第2章 第2节 第2课时 杂化轨道理论简介(word教参)-【勤径学升】2024-2025学年高中化学选择性必修2同步练测（人教版2019）

第2课时　杂化轨道理论简介 学习目标 核心素养 1.了解杂化轨道理论的基本内容。 2.能够运用杂化轨道理论判断和解释简单分子或离子的立体构型。 1.宏观辨识与微观探析：通过认识分子结构以及杂化轨道理论,探析杂化轨道类型与分子立体结构的关系。 2.证据推理与模型认知：结合杂化轨道理论与分子的立体构型,能正确判断VSEPR模型与杂化类型的关系。 [对应学生用书第31页] 一、杂化轨道理论 1.用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成 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轨道会发生混杂,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,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,呈现正四面体形的空间结构。 2.杂化轨道的形成及其特点 3.杂化轨道类型及其空间结构 （1）sp3杂化轨道 sp3杂化轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的。sp3杂化轨道间的夹角是109°28',立体构型为正四面体形。其杂化过程如下图所示： （2）sp杂化 sp杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道杂化而得,sp杂化轨道间的夹角是180°,呈直线形,其杂化过程如下图所示： （3）sp2杂化 sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道杂化而得。sp2杂化轨道间的夹角是120°,呈平面三角形,其杂化过程如下图所示： 　s轨道和p轨道杂化的类型不可能有 （　　） A.sp杂化 B.sp2杂化 C.sp3杂化 D.sp4杂化 答案　D [对应学生用书第32页] 要点　杂化类型及分子空间结构的判断 1.杂化轨道只用于形成σ键吗？ 提示　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。 2.杂化轨道间的夹角与分子内的键角一定相同吗？ 提示　不一定。中心原子杂化轨道不一定全部成键,杂化类型相同时孤电子对越多,键角越小。如NH3中的氮原子与CH4中的碳原子均为sp3杂化,但键角分别为107°和109°28'。 3.任意不同的轨道都可以杂化吗？ 提示　原子轨道只有在形成分子的过程中才能杂化,孤立的原子不会发生杂化；另外,不是任意的不同轨道都能杂化,只有能量相近的轨道才能杂化。 1.原子轨道的杂化过程 2.杂化类型与分子构型 杂化类型 杂化轨 道结构 杂化轨 道数 杂化轨 道空间 结构 成键 电子 对数 孤电 子对 数 分子 空间 结构 实例 sp 2 直线形 2 0 直线形 CO2、 BeCl2 sp2 3 平面三 角形 3 0 平面 三角形 BF3 2 1 V形 SO2、 PbCl2 sp3 4 正四 面体形 4 0 正四 面体形 CH4 3 1 三角 锥形 NH3、 NF3 2 2 V形 H2O 3.中心原子轨道杂化类型的判断 （1）利用价层电子对互斥理论、杂化轨道理论判断： 价层电子对VSEPR模型杂化轨道构型。 （2）根据VSEPR模型判断： VSEPR模型 四面体形 三角形 直线形 杂化类型 sp3 sp2 sp （3）有机物中碳原子杂化类型的判断：饱和碳原子采取sp3杂化,连接双键的碳原子采取sp2杂化,连接三键的碳原子采取sp杂化。 　　①sp、sp2两种杂化形式中还有未参与杂化的p轨道,可用于形成π键,而杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。 ②双原子分子中（如HCl）,不存在杂化过程。 [例]　(天津耀华中学高二期末)下表中各粒子对应的空间结构及解释均正确的是(　　) 选项 粒子 空间结构 解释 A 三氟化硼 (BF3) 直线形 B原子采取sp2杂化 B 二氧化硫(SO2) V形 S原子采取sp3杂化 C 碳酸根离子(CO) 三角锥形 C原子采取sp3杂化 D 乙炔(C2H2) 直线形 C原子采取sp杂化且C原子的价电子均参与成键 [解析]　BF3中B原子的价层电子对数＝3＋×(3－3×1)＝3，不含孤电子对，杂化轨道数为3，采取sp2杂化，空间结构为平面三角形，A项错误；SO2中S原子的价层电子对数＝2＋×(6－2×2)＝3，孤电子对数为1，杂化轨道数为3，采取sp2杂化，空间结构为V形，B项错误；CO中C原子的价层电子对数＝3＋×(4＋2－3×2)＝3，不含孤电子对，杂化轨道数为3，采取sp2杂化，空间结构为平面三角形，C项错误；C2H2中C原子采取sp杂化，且C原子的价电子均参与成键，空间结构为直线形，D项正确。 [答案]　D 　下列分子中,中心原子的杂化类型相同,分子的空间结构也相同的是 （　　） A.H2O、SO2 B.BeCl2、CO2 C.H2O、NH3 D.NH3、HCHO 解析　A项,H2O中氧原子为sp3杂化,分子的空间结构为V形,SO2中硫原子为sp2杂化,分子的空间结构为V形；B项,BeCl2和CO2的中心原子都是sp杂化,分子的空间结构为直线形；C项,NH3中氮原子为sp3杂化,分子的空间结构为三角锥形；D项,HCHO中碳原子为sp2杂化,分子的空间结构为平面三角形。 答案　B [对应学生用书第33页] 1.下列图形表示sp2杂化轨道的电子云轮廓图的是(　　) 解析　A项，杂化轨道的空间结构为直线形，夹角为180°，共有2个杂化轨道，为sp杂化，错误；B项，未形成杂化轨道，错误；C项，杂化轨道的空间结构为正四面体形，共有4个杂化轨道，为sp3杂化，错误；D项，杂化轨道的空间结构为平面三角形，夹角为120°，共有3个杂化轨道，为sp2杂化，正确。 答案　D 2.下列有关杂化轨道理论的说法不正确的是(　　) 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.四面体形、三角锥形的结构可以用sp3杂化轨道解释 D.杂化轨道全部参与形成化学键 解析　杂化过程中，原子轨道总数不变，即杂化轨道的数目与参与杂化的原子轨道数目相等，杂化后轨道的形状发生变化，A正确；sp3、sp2与sp杂化轨道的空间结构分别为正四面体形、平面三角形和直线形，因此其杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°和180°，B正确；四面体形、三角锥形和部分V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释，如甲烷分子、氨分子、水分子，C正确；杂化轨道可以部分参与形成化学键，如NH3中N原子采取sp3杂化，形成了4个杂化轨道，但是只有3个杂化轨道参与形成化学键，D错误。 答案　D 3.在SO2分子中,分子的空间结构为V形,S原子采用sp2杂化,那么SO2的键角（　　） A.等于120° B.大于120° C.小于120° D.等于180° 解析　由于SO2分子的电子对的空间结构为平面三角形,从理论上讲其键角为120°,但是由于SO2分子中的S原子有一对孤电子对,对其他的两个化学键存在排斥作用,因此分子中的键角要小于120°。 答案　C 4.根据杂化轨道理论可以判断分子的空间结构,试根据相关知识填空： （1）AsCl3分子的空间结构为　　　　,其中As的杂化轨道类型为　　　　。  （2）CH3COOH中C原子轨道杂化类型为　　　　。  （3）一种有机化合物的结构简式如下： ①该分子中有　　　　个sp2杂化碳原子、　　　　个sp3杂化碳原子；  ②该分子中有　　　　个sp2－sp3 σ键、　　　　个sp3－sp3 σ键。  （4）SCN－与N的结构相同,微粒呈　　　　形,中心原子都采取　　　　杂化。  （5）C、N等微粒具有相同的原子个数,它们的价电子总数都是　　　　,空间结构呈　　　　形,中心原子都采取　　　　杂化。  解析　（1）AsCl3中As元素的价电子对数为4,As的杂化方式为sp3杂化,AsCl3分子的空间结构为三角锥形。（2）CH3COOH的结构式为,分子中甲基上的碳原子采取sp3杂化,羧基中碳原子采取sp2杂化。（3）有机物中饱和碳原子采取sp3杂化,双键上的碳原子采取sp2杂化,三键上的碳原子是采取sp杂化。①该分子中有2个sp2杂化碳原子、6个sp3杂化碳原子；②该分子中有3个sp2－sp3 σ键、3个sp3－sp3 σ键。（4）SCN－与N的中心原子采取sp杂化,形成直线形分子。（5）C、N与SO3为等电子体,SO3中S采取sp2杂化形成平面三角形分子。 答案　（1）三角锥形　sp3　（2）sp3、sp2　（3）①2　6 ②3　3　（4）直线　sp　（5）24　平面三角　sp2 学科网（北京）股份有限公司 $$