新教材2024版高中化學(xué)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課時雜化軌道理論學(xué)生用書新人教版選擇性必修2

第2課時雜化軌道理論課程目標(biāo)1．了解雜化軌道理論的基本內(nèi)容。2．能依據(jù)雜化軌道理論推斷簡潔分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。圖說考點(diǎn)必備基礎(chǔ)——自學(xué)·嘗試雜化軌道理論簡介1．用雜化軌道理論說明甲烷分子的形成在形成CH4分子時，碳原子的一個______軌道和三個______軌道發(fā)生混雜，形成四個能量相同、方向不同的______雜化軌道。四個______雜化軌道分別與四個H原子的1s軌道重疊成鍵形成CH4分子，所以四個C—Hσ鍵是等同的?？杀硎緸?．雜化軌道的類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系雜化類型spsp2sp3參與雜化的原子軌道及數(shù)目ns________________________np________________________雜化軌道數(shù)目________________________雜化軌道間的夾角________________________雜化軌道示意圖空間結(jié)構(gòu)________________________實例BeCl2、CO2BCl3、BF3CF4、SiCl43.雜化軌道理論的要點(diǎn)(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)成鍵實力增加雜化變更原有軌道的________和____________，使原子形成的共價鍵更堅實。(4)排斥力最小雜化軌道為使相互間的排斥力最小，在空間取________夾角分布。不同的雜化軌道伸展方向不同；同一組雜化軌道的伸展方向不同，但________完全相同。[即學(xué)即練]1．推斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)雜化軌道與參與雜化的原子軌道的數(shù)目相同，但能量不同。()(2)雜化軌道間的夾角與分子內(nèi)的鍵角不愿定相同。()(3)凡是中心原子實行sp3雜化軌道成鍵的分子其空間結(jié)構(gòu)都是正四面體形。()(4)凡AB3型的共價化合物，其中心原子A均接受sp3雜化軌道成鍵。()(5)依據(jù)中心原子的價層電子對數(shù)，一般可以確定其雜化方式以及VSEPR模型。()2．下列分子的鍵角為109°28′的是()A．CCl4 B．NH3 C．H2O D．P43．下列分子的立體構(gòu)型，可以用sp雜化方式說明的是()A．HCl B．BeCl2 C．BCl3 D．CCl44．下列對sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角的比較，得出結(jié)論正確的是()A．sp雜化軌道的夾角最大B．sp2雜化軌道的夾角最大C．sp3雜化軌道的夾角最大D．sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角相等核心素養(yǎng)——合作·共享提升點(diǎn)雜化軌道理論及其應(yīng)用例完成下表中的空白粒子中心原子價層電子對數(shù)中心原子雜化軌道類型VSEPR模型空間結(jié)構(gòu)NCOSSF2AlF3NHSOCl2IO狀元隨筆價層電子對數(shù)與雜化軌道數(shù)相等[提升](雙選)下列各組微粒中，中心原子雜化軌道類型相同的是()A．H2S與OF2 B．NCl3與BCl3C．PCl3與H2O2 D．COCl2與SOF2【關(guān)鍵實力】雜化軌道理論及其應(yīng)用1．雜化軌道理論(1)形成分子時，通常存在激發(fā)、雜化和軌道重疊等過程。但原子軌道的雜化只有在形成分子的過程中才會發(fā)生，孤立的原子是不行能發(fā)生雜化的。(2)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。(3)一般說來，中心原子有幾個軌道參與雜化，就會形成幾個能量相同的雜化軌道，就能形成幾個共價鍵，形成對應(yīng)的空間結(jié)構(gòu)。但假如分子中存在孤對電子，空間結(jié)構(gòu)會發(fā)生變更，如H2O、NH3等。(4)sp雜化和sp2雜化的兩種形式中，原子還有未參與雜化的p軌道，可用于形成π鍵，而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對電子。2．雜化軌道類型(1)sp3雜化：同一個原子中能量相近的一個ns軌道與三個np軌道進(jìn)行混合重新組四個新的原子軌道，即sp3雜化軌道。如CH4分子中sp3雜化軌道形成示意圖：(2)sp2雜化：同一個原子中能量相近的一個ns軌道與兩個np軌道進(jìn)行雜化組合成三個新的sp2雜化軌道。如C2H4分子中sp2雜化軌道形成示意圖：(3)sp雜化：同一個原子中能量相近的一個ns軌道與一個np軌道進(jìn)行雜化組合成兩個新的sp雜化軌道。如C2H2分子中sp雜化軌道形成示意圖：3．用雜化軌道理論說明典型分子的空間結(jié)構(gòu)(1)NH3分子的空間結(jié)構(gòu)在形成NH3分子時，氮原子的2s和2p原子軌道發(fā)生了sp3雜化，形成四個sp3雜化軌道，但NH3分子中只有三個軌道中的未成對電子分別與H原子的1s電子形成σ鍵，另一個軌道中有一對孤對電子，不能再與H原子形成σ鍵，但孤對電子對成鍵電子對有較強(qiáng)的排斥作用，使三個N—H鍵鍵角變小(鍵角為107°)，所以氨分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形。(2)BF3分子的空間結(jié)構(gòu)B原子的電子排布為1s22s22p1，在形成BF3分子時，B原子的一個2s電子激發(fā)到一個空的2p軌道中，使B原子的電子排布變?yōu)?s22s12px12py1。B原子的2s和兩個2p軌道發(fā)生了sp2(3)BeCl2分子的空間結(jié)構(gòu)Be原子的電子排布為1s22s2，在形成BeCl2分子時，Be原子的一個2s電子激發(fā)到一個空的2p軌道中，經(jīng)過雜化形成兩個sp雜化軌道，與Cl原子中的3p軌道重疊形成兩個sp-pσ鍵。由于雜化軌道的夾角是180°，所以形成的BeCl2分子的空間構(gòu)型是直線形。狀元隨筆雜化軌道類型的推斷方法1．依據(jù)雜化軌道之間的夾角推斷若雜化軌道之間的夾角為109°28′，則中心原子發(fā)生sp3雜化；若雜化軌道之間的夾角為120°，則中心原子發(fā)生sp2雜化；若雜化軌道之間的夾角為180°，則中心原子發(fā)生sp雜化。2．依據(jù)分子(或離子)的空間結(jié)構(gòu)推斷(1)正四面體形→中心原子為sp3雜化；三角錐形→中心原子為sp3雜化。(2)平面三角形→中心原子為sp2雜化。(3)直線形→中心原子為sp雜化。3．依據(jù)中心原子的價層電子對數(shù)推斷若中心原子有2個價層電子對，中心原子接受sp雜化；若有3個價層電子對，中心原子接受sp2雜化；若有4個價層電子對，中心原子接受sp3雜化。素養(yǎng)形成——自測·自評1.下列關(guān)于雜化軌道的說法錯誤的是()A．同一原子中能量相近的原子軌道參與雜化B．軌道數(shù)目雜化前后可以相等，也可以不等C．雜化軌道能量集中，有利于堅實成鍵D．CH4分子中兩個sp3雜化軌道的夾角為109°28′2．下列對乙烯分子中化學(xué)鍵的分析正確的是()A．sp2雜化軌道形成σ鍵、未雜化的2p軌道形成π鍵B.sp2雜化軌道形成π鍵、未雜化的2p軌道形成σ鍵C.C、H之間是sp2雜化軌道形成的σ鍵，C、C之間是未能參與雜化的2p軌道形成的π鍵D．C、C之間是sp2雜化軌道形成的σ鍵，C、H之間是未能參與雜化的2p軌道形成的π鍵3．下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是()A．C2H2與C2H4 B．CO2與SO2C．CH4與NH3 D．BeCl2與BF34．在BrCH=CHBr分子中，C—Br鍵接受的成鍵軌道是()A．sp-p B．sp2-sC．sp2-p D．sp3-p5．下列分子或離子中，其中心原子的雜化方式和分子或離子的空間結(jié)構(gòu)均正確的是()A．C2H2：sp2、直線形 B.SO42-C．H3O＋：sp3、V形 D．BF3：sp2、平面三角形6．在SO2分子中，分子的立體結(jié)構(gòu)為V形，S原子接受sp2雜化，那么SO2的鍵角()A．等于120° B．大于120°C．小于120° D．等于180°7．利用雜化軌道理論填寫下表。分子或離子中心原子雜化類型空間結(jié)構(gòu)COSiF4BHCHAsBr3H2F＋BeF2SCl2第2課時雜化軌道理論必備基礎(chǔ)一、1.2s2psp3sp32．111123234180°120°109°28′直線形平面三角形正四面體形3．(3)形態(tài)伸展方向(4)最大形態(tài)即學(xué)即練1．(1)√(2)√(3)×(4)×(5)√2．解析：A、B、C三項中心原子均以sp3雜化，但B、C兩項中含有孤電子對(NH3：1對；H2O：2對)，故A項鍵角為109°28′。D項無雜化軌道，P—P鍵之間的鍵角為60°。答案：A3．解析：HCl為雙原子分子，雙原子分子中不存在雜化過程；CCl4分子的立體構(gòu)型呈正四面體形，碳原子以4個sp3雜化軌道分別與4個氯原子的各1個3p軌道重疊形成4個σ鍵；BeCl2是直線形分子，鈹原子以2個sp雜化軌道分別與2個氯原子的各1個3p軌道重疊形成2個σ鍵；BCl3為平面三角形結(jié)構(gòu)，硼原子以3個sp2雜化軌道分別與3個氯原子的各1個3p軌道重疊形成3個σ鍵。答案：B4．解析：sp雜化軌道的夾角為180°，sp2雜化軌道的夾角為120°，sp3雜化軌道的夾角為109°28′。答案：A核心素養(yǎng)例答案：粒子中心原子價層電子對數(shù)中心原子雜化軌道類型VSEPR模型空間結(jié)構(gòu)N2sp直線形直線形COS2sp直線形直線形SF24sp3四面體V形AlF33sp2平面三角形平面三角形NH4sp3四面體V形SOCl23sp2平面三角形平面三角形IO4sp3四面體三角錐形提升解析：H2S與OF2中中心原子價層電子對數(shù)均為4，發(fā)生sp3雜化，A符合題意；NCl3與BCl3分子中中心原子雜化方式分別為sp3、sp2雜化，B不符合題意；PCl3與H2O2中中心原子雜化方式均為sp3雜化，C符合題意；COCl2與SOF2的中心原子雜化方式分別為sp2、sp3雜化，D不符合題意。答案：AC素養(yǎng)形成1．解析：參與雜化的原子軌道，其能量不能相差太大，如1s軌道與2s、2p軌道能量相差太大，不能形成雜化軌道，即同一原子中只有能量相近的原子軌道才能參與雜化，故A正確；軌道數(shù)目雜化前后確定相等，故B錯誤；雜化軌道的電子云一頭大一頭小，成鍵時利用大的一頭，可使電子云重疊程度更大，形成堅實的化學(xué)鍵，故C正確；CH4分子中每兩個sp3雜化軌道的夾角都為109°28′，故D正確。答案：B2．解析：乙烯分子中存在4個C—H鍵和1個C=C鍵，C原子上無孤電子對，σ鍵電子對數(shù)為3，則C原子實行sp2雜化，C、H之間是sp2雜化軌道形成的σ鍵，C、C之間有一個是sp2雜化軌道形成的σ鍵，另一個是未參與雜化的2p軌道形成的π鍵。答案：A3．解析：C2H2分子中的C接受sp雜化，C2H4分子中的C接受sp2雜化，故A不正確；CO2分子中的C接受sp雜化，SO2分子中的S接受sp2雜化，故B不正確；CH4分子中的C接受sp3雜化，NH3分子中的N也接受sp3雜化，故C正確；BeCl2分子中的Be接受sp雜化，BF3分子中的B接受sp2雜化，故D不正確。答案：C4．解析：BrCH=CHBr分子中的兩個碳原子都是實行sp2雜化，溴原子的價電子排布式為4s24p5，4p軌道上有一個單電子，與碳原子的一個sp2雜化軌道成鍵，故C—Br鍵接受的成鍵軌道是sp2－p，C項正確。答案：C5．解析：乙炔的結(jié)構(gòu)式為H—C≡C—H，每個碳原子的價層電子對數(shù)是2，且不含孤電子對，所以C原子均實行sp雜化，C2H2為直線形結(jié)構(gòu)，A項錯誤；SO42-的中心原子的價層電子對數(shù)＝4＋12×(6＋2－4×2)＝4，所含孤電子對數(shù)為0，雜化軌道數(shù)為4，S原子實行sp3雜化，分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，B項錯誤；H3O＋的中心原子的價層電子對數(shù)＝3＋12×(6－1－3×1)＝4，所以中心原子實行sp3雜化，因該離子