2.2.2 杂化轨道理论-【精讲课】2024-2025学年高二化学同步教学优质课件（人教版2019选择性必修2）

第二章 第二节 分子的空间结构 四川省双流棠湖中学 海棠化学备课组 第2课时 杂化轨道理论 1.通过杂化轨道理论的学习， 能从微观角度理解中心原子的杂化轨道类型对分子空间结构的影响。 2.掌握中心原子杂化轨道类型判断的方法， 建立分子空间结构分析思维模型(重点)。 核心素养学习目标 创设情境 【复习思考】写出碳原子、氢原子的轨道表示式，思考1个C原子能结合多少个H原子？ ↑↓ ↑↓ 1s 2s 2p 6C ↑ ↑ ↑ 1s 1H 【批判思考】事实上，根据甲烷分子，一个C最多能结合4个H原子。正四面体的甲烷分子中，4个C—H单键都是σ键。同时，根据价层电子的原子轨道情况2s22p2，2s和2p的方向来看，C原子是无法与4个H原子的1s原子轨道重叠后形成正四面体结构的甲烷分子。这些问题，又该如何解释呢？ CH4 ? 3 任务一 认识杂化轨道及类型 【资料卡片】鲍林提出了杂化轨道理论 同一原子能量相近的不同类型原子轨道，重新组合生成与原轨道数相等的一组能量相等的杂化原子轨道。 4 任务一 认识杂化轨道及类型 【阅读思考】阅读教材p47-48，分析如何形成sp3杂化？ sp3杂化 C：2s22p2 2s 2p 激发 2s 2p sp3 sp3杂化 【归纳总结】形成CH4时，C原子1个2s轨道和3个2p轨道混杂，形成4个新的能量相同、方向不同的sp3杂化轨道。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—H σ键。 1.sp3杂化 5 任务一 认识杂化轨道及类型 【归纳总结】以sp3杂化为例，形成杂化及杂化轨道具有哪些特点？ 特点 ①一定是分子中心原子发生轨道杂化，单原子不杂化。 ②原子中，只有能量相近的原子轨道能重新组合杂化，形成的杂化轨道能量相同； ③杂化前后，轨道数目不变。即杂化道数等于参与杂化的原子轨道数； ④杂化改变原子轨道的形状、方向，且杂化轨道在空间构型上保持一定的对称性，确保斥力最小； ⑤杂化使原子的成键能力增强，且杂化轨道用于形成σ键或者用来容纳孤对电子 ⑥杂化轨道具有共价键的特征——即有方向性和饱和性。 任务一 认识杂化轨道及类型 2.sp2杂化 【分析思考】依据sp3杂化，类比分析，什么是sp2杂化？ C：2s22p2 【分析归纳】由1个s轨道和2个p轨道混杂并重新组合成3个能量与形状完全相同的轨道。我们把这种轨道称之为 sp2杂化轨道。 x y z x y z z x y z x y z 120° 平面三角形 7 任务一 认识杂化轨道及类型 平面三角形 【思考交流】C原子中，形成的sp2杂化轨道与未参与杂化的p轨道的空间位置如何？ 未参与杂化的p轨道垂直于杂化轨道平面 【分析思考】用杂化轨道理论解释乙烯分子的空间结构 8 任务一 认识杂化轨道及类型 【分析思考】尝试分析什么是sp杂化？ C：2s22p2 x y z x y z z x y z x y z 180° 直线 3.sp杂化 【分析归纳】由1个s轨道和1个p轨道混杂并重新组合成2个能量与形状完全相同的轨道。我们把这种轨道称之为 sp杂化轨道。 任务一 认识杂化轨道及类型 3.sp杂化 【分析思考】用杂化轨道理论解释乙炔分子的空间结构（教材p51-10题） 任务一 认识杂化轨道及类型 【归纳总结】用杂化轨道的类型 类型 sp sp2 sp3 参与杂化的轨道 杂化轨道数目 夹角 空间 结构 举例 1个s 1个p 2 180° 直线形 CO2 C2H2 1个s 2个p 3 120° 平面 三角形 BF3 C2H4 1个s 3个p 4 109°28′ 正四面体形 CH4 CCl4 任务一 认识杂化轨道及类型 1.正误判断 (1)发生轨道杂化的原子一定是中心原子 (2)只有能量相近的轨道才能发生杂化 (3)杂化轨道能量更集中，有利于牢固成键 (4)轨道杂化前后轨道数目可以相等，也可以不等 (5)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 × √ √ √ √ 【评价训练】 任务一 认识杂化轨道及类型 2.(2023·江苏无锡期中)氨分子的空间结构是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为 A.两种分子的中心原子杂化类型不同，NH3为sp2杂化，而CH4是sp3杂化 B.NH3分子中氮原子形成3个杂化轨道，CH4分子中碳原子形成4个杂化轨道 C.NH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强 D.NH3分子中氮元素的电负性比CH4分子中碳元素的电负性大 √ 【评价训练】 3.s轨道与s轨道重叠形成的共价键可用符号表示为s-s σ键，p轨道与p轨道以“头碰头”方式重叠形成的共价键可用符号表示为p-p σ键，请你指出下列分子中含有s-sp2 σ键的是 A.N2　　　　　B.C2H4　　　　　C.C2H2　　　　　D.HCl √ 任务一 认识杂化轨道及类型 【评价训练】 4.下列分子或离子的中心原子为sp3杂化，且杂化轨道容纳了1个孤电子对的是 A.CH4、NH3　　　　　　　　　B.BBr3、S C.SO2、BeCl2　　　　　　　　　D.PCl3、H3O＋ √ 任务二 杂化轨道类型及分子空间结构的关系 【训练思考】完成下列表格，思考如何判断分子的杂化类型？ 代表物 价层电子对数 分子结构 键角 杂化轨道数目 杂化轨道类型 BeCl2 BF3 CH4 NH3 【方法指导】再结合教材p49，表2-5，如何判断分子的杂化类型？ 价层电子对数法：价层电子对数=孤电子对数+ σ键=中心原子杂化轨道数； 2 3 4 直线形 平面三角形 正四面体形 180° 120° 109°28′ 2 3 4 sp sp2 sp3 4 三角锥形 约107° ？ ？ 4 sp3 任务二 杂化轨道类型及分子空间结构的关系 【数据分析】尝试结合结构对下列分子的键角数据进行分析，思考孤电子对数对键角的影响。 CH4:109°28′ NH3:约107° H2O:约105° 【归纳总结】1.没孤电子对：同能量杂化轨道彼此远离→形成的分子为对称结构； 2.有孤电子对：孤电子对占据一定空间且对成键电子对产生排斥→形成的分子的空间结构发生变化。 任务二 杂化轨道类型及分子空间结构的关系 【评价训练】 1.正误判断 (1)杂化轨道的空间结构与分子的空间结构不一定一致 (2)杂化轨道间的夹角与分子内的键角一定相同 (3)凡AB3型共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键 (4)C2H4分子中的键角都约是120°，则碳原子的杂化方式是sp2 √ × × √ 任务二 杂化轨道类型及分子空间结构的关系 【评价训练】 2.下列分子的空间结构可用sp2杂化轨道来解释的是 ①BF3　② 　　　③CH≡CH　④NH3　⑤CH4 A.①②　　　　B.①⑤　　　　C.③④　　　　D.③⑤ √ 3.下列中心原子的杂化轨道类型和分子空间结构不正确的是 A.PCl3中P原子为sp3杂化，三角锥形 B.N中N原子为sp3杂化，正四面体形 C.H2S中S原子为sp杂化，直线形 D.SO2中S原子为sp2杂化，V形 √ 18 σ键对数 孤电子对数 分子的立体构型 VSEPR模型 价层电子对数 杂化轨道类型 孤电子对数 σ键个数 (a-xb)/2 2 3 4 sp sp2 sp3 2 3 4 直线形 平面三角形 四面体 课堂小结 本课结束 今日作业 第二章 第二节 第2课时 杂化轨道理论 $$