2.2.3雜化軌道理論(學(xué)案)高二化學(xué)人教版選擇性必修2

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)2.2.3雜化軌道理論【教材分析】本節(jié)從分子結(jié)構(gòu)的測定、三原子、四原子、五原子分子的立體構(gòu)型為例，介紹典型分子立體構(gòu)型；然后從價層電子對互斥理論和雜化軌道理論解釋分子結(jié)構(gòu)的多樣性和復(fù)雜性，并根據(jù)上述理論判斷簡單分子和離子的構(gòu)型?！菊n程目標】課程目標學(xué)科素養(yǎng)1.了解雜化軌道理論的基本內(nèi)容。2.在理解雜化軌道理論的基礎(chǔ)上，對分子的空間構(gòu)型進行解釋和預(yù)測。1.微觀探析：通過雜化軌道理論的學(xué)習(xí),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.模型認知：通過雜化軌道理論的學(xué)習(xí),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?！窘虒W(xué)重難點】雜化軌道理論一、新課導(dǎo)入甲烷呈正四面體形，它的4個C—H鍵的鍵能、鍵長相同，H—C—H的鍵角109°28′，按照我們已經(jīng)學(xué)過的價鍵理論，甲烷的4個CH單鍵都應(yīng)該是σ鍵，然而，碳原子的4個價層原子軌道是3個相互垂直的2p軌道和1個球形的2s軌道，用它們跟4個氫原子的1s原子軌道重疊，不可能得到正四面體形的甲烷分子。請解釋原因。解釋：當碳原子與4個氫原子形成甲烷分子時，碳原子的2s軌道和3個2p軌道會發(fā)生，混雜時保持不變，卻得到4個新的相同、不同的軌道，各指向的4個頂角，夾角，稱為軌道，表示這4個軌道是由1個軌道和3個軌道雜化形成的。當碳原子跟4個氫原子結(jié)合時，碳原子以4個sp雜化軌道分別與4個氫原子的1s軌道重疊，形成4個CH，因此呈正四面體形的空間結(jié)構(gòu)。二、學(xué)生討論（對照學(xué)案分組討論、同步板書）三、聚焦展示學(xué)習(xí)目標一、雜化軌道理論(1)雜化軌道理論是一種理論，是鮑林為了解釋分子的提出的。①軌道的雜化：在外界條件影響下，原子內(nèi)部的原子軌道發(fā)生混雜，重新組合成一組新的軌道的過程。②雜化軌道：原子軌道雜化后形成的一組新的原子軌道，叫做，簡稱軌道。③軌道雜化的過程：激發(fā)→雜化→軌道重疊。(2)雜化軌道理論要點：①原子在成鍵時，同一原子中的原子軌道可重新組合成雜化軌道。②參與雜化的原子軌道數(shù)形成的雜化軌道數(shù)。③雜化改變了原子軌道的、。雜化使原子的成鍵能力。④雜化前后原子軌道數(shù)目（參加雜化的軌道數(shù)目等于形成的雜化軌道數(shù)目），且雜化軌道的能量。⑤原子軌道的雜化只有在的過程中才會發(fā)生，的原子不可能發(fā)生雜化。⑥雜化軌道用于形成或者用來容納未參與成鍵的。未參與雜化的p軌道可用于形成。分子的空間結(jié)構(gòu)主要取決于原子軌道的。⑦雜化軌道數(shù)=中心原子上的+與中心原子結(jié)合的。【針對訓(xùn)練1】下列關(guān)于雜化軌道說法錯誤的是()A．同一原子中能量相近的原子軌道參與雜化B．雜化軌道能量集中，有利于牢固成鍵C．雜化軌道比原軌道能量更低D．雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對學(xué)習(xí)目標二、雜化類型1、sp3雜化軌道。【案例展示】sp3雜化軌道——CH4分子的形成CH4是由1個軌道和3個軌道雜化形成的，sp3雜化軌道的夾角為，呈空間正四面體形這種雜化方式我們稱為。根據(jù)價層電子對互斥模型，NH3和H2O的VSEPR模型跟CH4一樣也是四面體形，因此它們的中心原子也是采取了sp3雜化?！景咐治觥咳缭贜H3分子中，氮原子的3個sp3雜化軌道與3個氫原子的1s原子軌道重疊形成3個NHσ鍵，其中1個sp3雜化軌道中占有孤電子對，因此氨分子呈三角錐形?！緦W(xué)生活動】請模仿NH3的中心原子N的雜化和成鍵過程，用雜化軌道理論來解釋H2O的空間結(jié)構(gòu)。【針對訓(xùn)練2】下列有關(guān)sp3雜化軌道說法錯誤的是()A．sp3雜化軌道是由任意的1個s軌道和3個p軌道混合形成的四個sp3雜化軌道B．凡中心原子采取sp3雜化的分子，其VSEPR模型都是(正)四面體C．分子中中心原子通過sp3雜化軌道成鍵時，該分子不一定為正四面體結(jié)構(gòu)D．NH3和CH4兩個分子中中心原子N和C都是通過sp3雜化軌道成鍵2、sp2雜化軌道【案例展示】sp2雜化軌道——BF3分子的形成sp2雜化軌道是由一個軌道和兩個軌道雜化而得。sp2雜化軌道間的夾角為，呈平面三角形(如BF3)?！景咐治觥縮p2雜化軌道——CH2=CH2分子的形成sp2雜化后，未參與的一個軌道可以用于形成，如乙烯分子碳碳雙鍵的形成?！踞槍τ?xùn)練3】下列有關(guān)雜化軌道說法錯誤的是()只要分子構(gòu)型為平面三角形，中心原子不一定為sp2雜化B．雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對C．凡AB3型的共價化合物，其中心原子A均采取sp3雜化軌道成鍵D．AlCl3中Al原子是sp2雜化，則Al2Cl6中Al原子也是sp2雜化3、sp雜化軌道【案例展示】sp雜化軌道——BeCl2分子的形成sp雜化軌道是由ns軌道和np軌道雜化而得。sp雜化軌道間的夾角為，呈形(如BeCl2)。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(gòu)成直線形的BeCl2分子。【案例分析】sp雜化軌道——乙炔分子的形成sp雜化后，未參與雜化的np軌道可以用于形成π鍵，如乙炔分子中的C≡C鍵的形成。【針對訓(xùn)練4】下列有關(guān)雜化軌道說法正確的是()A．中心原子是sp雜化的，其分子構(gòu)型不一定為直線形B．SO2中硫原子采取sp2雜化，則CO2中碳原子也采取sp2雜化C．丙烯腈分子中，碳原子的雜化方式有sp3、sp2D．乙炔分子中碳原子雜化方式為sp,，π鍵由未參與雜化的p軌道形成四、總結(jié)提升1、對雜化過程的理解：2、雜化軌道理論和VSEPR理想模型的關(guān)系雜化類型spsp2sp3參與雜化的原子軌道1個s和1個p1個s和2個p1個s和3個p雜化軌道數(shù)________________________雜化軌道間夾角________________________空間指向直線正三角形三個頂點正四面體四個頂點五、自我檢測1、下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是()A．CO2和SO2B．CH4與NH3C．BeCl2與BF3D．C2H4與C2H2(C2H2的結(jié)構(gòu)簡式為CH≡CH)2、對乙烯分子中的化學(xué)鍵分析正確的是()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之間是未能參加雜化的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之間是未能參加雜化的2p軌道形成的π鍵3、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．sp2sp2B．sp3sp3C．sp2sp3 D．sp1sp34、完成填空(1)對于CH4、NH3、H2O三分子，中心原子都采用________雜化，鍵角由大到小順序是。(2)對于H2O、BeCl2、BF3、C2H2、C2H4、CH4、C6H6、NH3、CO2等分子，中心原子采用sp1雜化的：，中心原子采用sp2雜化的：，中心原子采用sp3雜化的：。2.2.3雜化軌道理論一、知識填空新課導(dǎo)入：混雜、軌道總數(shù)、能量、方向、正四面體、109°28'、sp3雜化、s、p、σ鍵學(xué)習(xí)目標一：價鍵、空間結(jié)構(gòu)、能量相近、雜化原子軌道、雜化、能量相近、等于、形狀、方向、增加、不變、形成分子、孤立、σ鍵、孤電子對、π鍵、雜化類型、孤電子對數(shù)、原子數(shù)學(xué)習(xí)目標二：s、p、109°28′、sp3雜化；ns、np、120°；雜化、np、π鍵；一個、一個、180°、直線；兩個【學(xué)生活動】在H2O分子中，氧原子的2個sp3雜化軌道與2個氫原子的1s原子軌道重疊形成2個OHσ鍵，其中2個sp3雜化軌道中占有孤電子對，因此氨分子呈V形。二、針對訓(xùn)練1、CA.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，即只有能量相近的原子軌道才能參與雜化。B.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(xué)鍵。C.雜化軌道能量介于原來的不同軌道的能量之間，如sp3軌道的能量介于s軌道和P軌道之間。D.雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對，正確。2、AA.sp3雜化軌道是由中心原子的1個s軌道和3個p軌道混合形成的四個sp3雜化軌道，錯誤。B.凡中心原子采取sp3雜化的分子，其VSEPR模型都是(正)四面體，正確。C.分子中中心原子通過sp3雜化軌道成鍵時，該分子正四面體結(jié)構(gòu)或三角錐形或折線形，正確。D.NH3和CH4兩個分子中中心原子N和C都是通過sp3雜化軌道成鍵，正確。3、BA.只要分子構(gòu)型為平面三角形，中心原子均為sp2雜化，錯誤。B.π鍵是由未參與雜化的軌道“肩并肩”重疊形成的，雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納孤電子對。C.BF3中B原子的價層電子對數(shù)為3，雜化軌道類型為sp2。D.AlCl3中Al原子是sp2雜化；Al2Cl6為締合雙分子，Al原子形成4個共價鍵，是sp3雜化。4、AA.中心原子是sp雜化的，其分子構(gòu)型一定為直線形。B.一個二氧化碳分子中含有2個σ鍵且中心原子不含孤電子對，所以碳原子采取sp雜化而不是sp2雜化。C.碳碳雙鍵中碳原子雜化類型為sp2，碳氮叁鍵中碳原子雜化類型為sp。D.碳原子的2s軌道和一個2p軌道形成sp雜化軌道，剩下的兩個2p軌道以肩并肩的方式形成兩個π鍵二、自我檢測1、BCO2分子中，C原子為sp雜化，SO2分子中的S原子為sp2雜化；CH4分子中C原子為sp3雜化，NH3分子中N原子也為sp3雜化；BeCl2分子中Be原子為sp雜化，BF3分子中B原子為sp2雜化；C2H2分子中C原子為sp雜化，而C2H4分子中C原子為sp2雜化。2、A乙烯分子中存在4個C—H鍵和1個C=C鍵，C原子上孤電子對數(shù)為0，