全相同的S-SP3σ键，从而构成一个正四面体构型的分子。
第二章第二节 3.杂化轨道理论(共30张PPT)
第二章第二节 3.杂化轨道理论(共30张PPT)
第二章第二节 3.杂化轨道理论(共30张PPT)
2s
Cl
第二章第二节 3.杂化轨道理论(共30张PPT)
激发
2p
2s
2p
sp杂化
180°
Be
Cl
sp 2p
第二章第二节 3.杂化轨道理论(共30张PPT)
• 思考：H－C≡C－H中的C原子采取sp杂化方式， 分析其空间构型，它是如何形成π键的。
第二章第二节 3.杂化轨道理论(共30张PPT)
中心原子杂化轨道的空间构型和价层电子对的空间 构型是完全一致的。
A的杂化轨道数和 A的杂化 杂化轨道或VSEPR
价层电子对数
方式
模型
2
sp
直线形
3
sp2
平面三角形
4
sp3
正四面体形
物质
价电 杂化 子对数 轨道类型
杂化轨道/ VSEPR构型
轨道 夹角
分子空 间构型
键角
BeCl2 2
CO2 2
BF3
3
为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论
C：2s22p2 2s
2p 激发 2s 2p
sp3杂化
sp3
由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全 相同的轨道。我们把这种轨道称之为 sp3杂化轨道。
为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥 最小，4个杂化轨道的伸展方向成什么立体构型?