第二章 第二节 第3课时 杂化轨道理论简介 课件2-2024-2025学年高中化学选择性必修2同步课件PPT（人教版2019）

第3课时 杂化轨道理论简介 第二节　分子的空间结构 化学 1.结合实例了解杂化轨道理论的要点和类型。 学习目标 2.根据教材中的图、表分析讨论,探究如何运用杂化轨道理论解释常见分子结构。 重点、难点： 杂化轨道类型的判断。 学习重难点 (1)常见分子结构测定的方法有哪些？ 知识回顾 X 射线衍射法。 价层电子对数为 2 时呈直线形，如 BeCl₂；价层电子对数为 3 时呈平面三角形，如 BF₃；价层电子对数为 4 时呈正四面体，如 CH₄ 。 (2)举例说明不同价层电子对数对应的价层电子对互斥模型的形状。 课堂探究 一、用杂化轨道理论解释甲烷分子的空间结构为正四面体形 甲烷的4个C—H单键都应该是σ键,然而,碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p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。 为了解释甲烷分子的空间结构呈正四面体形， 鲍林提出了杂化轨道理论。 莱纳斯·卡尔·鲍林 课堂探究 一、用杂化轨道理论解释甲烷分子的空间结构为正四面体形 杂化轨道理论是一种价键理论，是鲍林为了解释分子的空间结构提出的。 （1）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发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程。 （2）杂化轨道：原子轨道杂化后形成的一组新的原子轨道，叫杂化原子轨道，简称杂化轨道。 （3）轨道杂化的过程：激发→杂化→轨道重叠 。 课堂探究 一、用杂化轨道理论解释甲烷分子的空间结构为正四面体形 课堂探究 一、用杂化轨道理论解释甲烷分子的空间结构为正四面体形 课堂探究 一、用杂化轨道理论解释甲烷分子的空间结构为正四面体形 sp杂化轨道 sp杂化轨道是由1个s轨道和1个p轨道杂化而成的。 sp杂化轨道间的夹角是________，呈　　　　(如上图所示)。 180° 直线形 课堂探究 一、用杂化轨道理论解释甲烷分子的空间结构为正四面体形 sp2杂化轨道是由1个s轨道和2个p轨道杂化而成的。 sp2杂化轨道间的夹角是______，呈____________(如上图所示)。 120° 平面三角形 sp2杂化轨道 课堂探究 一、用杂化轨道理论解释甲烷分子的空间结构为正四面体形 sp3杂化轨道 课堂探究 一、用杂化轨道理论解释甲烷分子的空间结构为正四面体形 在形成CH4分子时,碳原子的1个2s轨道和3个2p轨道发生混杂,形成4个能量相等的sp3杂化轨道。 4个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道重叠成键形成CH4分子,所以4个C—H是等同的。 C原子价层电子排布图 课堂探究 一、用杂化轨道理论解释甲烷分子的空间结构为正四面体形 形成氨分子时,氮原子的1个2s轨道和3个2p轨道发生了sp3杂化,形成了4个sp3杂化轨道。4个sp3杂化轨道在空间的分布呈正四面体形。其中3个sp3杂化轨道与3个氢原子的1s轨道重叠形成3个N—H σ键,其中1个sp3杂化轨道中已有两个电子(孤电子对),不能再与氢原子的1s轨道重叠。由于氨分子中存在着未成键的孤电子对,它对成键电子对的排斥作用较强,所以氨分子的空间结构与甲烷分子的不同,呈三角锥形,键角为107°。 【拓展】用杂化轨道理论解释氨分子、水分子的空间结构。 1.用杂化轨道理论解释氨分子的空间结构 2.用杂化轨道理论解释水分子的空间结构 课堂探究 一、用杂化轨道理论解释甲烷分子的空间结构为正四面体形 水分子的中心原子O采用sp3杂化,有两个未成键的孤电子对,它对成键电子对的排斥作用较强,其空间结构呈V形,键角为105°。 课堂探究 一、用杂化轨道理论解释甲烷分子的空间结构为正四面体形 【典例1】 甲烷（CH4）分子中碳原子的杂化轨道类型是（ ） A. sp 杂化 B. sp2杂化 C. sp3杂化 D. 未杂化 C 课堂探究 一、用杂化轨道理论解释甲烷分子的空间结构为正四面体形 【典例2】 根据杂化轨道理论，下列关于甲烷分子结构的说法正确的是（ ） A. 甲烷分子中的碳原子以 sp2杂化轨道成键，形成平面正方形结构 B. 甲烷分子中的碳原子以 sp3杂化轨道成键，4 个 sp3杂化轨道在空间呈正四面体分布 C. 甲烷分子中的碳原子以 sp 杂化轨道成键，形成直线形结构 D. 甲烷分子中的碳原子未发生杂化，4 个原子轨道在空间呈正四面体分布 B 课堂探究 二、用杂化轨道理论解释BF3的空间结构为平面三角形,BeCl2的空间结构为直线形 结合教材P48图2-16 sp杂化和sp2杂化,分析sp杂化和sp2杂化的含义。用杂化轨道理论解释BF3的空间结构为平面三角形,BeCl2的空间结构为直线形。 Be原子价层电子排布图 课堂探究 二、用杂化轨道理论解释BF3的空间结构为平面三角形,BeCl2的空间结构为直线形 杂化轨道的类型与分子空间结构的关系: 杂化类型 sp sp2 sp3 参与杂化的原子轨道及数目 ns 1 1 1 np 1 2 3 杂化轨道数目 2 3 4 杂化轨道间的夹角 180° 120° 109°28' 杂化轨道示意图       空间结构 直线形 平面三角形 四面体形 实例 BeCl2、CO2、CS2 BCl3、BF3、BBr3 CF4、SiCl4、SiH4 课堂探究 二、用杂化轨道理论解释BF3的空间结构为平面三角形,BeCl2的空间结构为直线形 【典例1】 下列分子中，空间结构是平面三角形的是（ ） A. CH4 B. NH3 C. BF3 D. CO2 C 课堂探究 二、用杂化轨道理论解释BF3的空间结构为平面三角形,BeCl2的空间结构为直线形 【典例2】 甲烷分子(CH4)失去了一个H+，形成甲基阴离子(C),在这个过程中，下列说法不合理的是（ ） A. 碳原子的杂化轨道类型发生了改变 B. 微粒的空间结构发生了改变 C. 微粒的稳定性发生了改变 D. 微粒中的键角发生了改变 A 课堂探究 三、杂化轨道理论要点 1.只有能量相近的原子轨道才能杂化。 2.杂化轨道数目和参与杂化的原子轨道数目相等,杂化轨道能量相同。 3.常见的杂化轨道类型有sp杂化、sp2杂化、sp3杂化。 4.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。 5.未参与杂化的p轨道可用于形成π键。 课堂探究 四、杂化轨道理论与价层电子对互斥模型 杂化轨道数=中心原子价层电子对数=σ键电子对数+中心原子孤电子对数 课堂探究 四、杂化轨道理论与价层电子对互斥模型 因为杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳孤电子对，而两个原子之间只能形成一个σ键，故有下列关系: 杂化轨道数=中心原子孤电子对数+中心原子结合的原子数 再由杂化轨道数判断杂化类型。 代表物 杂化轨道数 杂化轨道类型 CO2 0+2=2 sp CH2O 0+3=3 sp2 CH4 0+4=4 sp3 SO2 1+2=3 sp2 NH3 1+3=4 sp3 H2O 2+2=4 sp3 【练习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 课堂练习 D 【练习2】 三氯化磷分子中的中心原子以sp3杂化，下列有关叙述正确的是(　　) ①3个P—Cl键长、键角均相等 ②空间结构为平面三角形 ③空间结构为正四面体形 ④空间结构为三角锥形 A．①②　　　　　 B．②③ C．③④ D．①④ 课堂练习 D 【练习3】 下列关于原子轨道的说法正确的是(　　) A．杂化轨道形成共价键时，只能形成σ键，不能形成π键 B．凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键 C．凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其空间结构都是正四面体形 D．CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的 课堂练习 A 【练习4】 下列有关乙炔分子中的化学键的描述不正确的是(　　) A．两个碳原子采用sp杂化方式 B．两个碳原子采用sp2杂化方式 C．每个碳原子都有两个未杂化的2p轨道形成π键 D．两个碳原子形成两个π键 课堂练习 B 【练习5】 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)CS2分子中C原子的杂化轨道类型是________。 (3)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为________。 课堂练习 三角锥形 sp sp3 sp3、sp2 完成学案中的“素养专练”。 布置作业 谢谢大家 $$