2.2分子的空間結(jié)構(gòu)（第3課時(shí)雜化軌道理論）-高二化學(xué)課件（人教版2019選擇性必修2）

第二節(jié)分子的空間結(jié)構(gòu)

第3課時(shí)

雜化軌道理論

人教版選擇性必修2學(xué)習(xí)目標(biāo)1.認(rèn)識(shí)分子結(jié)構(gòu)以及雜化軌道理論。2.分析雜化類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系學(xué)習(xí)目標(biāo)1.通過(guò)認(rèn)識(shí)分子結(jié)構(gòu)以及雜化軌道理論,分析雜化類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系,培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析的核心素養(yǎng)。2.結(jié)合實(shí)例了解共價(jià)分子具有特定的空間結(jié)構(gòu),并可運(yùn)用雜化軌道理論進(jìn)行解釋,培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)。素養(yǎng)目標(biāo)情境引入甲烷分子呈正四面體形，它的4個(gè)C—H的鍵長(zhǎng)相同，H—C—H的鍵角為109°28′。根據(jù)價(jià)鍵理論，甲烷的4個(gè)C—H單鍵都應(yīng)該是σ鍵，然而，碳原子的4個(gè)價(jià)層原子軌道是3個(gè)相互垂直的2p軌道和1個(gè)球形的2s軌道，用它們跟4個(gè)氫原子的1s原子軌道重疊，不可能得到正四面體形的甲烷分子。

如何解決這一矛盾呢？教學(xué)過(guò)程為了解決這一矛盾，1931年由鮑林等人在價(jià)鍵理論的基礎(chǔ)上提出雜化軌道理論，它實(shí)質(zhì)上仍屬于現(xiàn)代價(jià)鍵理論，但是它在成鍵能力、分子的空間構(gòu)型等方面豐富和發(fā)展了現(xiàn)代價(jià)鍵理論。鮑林教學(xué)過(guò)程一、雜化軌道理論

1.概念：

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(guò)程叫做原子軌道的雜化。重新組合后的新的原子軌道，叫做雜化原子軌道，簡(jiǎn)稱雜化軌道。(1)只有在形成化學(xué)鍵時(shí)才能雜化(2)只有能量相近的軌道間才能雜化2.雜化條件：教學(xué)過(guò)程3.雜化軌道的特征：

(1)雜化前后軌道數(shù)不變(2)雜化后的新軌道能量、形狀都相同(3)雜化過(guò)程中軌道的方向發(fā)生變化(4)雜化軌道只用于形成σ鍵和容納孤電子對(duì)4.常見(jiàn)雜化類型：spsp2sp3教學(xué)過(guò)程二、雜化類型和立體結(jié)構(gòu)1.sp3雜化戰(zhàn)

教學(xué)過(guò)程二、雜化類型和立體結(jié)構(gòu)1.sp3雜化戰(zhàn)

①

CH4中的碳原子sp3雜化（碳的價(jià)層電子對(duì)為4）

C原子的4個(gè)sp3雜化軌道分別與4個(gè)氫原子的1s軌道形成4個(gè)s-sp3σ鍵，形成正四面體結(jié)構(gòu)

類似的：CCl4、SiF4、ClO4-等AB4型化合物

注意:烴基中的飽和碳原子也采取sp3雜化s-sp3σ鍵教學(xué)過(guò)程1.sp3雜化戰(zhàn)

②

NH3中的N原子sp3雜化（N的價(jià)層電子對(duì)為4）NH3為三角錐形，類似的還有NF3、PH3等

N原子的4個(gè)sp3雜化軌道分別與3個(gè)氫原子的1s軌道形成3個(gè)s-sp3σ鍵，剩余1個(gè)sp3雜化軌道含一對(duì)孤電子對(duì)教學(xué)過(guò)程1.sp3雜化

③H2O中的O原子sp3雜化（O的價(jià)層電子對(duì)為4）O原子的4個(gè)sp3雜化軌道分別與2個(gè)氫原子的1s軌道形成2個(gè)s-sp3σ鍵，剩余2個(gè)sp3雜化軌道含2對(duì)孤電子對(duì).H2O的空間結(jié)構(gòu)為V形，類似的還有H2S、SCl2等教學(xué)過(guò)程2.sp2雜化

教學(xué)過(guò)程戰(zhàn)①BF3中的B原子sp2雜化（B的價(jià)層電子對(duì)為3）B原子的3個(gè)sp2雜化軌道分別與3個(gè)F原子的2p軌道形成3個(gè)p-sp2σ鍵.BF3的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，類似的還有SO3、NO3-等2.sp2雜化教學(xué)過(guò)程

②CH2=CH2中的C原子sp2雜化戰(zhàn)C原子的2個(gè)sp2雜化軌道分別與2個(gè)H原子的1s軌道形成2個(gè)s-sp2σ鍵，另一個(gè)sp2雜化軌道與另一個(gè)C原子的sp2雜化軌道頭碰頭形成1個(gè)σ鍵。兩個(gè)C剩余未參與雜化的2p軌道肩并肩形成π鍵2.sp2雜化教學(xué)過(guò)程

②CH2=CH2中的C原子sp2雜化注意：有機(jī)物中形成雙鍵的碳原子均為sp2雜化教學(xué)過(guò)程3.sp

雜化

教學(xué)過(guò)程①BeCl2中Be原子的sp雜化3.sp

雜化Be原子的2個(gè)sp雜化軌道分別與Cl原子的3p軌道形成σ鍵ClClsppxpx教學(xué)過(guò)程②CH≡CH分子中碳原子的sp雜化3.sp

雜化

兩個(gè)碳原子的1個(gè)sp雜化軌道相互重疊形成sp-spσ

鍵，另外1個(gè)雜化軌道與氫原子1s軌道重疊形成兩個(gè)s-spσ

鍵，未參與雜化的2個(gè)2P軌道相互重疊形成2個(gè)π鍵。教學(xué)過(guò)程②CH≡CH分子中碳原子的sp雜化3.sp

雜化注意：有機(jī)物中形成三鍵的碳原子均為sp雜化教學(xué)過(guò)程三、雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系雜化類型spsp2sp3軌道夾角180°120°109°28′雜化軌道示意圖

實(shí)例BeCl2BF3CH4分子結(jié)構(gòu)示意圖分子空間結(jié)構(gòu)直線形平面三角形正四面體

1.當(dāng)雜化軌道全部用于形成σ鍵時(shí)，分子或離子的空間結(jié)構(gòu)與雜化軌道的空間結(jié)構(gòu)相同教學(xué)過(guò)程

2.當(dāng)雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對(duì)時(shí)，孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用，會(huì)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(duì)數(shù)空間結(jié)構(gòu)實(shí)例AB2sp21V形SO2AB3sp31三角錐形NH3、PCl3、NF3、H3O＋AB2或(B2A)2V形H2S、NH2-教學(xué)過(guò)程四、判斷中心原子雜化軌道類型的方法中心原子的雜化軌道數(shù)=價(jià)層電子數(shù)=σ鍵電子對(duì)數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)①當(dāng)中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4時(shí)，其雜化類型為sp3雜化；②當(dāng)中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3時(shí)，其雜化類型為sp2雜化；③當(dāng)中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2時(shí)，其雜化類型為sp雜化。雜化軌道只能用于形成σ鍵或者用來(lái)容納未參與成鍵的孤電子對(duì)，而兩個(gè)原子之間只能形成一個(gè)σ鍵。1.根據(jù)雜化軌道數(shù)目判斷教學(xué)過(guò)程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雜化教學(xué)過(guò)程

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.根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷

③若雜化軌道之間的夾角為180°，則中心原子發(fā)生sp雜化sp3sp3sp3sp3sp2sp2spspsp2sp24.有機(jī)物中根據(jù)結(jié)構(gòu)判斷(1)CH3CH2CH3(2)CH3CH=CH2(3)HC≡CCH=CH2教學(xué)過(guò)程教學(xué)過(guò)程思考與討論：確定BF3和H3O+的中心原子的雜化軌道類型,并與同學(xué)討論第一步：

計(jì)算中心原子孤電子對(duì)數(shù)第二步：計(jì)算價(jià)層電子對(duì)數(shù)第四步：確定雜化軌道類型第三步：確定雜軌道數(shù)3+0＝33+1＝4sp2sp334氨氣分子的空間構(gòu)型是三角錐形，而甲烷是正四面體形，這是因?yàn)?)A．兩種分子的中心原子雜化軌道類型不同，NH3為sp2型雜化，而CH4是sp3型雜化B．NH3分子中N原子形成三個(gè)雜化軌道，CH4分子中C原子形成4個(gè)雜化軌道C．NH3分子中有一對(duì)未成鍵的孤對(duì)電子，它對(duì)成鍵電子的排斥作用較強(qiáng)D．氨氣分子是極性分子，而甲烷是非極性分子典例1．【答案】D

課堂練習(xí)典例2．【答案】D

課堂練習(xí)缺電子化合物是指電子數(shù)不符合路易斯結(jié)構(gòu)(一個(gè)原子通過(guò)共享電子使其價(jià)層電子數(shù)達(dá)到8，H原子達(dá)到2所形成的穩(wěn)定分子結(jié)構(gòu))要求的一類化合物。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A．NH3、BF3、BF中只有BF3是缺電子化合物B．BF3、BF中心原子的雜化方式分別為sp2、sp3C．BF3與NH3反應(yīng)時(shí)有配位鍵生成D．BF的鍵角小于NH3典例3．課堂練習(xí)8.回答下列問(wèn)題(1)圖(a)為S8的結(jié)構(gòu)，其硫原子的雜化軌道類型為_(kāi)_____。(2)氣態(tài)三氧化硫以單分子形式存在，其分子的空間結(jié)構(gòu)為_(kāi)___________；固體三氧化硫中存在如圖(b)所示的三聚分子，該分子中S原子的雜化軌道類型為_(kāi)____。(3)COCl2分子中所有原子均滿足8電子構(gòu)型，COCl2分子中σ鍵和π鍵的個(gè)數(shù)比為_(kāi)_____，中心原子的雜化方式為_(kāi)____。平面三角形sp3sp33∶1sp2(4)As4O6的分子結(jié)構(gòu)如圖所示，其中As原子的雜化方式為_(kāi)______。(5)AlH4-中，Al原子的軌道雜化方式為_(kāi)_____。sp3sp3課堂小結(jié)課后