2023-2024学年苏教版选择性必修2 专题4　第1单元　课时1　分子的空间结构模型(杂化轨道理论) 课件（45张）

专题4分子空间结构与物质性质第一单元分子的空间结构课时1分子的空间结构模型(杂化轨道理论)内容索引学习目标活动方案课堂反馈学习目标1．了解杂化轨道理论。2．学会判断中心原子杂化轨道类型。3．建立分子空间构型分析的思维模型。活动方案1．下图是甲烷分子的结构模型。活动一：认识甲烷结构，理解甲烷中碳原子的杂化轨道CH4分子的结构模型讨论甲烷的分子式为什么是CH4？下图所示的碳原子外围电子的轨道表示式，你能否解释甲烷分子为什么是正四面体结构？

【答案】

碳原子最外层为4个电子，跟4个氢原子形成4个共价键后，碳原子达到8电子稳定结构，所以甲烷的分子式为CH4。根据前面所学知识，不能解释甲烷分子为什么是正四面体结构。2．阅读教材，用杂化轨道理论解释甲烷分子的空间结构。(1)下图是碳原子杂化轨道的形成图：碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道，1个2s轨道和3个2p轨道“混合”起来，可表示为

。

你认为形成的sp3杂化轨道的能量是否相等？成分是否相同？【答案】

4个sp3杂化轨道能量相等、成分相同。(2)下图是sp3杂化与H原子1s轨道形成共价键的过程：碳原子的4个sp3杂化轨道指向正四面体的4个顶点，每个轨道上都有一个未成对电子。碳原子的

4个

sp3杂化轨道分别与

4个H原子的

1s轨道重叠，形成

4个相同的

σ键，从而形成甲烷分子。你认为甲烷分子中的

4个C—H键是否相同？形成的分子是否是正四面体？【答案】

甲烷分子中的4个C—H键是相同的，形成的分子是正四面体形。3．结合教材，讨论哪一类结构的微粒的中心原子一般采取sp3杂化？举例说明。下图是氯化铍和氟化硼分子结构示意图，分别是直线形分子和平面正三角形分子，如何用杂化轨道理论判断分子的构型？活动二：学习杂化轨道理论BeCl2和BF3分子的结构示意图杂化轨道的类型杂化类型spsp2sp3参与杂化的原子轨道及数目ns111np杂化轨道数目1232341．结合教材，讨论常见的几种杂化方式。上图展示了三种杂化方式，讨论三种杂化轨道由哪些轨道混合而成？形成的杂化轨道形状分别是什么？【答案】

sp杂化轨道是由一个ns轨道和一个np轨道组合而成的，杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形；sp2杂化轨道是由一个ns轨道和两个np轨道组合而成的，杂化轨道间的夹角为120°，呈平面三角形；sp3杂化轨道是由一个ns轨道和三个np轨道组合而成的，杂化轨道间的夹角为109°28′，空间结构为正四面体形。2．下图是形成气态BeCl2分子过程中Be原子轨道形成杂化情况：结合图示，描述BeCl2杂化情况，分析该分子呈直线形的原因。【答案】

杂化后的2个sp杂化轨道分别与氯原子的3p轨道发生重叠，形成2个σ键，构成直线形的BeCl2分子。3．下图是BF3分子过程中B原子轨道杂化形成情况结合图示分析，为什么BF3分子具有平面三角形结构？【答案】

B原子中的

3个sp2杂化轨道间的夹角为

120°，这

3个sp2杂化轨道分别与F原子的2p轨道形成σ键，因此BF3分子具有平面三角形结构。活动三：用杂化轨道理论解释乙烷、乙烯、乙炔分子中的成键情况乙烯和乙炔的结构示意图结合杂化轨道理论，分析乙烷、乙烯、乙炔分子中的成键情况。【答案】

在

C2H6分子中，C原子均采用

sp3杂化，每个C原子的

3个

sp3轨道分别与

3个H原子的

1s轨道重叠形成C—Hσ键；两个C原子各以

1个sp3轨道发生重叠形成C—Cσ键。在C2H4分子中，C原子均采用sp2杂化，每个C原子的2个sp2轨道分别与2个H原子的1s轨道重叠形成C—Hσ键；两个C原子各以1个sp2轨道发生重叠形成C—Cσ键，各以1个未杂化的2p轨道发生重叠，形成π键。在与溴发生加成反应时，π键发生断裂。在C2H2分子中，C原子均采用

sp杂化，每个C原子的

1个

sp轨道分别与

1个

H原子的

1s轨道重叠形成C—Hσ键；两个C原子各以1个

sp轨道发生重叠形成C—Cσ键，各以

2个未杂化的

2p轨道发生重叠，形成

2个

π键。在与足量溴发生加成反应时，2个

π键发生断裂。1．讨论不同杂化类型的差异，填写下表。活动四：归纳小结与应用杂化类型spsp2sp3参与杂化的原子轨道

杂化轨道及数目

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2个sp杂化轨道3个sp2杂化轨道4个sp3杂化轨道杂化类型spsp2sp3杂化轨道示意图

分子结构示意图

杂化类型spsp2sp3杂化轨道间夹角

形成分子空间结构

实例

180°120°109°28′直线形平面三角形正四面体形BeCl2、C2H2BF3CH4、CCl42．CH4、NH3、H2O分子中，中心原子形成什么类型的杂化？【答案】

均为sp3杂化。课堂反馈12345678910111213141516【解析】NH3、CH4、H2O分子中的中心原子的杂化轨道数均为4，都是sp3杂化，A、B、D错误；BF3中的B原子的杂化轨道数为0＋3＝3，为sp2杂化，C正确。1．下列分子中的中心原子是sp2杂化的是 (

)A．NH3

B．CH4

C．BF3

D．H2OC1234567891011122．下列关于杂化轨道的说法中，错误的是 (

)A．ⅠA族元素成键时不可能有杂化轨道B．杂化轨道既可能形成

σ键，也可能形成

π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B【解析】ⅠA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，A正确；杂化轨道只能形成σ键，不可能形成π键，B错误；p能级只有3个p轨道，不可能有sp4杂化，C正确；水分子中O的杂化方式是sp3，两个孤电子对是完全一样的，参与了杂化，D正确。1234567891011121234567891011123．(2020·瓦房店中学期末)下列分子或离子的中心原子杂化轨道类型不同的是

(

)A1234567891011121234567891011124．下列关于杂化轨道的说法错误的是 (

)A．所有的原子轨道都参与杂化形成杂化轨道B．同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化C．杂化轨道能量集中，有利于牢固成键D．杂化轨道中不一定都填充一个电子A【解析】参与杂化的原子轨道，其能量不能相差太大，如1s轨道与2s、2p轨道能量相差太大，不能形成杂化轨道，即只是能量相近的原子轨道才能参与杂化，A错误，B正确；杂化轨道的电子云一头大一头小，成键时利用大的一头，可使电子云重叠程度更大，形成牢固的化学键，C正确；并不是所有的杂化轨道中都会有电子，也可以是空轨道，也可以有一对孤电子对(如NH3、H2O)，D正确。123456789101112【解析】np轨道有三个：npx、npy、npz，当s轨道和p轨道杂化时只有三种类型：①sp杂化：即一个s轨道和一个p轨道的杂化；②sp2杂化：即一个s轨道和两个p轨道的杂化；③sp3杂化：即一个s轨道和三个p轨道的杂化。1234567891011125．S轨道和

p轨道杂化的类型不可能有 (

)A．sp杂化 B．sp2杂化C．sp3杂化 D．sp4杂化D1234567891011126．下列分子或离子的中心原子采用sp3杂化的是 (

)A．①②④

B．①⑤

C．②③

D．③⑤B1234567891011127．(2021·南京六校期末联考)

5B、6C、7N、8O是短周期主族元素。下列说法正确的是

(

)A．元素

C在周期表中位于第2周期Ⅳ族B．N2H4中氮原子的轨道杂化类型：sp2C．第一电离能：N>O>C

D．最高价氧化物对应的水化物的酸性：H3BO3>H2CO3C【解析】元素C在周期表中位于第2周期ⅣA族，A错误；N2H4中氮原子形成3个σ键，还有一对孤电子对，为sp3杂化，B错误；同周期自左至右第一电离能呈增大趋势，但N原子2p能级轨道半满，更稳定，第一电离能大于相邻元素，所以第一电离能：N>O>C，C正确；同周期主族元素自左至右非金属性增强，最高价氧化物对应水化物的酸性增大，所以酸性：H3BO3＜H2CO3，D错误。123456789101112【解析】中间的碳原子形成了3个σ键，无未成键电子对，需要形成3个杂化轨道，采用的杂化方式是sp2杂化；两边的碳原子各自形成了4个σ键，无未成键电子对，需要形成4个杂化轨道，采用的杂化方式是sp3杂化，C正确。1234567891011128．在

中，中间的碳原子和两边的碳原子分别采用的杂化方式是

(

)A．sp2、sp2

B．sp3、sp3

C．sp2、sp3

D．sp、sp3C1234567891011129．(2021·河南长葛一中质检)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轨道混合形成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C【解析】凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型不一定都是正四面体，如NH3，属于三角锥形，A错误；sp3杂化轨道指一个原子同一电子层内由一个ns轨道和三个np轨道发生杂化形成的轨道，不是不同原子的杂化，B错误；sp3杂化轨道的定义就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新轨道，C正确；比如SO3属于sp2杂化，D错误。12345678910111212345678910111210．如图所示，在乙烯分子中有5个σ键、1个π键，下列表述正确的是

(

)A．C、H之间是sp2杂化轨道形成的键，C、C之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键B．C、C之间是sp2杂化轨道形成的键，C、H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键C．sp2杂化轨道形成σ键，未杂化的2p轨道形成π键D．sp2杂化轨道形成π键，未杂化的2p轨道形成σ键C【解析】C、C之间除未参加杂化的2p轨道形成的π键外，还有sp2杂化轨道形成的σ键，A错误；C、H之间是sp2杂化轨道形成的σ键，B错误；sp2杂化轨道形成σ键，未杂化的2p轨道形成π键，C正确，D错误。123456789101112123456789101112(1)分子空间结构为正四面体形的是_______(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