2.2.3杂化轨道理论 课件-高二化学人教版选择性必修2

第3课时杂化轨道理论新人教版·化学选择性必修二第二章

分子结构与性质第二节

分子的空间结构新课导入CH4甲烷的空间结构为正四面体形，4个碳氢键都应是σ键，键长、键能完全相同，然而根据C原子价层原子轨道情况，C原子3个相互垂直的2p轨道和4个H原子的1s原子轨道重叠，不可能得到正四面体结构的甲烷分子？↑↓↑↓1s2s2pC↑↑↑1sH

为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论。

杂化轨道理论是一种价键理论，是鲍林为了解释分子的空间结构提出的。?用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成sp3杂化轨道C：2s22p22s2p激发2s2p杂化C原子1个2s轨道和3个2p轨道混杂，形成4个新的能量相同、形状相同、方向不同的杂化轨道，称为sp3杂化轨道。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C—H

σ键。任务一：杂化轨道理论简介4个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，伸展方向成正四面体形。每个sp3杂化轨道都含有_____s和_____p的成分。1/43/4s-sp3σ键2.条件：3.特征：①轨道总数不变②形成的杂化轨道的能量、形状相同①只有在形成化学键时才能杂化；②只有能量相近的轨道间才能杂化③杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对杂化轨道数=价层电子对数=σ键数+孤电子对数新课讲授任务一：杂化轨道理论简介1.杂化轨道的形成价层电子跃迁到空轨道激发杂化轨道杂化能量相近的原子轨道重新组合吸收能量如何用杂化轨道理论解释NH3和H2O的空间结构呢？杂化轨道只用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。NH3中氮原子的4个sp3杂化轨道1个被孤电子对占据，3个与氢原子的1s轨道重叠，形成3个N-Hs-sp3σ键。H2O中氧原子的4个sp3杂化轨道2个被孤电子对占据，2个与氢原子的1s轨道重叠，形成2个O-Hs-sp3σ键。2s2psp3不等性杂化sp3NNH3H2Osp3不等性杂化sp32p2sO新课讲授任务二：杂化轨道的类型新课讲授任务二：杂化轨道的类型2.sp2杂化sp2杂化：1个s轨道与2个p轨道进行的杂化,形成3个sp2杂化轨道，每个sp2杂化轨道含有1/3s

轨道和2/3p

轨道的成分，杂化轨道呈平面三角形，不杂化的一个np轨道垂直于平面三角形，3个sp2杂化轨道用于形成σ键或容纳孤电子对，未参与杂化的np轨道用于形成π键。spppsp2杂化未杂化的p新课讲授任务二：杂化轨道的类型3.sp杂化spppsp杂化1个ns

轨道与1个np

轨道进行杂化,形成2个sp杂化轨道。每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/2s轨道和1/2p轨道的成分。杂化轨道间的夹角为180°，不杂化的2个np轨道与其垂直。2个sp杂化轨道用于形成σ键，未参与杂化的2个np轨道可用于形成2个π键。杂化轨道的类型类型spsp2sp3参与杂化的轨道杂化轨道数目夹角空间结构举例1个s1个p2180°直线形CO2C2H21个s2个p3120°平面三角形BF3C2H41个s3个p4109°28′正四面体形CH4CCl4新课讲授任务二：杂化轨道的类型②中心原子杂化类型的判断方法：__________________________________；新课讲授任务二：杂化轨道的类型小结：①杂化轨道数______价层电子对数=中心原子σ键数+孤电子对数；实例中心原子价层电子对数杂化轨道数目杂化轨道类型杂化轨道空间构形CH44BF33BeCl22234spsp2sp3直线形平面三角形四面体形＝

先确定价层电子对数，再确定杂化类型杂化轨道数目＝价层电子对数234杂化类型spsp2sp3新课讲授任务二：杂化轨道的类型实例价层电子对数杂化类型σ键电子对数孤电子对数VSEPR模型分子空间结构BeCl22sp20直线形直线形SO33sp230平面三角形平面正三角形SO221V形CH44sp340四面体形正四面体形NH331三角锥形H2O22V形PCl55sp3d50三角双锥形三角双锥形SF66sp3d260正八面体形正八面体形新课讲授任务三：杂化轨道类型的判断1.根据杂化轨道数或VSEPR模型或夹角判断化学式BeCl2SO2SO3CH4NH3H2Oσ键电子对孤电子对

杂化轨道数VSEPR模型杂化类型223432010012233444直线形平面三角形平面三角形正四面体形四面体形四面体形spsp2sp2sp3sp3sp3杂化轨道数目＝价层电子对数目＝σ键电子对数目＋中心原子的孤电子对数目杂化轨道数目234杂化类型spsp2sp3新课讲授任务三：杂化轨道类型的判断1.根据杂化轨道数或VSEPR模型或夹角判断若VSEPR模型呈四面体形，则中心原子发生sp3杂化若VSEPR模型呈平面三角形，则中心原子发生sp2杂化若VSEPR模型呈直线形，则中心原子发生sp杂化杂化轨道之间的夹角为109°28'，则中心原子发生sp3杂化;杂化轨道之间的夹角为120°，则中心原子发生sp2杂化;杂化轨道之间的夹角为180°，则中心原子发生sp杂化。B原子基态电子排布轨道表示式2s2p电子跃迁sp2杂化与F成键FFFB如何用杂化轨道理论解释BF3的空间结构呢？BF3分子中硼原子的3个sp2杂化轨道与氟原子p轨道重叠形成三个p-sp2σ键VSEPR模型平面三角形中心原子采用sp2杂化（CO32-、SO2等）结论：新课讲授任务二：杂化轨道的类型Be原子基态电子排布轨道表示式2s2p电子跃迁sp杂化与Cl成键ClClsppxpxσ键σ键如何用杂化轨道理论解释BeCl2的空间结构呢？BeCl2分子中铍原子的2个sp杂化轨道与氯原子p轨道重叠形成两个sp-pσ键VSEPR模型直线形中心原子采用sp杂化（CO2等）结论：新课讲授任务二：杂化轨道的类型新课讲授任务三：杂化轨道类型的判断2.根据中心原子成键类型判断(如有机物中的碳原子)若有1个三键或2个双键，则其中有2个π键，用去2个p轨道，形成的是sp杂化。若有1个双键则其中必有1个π键，用去1个p轨道，形成的是sp2杂化。若全部是单键，则形成sp3杂化。三键碳原子采取sp杂化双键碳原子采取sp2杂化单键碳原子采取sp3杂化（即饱和碳原子）109°28′乙烯的杂化新课讲授任务三：杂化轨道类型的判断乙炔的杂化新课讲授任务三：杂化轨道类型的判断新课讲授任务四：有机化合物中C原子杂化轨道类型的判断(1)CH3CH2CH3(2)CH3CH=CH2(3)CH≡CCH=CH2sp3sp3sp3sp3sp2sp2spspsp2sp2有四个单键:采取sp3杂化，有一个双键:采取sp2杂化，

有一个三键:采取sp杂化

苯分子杂化类型？有机物中碳原子杂化类型的判断：新课讲授任务四：有机化合物中C原子杂化轨道类型的判断C:sp2杂化p轨道sp2sp2杂化轨道有3个杂化轨道用于形成σ键(单电子)，未参与杂化的一个p轨道用于形成π键C:4-3=1↑↑↓↑苯：p-p离域大π键，符号指出下列原子的杂化方式：______________________________spsp2sp2sp3sp3—C≡C—CH=CH2H3C—O—新课讲授任务四：有机化合物中C原子杂化轨道类型的判断【思考1】已知乙烯是平面分子，键角约为120°，根据电子式确定乙烯分子中C的杂化类型，画出C的杂化轨道电子填充情况。sp2↑↑↑↑2p【思考2】已知乙炔是直线形分子，键角为180°，根据电子式确定乙炔分子中C的杂化类型，画出C的杂化轨道电子填充情况。sp↑↑↑↑2p新课讲授任务四：有机化合物中C原子杂化轨道类型的判断总结杂化理论和VSEPR模型预测粒子空间结构结果基本一致价层电子对互斥模型杂化轨道理论计算价层电子对数价层电子对数=σ键电子对数+中心原子孤电子对数234直线形平面三角形四面体形sp杂化，直线形sp2杂化，平面三角形sp3杂化，四面体形预测分子结构略去孤电子对解释分子空间结构练一练2.在BrCH=CHBr分子中，C—Br采用的成键轨道是()A.sp-p B.sp2-sC.sp2-p D.sp3-pC1.根据价层电子对互斥模型及原子杂化轨道理论判断NF3分子的空间结构和

中心原子的杂化方式为(

)A.直线形sp杂化

B.平面三角形sp2杂化C.三角锥形sp2杂化

D.三角锥形sp3杂化D练一练3.回答下列问题(1)图(a)为S8的结构，其硫原子的杂化轨道类型为______。(2)气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的空间结构为____________；固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为_____。(3)COCl2分子中所有原子均满足8电子构型，COCl2分子中σ键和π键的个数比为______，中心原子的杂化方式为_____。平面三角形sp3sp33∶1sp2(4)As4O6的分子结构如图所示，其中As原子的杂化方式为_______。sp3练一练三聚氰胺是氰胺(H2N—C≡N)的三聚体。已知三聚氰胺的结构简式如图所示。请回答下列问题：(1)写出基态碳原子的电子排布式：____________。(2)三聚氰胺环状结构中的氮原子和氨基中的氮原子，这三种氮原子的杂化轨道类型分别是_____、______。(3)一个三聚氰胺分子中有_____个σ键。1s22s22p2

sp2sp3151.提出杂化轨道理论的科学家是(

)A.泡利 B.洪特

C.薛定谔 D.鲍林D2.下列关于杂化轨道理论说法错误的是(

)A.参加杂化的各原子轨道能量要相近B.不同能级的轨道无法杂化C.杂化前后原子轨道数目不变D.杂化后原子轨道在空间取最大夹角分布，降低排斥力B3.下列有关杂化轨道的说法错误的是(

)A.sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合形成

的一组新轨道B.凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其分子空间结构均为正

四面体形C.杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理、最小排斥原理D.杂化轨道可分为sp、sp2、sp3杂化等B

C5.下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较中，得出的结论正确的是(

)A.sp杂化轨道的夹角最大B.sp2杂化轨道的夹角最大C.sp3杂化轨道的夹角最大D.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等A6.下列图形属于sp2杂化轨道的是(

)

B

7.乙烯分子中有5个σ键和一个π键，它们分别是(

)A.sp2杂化轨道形成σ键，未杂化的2p轨道形成π键B.sp2杂化轨道形成π键，未杂化的2p轨道形成σ键C.C—H是sp2杂化轨道形成σ键，C—C是未杂化的2p轨道形成π键D.C—C是sp2杂化轨道形成σ键，C—H是未杂化的2p轨道形成π键A8.下列比较错误的是(

)A.强度：一般，σ键＞π键B.键角：H2O＜CO2C.键长：H—F＞F—FD.键能：C—C＞C—SiC9.下列轮廓图或模型错误的是(

)D10.随着化学学科的发展，人们对化学物质结构的认识越来越深入。

三角锥形sp3sp3、sp2sp311.物质CO2BF3NH3PCl3价电子对数

成键电子对数

孤电子对数

中心原子杂化轨道类型

杂化轨道/电子对空间结构

轨道夹角

234423330011spsp2sp3sp3直线形平面三角形正四面体正四面体180°120°＜109°28'＜109°28'物质CO2BF3NH3PCl3分子空间结构

键角

直线形平面三角形三角锥三角锥180°120°约为109°28'约为109°28'

CO2、N2O、BeF2

平面三角形(3)2原子14电子的等电子体的共同特点是粒子中都具有共价三键，请举出相应的三个例子(分子或离子)：

、

、____________________________________________。每个分子或离子均含有______个σ键，

个π键。

N2COCN－(或

1213.ⅤA族的氮、磷元素是我们生产生活中常见的元素。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分子呈三角双锥形(

)。(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)，该分子空间结构是

。

PCl3三角锥形(2)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的电子式是__________________。

(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。NH3分子空间结构为

，N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是

。

三角锥形