第07讲杂化轨道理论简介（学生版）-2022-2023学年高二化学完整版讲义（人教2019选择性必修2）

第0第07讲杂化轨道理论简介考点考点导航知识精讲知识精讲知识点一：1．用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成在形成CH4分子时，碳原子的一个轨道和三个轨道发生混杂，形成4个能量相等的杂化轨道。4个杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道重叠形成4个C—H键，所以4个C—H是等同的。2．杂化轨道的形成及其特点3．杂化轨道类型及其空间结构(1)sp3杂化轨道sp3杂化轨道是由个s轨道和个p轨道杂化形成的。sp3杂化轨道间的夹角是109°28′，空间结构为(如下图所示)。(2)sp2杂化轨道sp2杂化轨道是由个s轨道和个p轨道杂化而成的。sp2杂化轨道间的夹角是，呈(如下图所示)。(3)sp杂化轨道sp杂化轨道是由个s轨道和个p轨道杂化而成的。sp杂化轨道间的夹角是，呈(如下图所示)。微点拨sp、spsp、sp2两种杂化形式中还有未参与杂化的p轨道，可用于形成π键，而杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。(4)VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型杂化轨道类型VSEPR模型典型分子空间结构spCO2直线形sp2SO2V形sp3H2OV形sp2SO3平面三角形sp3NH3三角锥形sp3CH4正四面体形【即学即练1】1．下列关于杂化轨道的说法错误的是A．所有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．杂化轨道可用于形成键EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT42．下列化学用语表示不正确的是A．CCl4的比例模型：B．sp2杂化轨道模型：C．羟基的电子式：D．用原子轨道描述氯化氢分子中化学键的形成：3．下表中各粒子对应的空间结构及解释均正确的是选项粒子空间结构解释A氨基负离子(NH)直线形N原子采取sp杂化B二氧化硫(SO2)V形S原子采取sp3杂化C碳酸根离子(CO)三角锥形C原子采取sp3杂化D乙炔(C2H2)直线形C原子采取sp杂化A．A B．B C．C D．D4．列关于σ键和π键的说法中，不正确的是A．σ键由原子轨道“头碰头”重叠形成B．N2分子中的π键为p-pπ键，π键不能绕键轴旋转C．NH3分子中的σ键为s-sσ键D．p轨道和p轨道之间既能形成π键，又能形成σ键易易错精析1．写出碳原子的价电子排布式，这些价电子的能量是否相同？【细剖精析】2．碳原子的2s电子的能量与2p电子的能量是否有很大的差别？【细剖精析】3．碳原子的2s轨道电子能进入2p轨道吗？【细剖精析】能力能力拓展1．杂化轨道理论要点(1)只有能量相近的原子轨道才能杂化。(2)杂化轨道数目和参与杂化的原子轨道数目相等，杂化轨道能量相同。(3)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)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。(5)杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对。(6)未参与杂化的p轨道可用于形成π键。2．中心原子杂化轨道类型的判断(1)利用价层电子对互斥模型、杂化轨道理论判断分子构型的思路：价层电子对eq\o(→,\s\up10(判断))杂化轨道数eq\o(→,\s\up10(判断))杂化类型eq\o(→,\s\up10(判断))杂化轨道构型。(2)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°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。(3)有机物中碳原子杂化类型的判断：饱和碳原子采取sp3杂化，连接双键的碳原子采取sp2杂化，连接三键的碳原子采取sp杂化。3．根据分子的空间结构判断中心原子杂化轨道类型的方法1若分子的空间结构为正四面体形或三角锥形，则分子的中心原子采取sp3杂化。2若分子的空间结构为平面三角形，则分子的中心原子采取sp2杂化。3若分子的空间结构为直线形，则分子的中心原子采取sp杂化。4若分子的空间结构为V形，则分子的中心原子采取sp2杂化或sp3杂化。分层提分分层提分题组A基础过关练1．下列有关杂化轨道的说法不正确的是A．四面体形、三角锥形、V形分子的结构可以用杂化轨道解释B．、、sp杂化轨道的夹角分别为109°28'、120°、180°C．杂化轨道全部参加形成化学键D．杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT42．下列关于杂化轨道的叙述中，不正确的是A．苯分子中所有碳原子均采取sp2杂化成键B．杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对C．SO2和C2H4分子中的中心原子S和C是通过sp2杂化轨道成键D．中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子一定为四面体结构EMBEDEquation.DSMT43．下列各项叙述中，正确的是A．、的中心原子的杂化方式均为sp3B．氯化钠晶体中，每个Na+周围距离最近且相等的Na+共有6个C．乙炔分子中σ键与π键的数目之比为3∶2D．H2O分子的VSEPR模型为V形EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT44．关于原子轨道的说法正确的是A．sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道杂化形成的一组能量相同的新轨道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轨道杂化而形成的C．凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其立体构型都是正四面体D．凡AB2型的共价化合物，其中心原子A均采用sp杂化轨道成键5．s轨道与s轨道重叠形成的共价键可用符号表示为σs-s，p轨道与p轨道以“头碰头”方式重叠形成的共价键可用符号表示为σp-p，请你指出下列分子中含有σs-sp2键的是A．N2 B．C2H4 C．C2H2 D．HCl6．下列粒子的中心原子的杂化轨道类型和粒子的空间结构不正确的是A．中P原子为sp3杂化，分子空间结构为三角锥形B．中O原子为sp杂化，分子空间结构为直线形C．中N原子为sp3杂化，分子空间结构为正四面体形D．中S原子为sp2杂化，分子空间结构为V形EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT47．从微粒结构角度分析，下列说法错误的是A．N的空间结构为直线形，中心原子的杂化方式为spB．H2CO3中C原子的杂化方式为sp2C．S2O(S2O相当于SO中一个氧被硫替代)中心原子S的杂化方式为sp3D．三氧化硫有单分子气体和三聚分子固体()两种存在形式，两种形式中S原子的杂化轨道类型相同EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT48．如图是甲烷分子中C原子杂化轨道电子云图：(1)甲烷分子中C-H键的键角为_______。(2)乙烯和乙炔的电子式分别为_______、_______，请你比较乙烯和乙炔分子中“”和“”的键长大小：_______。乙炔和乙烯一样都能和溴水发生加成反应并使溴水褪色，请你预测在同浓度同体积的溴水中分别通入乙烯和乙炔时，_______(选填“乙烯”或“乙炔”)使溴水褪色的时间短；同温同压下，使等体积等浓度的溴水正好褪色，消耗的_______(选填“乙烯”或“乙炔”)少。(3)苯分子中C原子以sp2杂化轨道成键，6个C原子中每个C原子的2s轨道和其中2个轨道形成3个sp2杂化轨道，其中1个sp2杂化轨道与1个H原子形成1个键、另外2个sp2杂化轨道分别与另外2个C原子的sp2杂化轨道形成2个键而形成1个六元环，而每个C原子未参与杂化的另1个sp2轨道均垂直于这个六元环所处的平面且相互之间“肩并肩”重叠形成1个“大键”，如图：请你猜想：①苯分子中每个碳碳键的键长是否相等？_______；②苯分子中碳碳键的键长与C-C键、C=C键、键的键长相比，处于_______的键长之间。EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4题组B能力提升练1．近日科学家在Science杂志首次报道了具有半导体特性的18个原子纯碳环分子(如图所示)。下列说法正确的是A．该分子中碳杂化方式有sp、两种B．该分子可能要比苯更加稳定C．该分子属于有机物D．该分子具有半导体的功能，可以使类似的直碳链成为分子级电子元件2．下列各组微粒，中心原子均采用sp2杂化方式的A．NH3，PCl3，CO，CO2 B．SO3，NO，COCl2，BF3C．SO，ClO，PO，BF3 D．BeCl2，NCl3，NO，ClOEMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT43．下列有关多原子分子中中心原子杂化的说法正确的是A．同一元素的原子在不同的分子中杂化方式相同B．杂化轨道用于解释分子的立体构型，杂化轨道数目等于价层电子对数目C．若分子中含有同一元素的多个原子，则在该分子中此原子的杂化方式完全相同D．杂化轨道用于形成键、容纳孤电子对和肩并肩形成键EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT44．描述共价键的三个重要参数是键能、键长和键角。下列说法正确的是A．在分子中，键的键长是C原子半径和S原子半径之和B．分子为正四面体结构，键角为C．键能：D．型分子中的键角均为【答案】B【解析】A．键长是成键两原子的原子半径之和，二硫化碳分子中碳硫双键的键长比碳原子和硫原子的原子半径之和要小，故A错误；B．白磷分子的空间构型为正四面体形，键角为60°，故B正确；C．查阅课本资料可知，氮氮三键的键能为946kJ/mol，而氮氮单键的键能为193kJ/mol，故氮气分子中含有的氮氮三键的键能比氮氮单键的3倍要大，故C错误；D．若AB3分子中A原子的价层电子对数为3，孤对电子对数为0，空间构型为平面三角形，分子中的键角均为120°，故D错误；故选B。5．的结构式为，下列有关的说法错误的是A．四个原子在一条直线上 B．S原子有两对孤电子对C．S原子的杂化方式为 D．分子中既有极性键又有非极性键EMBEDEquation.DSMT46．下列说法中正确的是A．P4和CH4都是正四面体形分子，且键角都为109°28'B．乙烯分子中，碳原子的sp2杂化轨道形成σ键，未杂化的2p轨道形成π键C．s电子与s电子间形成的键一定是σ键，p电子与p电子间形成的键一定是π键D．p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量7．下列说法正确的是A．Na+的电子排布式为1s22s22p63s1B．SO2分子的立体构型是V形C．HF的分子间作用力大于HCl，故HF比HCl更稳定D．有机物CH2=CH-CH3中杂化类型有sp3和sp2，其中有一个π键，2个σ键EMBEDEquation.DSMT48．原子在形成分子时，、轨道和1个轨道参与形成杂化，的空间构型为三角双锥形(如下图所示)。下列关于分子的说法不正确的是A．分子中价电子对数为5B．分子中没有形成键C．分子中所有的键角都相等D．分子中原子也采用杂化EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT49．H、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法正确的是_______。(填序号)。a．该氢化物分子中C原子采用杂化

b．6个原子不在同一平面上c．只含有4个键和1个键

d．分子既含有极性键又含有非极性键(2)相同条件下与分子在水中的溶解度较大的是_______(写分子式)，理由是_______。中的O—C—O键角_______(填“>”“＜”或“=”)中的O—S—O键角。(3)已知(CN)2是直线形分子，且有对称性，则(CN)2分子的结构式为_______；其中键与键的个数比为_______。EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBEDEquation.DSMT4EMBED