2026人教版高中化学选择性必修2《物质结构与性质》第二章　第二节　第2课时　杂化轨道理论课件

杂化轨道理论第2课时第二章第二节1.通过对杂化轨道理论的学习，能从微观角度理解中心原子的杂化轨道类型对分子空间结构的影响。2.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

发展目标课时对点练内容索引一、杂化轨道及其类型二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系<一>杂化轨道及其类型1.用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的____轨道和3个____轨道发生混杂，混杂时保持_________不变，却得到4个新的_____相同、_____不同的轨道，各指向正面体的4个顶角，夹角为109°28'，称为sp3杂化轨道。当碳原子跟4个氢原子结合时，碳原子以4个____杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个C—Hσ键，因此呈_________形的空间结构。2s2p轨道总数能量方向sp3正四面体2.杂化轨道的形成及特点3.杂化轨道的类型(1)sp3杂化轨道sp3杂化轨道是由___个s轨道和___个p轨道杂化而成的，sp3杂化轨道间的夹角为__________，空间结构为___________(如图所示)。13109°28'正四面体形(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杂化轨道间的夹角都是______，呈___________(如图所示)。12120°平面三角形(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杂化轨道间的夹角为______，呈_______(如图所示)。11180°直线形1.分析CH4、BF3、BeCl2中心原子的杂化轨道数与价层电子对数，二者有何关系？提示

杂化轨道数=中心原子的价层电子对数=中心原子上的孤电子对数+中心原子结合的原子数。2.用杂化轨道理论分析乙烯中碳原子的杂化方式以及碳碳、碳氢之间的共价键是如何形成的？提示

乙烯分子中碳原子的原子轨道采用sp2杂化。形成乙烯分子时，两个碳原子各用一个sp2杂化轨道上的电子相互配对，形成一个σ键；另外两个sp2杂化轨道上的电子分别与两个氢原子的1s轨道的电子配对形成σ键；未参与杂化的2p轨道(均含有一个未成对电子)能够以“肩并肩”的方式重叠，该轨道上的电子配对形成一个π键。1.正误判断(1)原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子不可能发生杂化(2)杂化轨道成键时仍具有共价键的特征——方向性和饱和性(3)杂化轨道只用于形成σ键，未参与杂化的p轨道可用于形成π键(4)乙炔分子中的碳原子采取sp杂化，未杂化的p轨道肩并肩形成2个π键√×√√2.氨分子的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类型不同，NH3为sp2杂化，而CH4是sp3杂化B.NH3分子中氮原子形成3个杂化轨道，CH4分子中碳原子形成4个杂化轨道C.NH3分子中有一个未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强D.NH3分子中氮元素的电负性比CH4分子中碳元素的电负性大√3.s轨道与s轨道重叠形成的共价键可用符号表示为s⁃sσ键，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p⁃pσ键，请你指出下列分子中含有s⁃sp2σ键的是A.N2 B.C2H4

C.C2H2 D.HClN2存在p⁃p

σ键和π键，A项错误；C2H4中，C原子为sp2杂化，存在s⁃sp2

σ键，B项正确；C2H2中，中心C原子发生sp杂化，形成s⁃sp

σ键，C项错误；HCl中只存在s⁃p

σ键，D项错误。√

CH4中碳原子为sp3杂化但不含孤电子对，故A错误；BBr3中B原子为sp2杂化且不含孤电子对，故B错误；SO2中S原子为sp2杂化，含有1个孤电子对，BeCl2中Be原子为sp杂化且不含孤电子对，故C错误。√归纳总结返回以碳原子为中心原子的分子中碳原子的杂化轨道类型(1)没有形成π键，采取sp3杂化，如CH4、CCl4等。(2)形成一个π键，采取sp2杂化，如CH2==CH2等。(3)形成两个π键，采取sp杂化，如CH≡CH、CO2等。<二>杂化轨道类型与分子空间结构的关系1.杂化轨道只用于_________和容纳______________________，不能用于形成_____；未参与杂化的p轨道可用于形成π键。形成σ键未参与成键的孤电子对π键杂化轨道数/价层电子对数234杂化轨道类型sp杂化sp2杂化sp3杂化中心原子杂化轨道数=_____________=孤电子对数+σ键电子对数。价层电子对数2.杂化轨道与分子空间结构的关系(1)杂化轨道全部用于形成σ键，没有孤电子对，能量相同的杂化轨道彼此远离→形成的分子为对称结构。(2)杂化轨道中有未参与成键的孤电子对，孤电子对占据一定空间且对成键电子对产生排斥→形成的分子的空间结构发生变化。(3)分子空间结构的分析方法先确定中心原子的价层电子对数，即确定了分子或离子的VSEPR模型，再根据中心原子的价层电子对数确定其杂化轨道数目及杂化类型，根据分子或离子的VSEPR模型确定其空间结构(注意：VSEPR模型中有孤电子对的，要略去孤电子对，再确定空间结构)。VSEPR模型

VSEPR模型名称直线形平面三角形四面体形正四面体形空间结构名称直线形V形平面三角形V形三角锥形正四面体形中心原子的杂化轨道类型spsp2sp3常见分子的VSEPR模型及其中心原子的杂化轨道类型如下表：杂化轨道夹角180°120°109°28'杂化轨道示意图

典型例子BeCl2、CO2SO2BF3、SO3H2O、H2SNH3、PCl3CH4CH4、NH3、H2O的VSEPR模型都为四面体形，为什么分子的空间结构不同？三者键角从大到小的顺序是什么？为什么？提示

CH4、NH3、H2O三者的VSEPR模型都为四面体形，但NH3的中心原子N上有一个孤电子对，H2O的中心原子O上有两个孤电子对，略去孤电子对，NH3的分子空间结构为三角锥形，H2O的空间结构为V形，而CH4的中心原子C上无孤电子对，故分子空间结构为四面体形。三者键角：CH4>NH3>H2O，原因：CH4、NH3、H2O中心原子都采取sp3杂化，中心原子上的孤电子对数依次为0、1、2。由于孤电子对对共用电子对的排斥作用使键角变小，孤电子对数越多，排斥作用越大，键角越小。比较键角时，先看中心原子杂化轨道类型，杂化轨道类型不同时，键角一般按sp、sp2、sp3顺序依次减小；杂化轨道类型相同时，中心原子孤电子对数越多，键角越小。

√根据价层电子对互斥模型判断如下：微粒价层电子对数孤电子对数中心原子杂化类型粒子的空间结构20sp直线形NCl341sp3三角锥形42sp3V形[PCl4]+40sp3正四面体形选项微粒中心原子杂化类型VSEPR模型名称空间结构AH2F+sp直线形直线形Bsp3四面体形V形CPCl3sp3四面体形四面体形Dsp3四面体形三角锥形2.(2024·海口期中)下表中关于各微粒的描述完全正确的一项是√

3.(2024·苏州高二检测)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模型一定是平面三角形√若X原子无孤电子对，则它一定是直线形分子，若X有1个孤电子对或2个孤电子对，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2个孤电子对，则该分子的VSEPR模型为四面体形，D项错误。4.按要求回答下列问题：(1)CH3COOH中C原子的杂化轨道类型是

。

CH3COOH分子中，—CH3和—COOH上的碳原子的杂化轨道类型分别是sp3和sp2。sp3、sp2(2)醛基中碳原子的杂化轨道类型是

。

sp2

上的碳原子形成3个σ键和1个π键，采取sp2杂化。(3)化合物[H3O]+[

]-中阳离子的空间结构为

，阴离子的中心原子采取

杂化。

(4)X的单质与氢气可化合生成气体G，G的水溶液的pH>7。G分子中X原子的杂化轨道类型是

。

三角锥形sp3sp3G是NH3，N原子采取sp3杂化。归纳总结返回

课时对点练对一对答案1234567891011121314题号12345678答案DBCDBDDB题号91011答案ACA12.答案1234567891011121314(1)三角锥形sp3

(2)sp

(3)V形sp313.(1)PCl3三角锥形(2)AB

(3)N原子最外层无d轨道，不能发生sp3d杂化，故无NCl5

(4)+1

-1

sp3答案123456789101112131414.(1)②

(2)正四面体形4

sp3

(3)sp3

sp2

(4)sp3

NH3含有1个孤电子对，而H2O含有2个孤电子对，H2O中的孤电子对对成键电子对的排斥作用较大题组一杂化轨道理论1.下列关于杂化轨道的叙述不正确的是A.分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子不一定为正四面体结构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.NH3和CH4两个分子中中心原子N和C都是通过sp3杂化轨道成键D.杂化轨道理论与VSEPR模型分析分子的空间结构结果常常相互矛盾对点训练答案1234567891011121314√2.徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了许多明星分子，如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列说法正确的是A.H2O2分子中的O原子为sp2杂化B.CO2

分子中的C原子为sp杂化C.BF3分子中的B原子为sp3杂化D.CH3COOH分子中的C原子均为sp2杂化答案1234567891011121314√

答案1234567891011121314√

A.sp3、sp2、sp B.sp2、sp、sp3C.sp2、sp3、sp D.sp、sp2、sp34.BeCl2是共价分子，可以以单体、二聚体和多聚体形式存在，三者的结构依次如图所示。其单体、二聚体和多聚体中Be的杂化轨道类型依次为答案1234567891011121314√答案1234567891011121314Cl—Be—Cl中Be原子形成2个Be—Cl，没有孤电子对，杂化轨道类型为sp；

中每个Be原子形成3个Be—Cl，没有孤电子对，杂化轨道类型为sp2；

中每个Be原子形成4个Be—Cl，没有孤电子对，杂化轨道类型为sp3。

答案1234567891011121314√

答案1234567891011121314选项分子或离子中心原子杂化方式价层电子对互斥模型分子或离子的空间结构ASO2sp直线形直线形BCOCl2sp2平面三角形三角锥形CNF3sp2四面体平面三角形Dsp3正四面体正四面体6.根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型，判断下列分子或离子的中心原子的杂化方式及空间结构正确的是答案1234567891011121314√

答案12345678910111213147.(2024·洛阳高二检测)下列分子或离子的中心原子均为sp3杂化，且杂化轨道均容纳2个孤电子对的是A.CH4、H2O B.CO2、BF3C.SO2、H3O+ D.SCl2、H2S√答案1234567891011121314答案1234567891011121314CH4、H2O的中心原子上的价层电子对数都是4，中心原子都采用sp3杂化，CH4、H2O的中心原子上的孤电子对数分别是0、2，A项不符合题意；CO2、BF3的中心原子上的价层电子对数分别是2、3，中心原子分别采用sp、sp2杂化，且CO2、BF3的中心原子上的孤电子对数均为0，B项不符合题意；SO2、H3O+的中心原子上的价层电子对数分别是3、4，中心原子分别采用sp2、sp3杂化，且SO2、H3O+的中心原子上的孤电子对数均为1，C项不符合题意；答案1234567891011121314SCl2、H2S的中心原子上的价层电子对数都是4，中心原子都采用sp3杂化，中心原子上的孤电子对数都是2，D项符合题意。

√答案1234567891011121314综合强化答案1234567891011121314

9.氯化亚砜(SOCl2)是一种很重要的化学试剂，可以作为氯化剂和脱水剂。下列关于氯化亚砜分子的VSEPR模型、分子的空间结构和中心原子(S)采取的杂化方式的说法正确的是A.四面体形、三角锥形、sp3B.平面三角形、V形、sp2C.平面三角形、平面三角形、sp2D.四面体形、三角锥形、sp2√答案1234567891011121314答案1234567891011121314

10.(2024·辽宁朝阳建平实验中学期末)二硫代磷酸酯的分子结构如图所示。下列说法错误的是A.电负性：O>S>PB.1个该分子中含有23个σ键C.碳原子的杂化方式为sp、sp2D.氮原子的杂化方式为sp3√答案1234567891011121314答案123456789101112131411.我国研制的稀土催化剂转化汽车尾气过程示意图如下，汽车尾气的主要成分有CO、NO等。下列有关说法正确的是A.C3H8和H2O的中心原子杂化轨道类型均为sp3B.H2O中的H—O—H键角小于H2S中的H—S—H

键角C.CO2和SO2的空间结构均为直线形D.反应过程中没有非极性键的断裂和形成√答案1234567891011121314答案1234567891011121314

12.根据杂化轨道理论可以判断分子的空间结构。(1)AsCl3分子的空间结构为

，其中As原子的杂化轨道类型为

。

AsCl3中As原子价层电子对数为4，含有1个孤电子对，As原子的杂化方式为sp3杂化，AsCl3分子的空间结构为三角锥形。答案1234567891011121314三角锥形sp3(2)CS2分子中C原子的杂化轨道类型是

。

CS2的结构式为S==C==S，C原子形成2个双键，无孤电子对，呈直线形，所以C原子为sp杂化。答案1234567891011121314sp

答案1234567891011121314V形sp313.已知：①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。②PCl5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()。答案1234567891011121314(1)NH3、PCl3和PCl5分子中，所有原子的最外层电子数都是8个的是____(填分子式)，该分子的空间结构是_________。

(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π键C.PCl5分子中所有的Cl—P—Cl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，不能形成NCl5，原因是_________________________________________________。

答案1234567891011121314PCl3三角锥形ABN原子最外层无d轨道，不能发生sp3d杂化，故无NCl5(4)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原子的杂化方式为