第二章 第二节 第2课时 杂化轨道理论简介-【高考领航】2021-2022学年新教材高中化学选择性必修2同步核心辅导与测评教师用书（人教版）

第2课时　杂化轨道理论简介 学业要求解读 活动探究建议 1.了解杂化轨道理论的基本内容。 2.能够运用杂化轨道理论判断和解释简单分子或离子的空间结构。 1.交流讨论杂化轨道形成的过程及结果，杂化轨道理论对分子空间结构的解释。 2.将杂化轨道理论与价层电子对互斥理论相结合，解释分子或离子的空间结构。 学习任务一　杂化轨道 一、杂化轨道理论 杂化轨道理论是一种价键理论，是鲍林为了解释分子的空间结构提出的。 1．轨道的杂化 在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程。 　双原子分子中不存在杂化过程。 2．杂化轨道 原子轨道杂化后形成的一组新的原子轨道。 二、杂化轨道类型 1．sp3杂化轨道 2．sp杂化轨道 3．sp2杂化轨道 　杂化轨道用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对；未参与杂化的p轨道，可用于形成π键。 [思考1]　乙炔分子的碳原子采取什么杂化轨道？它的杂化轨道用于形成什么化学键？怎样理解它存在C≡C键？ 提示：在乙炔分子中，2个碳原子各以1个sp杂化轨道与氢原子的1s轨道重叠形成1个C—H σ键，同时又各以其另1个sp杂化轨道重叠形成1个C—C σ键，除此之外，每个碳原子通过2个未参加杂化的p轨道(相互垂直)形成了2个π键，因此，乙炔的C≡C键中有1个σ键和2个π键。 轨道的杂化与杂化轨道 [典例剖析] 　下列关于杂化轨道的叙述正确的是(　　) A．杂化轨道可用于形成σ键，也可用于形成π键 B．杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对 C．NH3中氮原子的sp3杂化轨道是由氮原子的3个p轨道与氢原子的s轨道杂化而成的 D．在乙烯分子中1个碳原子的3个sp2杂化轨道与3个氢原子的s轨道重叠形成3个C—H σ键 [思路点拨]　一是分析杂化轨道形成过程；二是分析杂化轨道特点。 [解析]　选B。杂化轨道只用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对，不能用来形成π键，故B正确，A不正确；NH3中氮原子的sp3杂化轨道是由氮原子的1个s轨道和3个p轨道杂化而成的，C不正确；在乙烯分子中，1个碳原子的3个sp2杂化轨道中的2个sp2杂化轨道与2个氢原子的s轨道重叠形成2个C—H σ键，剩下的1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成1个C—C σ键，D不正确。 [跟踪训练] 1．下列有关ABn分子中杂化轨道的说明正确的是(　　) A．杂化轨道的空间伸展方向、能量各不相同 B．杂化轨道的空间伸展方向、能量都相同 C．杂化轨道的数目与参与杂化的轨道数目相等 D．参与杂化的轨道上的电子均参与成键 解析：选C。杂化轨道的空间伸展方向不同，但能量相同，A、B项错误；参与杂化的轨道上的电子不一定均参与成键，如H2O分子中的氧原子上有4个杂化电子没有参与成键，D项错误。 2．如图是乙烯分子的模型，对乙烯分子中的化学键分析正确的是(　　) A．sp2杂化轨道形成σ键、未杂化的2p轨道形成π键 B．sp2杂化轨道形成π键、未杂化的2p轨道形成σ键 C．C—H之间是sp2杂化轨道形成的σ键，C===C之间是未能参加杂化的2p轨道形成的π键 D．C===C之间是sp2杂化轨道形成的σ键，C—H之间是未能参加杂化的2p轨道形成的π键 解析：选A。乙烯分子中存在4个C—H键和1个C===C键，C原子上孤电子对数为0，σ键电子对数为3，则C原子采取sp2杂化，C—H之间是C的sp2杂化轨道与H的s轨道形成的σ键，C===C之间有1个是sp2杂化轨道形成的σ键，还有1个是未参加杂化的2p轨道形成的π键，故A正确。 学习任务二　杂化轨道与分子空间结构的关系 1．杂化轨道全部用于形成σ键 杂化类型 sp sp2 sp3 轨道组成 一个ns和 一个np 一个ns和 两个np 一个ns和 三个np 轨道夹角 180° 120° 109°28′ 杂化轨道 示意图 实例 BeCl2 BF3 CH4 分子结构 示意图 分子空间 结构 直线形 平面三角形 正四面体形 2．杂化轨道中有未参与成键的孤电子对 由于孤电子对参与互相排斥，会使分子的空间结构与杂化轨道的形态有所区别。如水分子中氧原子的sp3杂化轨道有2个由孤电子对占据，其分子不呈正四面体形，而呈V形；氨分子中氮原子的sp3杂化轨道有1个由孤电子对占据，氨分子不呈正四面体形，而呈三角锥形。 [思考2]　甲醛分子中碳原子采取什么杂化轨道？存在哪些化学键？什么样的空间结构？ 提示：碳原子采取sp2杂化，甲醛分子中有2个C—H σ键，而C===O键中有1个σ键和1个π键。 平面三角形 [思考3]　确定BF3和H3O＋的中心原子的杂化轨道类型。 提示：首先确定分子或离子的VSEPR模型，然后