2023-2024學年蘇教版選擇性必修2 專題4　第1單元　課時1　分子的空間結構模型(雜化軌道理論) 課件（45張）

專題4分子空間結構與物質性質第一單元分子的空間結構課時1分子的空間結構模型(雜化軌道理論)內容索引學習目標活動方案課堂反饋學習目標1．了解雜化軌道理論。2．學會判斷中心原子雜化軌道類型。3．建立分子空間構型分析的思維模型?；顒臃桨?．下圖是甲烷分子的結構模型?；顒右唬赫J識甲烷結構，理解甲烷中碳原子的雜化軌道CH4分子的結構模型討論甲烷的分子式為什么是CH4？下圖所示的碳原子外圍電子的軌道表示式，你能否解釋甲烷分子為什么是正四面體結構？

【答案】

碳原子最外層為4個電子，跟4個氫原子形成4個共價鍵后，碳原子達到8電子穩(wěn)定結構，所以甲烷的分子式為CH4。根據(jù)前面所學知識，不能解釋甲烷分子為什么是正四面體結構。2．閱讀教材，用雜化軌道理論解釋甲烷分子的空間結構。(1)下圖是碳原子雜化軌道的形成圖：碳原子2s軌道上的1個電子進入2p空軌道，1個2s軌道和3個2p軌道“混合”起來，可表示為

。

你認為形成的sp3雜化軌道的能量是否相等？成分是否相同？【答案】

4個sp3雜化軌道能量相等、成分相同。(2)下圖是sp3雜化與H原子1s軌道形成共價鍵的過程：碳原子的4個sp3雜化軌道指向正四面體的4個頂點，每個軌道上都有一個未成對電子。碳原子的

4個

sp3雜化軌道分別與

4個H原子的

1s軌道重疊，形成

4個相同的

σ鍵，從而形成甲烷分子。你認為甲烷分子中的

4個C—H鍵是否相同？形成的分子是否是正四面體？【答案】

甲烷分子中的4個C—H鍵是相同的，形成的分子是正四面體形。3．結合教材，討論哪一類結構的微粒的中心原子一般采取sp3雜化？舉例說明。下圖是氯化鈹和氟化硼分子結構示意圖，分別是直線形分子和平面正三角形分子，如何用雜化軌道理論判斷分子的構型？活動二：學習雜化軌道理論BeCl2和BF3分子的結構示意圖雜化軌道的類型雜化類型spsp2sp3參與雜化的原子軌道及數(shù)目ns111np雜化軌道數(shù)目1232341．結合教材，討論常見的幾種雜化方式。上圖展示了三種雜化方式，討論三種雜化軌道由哪些軌道混合而成？形成的雜化軌道形狀分別是什么？【答案】

sp雜化軌道是由一個ns軌道和一個np軌道組合而成的，雜化軌道間的夾角為180°，呈直線形；sp2雜化軌道是由一個ns軌道和兩個np軌道組合而成的，雜化軌道間的夾角為120°，呈平面三角形；sp3雜化軌道是由一個ns軌道和三個np軌道組合而成的，雜化軌道間的夾角為109°28′，空間結構為正四面體形。2．下圖是形成氣態(tài)BeCl2分子過程中Be原子軌道形成雜化情況：結合圖示，描述BeCl2雜化情況，分析該分子呈直線形的原因?！敬鸢浮?/p>

雜化后的2個sp雜化軌道分別與氯原子的3p軌道發(fā)生重疊，形成2個σ鍵，構成直線形的BeCl2分子。3．下圖是BF3分子過程中B原子軌道雜化形成情況結合圖示分析，為什么BF3分子具有平面三角形結構？【答案】

B原子中的

3個sp2雜化軌道間的夾角為

120°，這

3個sp2雜化軌道分別與F原子的2p軌道形成σ鍵，因此BF3分子具有平面三角形結構。活動三：用雜化軌道理論解釋乙烷、乙烯、乙炔分子中的成鍵情況乙烯和乙炔的結構示意圖結合雜化軌道理論，分析乙烷、乙烯、乙炔分子中的成鍵情況?！敬鸢浮?/p>

在

C2H6分子中，C原子均采用

sp3雜化，每個C原子的

3個

sp3軌道分別與

3個H原子的

1s軌道重疊形成C—Hσ鍵；兩個C原子各以

1個sp3軌道發(fā)生重疊形成C—Cσ鍵。在C2H4分子中，C原子均采用sp2雜化，每個C原子的2個sp2軌道分別與2個H原子的1s軌道重疊形成C—Hσ鍵；兩個C原子各以1個sp2軌道發(fā)生重疊形成C—Cσ鍵，各以1個未雜化的2p軌道發(fā)生重疊，形成π鍵。在與溴發(fā)生加成反應時，π鍵發(fā)生斷裂。在C2H2分子中，C原子均采用

sp雜化，每個C原子的

1個

sp軌道分別與

1個

H原子的

1s軌道重疊形成C—Hσ鍵；兩個C原子各以1個

sp軌道發(fā)生重疊形成C—Cσ鍵，各以

2個未雜化的

2p軌道發(fā)生重疊，形成

2個

π鍵。在與足量溴發(fā)生加成反應時，2個

π鍵發(fā)生斷裂。1．討論不同雜化類型的差異，填寫下表?；顒铀模簹w納小結與應用雜化類型spsp2sp3參與雜化的原子軌道

雜化軌道及數(shù)目

1個s軌道1個p軌道1個s軌道2個p軌道1個s軌道3個p軌道2個sp雜化軌道3個sp2雜化軌道4個sp3雜化軌道雜化類型spsp2sp3雜化軌道示意圖

分子結構示意圖

雜化類型spsp2sp3雜化軌道間夾角

形成分子空間結構

實例

180°120°109°28′直線形平面三角形正四面體形BeCl2、C2H2BF3CH4、CCl42．CH4、NH3、H2O分子中，中心原子形成什么類型的雜化？【答案】

均為sp3雜化。課堂反饋12345678910111213141516【解析】NH3、CH4、H2O分子中的中心原子的雜化軌道數(shù)均為4，都是sp3雜化，A、B、D錯誤；BF3中的B原子的雜化軌道數(shù)為0＋3＝3，為sp2雜化，C正確。1．下列分子中的中心原子是sp2雜化的是 (

)A．NH3

B．CH4

C．BF3

D．H2OC1234567891011122．下列關于雜化軌道的說法中，錯誤的是 (

)A．ⅠA族元素成鍵時不可能有雜化軌道B．雜化軌道既可能形成

σ鍵，也可能形成

π鍵C．s軌道和p軌道雜化不可能有

sp4雜化軌道出現(xiàn)D．孤電子對有可能參加雜化B【解析】ⅠA族元素如果是堿金屬，易失電子，如果是H，一個電子在1s能級上，不可能雜化，A正確；雜化軌道只能形成σ鍵，不可能形成π鍵，B錯誤；p能級只有3個p軌道，不可能有sp4雜化，C正確；水分子中O的雜化方式是sp3，兩個孤電子對是完全一樣的，參與了雜化，D正確。1234567891011121234567891011123．(2020·瓦房店中學期末)下列分子或離子的中心原子雜化軌道類型不同的是

(

)A1234567891011121234567891011124．下列關于雜化軌道的說法錯誤的是 (

)A．所有的原子軌道都參與雜化形成雜化軌道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．雜化軌道中不一定都填充一個電子A【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，即只是能量相近的原子軌道才能參與雜化，A錯誤，B正確；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，形成牢固的化學鍵，C正確；并不是所有的雜化軌道中都會有電子，也可以是空軌道，也可以有一對孤電子對(如NH3、H2O)，D正確。123456789101112【解析】np軌道有三個：npx、npy、npz，當s軌道和p軌道雜化時只有三種類型：①sp雜化：即一個s軌道和一個p軌道的雜化；②sp2雜化：即一個s軌道和兩個p軌道的雜化；③sp3雜化：即一個s軌道和三個p軌道的雜化。1234567891011125．S軌道和

p軌道雜化的類型不可能有 (

)A．sp雜化 B．sp2雜化C．sp3雜化 D．sp4雜化D1234567891011126．下列分子或離子的中心原子采用sp3雜化的是 (

)A．①②④

B．①⑤

C．②③

D．③⑤B1234567891011127．(2021·南京六校期末聯(lián)考)

5B、6C、7N、8O是短周期主族元素。下列說法正確的是

(

)A．元素

C在周期表中位于第2周期Ⅳ族B．N2H4中氮原子的軌道雜化類型：sp2C．第一電離能：N>O>C

D．最高價氧化物對應的水化物的酸性：H3BO3>H2CO3C【解析】元素C在周期表中位于第2周期ⅣA族，A錯誤；N2H4中氮原子形成3個σ鍵，還有一對孤電子對，為sp3雜化，B錯誤；同周期自左至右第一電離能呈增大趨勢，但N原子2p能級軌道半滿，更穩(wěn)定，第一電離能大于相鄰元素，所以第一電離能：N>O>C，C正確；同周期主族元素自左至右非金屬性增強，最高價氧化物對應水化物的酸性增大，所以酸性：H3BO3＜H2CO3，D錯誤。123456789101112【解析】中間的碳原子形成了3個σ鍵，無未成鍵電子對，需要形成3個雜化軌道，采用的雜化方式是sp2雜化；兩邊的碳原子各自形成了4個σ鍵，無未成鍵電子對，需要形成4個雜化軌道，采用的雜化方式是sp3雜化，C正確。1234567891011128．在

中，中間的碳原子和兩邊的碳原子分別采用的雜化方式是

(

)A．sp2、sp2

B．sp3、sp3

C．sp2、sp3

D．sp、sp3C1234567891011129．(2021·河南長葛一中質檢)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軌道混合形成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新軌道D．凡AB3型的共價化合物，其中心原子A均采用sp3雜化軌道成鍵C【解析】凡是中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子其幾何構型不一定都是正四面體，如NH3，屬于三角錐形，A錯誤；sp3雜化軌道指一個原子同一電子層內由一個ns軌道和三個np軌道發(fā)生雜化形成的軌道，不是不同原子的雜化，B錯誤；sp3雜化軌道的定義就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新軌道，C正確；比如SO3屬于sp2雜化，D錯誤。12345678910111212345678910111210．如圖所示，在乙烯分子中有5個σ鍵、1個π鍵，下列表述正確的是

(

)A．C、H之間是sp2雜化軌道形成的鍵，C、C之間是未參加雜化的2p軌道形成的π鍵B．C、C之間是sp2雜化軌道形成的鍵，C、H之間是未參加雜化的2p軌道形成的π鍵C．sp2雜化軌道形成σ鍵，未雜化的2p軌道形成π鍵D．sp2雜化軌道形成π鍵，未雜化的2p軌道形成σ鍵C【解析】C、C之間除未參加雜化的2p軌道形成的π鍵外，還有sp2雜化軌道形成的σ鍵，A錯誤；C、H之間是sp2雜化軌道形成的σ鍵，B錯誤；sp2雜化軌道形成σ鍵，未雜化的2p軌道形成π鍵，C正確，D錯誤。123456789101112123456789101112(1)分子空間結構為正四面體形的是_______(填序號，下同)。(2)中心原子為sp3雜化的是_____________，中心原子為sp2雜化的是_______，中心原子為sp雜化的是_____。(3)所有原子共平面