第2章 第2节 第2课时 杂化轨道理论简介（Word教参）-【优化指导】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 课程标准 核心素养目标 结合实例了解共价分子具有特定的空间结构，并可运用相关理论和模型进行解释和预测。 结合实例了解杂化轨道理论的要点和类型(sp3、sp2、sp)，基于分子组成和结构，运用杂化轨道理论解释简单共价分子(或离子)的空间结构。(证据推理与模型认知) [对应学生用书P47] 知识点一 杂化轨道理论及要点 1．杂化轨道理论 (1)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。 (2)在外界条件的影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的原子轨道的过程叫做原子轨道的杂化。组合后形成的一组新的原子轨道叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。 2．甲烷分子呈正四面体形的分析 (1)当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道会发生混杂，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，各指向正四面体的4个顶角，夹角109°28′，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)当碳原子跟4个氢原子结合时，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，故CH4分子呈正四面体形的空间结构。 知识点二 三种杂化类型及分析 1．sp3杂化 (1)杂化方式 能量相近的1个s轨道和3个p轨道发生杂化，形成4个sp3杂化轨道，VSEPR模型为四面体形。 (2)杂化过程示意图 2．sp2杂化 (1)杂化方式 能量相近的1个s轨道和2个p轨道发生杂化，形成3个sp2杂化轨道，VSEPR模型为平面三角形，未参与杂化的p轨道用于形成π键。 (2)杂化过程示意图 3．sp杂化 (1)杂化方式 能量相近的1个s轨道和1个p轨道发生杂化，形成2个sp杂化轨道，VSEPR模型为直线形，未参与杂化的p轨道用于形成π键。 (2)杂化过程示意图 VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型 VSEPR模型及名称 中心原子的杂化轨道类型 典型例子 sp CO2 sp2 SO2 sp3 H2O sp2 SO3 sp3 NH3 sp3 CH4 [对应学生用书P49] 探究一　杂化轨道理论的要点及理解 ►情境探究 杂化轨道理论(Hybrid Orbitai Theory)是1931年由鲍林(Pauling L)等人在价键理论的基础上提出，实质上仍属于现代价键理论。该理论指出：一个原子中的几个原子轨道经过再分配而组成的互相等同的轨道。原子在化合成分子的过程中，根据原子的成键要求，在周围原子影响下，将原有的原子轨道进一步线性组合成新的原子轨道。这种在一个原子中不同原子轨道的线性组合，称为原子轨道的杂化，杂化后的原子轨道称为杂化轨道。 [问题设计] 1．碳原子中1s轨道和2p轨道能否发生杂化？为什么？ 提示：不能；碳原子中1s轨道和2p轨道的能量相差较大，不能发生杂化，只有能量相近的原子轨道才能发生杂化。 2．原子轨道发生杂化形成的杂化轨道都用于形成σ键，这种观点是否正确？为什么？ 提示：不正确；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。 3．碳原子的2p轨道只有2个单电子，理论上只能形成2个C—H，那么CH4中共价键是如何形成的？ 提示：碳原子发生sp3杂化时，2s轨道的1个电子先跃迁到2p轨道，使得2s、2p轨道均含1个单电子，2s轨道和3个2p轨道杂化形成4个sp3杂化轨道，且各含1个单电子，再与氢原子的1s轨道中电子形成共价键。 ►归纳拓展 杂化轨道理论的要点及其理解 ►对点训练 1．(2022·湖南襄阳高二期末)下列关于杂化轨道的说法错误的是(　　) A．杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变 B．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180° C．部分四面体形、三角锥形、V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释 D．杂化轨道全部参与形成共价键 D　解析：原子轨道发生杂化时，轨道数目不变，但轨道的形状(电子云伸展方向)发生变化，A正确；sp3、sp2、sp杂化轨道的形状分别为正四面体形、平面正三角形和直线形，夹角分别为109°28′、120°、180°，B正确；部分四面体形、三角锥形(中心原子有1个孤电子对)、V形(中心原子有2个孤电子对)分子的中心原子均采取sp3杂化，其分子结构可以用sp3杂化轨道解释，C正确；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，D错误。 2．(2022·辽宁锦州高二期末)下列关于原子轨道的说法正确的是(　　) A．凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其空间结构都是正四面体形 B．CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成