第二章 分子的结构与性质2

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第二节 分子的立体结构（第二课时）
学习目标
知识与技能：
1. 认识杂化轨道理论的要点。
2. 进一步了解有机化合物中碳的成键特征。
3. 能根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型。
过程与方法：
1. 自主学习，培养学生自学的能力。
2. 通过对具体物质的杂化类型的了解来分析杂化轨道理论，培养学生分析问题的能力。
情感态度与价值观：
了解杂化轨道数，学会分析简单分子或离子的杂化类型，用杂化类型来判断分子或离子的
空间结构。
自主学习

杂化轨道的概念：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，这个过程叫做杂化。产生的新轨道叫做杂化轨道。我们要了解
的是一般的SP型杂化。

【知识点一】：SP型杂化的分类
1. SP3杂化
例如：甲烷能得到正四面体的空间结构就是它的中心原子碳原子与四个氢原子成键时，
碳原子的 轨道和 个 轨道会发生混杂，混杂时
，却得到 个相同的轨道，夹角 ，称
为 。表示这 个轨道是由 个 轨道和 个 轨道杂化形
成的。当碳原子跟4个氢原子结合时，碳原子以 个 轨道分别与4个氢原子
的1S轨道重叠，形成 个C—H键，因此呈正四面体的分子结构。
2. SP2杂化
SP2杂化轨道是由 个 和 个 杂化而得。SP2杂化得到三个夹
角为 的平面三角形杂化轨道。
3. SP杂化
SP杂化轨道是由 个 和 个 杂化而得。SP杂化
得到夹角为 的直线形杂化轨道。

【知识点二】：杂化轨道理论
CH4的中心原子碳原子的核外电子排布式为：1S22S22P
2

用轨道表示式表示：
未成对的电子数为2，共价键形成的数目等于未成对的电子数。所以只能结合
个氢原子而形成CH2分子。要形成CH4分子就必需有4个未成对的电子。
碳原子就要进行电子的跃迁，从现在的基态2S22P2跃迁到激发态2S12P3。
2S和2P发生混杂，形成了4个相同的轨道，就是 轨道。

【知识点三】：结合价层电子对互斥模型理论，并应用杂化轨道理论判断分子或离子的构型
2

结论：杂化轨道数等于中心原子的孤对电子对数与其相连的其他原子个数之和。
思考与讨论：如何理解分子的立体结构与杂化轨道理论之间的关系？

师生互动
我们来看其他的杂化
 SP杂化
例如：BeCl2的中心原子Be在基态时不成键，而激发态提供了两个未成对的电子。通过
实验测得，两个Be—Cl键完全相同，成键的轨道是混合起来的新的轨道，就是SP杂化轨
道。

 SP
2
杂化

例如：BF3的中心原子B原子在基态时只有一个未成对电子，激发态提供了三个未成对
的电子。三个B—F键完全相同，成键的轨道是混合起来的新的轨道，就是SP2杂化轨道。

【科学探究】用杂化轨道理论探究HCN分子和CH2O分子的结构。
1．写出HCN分子和CH2O分子的路易斯结构式。（路易斯结构式是用短线表示键合
电子，小黑点表示未键合的价电子的结构式）

2.用VSEPR模型对HCN分子和CH2O分子的立体结构进行预测。
3.写出HCN分子和CH2O分子的中心原子的杂化类型。
4. 分析HCN分子和CH2O分子中的∏键。
结论：
3

【当堂反馈】
1. 下列分子中心原子是sp2杂化的是（ ）
A PBr3 B CH4 C BF3 D H2O
2. 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几何构型都是正四面体
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 sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s 轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相
近的新轨道
D 凡AB3型的共价化合物，其中中心原子A均采用sp3杂化轨道成键
3. 用Pauling的杂化轨道理论解释甲烷分子的四面体结构，下列说法
不正确的是（ ）
A、C原子的四个杂化轨道的能量一样
B、C原子的sp3杂化轨道之间夹角一样
C、C原子的4个价电子分别占据4个sp3杂化轨道
D、C原子有1个sp3杂化轨道由孤对电子占据
4. 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
5. 乙烯分子中含有4个C—H和1个C=C双键，6个原子在同一平面上。下列关于乙烯分
子的成键情况分析正确的是（ ）
A 每个C原子的2s轨道与2p轨道杂化，形成两个sp杂化轨道
B 每个C原子的1个2s轨道与2个2p轨道杂化，形成3个sp2杂化轨道
C 每个C原子的2s轨道与3个2p轨道杂化，形成4个sp3杂化轨道
D 每个C原子的3个价电子占据3个杂化轨道，1个价电子占据1个2p轨道
6.用杂化轨道理论判断下列分子的构型
4

自学指导
下节课知识“配合物理论”的学习指导
1. 配位键和配合物的概念
通过书本实验2—1，观察CuSO4、CuCl2·2H2O、CuBr2等固体及其水溶液颜色，
分析得知天蓝色的物质——四水合铜离子，探究其结构，由孤对电子对和空轨道形成的
配位键，引出配位键和配合物的概念
2. 一些简单配合物以及它们的成键情况
结合实验2—2，2—3引出氨分子、硫氰酸根离子„„并说明过渡金属离子对多种配
位体具有很强的结合力，因此过渡金属配合物比主族金属配合物多
3. 引导学生书写相关的化学方程式（或离子方程式），并用结构式表示相关的配离子。

4. 提供实验现象供自学参考
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附 分子的立体结构（第二课时）参考答案：
自主学习
【知识点一】
1. 2S；3；2P；轨道能量不同；4；109°28′；SP3杂化轨道；4；1；2S；3；2P；4；SP
3

杂化轨道；4
2. 1；S；2；P；120°
3. 1；S；1；P ；180°
【知识点二】

；4；SP3杂化
【知识点三】

中心原子孤对电子对数 代表物 分子结构 杂化轨道数 杂化轨道类型

0 CO2 直线形 0+2 SP杂化

CH2O
平面三角形 0+3 SP2杂化

CH4
正四面体形 0+4 SP3杂化

1 SO2 V形 1+2 SP2杂化
NH3
三角锥形 1+3 SP3杂化

2 H2O V形 2+2 SP3杂化
【科学探究】
6

2.
3.HCN中的C为sp杂化；CH2O中的C为sp2杂化。

4.HCN分子中有2个σ键和2个π键，即C—H和C—N之间各有1个σ键，另外，C—N之间
还有2个π键；甲醛分子中C—H之间有2个σ键，C—O之间有1个σ键和1个π键。

【当堂反馈】
1、C 2、C 3、D 4、A 5、BD 6、

化学式 杂化轨道数 杂化轨道类型 分子结构
C2H2 2
SP杂化 直线形

C2H4 3
SP2杂化 平面三角形

BF3 3
SP2杂化 平面三角形

CH2O 3
SP2杂化 平面三角形