第2章 第2节 第2课时 杂化轨道理论简介（课件PPT）-【优化指导】2024-2025学年新教材高中化学选择性必修2（人教版2019 单选版）

第二章 分子结构与性质 第二节　分子的空间结构 第2课时　杂化轨道理论简介 栏目索引 基础落实 梳理必备知识 重难探究 提升关键能力 学以致用 发展科学素养 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。 　　证据推理与模型认知：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。 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 1．杂化轨道理论的提出 (1)杂化轨道理论是一种____理论，是鲍林为了解释分子的________提出的。 价键 空间结构 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R (2)鲍林提出杂化轨道理论的要点 ①当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的____轨道和3个____轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数____，得到4个新的能量____、方向____的轨道，各指向正四面体的4个顶角，夹角__________，称为____________，表示这4个轨道是由__个s轨道和__个p轨道杂化形成的。 2s 2p 不变 相同 不同 109°28′ sp3杂化轨道 1 3 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R ②当碳原子跟4个氢原子结合时，碳原子以4个___杂化轨道分别与4个氢原子的____轨道重叠，形成4个C—H ____，故CH4分子呈__________的空间结构。 sp3 1s σ键 正四面体形 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 2．原子轨道的杂化和杂化轨道 (1)原子轨道的杂化 在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的原子轨道的过程叫做原子轨道的杂化。 (2)杂化轨道 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 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 二、杂化轨道的类型与分子的空间结构 1．杂化轨道的类型及空间结构 (1)sp3杂化 ①杂化方式 能量相近的sp3杂化轨道是由__个s轨道和__个p轨道杂化形成的，杂化轨道的空间结构为________。 1 3 四面体形 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R ②杂化过程示意图 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R (2)sp2杂化 ①杂化方式 sp2杂化轨道由__个s轨道和__个p轨道杂化而得，杂化轨道的空间结构为__________，未参与杂化的p轨道用于形成____。 ②杂化过程示意图 1 2 平面三角形 π键 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R (3)sp杂化 ①杂化方式 sp杂化轨道由__个s轨道和__个p轨道杂化而得，杂化轨道的空间结构为______，未参与杂化的p轨道用于形成____。 1 1 直线形 π键 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R ②杂化过程示意图 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 2．VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型 VSEPR 模型 VSEPR 模型名称 ______ 平面三 角形 四面体 ____ ______ 四面体 ________ 中心原子 的杂化轨 道类型 ____ ____ ____ sp2 ____ ____ 典型例子 CO2 SO2 H2O SO3 NH3 CH4 直线形 平面 三角形 正四面体 sp sp2 sp3 sp3 sp3 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R ◆名师点拨 杂化轨道理论的解读 (1)原子形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程，发生轨道杂化的原子一定是中心原子。 (2)原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子不能发生杂化。 (3)杂化前后原子轨道总数不变，即参与杂化的轨道数目＝形成的杂化轨道数目。 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R (4)杂化后原子轨道的伸展方向、形状发生改变，但杂化轨道的形状完全相同。 (5)只有能量相近的原子轨道才能杂化(如2s、2p轨道)。 (6)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，未参与杂化的p轨道用于形成π键。 (7)杂化轨道总数＝中心原子的价层电子对数＝中心原子上的孤电子对数＋σ键电子对数。 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R ◆拓展延伸 未参与杂化的p轨道形成π键 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R ◆拓展延伸 等性杂化和不等性杂化 杂化 方式 等性杂化 不等性杂化 sp sp2 sp3 sp3 轨道间的夹角 180° 120° 109°28′ <120° <120° 孤电子对数 0 0 0 1 2 中心原子上的 成键电子对数 2 3 4 3 2 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 杂化 方式 等性杂化 不等性杂化 sp sp2 sp3 sp3 分子空间结构 直线形 平面三角形 四面体形 三角锥形 V形 实例 BeCl2 BF3 CH4、 SiCl4 NH3、 PH3 H2O、 H2S 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R (1)若原子轨道杂化后形成的杂化轨道完全相同，这种杂化称为等性杂化；若形成的杂化轨道中有1个或几个被孤电子对占据，使得轨道夹角改变，这种杂化称为不等性杂化。一、杂化轨道理论及要点 (2)中心原子不含孤电子对时采取等性杂化，含有孤电子对则采取不等性杂化。 (3)采取等性杂化时，杂化轨道的空间结构和分子的空间结构相同。 (4)采取不等性杂化时，杂化轨道的空间结构与分子的空间结构不同。 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R × × √ × 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 探究一 判断分子(或离子)中心原子的杂化轨道类型 “达芦那韦”可用于已使用过抗逆转录病毒药物的HIV(人类免疫缺陷病毒)感染的成人患者的治疗。合成“达芦那韦”的部分路线如图所示： 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R [问题设计] (1)判断A分子中碳原子的杂化轨道类型，并分析分子中所有原子能否共平面。 提示：A中碳原子采取sp2杂化；苯环和—CHO都是平面形结构，单键可以旋转，故所有原子可能共平面。 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R (2)判断B、C分子中碳、氮原子的杂化轨道类型。 提示：B分子中碳原子采取sp2、sp3杂化，氮原子采取sp2杂化；C分子中碳原子采取sp2、sp3杂化，氮原子采取sp3杂化。 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 判断中心原子杂化轨道类型的方法 (1)根据中心原子的价层电子对数判断 中心原子价 层电子对数 2 3 4 中心原子杂 化轨道类型 sp杂化 sp2杂化 sp3杂化 应用示例 BeCl2、CO2 SO2、BF3 H2O、NH3 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R (2)根据杂化轨道数目判断 一般来说，杂化轨道数＝中心原子上的孤电子对数＋中心原子的σ键电子对数，根据杂化轨道总数判断杂化轨道类型，判断有机物分子中C、N等原子的杂化轨道类型较为实用。 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 代表物 杂化轨道数 杂化轨道类型 HC≡CH 0＋2＝2 sp杂化 CH2===CH2 0＋3＝3 sp2杂化 CH3CH3 0＋4＝4 sp3杂化 0＋3＝3 sp2杂化 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 杂化轨道夹角 180° 120° 109°28′ 中心原子杂 化轨道类型 sp杂化 sp2杂化 sp3杂化 应用示例 CO2 BF3 CH4 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 【例1】 下列分子中心原子的杂化轨道类型相同，分子的空间结构也相同的是(　　　　　) A．H2O、SO2 B．H2O、NH3 C．NH3、HCHO D．BeCl2、CO2 D 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 分子式 H2O SO2 NH3 HCHO BeCl2 CO2 中心原子价层电子对数 4 3 4 3 2 2 孤电子对数 2 1 1 0 0 0 杂化轨道类型 sp3 sp2 sp3 sp2 sp sp 分子空 间结构 V形 V形 三角 锥形 平面三 角形 直线形 直线形 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R C 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R B 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R A．sp3、sp3、sp3 B．sp3、sp3、sp2 C．sp2、sp3、sp2 D．sp3、sp2、sp2 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 探究二 应用杂化轨道理论解释分子(或离子)的空间结构 环硼氮六烷(B3N3H6)是低挥发性白色晶体，微溶于水，易溶于丙酮等溶剂，可用来制造具有耐油、耐高温性能的特殊材料。由于其分子结构(如图所示)及物理性质与苯很相似，也有大π键，故又称无机苯。 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R [问题设计] (1)判断环硼氮六烷分子中B、N的杂化方式，并判断所有原子是否共平面。 提示：B、N均采取sp2杂化；分子中所有原子均共平面。 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R (3)大π键常表示为 ，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数。环硼氮六烷分子中大π键可表示为__________，据此推测形成大π键时，中心原子采取的杂化方式可能为____________。 提示：　sp2杂化或sp杂化 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 1．利用杂化轨道理论解释分子(或离子)的空间结构 分子(或离子)的 空间结构 直线形 平面 三角形 四面体形或三 角锥形 V形 中心原子 杂化轨道类型 sp杂化 sp2杂化 sp3杂化 sp2或 sp3杂化 应用示例 BeCl2、 CS2 CH2O、 AlCl3 CH4、 NH3 SO2(sp2)、 H2O(sp3) 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 2.根据π键判断有机物中碳原子的杂化方式及原子是否共平面 (1)若有机物中碳原子未形成π键，则采取sp3杂化，分子中所有原子一定不共平面。 (2)若有机物中碳原子形成1个π键，则采取sp2杂化，分子中所有原子可能共平面。 (3)若碳原子形成2个π键，则采取sp杂化，分子中所有原子可能共平面。 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 【例2】 1-乙基-3-甲基咪唑 被广泛应用于有机合成和聚合反应、分离提纯以及电化学研究中。下列关于1-乙基-3-甲基咪唑的说法错误的是(　　　　　) A．1 mol阳离子中含有σ键数目为19NA B．五元环处于同一平面，则两个氮原子的杂化方式分别为sp3、sp2 C.阴离子是正四面体形，中心原子采取sp3杂化 D．该物质中含有离子键、共价键 B 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R B 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R D 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 1．下列关于杂化轨道理论的说法正确的是(　　　　　) A．凡是中心原子采取sp2杂化的分子，其空间结构都是平面三角形 B．P4和CH4都是正四面体形分子，且键角都为109°28′ C．在BF3、SO3、NCl3分子中，各原子的最外层均不满足8电子稳定结构 D．在NH3和B2H6中，N和B均采取sp3杂化 D 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 中心原子采取sp2杂化的分子，其空间结构与孤电子对数有关，若没有孤电子对，则为平面三角形，如BF3，若含有1个孤电子对，则分子为V形，如SO2，A错误；P4和CH4都是正四面体形分子，P4的磷原子均在正四面体的顶角上，键角为60°，而CH4的C在正四面体的中心，H在顶角上，键角为109°28′，B错误；NCl3分子中N与3个Cl各共用1对电子，N与Cl均满足8电子稳定结构，C错误。 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R A 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R C 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R D 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 解析： H2O中氧原子的价层电子对数为4，含有2个孤电子对，氧原子采取sp3杂化，则H2O分子的空间结构为V形；NH3中氮原子的价层电子对数为4，含有1个孤电子对，氮原子采取sp3杂化，则NH3分子的空间结构为三角锥形；CS2中碳原子的价层电子对数为2，不含孤电子对，碳原子采取sp杂化，则CS2分子的空间结构为直线形；CH4中碳原子的价层电子对数为4，不含孤电子对，碳原子采取sp3杂化，则CH4分子的空间结构为正四面体形；BF3分子中硼原子的价层电子对数为3，不含孤电子对，硼原子采取sp2杂化，则BF3分子的空间结构为平面三角形。 第二章 分子结构与性质 化学 选择性必修2 物质结构与性质 R 课时梯级训练（9） 谢谢观看！ $$