2.2.2 杂化轨道理论简介-【状元桥·优质课堂】2024-2025学年高中化学选择性必修2（人教版2019）

化学选择性必修2课堂学案 课术·随堂演练 1,(分子结构的测定)能够确定有机物相对分子 2 HCI-CaC十CO2↑+HO可用于实验室 质量的方法是 ( 制备CO,气体。下列有关该反应中各物质的 A.红外光谱 B.质谱 说法正确的是 () C,核磁共振氢谱 D.紫外光谱 A.CO2和HO均为三原子分子，二者空间结 2.(常见分子的空间结构)下列分子的空间结构 构相同 错误的是 B.CaCO,中阴离子的VSEPR模型为四面体 C.键角由大到小的顺序为C)>CO>HO A.SO: B.NHO- D.根据VSEPR模型可知，CaCl2的空间结构 为直线形 5.(综合应用)根据所学知识填空： c.cs: D.CH (1)三原子分子常见的空间结构有 形 (如CO2)和 形（如H2O)」 3.(价层电子对互斥模型的应用)用价层电子对 (2)四原子分子常见的空间结构有 形 互斥模型可以判断许多分子或离子的空间结 和 形，如甲醛(HCHO)分子呈 构，有时也能用来推测键角大小，下列判断正 形，键角约为 :氨分子 确的是 ( ) 呈 形，键角为 :另外需要注 A.SO中心原子的价层电子对数为3，是平 意，特殊的白磷(P,)分子呈 形，键 面三角形结构 角为 B.BF键角为120°，SnBr2的键角大于120 (3)五原子分子最常见的空间结构为 C.CHO是平面三角形的分子 形，如常见的CH,键角是 D.PC1、PC1都是三角锥形的分子 友情提示完成P课时作业（七） 4.(价层电子对互斥模型的应用)反应CCO十 第2课时 杂化轨道理论简介 答案解析Pw 目标导航 知识导图] [课程标准 sp杂化 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。 杂化轨道类型 sp杂化 2.能根据杂化轨道理论解释和预测简单分子的空间 杂化轨 p'杂化 道理论 结构。 简介 杂化轨道预测立体构型 4个C一H键的键长① ,HC一H的 课前·教材颅案 键角为 ,4个C一H单键都是 川知识点1杂化轨道理论 3 1,用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成 一5p (2)中心碳原子价电子构型：2s22p 杂化型 碳原子的4个价层原子轨道是3个④ (1)甲烷分子的空间结构：正四面体形，分子中的 的2p轨道和1个固 2s轨 ·40 第二章分子结构与性质 道，用它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠， 1自主测评 不可能得到⑥ 形的甲烷分子。 判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (3)鲍林提出杂化轨道理论 (1)杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定 ①当碳原子与4个氢原子形成CH分子时，碳 相同。 () 原子的回 轨道和⑧ 个回 轨 (2)五原子分子的立体结构都是正四面体形。 道发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，得到 () 个新的四 、回 (3)杂化轨道与参与杂化的原子轨道的数目相 的轨道，称为☒ 杂化轨道。表示 同，但能量不同。 () 这4个轨道是由国 个s轨道和固 个 (4)凡是中心原子采取sp杂化轨道成键的分 p轨道杂化形成的。 子其立体构型都是正四面体形。 ②当碳原子与4个氢原子结合时，碳原子以4 (5)凡AB型的共价化合物，其中心原子A均 个固 杂化轨道分别与4个H原子的1s 采用sp杂化轨道成键。 轨道重叠，形成4个C一H回 键，因此呈 名师提醒 正四面体形的空间结构。 (1)杂化轨道间的夹角与分子内的键角不 |知识点2杂化轨道类型及分子立体构型 定相同，中心原子杂化类型相同时，孤电子对 杂化类型 p sp sp 数越多，键角越小。 (2)五原子分子不一定都是正四面体形。如 参与杂化1个s轨道 1个s轨道 1个s轨道 CHCI、CHC2、CHCL等，虽是四面体形，但 的原子轨 和1个p 和2个P 和3个p 键长、键角不完全相同，是变形的四面体 道及数日 轨道 轨道 轨道 结构。 (3)杂化类型相同的分子空间构型不一定相 杂化轨道 国 同，如CH、NH、HO的中心原子都是sp 的数目 杂化，CH,是正四面体形，NH是三角锥形， 杂化轨道 H)是V形。 间的夹角 (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效有关。分子组成相同 立体构 的共价化合物，中心原子的杂化轨道类型不 网 型名称 一定相同，如NH的中心原子是sp杂化， BF的中心原子是sp杂化。 实例 CO:,CH: BFa、CHO CH.CCL 课堂·深度拓展 川川探究点1杂化轨道理论 2.2s轨道与3p轨道能否形成sp杂化轨道？ |互动探究 1.结合教材，分析原子轨道杂化后，数量和能量 有什么变化？ ·41· 化学选择性必修2课堂学案 深度拓展 1.杂化轨道理论要点 【例题1】在CH一C一CH分子中，羰基碳原子 (1)只有能量相近的原子轨道才能杂化。 与甲基碳原子成键时所采取的杂化方式分 (2)杂化轨道数目和参与杂化的原子轨道数目 别为 相等，杂化轨道能量相同。 A.sp杂化：p杂化B.sp杂化：sp杂化 (3)杂化改变原有轨道的形状和伸展方向，使 C.sp杂化：sp杂化D.sp杂化：sp杂化 思维导引：以碳原子为中心原子的分子中碳 原子形成的共价键更牢固。 原子的杂化类型：①没有形成π键，采取s即 (4)杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在 杂化，如CH、CC1,等：②形成一个π键，采取 空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方 sp杂化，如CH一CH等：③形成两个x 向不同。 键，采取sp杂化，如乙炔、CO2等。 (5)杂化轨道只用于形成。键或用于容纳未参 【变式1】下列分子中的中心原子杂化轨道的类型 与成键的孤电子对。杂化轨道数一价层电子对 相同的是 数=中心原子孤电子对数十中心原子结合的原 A.CO2与S02 B.CH与NH 子数。 C.BeCL与BF D.C2H与C2H (6)未参与杂化的p轨道可用于形成π键。 川川探究点2【杂化类型及分子空间结构的判断 2.根据杂化轨道数判断杂化类型 I互动探究 中心原子中心原子中心原子 杂化 3.CH、NH、HO中心原子的杂化类型都为 AB型价层电子 孤电子 结合的原 轨道 示例 sp,键角为什么依次减小？从杂化轨道理论 对数 对数 子数 类型 的角度比较键角大小时有什么方法？ BeCl、 0 2 p CO AB 3 2 sp SO H2O、 2 H.S 深度拓展 BFa 1.分子空间结构与杂化类型的关系 3 0 3 S0、 (1)当杂化轨道全部用于形成。键时，分子或 AB CH,O 离子的空间结构与杂化轨道的空间结构相同。 sp杂化：直线形；sp杂化：平面三角形：sp2杂 NH,, 3 sp 化：正四面体形（或四面体形）。 PCL (2)当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对 CH 时，孤电子对对成键电子对的排斥作用，会使 AB 0 CCI 分子或离子的空间结构与杂化轨道的形状有 所不同。 42 第二章分子结构与性质 杂化轨 典型 特别提示：该方法一般用于有机物分子中C、N VSEPR模型 空间结构 道类型 分子 的杂化类型判断。 方法三：根据杂化轨道之间的夹角判断 p 0-0-0 CO 直线形 内容 夹角 杂化轨 道类型 sp S0, V形 不同的杂化方式，其杂化轨道 109°28 sp 之间的夹角不同，所以可根据 120 sp 杂化轨道间的夹角判断分子或 sp HO V形 离子中心原子的杂化轨道类型 180 sp 方法四：根据分子的空间结构判断 D sO 平面三角形 分子的空间结构 杂化轨道类型 四面体形或三角锥形 sp 平面三角形 sp NH 三角锥形 直线形 sp 【例题2】指出下列原子的杂化轨道类型及分子 sp CHi 正四面体形 的结构式、立体构型。 (1)CS分子中的C为 杂化，分子的结 2.判断中心原子杂化轨道类型的方法 构式 ,立体构型 方法一：根据中心原子的价层电子对数判断 (2)CHO分子中的C为 杂化，分子的 中心原子的价层电子对数=。键数十孤电子 结构式 ,立体构型 对数 (3)CC分子中的C为 杂化，分子的结 中心原子价 构式 ,立体构型 层电子对数 (4)HS分子中的S为 杂化，分子的结 杂化类型 SP p sp sp'd sp d 构式 ,立体构型 思维导引：从中心原子的价层电子对数目判 特别提示：S、P能级共有4个轨道，全部杂化最 断中心原子的杂化类型，再结合形成。键的 多有4个杂化轨道，当计算出价层电子对数超 数目，判断分子的空间构型」 过4时，必然有d轨道参与杂化，且参与杂化 【变式2】根据杂化轨道理论可以判断分子的空间 的d轨道数=价层电子对数一4。 结构，试根据相关知识填空： 方法二：根据分子的结构式判断 (1)AsC1分子的空间结构为 杂化类型 sp sp p 其中As的杂化轨道类型为 C的成 1个双键和 2个双键或1个 4个单键 (2)CO片中C原子的杂化轨道类型是 键方式 2个单键 三键和1个单键 0 N的成 1个双键和 3个单键 1个三键 (3)CH COOH中C原子轨道杂化类型为 键方式 1个单键 43· 化学选择性必修2课堂学案 川[课未·随堂演练 1.(杂化轨道理论)下列关于杂化轨道的说法错 4.(杂化轨道类型与分子空间结构的关系)下表 误的是 ( 中关于各微粒的描述完全正确的一项是() A.并不是所有的原子轨道都参与杂化 选项 A B C D B.同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化 分子或离子的 H.F PCL NO BH, C.杂化轨道能量集中，有利于牢固成键 化学式 D.杂化轨道都用来成键 中心原子的杂 2.(原子轨道的杂化)能正确表示CH,中碳原子 sp sp sp p 化轨道类型 的成键方式的示意图为 VSEPR 四面 平面三 正四面 F 幻E 直线形 模型名称 体形 角形 体形 18 2 2p 2p A B 分子或离子的 正四面 三角 HA HHHB H HHHE 直线形 V形 空间结构 体形 锥形 1% sp Is sp 0 A.A B.B C.C D.D 3.(杂化轨道类型的判断)碳原子的杂化轨道中s 5.(杂化轨道类型与分子空间结构的关系)CIO、 成分的含量越多，则该碳原子形成的C一H键 C方、C方、C)方中，中心原子C都是以sp 键长会短一些。下列化合物中，编号所指三根 杂化轨道方式与O原子成键，则CO的空间结 C一H键的键长正确的顺序是 构是 :CO方的空间结构是 HC-CH-CH-CC-H :CO5的空间结构是 ② H H C)的空间结构是 A.①>②>③ B.①>③>② 友情提示完成Pm课时作业（八）、P阶段重 C.②>③>① D.②>①>③ 点突破练（二） 第三节 分子结构与物质的性质 第1课时共价键的极性 答案解析P 目标导航 知识导图] [课程标准] 1.知道共价键可分为极性共价键和非校性共价键，知 均匀 道分子可分为极性分子和非极性分子。 腿有无极性 共制了广非极性分子，科称 ]电荷共价键 2.知道分子极性和分子中键的极性，分子的空间结 分子空闻结构 决定 分布形成的分子 极性分子 Γ不均匀 构密切相关。能根据分子的结构特点和键的极 不对称 性来判断分子的极性。 ·44的，如双键，三键、羟基、骏基、羰基等，A项错误：质谱仪其实 【深度拓展】 是把有机物打成很多碎片离子，会有很多不同的相对质量的 【例题1】C解析袭基上的碳原子共形成3个。键，为sp杂 碎片离子出现，其中最大的相对质量就是该有机物的相对分 化，两侧甲基上的碳原子共形成4个。键，为sp杂化。 子质量，B项正确：核磁共振氢请是检验不同环境的H的数 【变式1】B解析中心原子杂化轨道数=中心原子价层电子 量。有多少种不同的H,就有多少个峰，各个峰的高度大致 对载=名（中心原子的价电子数十配位原子提供的价电 上能显示各种H的数量比例，C项错误：紫外光谱是为了了 解未知物的初步的化学结构，从光谱信息中得到该物质的基 子数) 团或者化学键产生的吸收情况，初步判断该物质的结构信 实例 价层电子对数 杂化轨道类型 息，D项错误。 BeClz = 2.B解析NH的空间结构为三角锥形，B项错误。 7×(2+2)=2 sp 3.C解析S后的中心原子的价层电子对数为4，孤电子对数 BF = 2×(3+3)=3 sp 之(6+2-3×2)=1，是三角维形结构，A项错误：BF,分子中 CO 心原子价层电子对数=3十2(3-3×1)=3，是平面三角形 = X(4+0)=2 1 sp 结构，键角为120°，SnB是V形结构，键角小于120°，B项 1 SO: M=2×(6+0)=3 sp 错误：CH:O是平面三角形的分子，C项正确；PCl是三角锥 形的分子，PCL分子中心原子价层电子对教=5十6 CH 1=号×4+)=4 sp 5×1)=5,孤电子对数是0，是三角双锥结构，D项错误。 NH 4.C解析二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数为2，弧对 m=号×6+3)=4 sp 电子对数为0，分子的空间构型为直线形，水分子中氧原子 CH和CH中每个碳原子连接的原子个数分别为2、 的价层电子对数为4，孤对电子对数为2，分子的空间构型为 3个，每个C原子分别形成2个。健，2个π键和3个。键、1 V形，二者空间结构不同，A项错误：碳酸根离子中碳原子的 个π健，C原子杂化类型分别为$p杂化、sp杂化。 价层电子对数为3，分子的VSEPR模型为平面三角形，B项 探究点二 错误；二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数为2，孤对电 【互动探究】 子对数为0，分子的空间构型为直线形，键角为180°，碳酸根 3.CH,NH、HO中心原子都采取sp杂化，中心原子的孤电 离子中碳原子的价层电子对数为3，分子的VSEPR模型为 子对数依次为0个、1个，2个。由于孤电子对对共用电子对 平面三角形，键角为120°，水分子中氧原子的价层电子对数 的排斥作用使键角变小，孤电子对数越多排斥作用越大，键 为4，孤对电子对数为2，分子的空间构型为V形，键角约为 角越小。比较键角时，先看中心原子杂化类型，杂化类型不 105°，则二氧化碳、碳酸根离子、水的键角依次减小，C项正 同时：一般键角按s即、sp,sp顺序依次减小：杂化类型相同 确：氯化钙为离子化合物，不能用VSEPR模型预测氯化钙 时，中心原子孤电子对数越多，键角越小。 的空间结构，D项错误。 【深度拓展】 5.解析(1)CO是直线形，HO是V形。(2)甲醛(HCHO)分 【例题2】解析根据中心原子的价层电子对数判断中心原子的 子呈平面三角形，氨分子呈三角雏形，白磷分子呈正四面体 杂化类型，杂化轨道类型及分子中的。键数目决定了分子 形。(3)CH分子呈正四面体形。 的立体构型，如sp杂化轨道的夹角为120°，立体构型为平 答率(1)直线V(2)平面三角三角锥平面三角120° 面三角形（或V形）。也可根据分子的立体构型确定分子 三角锥107°正四面体60°(3)四面体10928 (或离子)中杂化轨道的类型，如C2为直线形分子，因此 第2课时杂化轨道理论简介 分子中杂化轨道类型为s即杂化。 答案(1)spS-C-S 直线形 课前·教材预案 知识点一 1.(1)☐相同②10928③。键(2)四相互垂直固球形的 (2)sp H-C一H 平面三角形 ⑥正四面体(3)⑦2s图3回2p四4回能量相同 CI ☑方向不同图sp41固3国sp团ā (3)sp CHC-CI 正四面体形 知识点二 CI 图2国3团4囫180° ☑120°☒109°28 四直线形 (4)sp V形 四平面三角形团正四面体形 HH 【自主测评】 (1)/(2)×(3)/(4)×(5)× 【变式2】解析(1)AsC中As元素价层电子对数为4，As的杂 课堂·深度拓展 化方式为5p,其中孤电子对数为1，则AsC分子的空间结 探究点一 构为三角维形。(2)C房中心原子价层电子对数为3+ 【互动探究】 号4+2-3X2)=3,中心原子为p杂化.（3)CHC00H L.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.不能。只有能量相近的原子轨道才能形成杂化轨道。2s与 的结构式为一C一C一()一H,分子中甲基上的碳原子采 3即不在同一能级，能量相差较大。 H ·139· 用sp杂化，羧基上的碳原子采用sp杂化。 【深度拓展】 答系(1)三角锥形sp2(2)sp(3)sp、sp 【例题】C解析H,S中氨、硫元素间形成极性键，且立体构型 课末·随堂演练 不对称，属于极性分子：NH中含有极性键，立体构型为三 1.D解析参与杂化的原子轨道，其能量不能相差太大，如1s 角锥形，正负电椅中心不重合，篇于极性分子，A项正确： 与2s、2印的能量相差太大，不能形成杂化轨道，即只有能量 HS和HC1都只含一个极性键，都具有18个电子，B项正 相近的原子轨道才能参与杂化，A,B项正确：杂化轨道的电 确：CHC1正负电荷中心不重合，是极性分子，C项错误： 子云一头大一头小，成键时利用大的一头，可使电子云的重 S),2分子中心硫原子的价层电子对数为2十1/2×(6一2× 叠程度更大，形成牢固的化学键，C项正确：并不是所有的杂 2)=3,为即p杂化，含有1对孤电子对，分子立体构型为V 化轨道都成键，也可以客纳孤电子对（如NH、HO),D项 形，为极性分子，9)分子中心硫原子价层电子对数为3十 错误。 1/2×(6-3X2)=3,为p杂化，不含孤电子对，为平面三 2.D解析碳原子的2s轨道与2印轨道形成4个等性的杂化轨 角形结构，为非极性分子，D项正确。 道，4个价电子分占在4个s即杂化轨道上，且自旋状态相同。 【变式】D解析水是V形结构，是极性分子，甲烷是正四面体 3.D解标由图中C原子的空间构型可知：①号C原子采用 结构，是非极性分子，D项正确。 sp杂化，②号C原子采用sp杂化，③号C原子采用sp杂 微专题突破4分子极性的判断方法 化。碳原子的杂化轨道中s成分的含量越多，即P成分越 少，该碳原子的形成的C一H键键长越短，而sp杂化时p成 【例题】B 照霸CS,中C上的孩电子对数为2×(4-2X2)= 分少，碳原子的形成的C—H键健长短，sp泰化时p成分 0,g键电子对数为2，价层电子对数为2，CS的空间构型为 多，碳原子的形成的C一H键键长长，所以编号所指三根 直线形，分子中正负电中心重合，CS属于非极性分子， C一H键的键长正确顺序为②>①>③，故选D项。 4.C解析HF离子中氟原子的价层电子对数为4，则离子的 A项不符合题意：NF,中N上的孤电子对数为？X(5一 VSEPR模型为四面体形，A项错误：三氯化磷分子中磷原子 3×1)=1,g键电子对数为3，价层电子对数为4，NF的空 的价层电子对数为4，孤对电子对数为1，则分子的VSEPR 间构型为三角锥形，分子中正负电中心不重合，NF属于极 模型为四面体形、分子的空间构型为三角锥形，B项错误：亚 硝酸根离子中氨原子的价层电子对数为3，孤对电子对数为 性分子，B项符合题意：S0。中S上的孤电子对数为号× 1,则原子的杂化方式为sp杂化，离子的VSEPR模型为平 (6一3×2)=0，g键电子对数为3，价层电子对数为3，S) 面三角形、分子的空间构型为V形，C项正确：四氢合硼离子 的空间构型为平面正三角形，分子中正负电中心重合，S属 中卿原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为0，则离子的 于非极性分子，C项不符合题意：SF,中S上的孤电子对数为 空间构型为正四而体形，D项错误。 是×4一4X1D=0,0健电子对数为4，价层电子对教为4， 5.解析CO的组成决定其空间结构为直线形。其他3种离子 SF,的空间构型为正四面体形，分子中正负电中心重合， 的中心原子的杂化方式都为sp杂化，从离子的组成上看其 Si:属于非极性分子，D项不符合题意。 空间结构依次类似于HO,NH,CH。 【即时训练】 答系直线形V形三角锥形正四面体形 1.B解析C是由非极性键构成的非极性分子，A项错误： 第三节分子结构与物质的性质 CS是由极性键构成的非极性分子，C项错误：CO是由极 性键构成的非极性分子，D项错误。 第1课时共价键的极性 2.A解析由分子结构可知，它属于极性分子，A项错误，B项 正确：由于SCl与SBr的结构相似，而相对分子质量： 课前·教材预案 SBr>SC,C项正确：由少量泄漏会产生室息性气体，喷 知识点一 水雾可减慢辉发，并产生酸性悬浊液，知其与水反应的化学 1.①不同☑同种☒发生田不发生固负电性（一） 方程式可能为2SCL+2H2O—SO2↑+3S,+4HC1.D 固正电性(6十) 项正确。 2.☑非极性键☒重合回不重合面极性键四极性键 3.A解析①PH:中由于P原子的孤电子对与成键电子对间 知识点二 的排斥作用，使电子不能均匀分布，故PH为极性分子： 1L.(1)☑羧基（一COOH)☒酸性(2）国-lgK。国pK ②BC的空间结构为直线形，键的极性相互抵消，为非极性 E强 分子；③CH的空间结构为正四面体形，键的极性相互抵消， 2.(1)☑大于圆大于丽大于@更大团易四> ☒ 为非极性分子：④C),分子为直线形，键的极性相互抵消，为 (2)24推电子因越小2四越弱☑>28 非极性分子：⑤BF的空间结构为平面正三角形，键的极性 【自主测评】 相互抵消，为非极性分子：@NF中由于N原子的弧电子对 (1)/(2)×(3)×(4)/(5)×(6)× 与成键电子对间的排斥作用，使电子不能均匀分布，故NF 课堂·深度拓展 为极性分子：故①⑥为极性分子，②③④⑤为非极性分子，A 探究点 项正确」 【互动探究】 4.解析A原子核内只有一个质子，则A为氢元素。D原子最 1.可从组成元素，电子对偏移、电负性三个方面判断 外层电子数是次外层电子数的3倍，其电予层结构为 2.多原子分子，如果为单质，为非极性分子：如果为化合物，则 看分子的立体构型，若立体构型对称则为非极性分子，若立 则D为氧元素。B原子的电子总数等于氧原子最 体构型不对称则为极性分子。 140