(完整版)杂化轨道理论学案

1、高二化学学案杂化轨道理论课时： 1编写人：卢镇芳审核人：编号： 8【学习目标】1. 了解轨道杂化理论。2. 利用轨道杂化理论判断分子空间构型。【情境导读】自然科学的研究在许多时候产生于人们对于一些既定科学事实的解释。虽然VSEPR 理论很好的解释了分子具有一定的空间构型的原因，但是科学家却发现用传统的价键理论无法解释。不知道你发现了没有：碳原子的价层电子排布式是2s22s2，为什么能在CH 4 分子中与4 个 H 原子的 1s 轨道形成4 个完全相同的键呢？ 于是鲍林在传统价键理基础上进行了调整，为完善VSEPR 理论建立了轨道杂化理论。从而更加完美的解释了分子具有一定空间构型的原因。 从更好

2、的引导我们认识和分析微观的分子世界。这也使我们深刻感受到了：科学进步的过程实际就是一个不断发现问题和解决问题的过程。这是非常值得我们借鉴的。用杂化轨道理论解释CH 4 分子的形成过程。【问题探究】1、阅读“情境导读”部分，感受杂化轨道理论产生的背景，感受理论进一步完善的必要性。阅读教材 P39-40 相关内容，回答下列杂化轨道理论核心问题：轨道满足什么条件时可以杂化？杂化经历了一些什么样的过程？轨道杂化前和杂化后名称有什么联系？轨道数呢？原子轨道的杂化改变了原子轨道的形状和方向，增强了原子的成键能力。那么杂化轨道的空间取向如何？为什么？杂化轨道和未参与杂化的p 轨道有什么区别？2、根据杂化轨道

3、空间取最大角分布，说出以下杂化是如何形成的。形成的杂化轨道中一个和原来轨道有什么联系。该杂化的空间构型如何？sp 杂化sp2 杂化sp3 杂化3、完成 P41“思考与交流” 。【归纳总结】通过对 sp 杂化、 sp2 杂化、 sp3 杂化、 sp3d1 杂化、 sp3d2 杂化的分析，归纳哪些轨道容易杂化？杂化轨道数和空间构型特点的关系？说说如何应用轨道杂化理论判断分子结构。【实战演练】1.根据价层电子对互斥理论及原子的杂化理论判断NF3 分子的空间构型和中心原子的杂化方式为 ()A .直线形sp 杂化B 三角形sp2 杂化 C.三角锥形sp2 杂化 D三角锥形sp3 杂化2、下列叙述正确的是

4、 ()A.NH 3 是极性分子，分子中N 原子处在 3 个 H 原子所组成的三角形的中心1B.CCl 4 是非极性分子，分子中C 原子处在4 个 Cl 原子所组成的正方形的中心C.H2O 是极性分子，分子中O 原子不处在2 个 H 原子所连成的直线的中央D.CO 2 是非极性分子，分子中C 原子不处在2 个 O 原子所连成的直线的中央3.有关甲醛分子的说法正确的是()A.C 原子采用 sp 杂化B.甲醛分子为三角锥形结构C.甲醛分子为平面三角形结构D.在甲醛分子中没有键4.苯分子 (C6H6) 为平面正六边形结构，下列有关苯分子的说法错误的是()A. 苯分子中的中心原子C 的杂化方法为 sp2

5、B.苯分子内的共价键键角为120 °C.苯分子中的共价键的键长均相等D.苯分子的化学键是单、双键相交替的结构5.下列分子的中键角最大的是()A.CO 2BNH3C.H2ODCH2CH26.对 SO的说法正确的是 ()3A. 结构与 NH 3 相似B 结构与 SO2 相似C.结构与 BF相似D结构与 P 相似347.在 SO2 分子中，分子的空间结构为V 形， S 原子采用 sp2 杂化，那么 SO2 的键角 ()A. 等于 120 °B大于 120 °C.小于 120 °D等于 180 °8下列分子中划横线的原子的杂化轨道类型属于sp 杂化的是

6、 ()ACH4BC H4CC H2D NH322()9 有关苯分子说法不正确的是A 苯分子中 C 原子均以平面三角形方式成键，形成 120 °的三个平面三角形轨道， 故为正六边形的碳环B每个碳原子还有1 个未参与杂化的 2p轨道，垂直碳环平面，相互交盖，形成共轭大键C大 键中 6 个电子被6 个 C 原子共用，故称为中心6 电子大 键D苯分子中共有6 个原子共面，6 个碳碳键完全相同10下列物质分子中的氢原子不在同一平面上的有()AC2H2B C2H4CC2H6D C6H611 下列分子中，空间结构为平面三角形的是()A HgCl 2BBF3C SiCl 4DSF62分子的中心原子采

7、取的杂化轨道是()12OFA sp2B spC sp3D无法确定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13形成 键的是 ()ACHCHB CO2CBeCl 2D BF3214 原子轨道的杂化不但出现在分子中，原子团中同样存在原子的杂化。在SO4 中 S原子的杂化方式为 ()A spB sp2C sp3D无法判断4323杂化，但三者的空15为什么 CH 、 NH、 H O 分子中中心原子的杂化轨道的类型都为sp间构型却大不相同？3 杂化轨道方式与O 原子成键，则ClO、ClO 2、 ClO3、 ClO4中， Cl 都是按以ClO16sp空间的构型是 _；

8、ClO 2空间的构型是 _；ClO 3空间的构型是 _；ClO 4空间的构型是 _。【困惑问题】21 解析判断分子的杂化方式要根据中心原子的孤对电子数以及与中心原子相连的原子个数。在 NF3 分子中 N 原子的孤对电子数为1，与其相连的原子数为 3，所以根据理论可推知中心3 杂化 ，空间构型为三角锥形，类似于NH 3原子的杂化方式为 sp。答案D2 解析本题主要考查常见物质的结构和空间构型。NH 3 是三角锥形的立体极性分子， A 错；CCl 4 是以 C 原子为中心的正四面体形结构，B 错； CO2 是 C 原子在 2 个 O 原子中央的直线形分子，D 错；而水分子是 O 在两个 H中间的“

9、V”形分子，即，故选 C。答案C3 答案C解析甲醛分子中的中心原子采用sp2 杂化 ，是平面三角形结构，键角为120°，分子中含有一个 键。4 答案D解析由于苯分子的结构为平面正六边形，可以说明分子内的键角为120°，所以中心原子的杂化方式为 sp2 杂化 ，所形成的共价键是完全相同的。5 答案A解析本题考查的是常识问题，四个选项的键角分别为180°、107°、 105°、 120°。6 答案C解析根据价层电子对互斥原理可知，在SO3 中， S 原子没有孤对电子，但与 S 原子相连的原子个数为 3，因此 S 原子采用 sp2 杂化方式

10、，分子结构呈平面三角形。7 答案C解析由于 SO2 分子的 VSEPR 模型为平面三角形，从理论上讲其键角为120 °，但是由于SO2 分子中的 S 原子有一对孤对电子，对其他的两个化学键存在排斥作用，因此分子中的键角要3小于 120 °。8 答案C解析 本题考查了杂化轨道理论的有关知识。CH4分子中碳原子的杂化轨道是由一个2s 轨道和三个2p 轨道重新组合而成，属sp3 杂化； C2H4 分子中碳原子的杂化属sp2 杂化；C2H 2 分子中的碳原子的原子轨道发生的是sp 杂化；NH 3 分子中的 N 原子的原子轨道发生的是 sp3 杂化。9 答案D解析 苯分子中共有 6

11、个碳原子和6 个氢原子共面。10 答案C解析CH CH 中， C 原子以 sp 杂化为直线形，共面；CH2=CH2 中， C 原子以 sp2 杂化为平面形，共面；C2H6 中， C 原子以 sp3 杂化为四面体形，不共面；C6H6 中， C 原子以 sp2 杂化为平面形，共面。11 答案B解析B 原子以 sp2 杂化，形成3 个 sp2 杂化轨道，所以 BF3 是平面三角形。12答案 C解析根据价层电子对互斥原理可知中心O 原子的孤对电子数为2，相连的原子数为2，所以 O 原子的杂化方式为 sp3 ，其杂化方式和分子的空间结构都与H2O 相似。13答案 C解析A 、B 选项中的分子的 C 原子

12、采用的都是sp 杂化，分子的空间结构都为直线形，但是当 C 原子采用 sp 杂化时， 未参与杂化的2 个 p 轨道上各有1 个单电子， 用于形成 键，所以乙炔、二氧化碳分子中一定会有2 个 键，而 BeCl 2 分子中的 B 原子未参与杂化的2个 p 轨道上没有电子，所以不会形成键， BF3 分子中的 B 原子的杂化方式为 sp2.14答案 C解析在 SO42中 S 原子的孤对电子数为0，与其相连的原子数为4，所以根据理论可推知中心原子的杂化方式为sp3 ，空间构型为正四面体形，类似于CH4。15 答案 CH 4 分子中 sp3，每个 H 原子占据四面体一个顶点，分子为正四面体形。NH 3 分

13、子中虽是 sp3，三个 H 原子占据四面体三个顶点，一对孤对电子占据一个顶点，故 N 原子与三个氢原子构成三角锥形。H2O 分子中也是 sp3，两个 H 原子占据四面体两个顶点，另两个顶点被两个孤电子对占据，故 O 原子与两个氢原子呈V 形，即 H2O 分子呈 V 形。16 答案 直线形V 形三角锥形正四面体解析ClO 的组成决定其空间构型为直线形。其他3 种离子的中心原子的杂化方式都3为 sp ，那么从离子的组成上看其空间结构依次类似于H 2O、 NH 3、 CH4(NH 4 )。10指出下列分子中，中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子的几何构型。分子式杂化轨道类型分子的几何构型PCl

14、3BCl 3CS2Cl 2O答案分子式杂化轨道类型分子的几何构型PCl3sp3三角锥形BCl 3sp2平面三角形4CS2sp直线形Cl 2Osp3V 形解析(1)PCl3中 P 原子 sp3，与 NH 3、NCl 3中的 N 原子相似，分子构型为三角锥形。(2)BCl3 与 BF 3 相似， B 原子为 sp2 杂化 ，分子构型为平面正三角形。(3)CS2和 CO2相似， C 原子呈 sp 杂化，分子为直线形。23杂化，与 H2(4)ClO 中 O 原子为 spO 相似， V 形分子。10.试用杂化轨道理论说明下列分子或离子的立体构型。(1)SiF 4(正四面体形 )(2)BCl 3 (平面三

15、角形 )(3)NF (三角锥形，键角为 102 °)3答案(1)Si 原子是 sp3 杂化，形成四个sp3 杂化轨道，键角都是 109°28，正好与四个只有一个不成对的电子的 F 原子成键。(2)B 原子是 sp2 杂化，形成三个在同一平面上的sp2 杂化轨道，键角都是120°，为平面三角形结构。(3)N 原子是 sp3 杂化，形成四个 sp3 杂化轨道，键角应该是109°28，而 N 原子最外层有五个电子，有一对电子正好占据一个四面体形轨道，另三个不成对电子各占据一个sp3 杂化轨道，与三个 F 原子成键，而占据一个sp3 杂化轨道的一对电子对其他三个

16、N F 键的排斥作用，使其他三个 N F 键有点收缩，键角为 102°。解析根据分子或离子的立体构型，结合中心原子的价电子情况进行推导。2.为了满足生成 BF 3 和 BeCl2 的要求， B 和 Be 原子的价电子排布应如何改变？用轨道式表示 B 、 Be 原子的价电子结构的改变。答案2212s 电子激发到一B 原子的电子层结构为 1s 2s 2px，当硼与氟反应时，硼原子的一个个空的2p 轨道中， 使硼原子的电子层结构为2111221s 2s 2px2py。Be 原子的电子结构是1s2s ，在激发态下， Be 的一个 2s 电子可以进入2p 轨道，使 Be 原子的电子结构为1s2

17、2s12p1。5用 VSEPR 模型预测下列分子或离子的立体结构：提示分子或离子结构式VSEPR 模型分子或离子的立体结构HCNH C N直线形用杂化轨道理论探究氰化氢(HCN) 分子和甲醛 (CH 2O)分子的结构。1.写出 HCN 分子和 CH 2O 分子的路易斯结构式。HCNCH 2O提示 H C N··2.用 VSEPR 模型对 HCN 分子和 CH O 分子的立体结构进行预测(用立体结构模型表示 )。2HCNCH 2O提示3.写出 HCN 分子和 CH 2O 分子的中心原子的杂化类型。HCN 的CCH2O的C提示sp 杂化sp2 杂化4.分析 HCN 分子和 CH 2O 分子中的键。提示结论：HCN 分子中 C 采取 sp 杂化形成直线形分子， 另外 HCN 分子中还含有一个CH键，一个CN 键，