2.2.3分子的空间结构 课件-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

第二章 分子结构与性质 第二节　分子空间结构 第3课时 杂化轨道理论简介 人教版选修第二册 揭示目标 1.通过对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的思维模型。 学习目标 2 教学引入 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 C ↑ ↑ ↑ 1s H 为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2 ？ 我们知道甲烷分子呈正四面体形，甲烷的4个C-H单键都应该是σ键， 它的4个C-H的键长相同，H-C-H的键角为109°28′。 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。 教学引入 2s22p2 2s 2p ↑ ↓ ↑ ↑ 四、杂化轨道理论简介 为了解决这一矛盾，1931年由鲍林等人在价键理论的基础上提出杂化轨道理论，它实质上仍属于现代价键理论，但是它在成键能力、分子的空间构型等方面丰富和发展了现代价键理论。 莱纳斯·卡尔·鲍林 四、杂化轨道理论简介 1.杂化轨道理论的内容： 在外界条件影响下，中心原子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： 重新组合后形成的一组新的能量相同的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。 C sp3 ↑ ↑ ↑ ↑ 2p ↑ ↑ ↑ 2s ↓ 2p ↑ ↑ ↑ ↑ 2s 以CH4为例： 基态 吸收能量 混杂 激发态 杂化轨道 四、杂化轨道理论简介 2.杂化轨道： 1个s轨道与3个p轨道杂化后，得四个相同sp3杂化轨道 四、杂化轨道理论简介 3.杂化轨道基本概念 （1）杂化条件 只有在形成化学键时才能杂化 只有能量相近的轨道间才能杂化 （2）杂化特点 ①杂化前后，轨道数目不变，形状和方向改变。 杂化轨道数=参加杂化的原子轨道数 ②各杂化轨道能量相同，比原来的原子轨道能量低，更易成键 ④杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对。 未参与杂化的p轨道可用于形成π键。 （3）杂化类型 sp、sp2、sp3…… ③为使杂化轨道间的斥力最小，杂化轨道尽可能远离 四、杂化轨道理论简介 4.杂化轨道类型 （1）sp3杂化轨道 sp3杂化轨道是由1个ns轨道和3个np轨道杂化而成，每个sp3杂化轨道都含有1/4s和3/4p的成分； sp3杂化轨道间的夹角为109°28′，空间结构为正四面体形 s Sp3杂化 109°28′ s p p p sp3 四、杂化轨道理论简介 4.杂化轨道类型 （2）sp2杂化轨道 sp2杂化轨道是由1个ns轨道和2个np轨道杂化而成，每个sp2杂化轨道都含有1/3s和2/3p的成分； sp2杂化轨道间的夹角为120°，呈平面三角形，未参与杂化的p轨道可参与形成π键 s sp2杂化 120° 120° 120° s p p p p p sp2 四、杂化轨道理论简介 4.杂化轨道类型 （3）sp杂化轨道 sp杂化轨道是由1个ns轨道和1个np轨道杂化而成，每个sp杂化轨道都含有1/2s和1/2p的成分； sp杂化轨道间的夹角为180°，呈直线型，未参与杂化的p轨道可参与形成π键 sp杂化 s p p p sp p p 180℃ 乙烯成键示意图 sp2杂化轨道 乙烯成键示意图 sp杂化轨道 5.中心原子的杂化类型与VSEPR模型的关系。 杂化轨道用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。 杂化轨道数 ＝ 价层电子对数 =中心原子孤电子对数+中心原子σ键电子对数 形成π键的电子只能位于未杂化的原子轨道上。 价层电子对数 中心原子的 杂化轨道类型 VSEPR 理想模型 2 3 4 sp 直线形 四、杂化轨道理论简介 sp2 平面三角形 sp3 四面体形 归纳小结 VSEPR模型—预测分子的空间结构 杂化轨道理论—解释分子的空间结构 计算价层电子对数 =σ键电子对数+孤电子对数 VSEPR模型 预测空间结构 确定中心原子的杂化轨道类型 6.有机物分子中碳原子杂化类型 四、杂化轨道理论简介 饱和碳原子均采取sp3杂化，连接双键的碳原子均采取sp2杂化，连接三键的碳原子均采取sp杂化。 C6H6 分子中的大π 键 课堂检测 物质 价层电子对数 杂化轨道数 杂化类型 VSEPR模型 空间构型 CO2 CH2O CH4 SO2 NH3 H2O 2+0=2 2 sp 直线形 直线形 3+0=3 3 sp2 平面三角形 平面三角形 4+0=4 4 sp3 正四面体形 正四面体形 2+1=3 3 sp2 平面三角形 V形 3+1=4 4 sp3 四面体形 三角锥形 2+2=4 4 sp3 四面体形 V形 7.影响键角的因素 四、杂化轨道理论简介 中心原子杂化轨道类型不同的粒子，键角大小为sp ＞ sp2 ＞ sp3杂化。 如键角：CH≡CH ＞ CH2=CH2 ＞ CH4。 （2）中心原子孤电子对数 孤电子对数越多，对成键电子对的斥力越大，键角越小。 如键角：CH4 ＞ NH3 ＞ H2O （3）中心原子电负性大小 中心原子杂化方式相同且孤电子对数目也相同，中心原子电负性大，对共用电子对吸引力强，电子对间斥力增大，键角大。 如：H2O(105°)＞H2S(92.1°)。 （1）中心原子的杂化轨道类型 课堂检测 C 1．已知次氯酸分子的结构式为H－O－Cl，下列说法正确的是 A．O原子发生sp杂化 B．O原子与H、Cl都形成π键 C．该分子为V形分子 D．该分子的电子式是 课堂检测 D 2．用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的立体构型，有时也能用来推测键角大小。下列判断正确的是 A．SO2、CS2、HI都是直线形的分子 B．BF3键角为120°，SnBr2键角大于120° C．P4、CH4、SF4都是正四面体形的分子 D．HCHO、BF3、SO3都是平面三角形的分子 课堂检测 B 3．三溴化砷(AsBr3)常应用于医药和化学分析领域。下列说法正确的是 A．该分子含非极性共价键 B．中心原子采取sp3杂化 C．键角等于120° D．空间结构为平面三角形 课堂检测 B 4．下列有机物分子中的碳原子既有sp3杂化又有sp杂化的是 A．CH3CH2CH3 B．CH3—C≡CH C．CH3CHO D．CH≡CH 课堂检测 D 5．化合物A是近年来采用的锅炉水添加剂，其结构简式如图，A能除去锅炉水中溶解的氧气，下列对A分子说法正确的是      A．所有原子都在同一平面内 B．所含的σ键与π键个数之比为10∶1 C．C的杂化方式均为sp2杂化 D．N的化合价均为-3价 感谢聆听 每天进步一点点，每天努力不止一点点。 Lavf58.76.100 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $$