2.2.2 杂化轨道理论简介（Word教师用书）-【状元桥·优质课堂】2022-2023学年新教材高中化学选择性必修2（人教版2019）

第2课时　杂化轨道理论简介 [学习目标] 1.知道杂化轨道理论的基本内容，能判断共价分子或离子中原子的杂化类型。(证据推理与模型认知)　2.能根据杂化轨道理论解释和预测简单分子的空间结构。(证据推理与模型认知) 杂化轨道理论 1．用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成——sp3杂化型 (1)甲烷分子的空间结构：正四面体形，分子中的4个C—H键的键长相同，H—C—H的键角为109°28′,4个C—H单键都是σ键。　 (2)中心碳原子价电子构型：2s22p2 碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到正四面体形的甲烷分子。 (3)鲍林提出杂化轨道理论 ①当碳原子与4个氢原子形成CH4分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，得到4个新的能量相同、方向不同的轨道，称为sp3杂化轨道。表示这4个轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的。 ②当碳原子与4个氢原子结合时，碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道重叠，形成4个C—Hσ键，因此呈正四面体形的空间结构。 杂化轨道类型及分子立体构型 杂化类型 sp sp2 sp3 参与杂化的原子轨 道及数目 1个s轨道和1个p轨道 1个s轨道和2个p轨道 1个s轨道和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′ 立体构型名称 直线形 平面三角形 正四面体形 实例 CO2、C2H2 BF3、CH2O CH4、CCl4 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同。(√) (2)五原子分子的立体结构都是正四面体形。(×) (3)杂化轨道与参与杂化的原子轨道的数目相同，但能量不同。(√) (4)凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其立体构型都是正四面体形。(×) (5)凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键。(×) (1)杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同，中心原子杂化类型相同时，孤电子对数越多，键角越小。 (2)五原子分子不一定都是正四面体形。如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等，虽是四面体形，但键长、键角不完全相同，是变形的四面体结构。 (3)杂化类型相同的分子空间构型不一定相同，如CH4、NH3、H2O的中心原子都是sp3杂化，CH4是正四面体形，NH3是三角锥形，H2O是V形。 (4)中心原子的杂化轨道类型与分子的成键电子对数和孤电子对数有关。分子组成相同的共价化合物，中心原子的杂化轨道类型不一定相同，如NH3的中心原子是sp3杂化，BF3的中心原子是sp2杂化。 杂化轨道理论 1．结合教材，分析原子轨道杂化后，数量和能量有什么变化？ 答案　杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同，但能量不同。s轨道与p轨道的能量不同，杂化后，各杂化轨道能量相同。 2．2s轨道与3p轨道能否形成sp2杂化轨道？ 答案　不能。只有能量相近的原子轨道才能形成杂化轨道。2s与3p不在同一能级，能量相差较大。 1．杂化轨道理论要点 (1)只有能量相近的原子轨道才能杂化。 (2)杂化轨道数目和参与杂化的原子轨道数目相等，杂化轨道能量相同。 (3)杂化改变原有轨道的形状和伸展方向，使原子形成的共价键更牢固。 (4)杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同。 (5)杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对。杂化轨道数＝价层电子对数＝中心原子孤电子对数＋中心原子结合的原子数。 (6)未参与杂化的p轨道可用于形成π键。 2．根据杂化轨道数判断杂化类型 ABn型 中心原子价层电子对数 中心原子孤电子对数 中心原子结合的原子数 杂化轨道类型 示例 AB2 2 0 2 sp BeCl2、CO2 3 1 2 sp2 SO2 4 2 2 sp3 H2O、H2S AB3 3 0 3 sp2 BF3、SO3、CH2O 4 1 3 sp3 NH3、PCl3 AB4 4 0 4 sp3 CH4、CCl4 【例题1】 在分子中，羰基碳原子与甲基碳原子成键时所采取的杂化方式分别为(　　) A．sp2杂化；sp2杂化 B．sp3杂化；sp3杂化 C．sp2杂化；sp3杂化 D．sp杂化；sp3杂化 思维导引：以碳原子为中心原子的分子中碳原子的杂化类型：①没有形成π键，采取sp3杂化，如CH4、CCl4等；②形成一个π键，采取sp2杂化，如CH2===CH2等；③形成两个π键，采取sp杂化，如乙炔、