2.2.2 杂化轨道理论、配合物理论-2021-2022学年高中化学选修3【名师导航】同步Word教参(人教版)

第2课时　杂化轨道理论、配合物理论 目标与素养：1.了解杂化轨道理论、杂化类型对立体构型的解释及判断。(微观探析与模型认知)2.了解配位键的特点及形成，了解配合物的理论及其成键特征。(微观探析与科学探究) 一、杂化轨道理论简介 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。 2．杂化轨道理论解释CH4的正四面体结构 C与H形成CH4时，碳原子2s轨道中1个电子吸收能量跃迁到2p空轨道上，这个过程称为激发，但此时各个轨道的能量并不完全相同，于是1个2s轨道和3个2p轨道发生混杂，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道(其中每个杂化轨道中s成分占1/4，p成分占3/4)，如图1所示；4个sp3杂化轨道上的电子间相互排斥，使4个杂化轨道指向空间距离最远的正四面体的4个顶点，碳原子以4个sp3_杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个C—H σ键，从而形成CH4分子。由于4个C—H 键完全相同，所以形成的CH4分子为正四面体形，键角是109°28′，如图2所示。 图1　CH4分子中碳原子的杂化　　　　　图2 3．杂化轨道类型与VSEPR模型的关系 杂化类型 sp sp2 sp3 参与杂化的原子轨道及数目　　　 1个s轨道 1个p轨道 1个s轨道 2个p轨道 1个s轨道 3个p轨道 杂化轨道的数目　 2 3 4 杂化轨道 间的夹角 180° 120° 109°28′ VSEPR模型 直线形 平面三角形 四面体形 4.杂化轨道与共价键类型的关系 杂化轨道只能用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对，不能形成π键；未参与杂化的p轨道可用于形成π键。 　H2O分子中心原子是什么类型杂化？杂化轨道的作用是什么？ [答案]　sp3杂化，sp3杂化轨道形成2个σ键，两个sp3杂化轨道分别容纳一对孤电子对。 二、配合物理论简介 1．配位键 (1)配位键是一类“电子对给予­接受键”，是特殊的共价键。 (2)表示方法：配位键可以用A→B来表示，其中A提供孤电子对，B接受孤电子对。 2．配位化合物 (1)定义：通常把金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物，简称配合物。 (2)配合物的形成举例 实验操作 实验现象 有关离子方程式 滴加氨水后，试管中首先出现蓝色沉淀，氨水过量后沉淀逐渐溶解，形成深蓝色溶液，滴加乙醇后析出深蓝色晶体 Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH， Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－，[Cu(NH3)4]2＋＋SO＋H2O[Cu(NH3)4]SO4·H2O↓ 溶液颜色变红 Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3 (3)其他配离子[Ag(NH3)2]＋，[Zn(NH3)4]2＋等。 1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道 (　　) (2)杂化轨道可用于形成σ键和π键 (　　) (3)含有配位键的化合物一定是配位化合物 (　　) (4)在[Cu(NH3)4]2＋中NH3为配体，N为配位原子 (　　) [答案]　(1)×　(2)×　(3)×　(4)√ 2．s轨道和p轨道杂化的类型不可能有(　　) A．sp杂化　　　　　　 B．sp2杂化 C．sp3杂化 D．sp4杂化 [答案]　D 3．下列分子或离子的中心原子轨道杂化类型是什么？ (1)CO2________；(2)H2S________；(3)SO2________； (4)CO________；(5)NH________。 [答案]　(1)sp　(2)sp3　(3)sp2　(4)sp2　(5)sp3 杂化轨道类型判断 在形成多原子分子时，中心原子价电子层上的某些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，叫做轨道的杂化。 1．杂化轨道的4点认识 (1)在形成多原子分子时，中心原子价电子层上的某些能量相近的原子轨道(ns，np)发生杂化，双原子分子中不存在杂化过程。 (2)杂化过程中，原子轨道总数不变，即杂化轨道的数目与参与杂化的原子轨道数目相等。 (3)杂化过程中，轨道的形状发生变化，但杂化轨道的形状相同，能量相等。 (4)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，且杂化轨道之间要满足最小排斥原理。 2．杂化轨道类型的判断 (1)根据杂化轨道数判断：杂化轨道数＝中心原子上的孤电子对数＋中心原子结合的原子数，由杂化轨道数可判断杂化类型。 代表物 杂化轨道数 杂化轨道类型 CO2 0＋2＝2 sp CH2O 0＋3＝3 sp2 CH4