1、第二章 分子结构与性质第二节分子的空间结构第2课时杂化轨道理论学习导航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。教学过程一、杂化轨道理论简介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
2、道数目)，且杂化轨道的能量相同。(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。【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
3、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。二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系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1个ns轨道和3个np轨道杂化而成，每个sp3杂化轨道都含有s和p的成分，sp3杂化轨道间的夹角为10928，空间结构为正四面体形。如下图所示。(2)sp2杂化轨道平面三角形sp2杂化轨道是由1个ns轨道和2个np轨道杂化而成的，每个sp2杂化轨道含有s和p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。(3)sp杂化直线形sp杂
4、化轨道是由1个ns轨道和1个np轨道杂化而成的，每个sp杂化轨道含有s和p的成分，sp杂化轨道间的夹角为180，呈直线形，如下图所示。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(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。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AB2sp21V形SO
5、2AB3sp31三角锥形NH3、PCl3、NF3、H3OAB2或(B2A)2V形H2S、NH【归纳总结】 判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
6、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10928，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。课时训练1下列对共价键的有关叙述中正确的是A成键原子只能是非金属原子B杂化轨道不一定全部参与形成化学键C键和键均可以绕键轴旋转D键长等于成键两原子的半径之和2提出“杂化轨道理论”的科学家是A门捷列夫B普鲁特C玻尔D鲍林3把下列液体分别装在酸式滴定管中，并使其以细流流下，当用带电的玻璃棒接近液体细流时，细流流向可能发生偏转的是ACCl4BCO2CCS2DH2O4已知HF沸点为1
7、9.5，BF3沸点为-100，HF+BF3=HBF4，下列有关说法错误的是AHBF4中B原子为sp3杂化BBF3和HBF4分子中B最外层均为8e-稳定结构CHBF4中存在配位键DHF沸点高于BF3沸点的原因可能为HF分子之间存在氢键5二茂铁在工业、医药、航天等领域具有广泛应用，其结构如图所示，其中Fe()处在两个环戊二烯负离子(C5H)平面之间。下列有关说法错误的是A环戊二烯负离子中的键可以表示为B二茂铁核磁共振氢谱中有三组峰C二茂铁中碳原子的杂化方式只有sp2D二茂铁中所有碳碳键键长均相等6硝酸是无色、易挥发、有刺激性气味的液体，具有强氧化性，浓硝酸见光易分解。下列有关硝酸的说法正确的是AN
8、O的空间构型为三角锥形B浓硝酸保存在棕色带橡胶塞的试剂瓶中C用蘸有浓氨水的玻璃棒靠近浓硝酸有白烟产生D常温下用铁制容器运输浓硝酸是因为铁与浓硝酸不反应7X、Y、Z、W是原子序数依次增大的前四周期元素。基态X原子的2p轨道上有4个电子，X、Y同主族，Y、Z同周期，基态Z原子能量最高的能级上有1个未成对电子，基态W原子的3d能级上只有1对成对电子。下列说法正确的是A气态氢化物的热稳定性：YXBY2Z2分子中存在极性键和非极性键C加热条件下，Z与W的单质化合生成WZ2D的空间构型为平面三角形8绿原酸的结构简式如图所示，下列有关绿原酸说法正确的是A绿原酸分子存在顺反异构B绿原酸分子中碳原子均为sp3杂
9、化C1mol绿原酸可消耗5molNaOHD分子中含氧官能团为羟基、羧基和羰基9有电极化特性、非磁绝缘性、光致发光性等多种优异性能。回答下类问题：(1)、的键角由大到小的顺序为_；C、N、O、F的第一电离能由大到小的顺序为_。(2)碱金属离子镶入适合的冠醚空腔可形成特殊材料，两种冠醚结构如图所示。冠醚中O原子的杂化形式为_；H、C、O的电负性由小到大的顺序为_。K+不能镶入甲中而易镶入乙中的原因为_。10H、C、N、O、S是重要的非金属元素，请按要求回答下列问题：(1)C元素的一种氢化物(分子中含有6个原子)是重要的化工原料，常把该氢化物的产量作为衡量石油化工发展水平的标志。有关该氢化物分子的说
10、法正确的是_。(填序号)。a.该氢化物分子中C原子采用sp2杂化b.6个原子不在同一平面上c.只含有4个sp2s键和1个pp键d.属于含有极性键的非极性分子(2)相同条件下CO2与SO2分子在水中的溶解度较大的是_(写分子式)，理由是_。中的OCO键角_(填“”“ NCCN 4：3 四面体形 共价键和配位键 H2O H2O和Cu2+形成的配位键比NH3与Cu2+的弱 【详解】（1）碳元素一种氢化物是的产量作为衡量石油化工发展水平的标志，该氢化物为C2H4，aC原子呈1个C=C双键、2个C-H键，杂化轨道数为3，原子采用sp2杂化，选项a正确；b. 乙烯分子是平面结构，乙烯分子中6个原子处于同一
11、平面，选项b错误；c乙烯分子中含有1个C=C双键、4个C-H键，故含有4个sp2s键、1个pp键和1个pp键，选项c错误；d. 乙烯分子中含有1个C=C双键、4个C-H键，属于含有极性键的非极性分子，选项d正确；答案选ad；（2）在相同的条件下CO2、SO2在水中的溶解度较大的是，SO2；SO2是极性分子，CO2是非极性分子，水是极性分子，根据相似相溶原理：极性分子易溶于极性溶剂中，所以SO2在水中的溶解度比CO2的大；故答案为：SO2；SO2为极性分子，CO2为非极性分子，H2O为极性溶剂，极性分子易溶于极性溶剂；中中心原子C采用sp2杂化，平面型结构，键角是120；中心原子的杂化方式为sp3杂化，空间构型为三角锥形，键角是10718，故中的OCO键角中的OSO键角；（3）(CN)2是直线型分子，并有对称性，结构式为：NC-CN；(CN)2中键和键的个数比为4：3；（4）中价层电子对个数，4+（6+2-42）=4，所以为正四面体结构；阳离子Cu(NH3)4(H2O)22+中Cu2+与NH3、H2O存在配位键，N、H存极性共价键、H、O存在极性共价键，故阳离子中存在的化学键类型有共价键和配位键；H2O和Cu2+形成的配位键比NH3与Cu2+的弱，故该化合物加热时首先失去的组分是H2O。
