高考化學雜化軌道理論講義

雜化軌道理論學生姓名：科目：化學日期：審核人：一、課前小測：時間15min、正確率常見的分子、離子的價層電子對數(shù)和立體構型分子或離子σ鍵電子對數(shù)中心原子孤電子對數(shù)價層電子對數(shù)=σ+孤電子對數(shù)VSEPR模型立體構型axb(a－xb)/2分子CO2BeCl2SO2SO3離子H3O＋CO32－二、放電影三、內(nèi)容講解考點1.雜化軌道理論【相關知識回顧】1．s、p能級與軌道數(shù)s、p能級對應的原子軌道數(shù)分別為1、3，所能容納的最多電子數(shù)分別為2、6（一）雜化軌道理論的提出雜化軌道理論是美國化學家鮑林為了解釋分子的立體構型而提出的一種價鍵理論，它較好地解決了分子的立體結構與價鍵理論之間的矛盾。例如，甲烷分子呈正四面體形。他認為：當碳原子與4個氫原子形成CH4分子時，碳原子的1個2s軌道和3個2p軌道會發(fā)生混雜，而得到4個相同的、夾角為109°28′的雜化軌道，稱為sp3雜化軌道。碳原子以4個sp3雜化軌道分別與4個氫原子的1s軌道重疊，形成4個“C—H”σ鍵（“sp3-s”σ鍵），因此呈正四面體的立體構型。（二）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的過程叫做原子軌道的雜化，組合后形成一組新的原子軌道，叫做雜化原子軌道，簡稱雜化軌道。（三）軌道雜化的過程雜化軌道理論認為在形成分子時，通常存在激發(fā)、雜化和軌道重疊等過程。如CH4分子的形成過程：【同步訓練】8．用雜化軌道理論解釋甲烷分子的四面體結構，下列說法不正確的是（）A．C原子的四個雜化軌道的能量一樣 B．C原子的sp3雜化軌道之間夾角一樣C．C原子的4個價電子分別占據(jù)4個sp3雜化軌道 D．C原子有1個sp3雜化軌道由孤對電子占據(jù)（四）雜化軌道的類型1．sp3雜化sp3雜化軌道是由一個s軌道和三個p軌道組合而成的。sp3雜化軌道間的夾角是109°28′，呈正四面體形。例如CH4分子的立體構型。說明：①能級相近的原子軌道才能形成雜化軌道②有幾個原子軌道參與雜化，就形成幾個雜化軌道③雜化軌道只用于形成σ鍵或者用來容納未參與成鍵的孤電子對④未參與雜化的p軌道，可用于形成π鍵2．sp2雜化sp2雜化軌道是由一個s軌道和兩個p軌道組合而成的。sp2雜化軌道間的夾角是120°，呈平面三角形。例如BF3分子的立體構型：3．sp雜化sp雜化軌道是由一個s軌道和一個p軌道組合而成的。sp雜化軌道間的夾角是180°，呈直線形。例如，氣態(tài)BeCl2分子的立體構型：方法與技巧——雜化類型的判斷因為雜化軌道只能用于形成σ鍵或者用來容納孤電子對，而兩個原子之間只能形成一個σ鍵，故有下列關系：雜化軌道數(shù)＝中心原子孤電子對數(shù)＋中心原子結合的原子數(shù)代表物雜化軌道數(shù)雜化軌道類型代表物雜化軌道數(shù)雜化軌道類型CO20＋2＝2spNH3CH2O0＋3＝3sp2H2OCH40＋4＝4sp3HCN【例3】指出下列分子中，中心原子可能采取的雜化軌道類型，并預測分子的立體構型。（1）BeCl2（2）PCl3（3）BCl3（4）CS2（5）SCl2雜化軌道立體構型【同步訓練】1．原子序數(shù)小于36的X、Y、Z、W四種元素，其中X是形成化合物種類最多的元素，Y原子基態(tài)時最外層電子數(shù)是其內(nèi)層電子數(shù)的2倍，Z原子基態(tài)時2p原子軌道上有3個未成對的電子，W的原子序數(shù)為29?；卮鹣铝袉栴}：Y2X2分子中Y原子軌道的雜化類型為，1molY2X2含有σ鍵的數(shù)目為。2．下列是A、B、C、D、E五種短周期元素的某些性質。ABCDE化合價－4－2－1－2－1電負性2.52.53.03.54.0（1）E原子的外圍電子排布圖為。（3）BD2分子中B原子的雜化方式為雜化，分子的立體構型為。3．有A、B、C、D、E五種短周期元素，它們的原子序數(shù)依次增大，其中B是地殼中含量最多的元素。已知A、C及B、D分別是同主族元素，且B、D兩元素原子核內(nèi)質子數(shù)之和是A、C兩元素原子核內(nèi)質子數(shù)之和的2倍；在處于同周期的C、D、E三元素中，E的原子半徑最小；通常條件下，五種元素的單質中有三種氣體，兩種固體。(1)B、C兩元素按原子個數(shù)1∶1組成的化合物F中的陰陽離子比為________，F(xiàn)中既存在離子鍵又存在________共價鍵(填“極性”或“非極性”)。(2)試比較D、E兩元素的最高價氧化物對應水化物的酸性強弱(填寫化學式)：________＞________。(3)將E單質通入A、B、C三種元素組成的化合物的水溶液中，寫出反應的離子方程式：__________________________________________________。(4)寫出兩種均含A、B、C、D四種元素的化合物在溶液中相互反應，且生成氣體的化學方程式：____________________________________________。(5)D的氫化物分子中，D原子的雜化方式是________，空間構型是________。四、三步一回頭考點2.判斷分子或離子立體構型的方法（1）用VSEPR理論判斷。（2）用鍵角判斷，分子的立體構型和鍵角的關系如下表：分子類型鍵角立體構型舉例AB2180°直線形CO2、BeCl2＜180°V形H2O、H2SAB3120°平面三角形BF3、BCl3＜120°三角錐形NH3、PH3、H3O＋AB4109°28′正四面體形CH4、CCl4、NH4＋（3）根據(jù)雜化軌道類型判斷由于雜化軌道類型不同，雜化軌道間的夾角也不相同，其成鍵時鍵角也就不相同，故雜化軌道類型與分子的立體構型有關。如下表：雜化類型spsp2sp3用于雜化的原子軌道數(shù)234雜化軌道間的夾角180°120°109°28′立體構型直線形平面三角形正四面體形【總結】VSEPR模型與中心原子的雜化軌道類型的關系VSEPR模型VSEPR模型名稱直線形平面三角形四面體形正四面體形立體構型直線形V形平面三角形V形三角錐形正四面體形中心原子的雜化軌道類型spsp2sp3雜化軌道夾角180°120°（或略小于120°）109°28′（或略小于109°28′）雜化軌道示意圖例子CO2、C2H2SO2、O3SO3、BF3、H2C＝CH2、HCHOH2ONH3、H3O＋、SO32－CH4、NH4＋【針對練習】（22佛山二模）（4）的空間構型為__________．（20全國I卷）（3）磷酸根離子的空間構型為_______，其中P的價層電子對數(shù)為_______、雜化軌道類型為_______。（22廣一模）（3）化合物I中碳原子的雜化軌道類型為___________，化合物II中陽離子的空間構型為___________。（22廣二模）（22全國甲卷）(4)CF2=CF2和ETFE分子[是四氟乙烯(CF2=CF2)的共聚物]中C的雜化軌道類型分別為_______和_______；（注意共聚物的陷阱）【同步訓練】1．關于原子軌道的說法正確的是（）A．凡是中心原子采取sp3雜化成鍵的分子，其立體構型都是正四面體B．CH4分子中的sp3雜化軌道是由4個H原子的1s軌道和C原子的2p軌道雜化而成的C．sp3雜化軌道是由同一個原子中能量相近的s軌道和p軌道雜化而成的新軌道D．凡是AB3型的共價化合物，其中心原子A均采用sp3雜化成鍵2．關于原子軌道的說法正確的是（）A．凡是中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子其幾何構型都是正四面體B．CH4分子中的sp3雜化軌道是由4個H原子的1s軌道和C原子的2p軌道混合起來而形成的C．sp3雜化軌道是由同一個原子中能量相近的s軌道和p軌道混合起來形成的一組能量相近的新軌道D．凡AB3型的共價化合物，其中中心原子A均采用sp3雜化軌道成鍵3．下列說法中能說明BF3分子中的4個原子位于同一平面的是（）A．任意兩個B－F鍵的夾角相等 B．3個B－F鍵鍵能相等C．3個B－F鍵鍵長相等 D．任意兩個B－F鍵間的夾角為120°4．通常把原子總數(shù)和價電子總數(shù)相同的分子或離子稱為等電子體。人們發(fā)現(xiàn)等電子體的空間結構相同，則下列有關說法中正確的是（）A．CH4和NH4+是等電子體，鍵角均為60°B．NO3－和CO32－是等電子體，均為平面正三角形結構C．H3O+和PCl3是等電子體，均為三角錐形結構D．B3N3H6和苯是等電子體，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重疊的軌道5．短周期主族元素W、X、Y、Z的原子序數(shù)依次增大，W、X原子的最外層電子數(shù)之比為4∶3，Z原子比X原子的核外電子數(shù)多4。下列說法正確的是（）A．W、Y、Z的電負性大小順序一定是Z＞Y＞W(wǎng)B．W、X、Y、Z的原子半徑大小順序可能是W＞X＞Y＞ZC．Y、Z形成的分子的空間構型可能是正四面體 D．WY2分子中σ鍵與π鍵的數(shù)目之比是2∶17．X、Y、Z、W是元素周期表前四周期中的四種常見元素,其相關信息如下表：元素相關信息XX的基態(tài)原子核外3個能級上有電子，且每個能級上的電子數(shù)相等Y常溫常壓下，Y單質是淡黃色固體，常在火山口附近沉積ZZ和Y同周期，Z的電負性大于YWW的一種核素的質量數(shù)為63，中子數(shù)為34(1)Z位于元素周期表第周期第族，Y的氫化物空間構型是。(2)XY2是一種常用的溶劑，XY2的分子中存在個σ鍵。在H－Y、H－Z兩種共價鍵中，鍵的極性較強的是，鍵長較長的是。(3)XZ4分子中X以方式雜化。(4)寫出W元素的原子核外電子排布式。五、教學總結六、鞏固練習（15分鐘2小題共23分）1．下列說法正確的是A．CH2Cl2分子的空間結構為正四面體形B．H2O分子中氧原子的雜化軌道類型為sp2，分子的立體構型為V形C．CO2分子中碳原子的雜化軌道類型為sp，分子的立體構型為直線形D．SO的空間結構為平面三角形2．下列關于雜化軌道的說法錯誤的是A．并不是所有的原子軌道都參與雜化 B．同一原子中能量相近的原子軌道參與雜化C．雜化軌道能量集中，有利于牢固成鍵 D．雜化軌道都用來成鍵3．下列關于σ鍵和π鍵的說法中，不正確的是A．σ鍵由原子軌道“頭碰頭”重疊形成 B．N2分子中的π鍵為p-pπ鍵，π鍵不能繞鍵軸旋轉C．HCl分子中的σ鍵為s-sσ鍵 D．p軌道和p軌道之間既能形成π鍵，又能形成σ鍵4．在乙烯分子中有σ鍵和π鍵，下列說法不正確的是A．中心原子采用sp2雜化 B．乙烯分子中有4個σ鍵和2個π鍵C．雜化軌道形成σ鍵、未雜化的2p軌道形成π鍵 D．乙烯分子中所有原子一定在同一平面5．已知Zn2+的4s軌道和4p軌道可以形成sp3型雜化軌道，那么[ZnCl4]2-的立體構型為A．正四面體形 B．平面正方形C．可能為正四面體也可能為平面正方形 D．正六面體形6．已知，和碳元素同主族的X元素位于元素周期表中的第一個長周期，短周期元素Y原子的最外層電子數(shù)比內(nèi)層電子總數(shù)少3，它們形成的化合物分子式是XY4。試回答：(1)X元素的基態(tài)原子的核外電子排布式為___________，Y元素原子最外層