第二章第二节分子空间结构（2）（导学案）（附带答案解析）- 2023-2024学年高二化学同步教学课件+导学案（人教版2019选择性必修2）

第二节分子的空间结构（2) 【学习目标】 1、知道杂化轨道理论的基本内容，能根据杂化轨道理论确定简单分子的立体构型 2、通过杂化轨道理论的学习，掌握中心原子杂化轨道类型判断的方法 【主干知识梳理】 一、杂化轨道理论简介 1、杂化轨道理论的提出 用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成 CH4分子呈正四面体形，4个CH的键长相同，HC一H的键角为10928'。碳原子的价电子排布图为 四☐ 2s 即，根据共价键的饱和性，碳原子只有2个未成对电子，只能形成2个共价键，而实际上碳原 H 子都是形成了4个共价键，只能是2s2上面的1个电子激发到2p2上面，形成了2s 2即，此时有4 个未成对电子，满足形成4个共价键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2印轨道和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。为解决 这一问题，鲍林提出了杂化轨道理论：当碳原子与4个氧原子形成CH4分子时，碳原子的2s轨道和3个 2卫轨道发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，却得到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，夹角为10928'，称为p3杂化轨道，表示这4个轨道由1s轨道和3个p轨道杂化形成 的。当碳原子跟4个氢原子结合时，碳原子以4个s3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道重叠形成4 个C一Hg键，所以4个C一H键是等同的 sp杂化 09928 p染化 2、杂化轨道理论一杂化轨道理论是一种价健理论，是龅林为了解释分子的立体构型提出的 ()轨道的杂化：在形成多原子分子时，中心原子价电子层上的来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 (2)杂化轨道：原子轨道杂化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 3、杂化轨道理论的要点 ()能量相近：原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道 如：2s轨道与3p轨道不能形成sp3杂化轨道，因为2s与3p不在同一能级，能量相差较大 (2)数目不变：杂化前后原子轨道数目不变（参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目），且杂化轨道的能量相 同 (③)成键能力增强：杂化改变了原子轨道的形状、方向。杂化使原子的成键能力增加。杂化轨道在角度分布上比 单纯的s或p轨道在某一方向上更集中，例如s轨道与p轨道杂化后形成的杂化轨道一头大一头小，如图 ©，成键时根据最大重叠原理，使它的大头与其他原子轨道重叠，重叠程度更大，形成的共价键 更牢固 ()排斥力最小：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，同一组杂化轨道的伸展方向不 同，但形状完全相同 1 【微点拨】 ①双原子分子中，不存在杂化过程 ②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 ③未参与杂化的p轨道可用于形成π键 ④杂化轨道呈“对称”分布，确保相互间斥力最小 【对点训练1】 1、下列关于杂化轨道的说法错误的是( A.并不是所有的原子轨道都参与杂化 B.同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化 C,杂化轨道能量集中，有利于牢固成键 D,杂化轨道都用来成键 2、下列有关杂化轨道的说法不正确的是() A,原子中能量相近的某些轨道，在成键时能重新组合成能量相等的新轨道 B.轨道数目杂化前后可以相等，也可以不等 C,杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理、最小排斥原理[来源：学科网ZXXK] D,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 二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系 1、杂化轨道的类型 (1)sp3杂化轨道一正四面体形 ①sp3杂化：sp3杂化轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化而成，每个sp3杂化轨道都含有14s和34p的成 分，p3杂化轨道间的夹角为10928'，空间结构为正四面体形（如CH、C℉4、CC)。如下图所示 杂化 ②CH4分子的形成 CH化学键的形成 sp3杂化轨道示意图 CH分子的立体构型 C、H原子形成CH4时，C原子2s上的1个电子激发到 空的2p轨道上，2s轨道与3个2p轨道发生sp3杂化， 形成了4个能量相等、相互夹角为109°28的4个相同的 杂化轨道（每个轨道上一个单电子），4个H原子的s轨道 109°28 与这4个sp3杂化轨道发生轨道重叠形成4个完全等同的 σ键，在空间对称分布。因而CH,是正四面体形的分子 田☐激发日H日杂化卫 2s 2p 2s 2p 基态 激发态 杂化轨道 (2)sp2杂化轨道一平面三角形 ①sp2杂化：sp2杂化轨道是由1个s轨道和2个p轨道杂化而成的，每个sp2杂化轨道含有13s和23p成分， sp2杂化轨道间的夹角都是120°，呈平面三角形，如下图所示 ▣ p茶化 PPP p染化 ②BF3分子的形成 BF3化学键的形成 sp2杂化轨道示意图 BF