2.2.2雜化軌道理論高二化學教學講與練（人教版2019選擇性必修2）(原卷版)

第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)分子的空間結(jié)構(gòu)第2課時雜化軌道理論課程標準核心素養(yǎng)目標1.通過雜化軌道理論的學習，能從微觀角度理解中心原子的雜化類型對分子空間結(jié)構(gòu)的影響。2.通過雜化軌道理論的學習，掌握中心原子雜化軌道類型判斷的方法，建立分子空間結(jié)構(gòu)分析的思維模型。1．宏觀辨識與微觀探析：能從微觀角度理解中心原子的雜化類型對分子空間結(jié)構(gòu)的影響。2．證據(jù)推理和模型認知：通過學習價層電子對互斥模型、雜化軌道理論來判斷簡單分子或離子的構(gòu)型，培養(yǎng)學生“證據(jù)推理和模型認知”的學科素養(yǎng)。一、雜化軌道理論簡介1．雜化軌道的含義在外界條件影響下，原子內(nèi)部能量相近的原子軌道重新組合形成新的原子軌道的過程叫做原子軌道的。重新組合后的新的原子軌道，叫做雜化原子軌道，簡稱雜化軌道。2．雜化軌道理論要點(1)原子在成鍵時，同一原子中能量相近的原子軌道可重新組合成雜化軌道。(2)雜化前后原子軌道數(shù)目不變(參加雜化的軌道數(shù)目等于形成的雜化軌道數(shù)目)，且雜化軌道的相同。(3)雜化改變了原子軌道的形狀、方向。雜化使原子的成鍵能力增加。雜化軌道在角度分布上比單純的s或p軌道在某一方向上更集中，例如s軌道與p軌道雜化后形成的雜化軌道一頭大一頭小，如圖，成鍵時根據(jù)最大重疊原理，使它的大頭與其他原子軌道重疊，重疊程度更大，形成的共價鍵更。(4)為使相互間的排斥最小，雜化軌道在空間取最大夾角分布。同一組雜化軌道的伸展方向不同，但形狀完全相同?！練w納總結(jié)】雜化軌道理論四要點(1)能量相近原子在成鍵時，同一原子中能量相近的原子軌道可重新組合成雜化軌道。(2)數(shù)目不變形成的雜化軌道數(shù)與參與雜化的原子軌道數(shù)相等。(3)成鍵能力增強雜化改變原有軌道的形狀和伸展方向，使原子形成的共價鍵更牢固。(4)排斥力最小雜化軌道為使相互間的排斥力最小，故在空間取最大夾角分布，不同的雜化軌道伸展方向不同。二、雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系1．雜化軌道的類型(1)sp3雜化軌道——正四面體形sp3雜化軌道是由ns軌道和np軌道雜化而成，每個sp3雜化軌道都含有eq\f(1,4)s和eq\f(3,4)p的成分，sp3雜化軌道間的夾角為，空間結(jié)構(gòu)為正四面體形。如下圖所示。(2)sp2雜化軌道——平面三角形sp2雜化軌道是由ns軌道和np軌道雜化而成的，每個sp2雜化軌道含有eq\f(1,3)s和eq\f(2,3)p成分，sp2雜化軌道間的夾角都是，呈平面三角形，如下圖所示。(3)sp雜化——直線形sp雜化軌道是由ns軌道和np軌道雜化而成的，每個sp雜化軌道含有eq\f(1,2)s和eq\f(1,2)p的成分，sp雜化軌道間的夾角為，呈直線形，如下圖所示。2．雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系(1)當雜化軌道全部用于形成σ鍵時，分子或離子的空間結(jié)構(gòu)與雜化軌道的空間結(jié)構(gòu)相同。雜化類型spsp2sp3軌道夾角180°120°109°28′雜化軌道示意圖實例BeCl2BF3CH4分子結(jié)構(gòu)示意圖分子空間結(jié)構(gòu)(2)當雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對時，孤電子對對成鍵電子對的排斥作用，會使分子或離子的空間結(jié)構(gòu)與雜化軌道的形狀有所不同。ABn型分子中心原子雜化類型中心原子孤電子對數(shù)空間結(jié)構(gòu)實例AB2sp21SO2AB3sp31NH3、PCl3、NF3、H3O＋AB2或(B2A)2H2S、NHeq\o\al(－,2)【歸納總結(jié)】判斷中心原子雜化軌道類型的三種方法(1)根據(jù)雜化軌道數(shù)目判斷雜化軌道只能用于形成σ鍵或者用來容納未參與成鍵的孤電子對，而兩個原子之間只能形成一個σ鍵，故有下列關(guān)系：雜化軌道數(shù)目＝價層電子對數(shù)目＝σ鍵電子對數(shù)目＋中心原子的孤電子對數(shù)目，再由雜化軌道數(shù)目確定雜化類型。雜化軌道數(shù)目234雜化類型spsp2sp3(2)根據(jù)雜化軌道的空間分布判斷①若雜化軌道在空間的分布為正四面體或三角錐形，則中心原子發(fā)生sp3雜化。②若雜化軌道在空間的分布呈平面三角形，則中心原子發(fā)生sp2雜化。③若雜化軌道在空間的分布呈直線形，則中心原子發(fā)生sp雜化。(3)根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷①若雜化軌道之間的夾角為109°28′，則中心原子發(fā)生sp3雜化。②若雜化軌道之間的夾角為120°，則中心原子發(fā)生sp2雜化。③若雜化軌道之間的夾角為180°，則中心原子發(fā)生sp雜化?！咎貏e提醒】有機物分子中碳原子雜化類型的判斷方法：飽和碳原子均采取sp3雜化；連接雙鍵的碳原子均采取sp2雜化；連接三鍵的碳原子均采取sp雜化。探究一分子空間結(jié)構(gòu)與雜化軌道類型的關(guān)系下圖是描述甲烷、乙烯和乙炔分子的成鍵情況：【問題探究】1.分析圖1中甲烷分子中碳原子的雜化方式，原子軌道雜化后甲烷分子是如何形成正四面體結(jié)構(gòu)的？2.分析圖2中乙烯分子中碳原子的雜化方式，總結(jié)原子軌道雜化后，數(shù)量和能量有什么變化？3.分析圖3乙炔中碳原子的雜化方式，根據(jù)甲烷、乙烯和乙炔中碳原子的雜化方式分析分子的空間構(gòu)型與雜化類型有何關(guān)系？1.原子軌道的雜化過程2.分子的空間結(jié)構(gòu)與雜化類型間的關(guān)系(1)當雜化軌道全部用于形成σ鍵時，分子或離子的立體構(gòu)型與雜化軌道的立體構(gòu)型相同。雜化類型spsp2sp3軌道組成一個ns軌道和一個np軌道一個ns軌道和兩個np軌道一個ns軌道和三個np軌道軌道夾角180°120°109°28′雜化軌道示意圖實例BeCl2BF3CH4分子結(jié)構(gòu)示意圖分子構(gòu)型直線形平面三角形正四面體形(2)當雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對時，由于孤電子對參與互相排斥，會使分子的構(gòu)型與雜化軌道的形狀有所區(qū)別。在雜化軌道的基礎上，略去孤電子對，即為分子的立體構(gòu)型。例如：分子VSEPR模型中心原子雜化軌道類型分子的立體構(gòu)型(略去孤電子對)SO2sp2(V形)H2Osp3(V形)NH3sp3(三角錐形)【例1】(2023·河北冀州中學高二期中)下下列分子中，中心原子雜化類型相同，分子的空間結(jié)構(gòu)也相同的是()A.BeCl2、CO2 B.H2O、SO2C.SO2、CH4 D.NF3、CH2O1.(2023·天津耀華中學高二調(diào)研)氯化亞砜(SOCl2)是一種很重要的化學試劑，可以作為氯化劑和脫水劑。下列關(guān)于氯化亞砜分子的空間結(jié)構(gòu)和中心原子(S)采取何種雜化方式的說法正確的是()A.三角錐形、sp3B.平面三角形、sp2C.平面三角形、sp3D.三角錐形、sp21．（2024上·浙江杭州二中高二期中）下列化學用語表示不正確的是A．碳原子的核外電子軌道表示式：B．sp2雜化軌道模型：C．SO3的VSEPR模型：D．氫氧根離子的電子式：2．（2023上·陜西咸陽實驗中學月考）下列分子的中心原子的雜化方式為雜化，分子的空間構(gòu)型為直線形且分子中沒有形成鍵的是A． B． C． D．3．（2023上·廣東東莞東莞一中月考）下列有關(guān)三硫化磷的說法中不正確的是A．中各原子最外層均滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)B．中磷元素為價C．中P原子和S原子均為雜化D．分子中含有極性共價鍵4．（2023上·遼寧鐵嶺清河高級中學月考）下列分子中中心原子的雜化方式和分子的空間構(gòu)型均正確的是A．BF3：sp2、平面三角形 B．CO：sp2、三角錐形C．C2H2：sp2、直線形 D．H2O：sp2、V形5．（2024上·湖南衡陽八中期末）下列說法正確的是A．NH3為三角錐形，中心原子N發(fā)生sp2雜化B．NH和H3O+的空間結(jié)構(gòu)相同C．CO2和SO2都是AB2型分子，所以空間結(jié)構(gòu)都是直線形D．雜化軌道用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對6．（2024上·河南·高二校聯(lián)考期末）火藥是我國四大發(fā)明之一，黑火藥爆炸時發(fā)生的反應為。下列說法錯誤的是A．電負性：B．第一電離能：C．上述反應體系的物質(zhì)中含有離子鍵、極性共價鍵和非極性共價鍵D．的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，其中氮原子的雜化軌道類型為7．（2023下·浙江海寧市高級中學期中）下列描述正確的是A．CS2是空間結(jié)構(gòu)為V形的極性分子 B．的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形C．的VSEPR模型為四面體形 D．的中心原子雜化軌道類型為sp28．（2023上·海南?？诘谝恢袑W期中）下表中關(guān)于各微粒的描述完全正確的一項是選項化學式中心原子雜化類型模型名稱空間結(jié)構(gòu)A直線形直線形B平面三角形V形C四面體形四面體形D正四面體形三角錐形9．（2023上·河北衡水中學月考）下列分子中心原子的雜化方式不為的是A． B． C． D．10．（2023上·海南省三亞一中高二月考）下列分子中，在形成共價鍵時中心原子采用sp3雜化的分子有①H2O②NH3③CH4④PCl3⑤CO2⑥N2A．3種 B．4種 C．5種 D．6種11．（2023上·湖南師大附中期末）下列離子的VSEPR模型與離子的空間立體構(gòu)型一致的是A． B． C． D．12．（2023上·廣東省揭陽一中月考）根據(jù)雜化軌道理論和價層電子對互斥模型判斷，下列說法不正確的是選項粒子中心原子雜化方式VSEPR模型空間結(jié)構(gòu)A直線形直線形B四面體形三角錐形C四面體形平面三角形D四面體形三角錐形13．（2023下·北京牛欄山一中期中）下列說法中正確的是A．雜化軌道只用于形成共價鍵B．只要分子的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，中心原子均為雜化C．中心原子是sp雜化的，其分子的空間結(jié)構(gòu)不一定為直線形D．價層電子對互斥模型中，π鍵電子對數(shù)要計入中心原子的價層電子對數(shù)14．（2023下·山西運城康杰中學月考）氨硼烷(NH3·BH3)是一種高性能固體儲氫材料在催化劑作用下可發(fā)生水解：3NH3·BH3+6H2O=3NH+B3O+9H2↑，已知B3O的結(jié)構(gòu)如圖所示，下列說法正確的是A．該反應過程中B原子的雜化方式均為sp3B．水解