1、20222022人教版高中化学新教材同步人教版高中化学新教材同步 精品课件精品课件 杂化轨道理论 1.通过杂化轨道理论的学习，能从微观角度理解中心原子的杂化类型 对分子空间结构的影响。 2.通过杂化轨道理论的学习，掌握中心原子杂化轨道类型判断的方法， 建立分子空间结构分析的思维模型。 核心素养发展目标 一、杂化轨道理论简介 随堂演练知识落实 课时对点练 二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系 内 容 索 引 1.杂化轨道的含义 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。重新组合后的新的原子轨道，叫做 杂化原子轨道，简称杂化轨道。 2.杂化轨道
2、理论要点 (1)原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道。 (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)，且杂化轨道的能量相同。 一、杂化轨道理论简介 (3)杂化改变了原子轨道的形状、方向。杂化使原子的成键能力增加。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，例如s轨道 与p轨道杂化后形成的杂化轨道一头大一头小，如图 ，成键 时根据最大重叠原理，使它的大头与其他原子轨道重叠，重叠程度更大， 形成的共价键更牢固。 (4)为使相互间的排斥最小，杂化轨道在空间取最大夹角分布。同一组杂 化轨道的伸展方向不同，但形状完全相同。 (1)
3、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() (3)只有能量相近的轨道才能杂化() (4)杂化轨道能量更集中，有利于牢固成键() (5)杂化轨道只用于形成键或用来容纳未参与成键的孤电子对。未参与 杂化的p轨道可用于形成键() 判断正误判断正误 归纳总结 杂化轨道理论四要点 (1)能量相近 原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道。 (2)数目不变 形成的杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相等。 (3)成键能力增强 杂化改变原有轨道的形状和伸展方向，使原子形成的共价键更牢固。 (4)排斥力最小 杂
4、化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的 杂化轨道伸展方向不同。 返回 1.杂化轨道的类型 (1)sp3杂化轨道正四面体形 sp3杂化轨道是由 ns轨道和 np轨道杂化而成，每个sp3 杂化轨道都含有 和 的成 分，sp 3杂化轨道间的夹角为 ，空间结构为正四面 体形。如右图所示。 二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系 1个 3个 10928 (2)sp2杂化轨道平面三角形 sp2杂化轨道是由 ns轨道和 np轨道杂化而成的，每个sp2杂化轨道 含有 和 成分，sp2杂化轨道间的夹角都是120，呈平面三角形， 如下图所示。 1个2个 (3)sp杂化直线形 sp杂化轨道是由
5、ns轨道和 np轨道杂化而成的，每个sp杂化轨道含 有 和 的成分，sp杂化轨道间的夹角为180，呈直线形，如下图所示。 1个1个 2.杂化轨道类型与分子空间结构的关系 (1)当杂化轨道全部用于形成键时，分子或离子的空间结构与杂化轨道 的空间结构相同。 杂化类型spsp2sp3 轨道夹角18012010928 杂化轨道 示意图 实例BeCl2BF3CH4 分子结构 示意图 分子空间 结构 _ 直线形平面三角形正四面体形 ABn型分子 中心原子 杂化类型 中心原子孤 电子对数 空间结构实例 AB2sp21_SO2 AB3 sp3 1_ NH3、PCl3、NF3、 H3O AB2或(B2A)2_
6、(2)当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，孤电子对对成键电子对的 排斥作用，会使分子或离子的空间结构与杂化轨道的形状有所不同。 V形 三角锥形 V形 (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)凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键分子其空间结构都是正四面体形 () (4)凡AB3型共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键() (5)NH3分子的空间结构为三角锥形，则氮原子的杂化方式为sp3() (6)C2H4分子中的键角都约是120，则碳原子的杂化方式是sp2() 判断正误判断正误 物质价层电子对数杂化轨道数杂化轨道类
7、型 CO2_ CH2O_ CH4_ SO2_ NH3_ H2O_ 1.填表 理解应用理解应用 2 2 sp 3 3 sp2 4 4 sp3 3 3 sp2 4 4 sp3 4 4 sp3 2.下列分子的空间结构可用sp2杂化轨道来解释的是 BF3CH2=CH2 CHCHNH3CH4 A. B. C. D. 解析sp2杂化轨道形成夹角为120的平面三角形，BF3为平面三角形 且BF夹角为120； C2H4中碳原子以sp2杂化，未杂化的2p轨道重叠形成键； 与相似； 乙炔中的碳原子为sp杂化，未杂化的2p轨道重叠形成键； NH3中的氮原子为sp3杂化； CH4中的碳原子为sp3杂化。 归纳总结 判
8、断中心原子杂化轨道类型的三种方法 (1)根据杂化轨道数目判断 杂化轨道只能用于形成键或者用来容纳未参与成键的孤电子对，而两个 原子之间只能形成一个键，故有下列关系：杂化轨道数目价层电子对 数目键电子对数目中心原子的孤电子对数目，再由杂化轨道数目确 定杂化类型。 杂化轨道数目234 杂化类型spsp2sp3 (2)根据杂化轨道的空间分布判断 若杂化轨道在空间的分布为正四面体或三角锥形，则中心原子发生sp3 杂化。 若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则中心原子发生sp2杂化。 若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则中心原子发生sp杂化。 (3)根据杂化轨道之间的夹角判断 若杂化轨道之间的夹角为109
9、28，则中心原子发生sp3杂化。 若杂化轨道之间的夹角为120，则中心原子发生sp2杂化。 若杂化轨道之间的夹角为180，则中心原子发生sp杂化。 提醒提醒有机物分子中碳原子杂化类型的判断方法：饱和碳原子均采取sp3 杂化；连接双键的碳原子均采取sp2杂化；连接三键的碳原子均采取sp杂化。 返回 1.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 123 随堂演练知识落实 456 解析CO2为sp杂化，SO2为sp2杂化，A项错误； 均为sp3杂化，B项正确； BeCl2为sp杂化，BF3为sp2杂化，C项错误
10、； C2H2为sp杂化，C2H4为sp2杂化，D项错误。 7 2.(2019岑巩县第四中学高二期末)下列分子中的中心原子的杂化方式为 sp杂化，分子的空间结构为直线形且分子中没有形成键的是 A.CHCH B.CO2 C.BeCl2 D.BF3 1234567 解析CHCH中含有三键，所以有键，不符合题意，故A不选； CO2的结构式为O=C=O，分子中含有碳氧双键，含有键，不符合题意， 故B不选； 氯化铍分子中，铍原子含有两个共价单键，不含孤电子对，所以价层电 子对数是2，中心原子以sp杂化轨道成键，分子中不含键，故C选； BF3中B原子含有3个共价单键，所以价层电子对数是3，中心原子以sp2杂
11、 化轨道成键，故D不选。 1234567 3.下列有关甲醛(HCHO)分子的说法正确的是 C原子采取sp杂化 甲醛分子为三角锥形结构 C原子采取sp2杂化 甲醛分子为平面三角形结构 A. B. C. D. 123456 解析甲醛(HCHO)分子中的C原子为中心原子，其价层电子对数为3，C 原子采取sp2杂化，C原子与其他原子形成3个键，没有孤电子对，故甲 醛分子为平面三角形结构。综上所述，有关甲醛(HCHO)分子的说法正确 的是，故选C。 7 4.已知某XY2分子属于V形分子，下列说法正确的是 A.X原子一定是sp2杂化 B.X原子一定为sp3杂化 C.X原子上一定存在孤电子对 D.VSEPR
12、模型一定是平面三角形 123456 解析若X原子无孤电子对，则它一定是直线形分子，若X有一对孤电子 对或两对孤电子对，则XY2一定为V形分子，此种情况下X的原子轨道可 能为sp2杂化，也可能是sp3杂化，A、B项错误，C项正确； 若X有两对孤电子对，则该分子的VSEPR模型为四面体形，D项错误。 7 123456 5.在BrCH=CHBr分子中，CBr采用的成键轨道是 A.sp-p B.sp2-s C.sp2-p D.sp3-p 解析分子中的两个碳原子都是采用sp2杂化，溴原子的价电子排布式为 4s24p5，4p轨道上有一个单电子，与碳原子的一个sp2杂化轨道成键。 7 6.乙烯分子中含有4个
13、CH和1个C=C，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 每个C原子的2s轨道与2p轨道杂化，形成两个sp杂化轨道每个C原 子的2s轨道与2个2p轨道杂化，形成3个sp2杂化轨道每个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 A. B. C. D. 123456 7 123456 解析乙烯分子中每个C原子与1个C原子和2个H原子成键，必须形成3个 键，6个原子在同一平面上，则键角为120，为sp2杂化，形成3个sp2杂 化轨道，1个价电子占据1个2p轨道，2个C原子成键时形成1个键，
14、正确，故选B。 7 7.回答下列问题 (1)图(a)为S8的结构，其 硫原子的杂化轨道类型 为_。 (2)气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的空间结构为_； 固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨 道类型为_。 (3)COCl2分子中所有原子均满足8电子构型，COCl2分子中键和键的个 数比为_，中心原子的杂化方式为_。 1234567 平面三角形 sp3 sp3 31 sp2 (4)As4O6的分子结构如图所示，其中As原子的杂化方式为_。 (5) 中，Al原子的轨道杂化方式为_。 sp3 1234567 sp3 返回 123456789 10111213141
15、5 课时对点练 对点训练 题组一杂化轨道的理解题组一杂化轨道的理解 1.下列关于杂化轨道的说法中，错误的是 A.A族元素成键时不可能有杂化轨道 B.杂化轨道既可能形成键，也可能形成键 C.s轨道和p轨道杂化不可能有sp4杂化轨道出现 D.孤电子对有可能参加杂化 123456789 101112131415 解析A族元素如果是碱金属，易失电子，如果是H，一个电子在1s能 级上，不可能杂化；杂化轨道只能形成键，不可能形成键；p能级只有 3个p轨道，不可能有sp4杂化。 2.下列关于原子轨道的说法正确的是 A.凡中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其空间结构都是正四面体 B.CH4分子中的sp3杂化
16、轨道是由4个H原子的1s轨道和1个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 一组能量相等的新轨道 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 123456789 101112131415 123456789 101112131415 解析中心原子采取sp3杂化的分子，VSEPR模型是四面体，但其空间结 构不一定是四面体，如：水和氨气分子中中心原子采取sp3杂化，但H2O 是V形，NH3是三角锥形，故A错误； CH4中sp3杂化轨道是由中心碳原子的能量相近的一个2s轨道和3个2p轨道 杂化形成，1s轨道和2p
17、轨道的能量差别较大，不能形成杂化轨道，故B错误； 同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道通过杂化可混合起来形成一组能 量相同的新轨道，杂化轨道数孤电子对数与之相连的原子数，故C 正确； BF3中B原子的价层电子对数为3，B原子的杂化类型为sp2杂化，故D错误。 3.水分子在特定条件下容易得到一个H，形成水合氢离子(H3O)。下列 对上述过程的描述不合理的是 A.氧原子的杂化类型发生了改变B.微粒的形状发生了改变 C.微粒的化学性质发生了改变D.微粒中的键角发生了改变 123456789 101112131415 解析水中氧的杂化为sp3，H3O中氧的杂化为sp3，则氧原子的杂化类 型没有改变，故
18、A不合理； 水分子为V形，H3O为三角锥形，则微粒的形状发生了改变，故B合理； 因结构不同，则性质不同，微粒的化学性质发生了改变，故C合理； 水分子为V形，H3O为三角锥形，微粒中的键角发生了改变，故D合理。 4.下列说法中正确的是 A.PCl3分子是三角锥形，这是因为磷原子是sp2杂化的结果 B.sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道 C.中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构可能是四面体形或三角锥形 或V形 D.AB3型的分子空间结构必为平面三角形 123456789 101112131415 解析PCl3中P原子形成3个键，P上还有一对孤电子对，P为
19、sp3杂化， PCl3分子是三角锥形，A项错误； sp3杂化轨道是由能量相近的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化 轨道，B项错误； 中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构可能是四面体形(如CH3Cl)或三 角锥形(如NH3)或V形(如H2O)，C项正确； AB3型的分子空间结构可能为平面三角形(如BF3)或三角锥形(如NH3)，D 项错误。 123456789 101112131415 5.氨气分子空间结构是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为 A.两种分子的中心原子杂化轨道类型不同，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
20、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.氨气的相对分子质量大于甲烷 123456789 101112131415 解析本题考查分子空间结构的判断。NH3中N原子形成3个键，有一对 未成键的孤电子对，杂化轨道数为4，采取sp3型杂化，孤电子对对成键 电子的排斥作用较强，NH之间的键角小于10928，所以氨气分子 空间结构是三角锥形；CH4分子中C原子采取sp3型杂化，杂化轨道全部 用于成键，碳原子连接4个相同的原子，CH之间的键角相等为 10928，故CH4为正四面体形，故A、B、D错误，C正确。 123456789 10111213
21、1415 6.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的成键方式的描述不正确的是 A.烷烃分子中碳原子均采用sp3杂化轨道成键 B.炔烃分子中碳碳三键由1个键、2个键组成 C.甲苯分子中所有碳原子均采用sp2杂化轨道成键 D.苯环中存在6个碳原子共有的大键 解析烷烃分子中碳原子均形成4个键，杂化轨道数为4，均采用sp3杂化 轨道成键。碳碳三键由1个键、2个键组成；苯环中碳原子采用sp2杂化 轨道成键，6个碳原子上未参与成键的p电子形成一个大键；甲苯分子 中CH3中的C采用sp3杂化。 123456789 101112131415 7.如图在乙烯分子中有
22、5个键、一个键，它们分别是 A.sp2杂化轨道形成键、未杂化的2p轨道形成键 B.sp2杂化轨道形成键、未杂化的2p轨道形成键 C.CH之间是sp2形成的键，CC之间是未参加杂化的2p轨道形成的键 D.CC之间是sp2形成的键，CH之间是未参加杂化的2p轨道形成的键 123456789 101112131415 解析CH2=CH2中含有5个键：其中4个是在CH之间，另一个是在 CC之间；且在CC之间还有一个未杂化的2p轨道形成键。 题组二杂化类型的题组二杂化类型的判断判断 8.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 A.sp2杂化；sp2杂化B.sp3杂化；sp
23、3杂化 C.sp2杂化；sp3杂化D.sp杂化；sp3杂化 123456789 101112131415 解析羰基上的碳原子共形成3个键，为sp2杂化，两侧甲基中的碳原子 共形成4个键，为sp3杂化。 9.BF3是典型的平面三角形分子，它溶于氢氟酸或NaF溶液中都形成 ， 则BF3和 中B原子的杂化轨道类型分别是 A.sp2、sp2 B.sp3、sp3 C.sp2、sp3 D.sp、sp2 123456789 101112131415 10.下列分子所含原子中，既有sp3杂化，又有sp2杂化的是 A.乙醛 B.丙烯腈 C.甲醛 D.丙炔 123456789 101112131415 11.氯化
24、亚砜(SOCl2)可作为氯化剂和脱水剂。下列关于氯化亚砜分子的空 间结构和中心原子(S)采取杂化方式的说法正确的是 A.三角锥形、sp3 B.V形、sp2 C.平面三角形、sp2 D.三角锥形、sp2 123456789 101112131415 123456789 101112131415 13.已知：红磷在氯气中燃烧可以生成两种化合物PCl3和PCl5，氮 与氢也可形成两种化合物NH3和NH5。 PCl5分子中，P原子的1个3s轨道、3个3p轨道和1个3d轨道发生杂化形 成5个sp3d杂化轨道，PCl5分子呈三角双锥形( )。 (1)NH3、PCl3和PCl5分子中，所有原子的最外层电子数
25、都是8个的是 _(填分子式)，该分子的形状是_。 PCl3 三角锥形 综合强化综合强化 123456789 101112131415 (2)下列关于PCl5分子的说法正确的有_(填字母)。 A.PCl5分子中磷原子没有孤电子对 B.PCl5分子中没有形成键 C.PCl5分子中所有的ClPCl键角都相等 (3)N、P是同一族元素，P能形成PCl3、PCl5两种氯化 物，而N只能形成一种氯化物NCl3，而不能形成NCl5， 原因是_ _。 AB N原子最外层无d轨道，不能发生sp3d杂化， 123456789 101112131415 故无NCl5 (4)有同学认为，NH5与PCl5类似，N原子的
26、1个2s轨道、 3个2p轨道和1个2d轨道可能发生sp3d杂化。请你对该 同学的观点进行评价：_。 (5)经测定，NH5中存在离子键，N原子最外层电子数 是8，所有氢原子的最外层电子数都是2，则NH5中H 元素的化合价为_和_；该化合物中N原子的 杂化方式_。 不对，因为N原子没有2d轨道 1 123456789 101112131415 1 sp3 123456789 101112131415 14.“三鹿奶粉事件”在社会上引起了人们对食品质量的恐慌，三鹿奶粉 中掺杂了被称为“蛋白精”的工业原料三聚氰胺。已知三聚氰胺的结构简 式如图所示。三聚氰胺是氰胺(H2NCN)的三聚体，请回答下列问题：
27、 (1)写出基态碳原子的电子排布式_。 1s22s22p2 123456789 101112131415 (2)氰胺中CN中的氮原子、三聚氰胺环状结构 中的氮原子和氨基中的氮原子，这三种氮原子的杂 化轨道类型分别是_、_、_。 解析CN中的N原子、环上的N原子、NH2中的N原子分别形成1、 2、3个键且均有一对未成键电子，所以分别采取sp、sp2、sp3杂化。 sp sp2 sp3 (3)一个三聚氰胺分子中有_个键。 解析除每个双键上有1个键外，其余均为键，共15个。 15 123456789 101112131415 (4)三聚氰胺与三聚氰酸( )分子相互之间通过氢键结合，在肾 脏内易形成结
28、石。三聚氰酸分子中C原子采取_杂化。该分子的结构 简式中，每个碳氧原子之间的共价键是_(填字母)。 A.2个键 B.2个键C.1个键，1个键 sp2 C 解析由于该分子中C与O形成双键，则应采取sp2方式成键，sp2杂化的C 原子与氧原子间有1个键、1个键。 15.(2019山西省实验中学月考)已知下列微粒：CH4CH2=CH2 CHCHNH3 BF3H2OH2O2。试回答下列问题。 (1)分子空间构型为正四面体形的是_(填序号，下同)。 (2)中心原子为sp3杂化的是_，中心原子为sp2杂化的是 _，中心原子为sp杂化的是_。 (3)所有原子共平面(含共直线)的是_，共直线的是_。 123456789 101112131415 解析CH4中C原子杂化轨道数键数孤电子对数404，所以 C原子采取sp3杂化，CH4的空间构型为正四面体形； CH2=CH2中C原子杂化轨道数键数孤电子对数303，所以 C原子采取sp2杂化，CH2=CH2中所有原子共平面； CHCH中C原子采取sp杂化，CHCH的空间构型为直线形； NH3中N原子杂化轨道数键数孤电子对数314，所以N原子 采取sp3杂化，NH3的空间构型为三角锥形； BF3中B原子杂化轨道数键数孤电子对数303，所以B原子 采取sp2杂化，BF3的空间构型为平面三角形。 123456789 101112131415返回
