2.2 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

2.2 分子的空间结构 Life is a journey, not the destination, but the scenery along the way and the mood to see the scenery. 1 1 分子的空间结构 2 价层电子对互斥理论 3 杂化轨道理论 目 录 CONTENTS 2 通过刚才的视频，我们看到分子的空间结构多种多样，分子是我们肉眼看不到的，他们的结构是如何确定的呢，通过今天的探究我们就能解决这个问题。 3 01 分子的空间结构 Part One 4 分子的空间结构 分子的结构多种多样，而肉眼不能看到分子，那么我们是如何得知各种分子的结构的？ 早年的科学家主要靠对物质的化学性质进行系统总结得出规律后进行推测，如今，科学家应用了许多测定分子结构的现代仪器和方法。 做梦？ 5 一、红外光谱 1.原理 分子振动需要能量，当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线，记录到图谱上呈现吸收峰。 通过和已有谱图库比对，或通过量子化学计算，可以得知分子中含有何种化学键或官能团的信息。 分子的空间结构 6 一、红外光谱 2.红外光谱图 横坐标：波数 纵坐标：透过率 如某未知物的分子式为C2H6O，上图为其红外光谱图，据此可推知该物质为乙醇。 分子的空间结构 7 二、质谱 1.原理 质谱仪使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子等粒子。由于生成的各种离子具有不同的质荷比，在磁场作用下达到检测器的时间有差异，其结果被记录为质谱图。 分子的空间结构 8 二、质谱 2.质谱图 纵坐标：粒子的相对丰度（与粒子浓度成正比） 横坐标：粒子的相对质量与电荷数之比（质荷比） 被测物的相对分子质量等于质谱图中的最大质核比 分子的空间结构 9 练习 1.在研究有机物的组成和结构时，可用于确定化学键和官能团信息的方法是（ ） A.质谱法 B.红外光谱法 C.核磁共振氢谱法 D.燃烧法 B 10 练习 2.能够快速、微量、精确测定有机物相对分子质量的物理方法是 （ ） A.红外光谱法 B.质谱法 C.核磁共振氢谱法 D.色谱法 B 11 分子的空间结构 注：单原子分子（稀有气体）、双原子分子不存在空间结构的问题。 三、分子的空间结构 大多数分子是由两个以上原子构成的，于是分子就有了原子的几何学关系和形状，这就是分子的空间结构。 O2 HCl 12 分子的空间结构 四、常见的分子空间结构 1.三原子分子 化学式 CO2 H2O 电子式 结构式 空间充填模型 球棍模型 空间结构 键角 CS2、CSO与CO2一样，都是直线形结构，H2S与H2O一样，都是V形结构。 ——大多为直线形或V形 O=C=O 直线形 V形 180° 105° 13 分子的空间结构 四、常见的分子空间结构 2.四原子分子 化学式 HCHO NH3 电子式 结构式 空间充填模型 球棍模型 空间结构 键角 SO3、BF3均为平面三角形结构，PH3、PCl3均为三角锥形结构。 ——大多为平面三角形或三角锥形 平面三角形 三角锥形 约120° 107° 14 分子的空间结构 四、常见的分子空间结构 2.四原子分子 有的四原子分子有其他的特殊结构: 乙炔 H-C≡C-H 直线形 白磷 正四面体形 H2O2 H-O-O-H 15 分子的空间结构 四、常见的分子空间结构 3.五原子分子 化学式 CH4 电子式 结构式 空间充填模型 球棍模型 空间结构 键角 CH4、CX4和SiH4、SiF4、SiCl4分子的空间结构都是正四面体形，CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3则是四面体形。 ——最常见的是四面体形 正四面体形 109°28′ 16 分子的空间结构 四、常见的分子空间结构 4.其他多原子分子 C6H6 C60 PCl5 三角双锥形 P4O6 17 分子的空间结构 四、常见的分子空间结构 4.其他多原子分子 正八面体形 S8 船式C6H12 椅式C6H12 SF6 18 分子的空间结构 四、常见的分子空间结构 4.其他多原子分子 19 分子的空间结构 五、分子空间结构对物质性质的影响 分子空间结构与其稳定性有关 S8像顶皇冠，如果把其中一个向上的硫原子倒转向下，尽管也可以存在，却不如皇冠式稳定 椅式C6H12 比 船式 C6H12稳定 20 分子的空间结构 六、等电子体与分子空间结构的关系 1.等电子体 原子总数、价电子总数相同的分子或离子互为等电子体。 互为等电子体的分子或离子具有相似的化学键特征，形成分子的空间结构相似。 21 分子的空间结构 六、等电子体与分子空间结构的关系 1.等电子体 方法：同列换原子，同行换左右，左右补电荷 物质 分子 阴离子 阳离子 H2O CO2 CH4 SO42- H2S NH2- H2F+ SiO2、CS2 N3-、SCN- NO2+ SiH4 BH4- NH4+ CCl4、SiF4 S2O32-、PO43-、ClO4- PCl4+ 22 分子的空间结构 5.常见的等电子体汇总 等电子类型 常见等电子体 空间结构 2原子10电子 N2，CN-，C22-，NO＋ 直线形 2原子14电子 F2，O22-，Cl2 直线形 3原子16电子 CO2，N2O，CNO-，N3-，NO2+，SCN-，HgCl2，BeCl2（g） 直线形 3原子18电子 O3，SO2，NO2- V形 4原子8电子 NH3，PH3，CH3−，H3O＋ 三角锥形 4原子24电子 SO3（g），CO32-，NO3-，BO33-，BF3 平面三角形 4原子26电子 SO32-，ClO3-，BrO3-，IO3-，XeO3 三角锥形 5原子8电子 CH4，SiH4，NH4+，PH4+，BH4- 正四面体形 5原子32电子 CCl4，SiF4，SiO44-，SO42-，ClO4- 正四面体形 7原子48电子 AlF63-，SiF62-，PF6-，SF6 八面体形 12原子30电子 C6H6，N3B3H6（俗称无机苯） 平面六边形 23 练习 1．与NO3﹣互为等电子体的是（　　） A．SO3 B．P4 C．PCl3 D．NO2 2．化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子叫等电子体，下列粒子不属于等电子体的是（　　） A．SO42﹣和PO43﹣ B．H2O2和C2H2 C．N2和CO D．SO2和NO2﹣ A B 24 练习 3.原子数相同、电子总数相同的粒子，互称为等电子体．硼元素可形成三个等电子体阴离子：BO2─、BC2m─和BN2n─，则m、n值为（　　） A．5，3 Ｂ．2，4 Ｃ．3，1 Ｄ．1，2 A 25 练习 4.下列说法错误的是 ( ) A.钠元素的第二电离能大于镁元素的第二电离能 B.基态氧原子有8种能量不同的电子 C.锂原子的2s和5s轨道的电子云皆为球形 D.N2与CO互为等电子体,它们具有相似的化学键特征和许多相似的性质 B 26 练习 （5）与PO43-电子总数相同的等电子体的分子式为 。 SO42-/ClO4- 1.(2021河北卷) 2.(2020江苏卷) 以铁、硫酸、柠檬酸、双氧水、氨水等为原料可制备柠檬酸铁铵[(NH4)3Fe(C6H5O7)2]。 （3）与NH4+互为等电子体的一种分子为 （填化学式）。 CH4/SiH4 27 练习 化合物X的一价阴离子与CH4具有相同的空间结构,写出该阴离子的电子式_______。 3.(2021浙江卷)固体化合物X由3种元素组成，某学习小组开展如下探究实验。 28 02 价层电子对互斥理论 Part Two 29 价层电子对互斥理论 思考：为什么CH4的空间结构是正四面体形而不是正方形？ 中心原子C价层上有4对电子对，电子对带负电荷，彼此之间相互排斥，因此键与键之间会尽可能远离，从而达到稳定结构。 30 价层电子对互斥理论 一、价电子对互斥(VSEPR)模型 1.含义 分子的空间结构是中心原子的“价层电子对”相互排斥的结果。 价层 电子对 互相排斥 尽可能远离 能量最低 最稳定 价层电子对：分子中的中心原子与结合原子间的σ键电子对和中心原子上的孤电子对。 中心原子价层未参与成键的电子对 31 价层电子对互斥理论 一、价电子对互斥(VSEPR)模型 2.价层电子对数与VSEPR模型 中心原子价层电子对数 2 3 4 VSEPR 模型 直线形 平面三角形 四面体形 32 价层电子对互斥理论 二、预测分子的空间结构 1.VSEPR模型与分子的空间结构 化学式 电子式 价层电子数 VSEPR模型 分子空间结构 CH4 NH3 H2O NH3有1对孤电子对，H2O有2对孤电子对，孤电子对是未成键电子对，没有与其他原子形成化学键，分子的空间结构需要略去孤电子对。 4 4 4 33 价层电子对互斥理论 二、预测分子的空间结构 1.VSEPR模型与分子的空间结构 中心原子无孤电子对的分子：VSEPR模型就是其分子的空间结构。 中心原子有孤电子对的分子：先判断VSEPR模型，后略去孤电子对，便可得到分子的空间结构。 34 价层电子对互斥理论 二、预测分子的空间结构 1.VSEPR模型与分子的空间结构 预测分子空间结构的步骤： ①确定中心原子的价层电子对数 ②判断VSEPR模型 ③略去孤电子对，得出分子的空间结构 那么，中心原子的价层电子对数该如何确定呢？ 35 价层电子对互斥理论 分子 中心原子 共价键 σ键数 σ键电子对数 H2O NH3 CO2 C C=O 2 2 N N-H 3 3 O O-H 2 2 二、预测分子的空间结构 2.中心原子价层电子对数的确定 价层电子对数＝σ 键电子对数＋孤电子对数 ①确定σ 键电子对数 σ 键电子对数=中心原子结合的原子数（周围原子数） 注：多重键只计其中的σ键电子对，不计π键电子对。 36 价层电子对互斥理论 二、预测分子的空间结构 2.中心原子价层电子对数的确定 价层电子对数＝σ 键电子对数＋孤电子对数 ②确定孤电子对数 方法一：对于比较简单的分子，可以通过电子式确定孤电子对数 孤电子对数： 0 1 2 37 价层电子对互斥理论 二、预测分子的空间结构 2.中心原子价层电子对数的确定 价层电子对数＝σ 键电子对数＋孤电子对数 ②确定孤电子对数 方法二：对于比较复杂的分子，可以通过公式计算： 中心原子的价层电子数，主族元素等于最外层电子数 与中心原子结合的原子数 与中心原子结合的原子最多能接受的电子数(H为1，其他原子=8-该原子的价层电子数) 38 价层电子对互斥理论 二、预测分子的空间结构 ②确定孤电子对数 a   主族元素   阳离子   阴离子   x   b   H   其他原子   中心原子的价层电子数 =最外层电子数 =中心原子的价电子数-离子的电荷数 =中心原子的价电子数+︱离子的电荷数︱ 与中心原子结合的原子数 与中心原子结合的原子最多能接受的电子数 =1 =8-该原子的价层电子数 39 练习 A 1.下列分子或离子中含有孤电子对的是（ ） A.H2O B. CH4 C. SiH4 D.NH4+ 40 练习 A 2.SO32-的中心原子孤电子对计算公式为1/2(a-xb)中，下列对应的数值正确的是（ ） A.a=8 x=3 b=2 B.a=6 x=3 b=2 C.a=4 x=2 b=3 D.a=6 x=2 b=3 41 练习 B 3.下列有关价层电子对互斥模型的描述正确的是（ ） A.价层电子对就是σ键电子对 B.孤电子对数由分子式来确定 C.分子的空间结构是价层电子对互斥的结果 D.孤电子对数等于π键数 42 练习 C 4.下列微粒中，含有孤电子对的是（   ）  A. SO3      B. BF3      C. H3O+     D. NH4+ 43 练习 D 5.下列分子的中心原子，带有一对孤电子对的是（   ） A. XeO4     B. BeCl2      C. CH4     D. PCl3 44 价层电子对互斥理论 二、预测分子的空间结构 2.中心原子价层电子对数的确定 价层电子对数＝σ 键电子对数＋孤电子对数 ②确定孤电子对数 分子 中心原子 a x b 中心原子上的孤电子对数 CO2 SO2 OF2 C 4 2 2 0 S 6 2 2 1 O 6 2 2 45 价层电子对互斥理论 二、预测分子的空间结构 分子 中心 原子 σ键电子对数 孤电子对数 价层电子对数 VSEPR模型 分子空间 结构 CO2 SO2 SO3 OF2 NCl3 SiH4 O3 C 2 ×(4-2×2)=0 2 直线形 直线形 S 2 ×(6-2×2)=1 3 平面三角形 V形 S 3 ×(6-3×2)=0 3 平面三角形 平面三角形 O 2 ×(6-2×1)=2 4 四面体形 V形 N 3 ×(5-3×1)=2 4 四面体形 三角锥形 Si 4 ×(4-4×1)=0 4 正四面体形 正四面体形 O 2 ×(6-2×2)=1 3 平面三角形 V形 46 价层电子对互斥理论 三、离子的VSEPR模型和空间结构的判断 离子的VSEPR模型和空间结构的确定方法与分子的基本相同，但在计算孤电子对数时，要注意中心原子的价层电子数(a)的变化。 对于阳离子，a＝中心原子的价电子数－离子的电荷数 对于阴离子，a＝中心原子的价电子数＋离子的电荷数 如SO42-，a=6+2=8 NH4+，a=5-1=4 47 价层电子对互斥理论 三、离子的VSEPR模型和空间结构的判断 离子 中心 原子 σ键电子对数 孤电子对数 价层电子对数 VSEPR模型 分子空间 结构 NO2- NO3- CO32- SO32- SO42- ClO4- NH4+ N 2 ×(6-2×2)=1 3 平面三角形 V形 N 3 ×(6-3×2)=0 3 平面三角形 平面三角形 C 3 ×(6-3×2)=0 3 平面三角形 平面三角形 S 3 ×(8-3×2)=1 4 四面体形 三角锥形 S 4 ×(8-4×2)=0 4 正四面体形 正四面体形 Cl 4 ×(8-4×2)=0 4 正四面体形 正四面体形 N 4 ×(4-4×1)=0 4 正四面体形 正四面体形 48 价层电子对互斥理论 三、离子的VSEPR模型和空间结构的判断 例1.用价层电子对互斥模型推测下列分子或离子的空间结构。 分子或离子 HCN BBr3 CHCl3 SiF4 H3O+ NH2- VSEPR模型 空间 结构 直线形 直线形 平面三角形 平面三角形 四面体形 四面体形 正四面体形 正四面体形 四面体形 三角锥形 四面体形 V形 49 价层电子对互斥理论 四、VSEPR模型的局限性 1.中心原子孤电子对的计算公式不适用于多中心原子的分子。 可以通过书写电子式得出每个中心原子的孤电子对数。 2.VSEPR模型不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子。 50 练习 D 1.用价层电子对互斥模型预测H2S和COCl2的空间结构，两个结论都正确的是（ ） A.直线形；三角锥形 B.V形；三角锥形 C.直线形；平面三角形 D.V形；平面三角形 51 练习 C 2.下列分子的空间结构为正四面体形的是（ ） ①P4 ②NH3 ③CCl4 ④CH4 ⑤H2S ⑥CO2 A.①③④⑤ B.①③④⑤⑥ C.①③④ D.④⑤ 52 练习 C 3.用 VSEPR模型预测下列分子或离子的空间结构，其中不正确的是（ ） A.NH4+为正四面体形 B.CS2为直线形 C.HCN为V形 D.PCl3为三角锥形 53 练习 A 4.下列分子或离子中，VSEPR模型名称与分子或离子的空间结构名称不一致的是（   ）  A. H2O    B. CO2   C. CO32-   D. CCl4 54 练习 C 5.对CO2和SO2的说法正确的是（   ） A.都是AB2型，所以都是直线形           B.C原子和S原子上都没有孤电子对 C.CO2是直线形结构，SO2是V形结构     D.都含有极性共价键和非极性共价键 55 练习 A 6.下列分子或离子的中心原子上未用于成键的价电子对最多的是（   ）  A. H2O    B. NH3    C. NH4+       D. PCl3 56 57 键角大小比较 一、影响键角的因素 1.价层电子对数 价层电子对数 VSEPR模型 键角 2 直线形 180°左右 3 平面三角形 120°左右 4 四面体形 109°28′左右 58 键角大小比较 一、影响键角的因素 2.多重键 当分子中存在多重键时，多重键与其他键之间的斥力大，形成的键角也大。 斥力大，键角大于120° 斥力小，键角小于120° 斥力大，键角大于120° 59 键角大小比较 一、影响键角的因素 3.孤电子对 当价层电子对包含孤电子对时，由于孤电子对间的斥力＞孤电子对与成键电子对间的斥力＞成键电子对间的斥力，分子中的键角减小。 分子 H2O NH3 CH4 价层电子对数 VSEPR模型 孤电子对数 键角大小 斥力大 键角变小 4 4 4 四面体形 四面体形 正四面体形 2 1 0 105° 107° 109°28′ 60 键角大小比较 一、影响键角的因素 4.元素电负性 ①中心原子相同，周围原子不同时 周围原子的电负性越大，成键电子对离中心原子越远，成键电子对之间的斥力越小，键角越小。 F的电负性大于Cl，NF3中的成键电子对离N原子更远，成键电子对之间的斥力更小，键角更小 61 键角大小比较 一、影响键角的因素 4.元素电负性 ②中心原子不同，周围原子相同时 中心原子的电负性越大，成键电子对离中心原子越近，成键电子对之间的斥力越大，键角越大。 O的电负性大于S，H2O中的成键电子对离O原子更近，成键电子对之间的斥力更大，键角更大 62 键角大小比较 二、键角大小的比较步骤 1.先计算价层电子数，根据VSEPR模型比较键角； 2.若VSEPR模型相同，比较孤电子对数，孤电子对数越多，键角越小； 3.若VSEPR模型和孤电子对数均相同，则比较元素的电负性，中心原子的电负性越大，键角越大，周围原子的电负性越大，键角越小； 4.同一个分子内的不同键角大小比较，根据多重键对键角的影响进行判断。 63 练习 1.下列分子中键角由大到小的排列顺序是（ ） ①SO2　②NH3　③H2O　④CH4　⑤CO2 A.⑤④①②③ B.⑤①④②③ C.④①②⑤③ D.③②④①⑤ B 64 练习 C 2.下列分子中键角最大的是（   ） A. H2S    B. H2O    C. CCl4      D. NH3 65 练习 3.(1)比较PH3和NH3的键角大小：__________。 (2)SO2Cl2和SO2F2分子中，S与O之间以双键结合，S与Cl、S与F之间以单键结合。预测SO2Cl2和SO2F2分子的空间结构：________，SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl____SO2F2分子中∠F—S—F。 PH3＜NH3 四面体形 ＞ 66 杂化轨道理论 知识回顾： 甲烷分子的空间结构呈___________，它的4个C-H键都是___键，键长_____，键角皆为_______。 正四面体形 相等 109°28′ σ 碳原子的价层电子的轨道表示式为：________________。 ↑↓ ↑ ↑ 2s 2p 思考： ①碳原子只有两个未成对电子，为什么能形成4个C-H键？ ↑↓ ↑ ↑ 2s 2p ↑ ↑ ↑ ↑ 2s 2p 跃迁 67 杂化轨道理论 知识回顾： 甲烷分子的空间结构呈___________，它的4个C-H键都是___键，键长_____，键角皆为_______。 正四面体形 相等 109°28′ σ 碳原子的价层电子的轨道表示式为：________________。 ↑↓ ↑ ↑ 2s 2p 思考： ②C原子的2s和2p轨道形状不同，与H原子的1s轨道重叠，形成共价键的键长也不同，为什么CH4是正四面体结构？ 68 杂化轨道理论 为解决这一矛盾， 1931年鲍林在价键理论的基础上提出了杂化轨道理论，它实际上仍属于现代价键理论。 莱纳斯·卡尔·鲍林 69 03 杂化轨道理论 Part Three 70 杂化轨道理论 一、杂化轨道理论 ↑↓ ↑ ↑ 2s 2p ↑ ↑ ↑ ↑ 2s 2p 跃迁 1.杂化轨道理论 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叫做原子轨道的杂化。 重新组合后形成的一组新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。 以甲烷分子中的C原子为例： 杂化 ↑ ↑ ↑ ↑ sp3 71 杂化轨道理论 一、杂化轨道理论 1.杂化轨道理论 由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同的轨道，称为 sp3杂化轨道。 为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，4个杂化轨道的夹角为109°28′。 72 杂化轨道理论 一、杂化轨道理论 1.杂化轨道理论 价层电子 空轨道 激发 杂化轨道 轨道重新组合 成对电子 中的一个 与激发电子临近 能量相近的原子轨道 吸收能量 轨道总数目不变，角度和形状发生变化，成键时释放能量较多，轨道重叠程度更大，生成的分子更稳定 73 杂化轨道理论 74 杂化轨道理论 一、杂化轨道理论 2.杂化的条件 ②只有能量相近的轨道间才能杂化，常是同一能级或相近能级的原子轨道。 ①只有在形成化学键时才能杂化，单独的原子不会发生杂化。 75 杂化轨道理论 一、杂化轨道理论 3.杂化的特点 ②杂化后轨道形状、方向发生改变，成键能力增强。 ①杂化前后轨道数目不变。 ③杂化轨道之间要满足最小排斥、最大夹角原理。 ④杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对。 ⑤未参与杂化的剩余p轨道可用于形成π键。 76 杂化轨道理论 一、杂化轨道理论 4.杂化的类型 ①sp3杂化 像CH4分子中的C原子一样，1个s轨道和3个p轨道杂化而得到4个sp3杂化轨道。 p p p s sp3杂化 sp3 77 杂化轨道理论 一、杂化轨道理论 4.杂化的类型 ①sp3杂化 x y z x y z z x y z x y z 78 杂化轨道理论 一、杂化轨道理论 4.杂化的类型 ①sp3杂化 sp3 sp3 sp3 sp3 109°28′ sp3杂化轨道间的夹角是109°28′，空间结构为正四面体形。 79 杂化轨道理论 一、杂化轨道理论 4.杂化的类型 ②sp2杂化 1个s轨道和2个p轨道杂化而得到3个sp2杂化轨道。 p p p s sp2杂化 sp2 p 80 杂化轨道理论 一、杂化轨道理论 4.杂化的类型 ②sp2杂化 x y z x y z z x y z x y z sp2 sp2 sp2 120° sp2杂化轨道间的夹角是120°，空间结构为平面三角形。 81 杂化轨道理论 一、杂化轨道理论 4.杂化的类型 ②sp2杂化 sp2杂化后，未参与杂化的一个np轨道可以用于形成π键。 x y z sp2 sp2 sp2 p sp2 sp2 sp2 82 杂化轨道理论 一、杂化轨道理论 4.杂化的类型 ②sp2杂化 如乙烯分子碳碳双键的形成： 83 杂化轨道理论 一、杂化轨道理论 4.杂化的类型 ③sp杂化 1个s轨道和1个p轨道杂化而得到2个sp杂化轨道。 p p p s sp杂化 sp p 84 杂化轨道理论 一、杂化轨道理论 4.杂化的类型 ③sp杂化 x y z x y z z x y z x y z sp sp sp杂化轨道间的夹角是180°，空间结构为直线形。 180° 85 杂化轨道理论 一、杂化轨道理论 4.杂化的类型 ③sp杂化 sp杂化后，未参与杂化的两个np轨道可以用于形成π键。 p p sp sp sp sp x y z x y z 86 杂化轨道理论 一、杂化轨道理论 4.杂化的类型 ③sp杂化 如乙炔分子碳碳三键的形成： 87 杂化轨道理论 二、中心原子杂化类型的判断方法 1.杂化轨道理论与VSEPR模型的关系 杂化轨道的作用：形成σ键和容纳孤电子对 中心原子杂化轨道的数目 =σ键电子对数+孤电子对数 =中心原子的价层电子对数(x) 中心原子的杂化类型：spx-1 88 杂化轨道理论 二、中心原子杂化类型的判断方法 1.杂化轨道理论与VSEPR模型的关系 实例 孤电子对数 价层电子对数 VSEPR模型 杂化 轨道数 中心原子的杂化轨道类型 杂化轨道 模型 CO2 SO2 SO3 0 2 2 sp 1 3 3 sp2 0 3 3 sp2 89 杂化轨道理论 二、中心原子杂化类型的判断方法 1.杂化轨道理论与VSEPR模型的关系 实例 孤电子对数 价层电子对数 VSEPR模型 杂化 轨道数 中心原子的杂化轨道类型 杂化轨道模型 H2O NH3 CH4 2 4 4 sp3 1 4 4 sp3 0 4 4 sp3 90 杂化轨道理论 二、中心原子杂化类型的判断方法 2.中心原子杂化类型的判断方法 ①计算中心原子价层电子对数（σ 键电子对数+孤电子对数） ②杂化轨道数＝价层电子对数(x)，中心原子采取 spx-1 杂化 例1.判断以下分子或离子的中心原子杂化类型。 化学式 σ键电子对 孤电子对 价层电子对数 杂化轨道数 杂化类型 BeCl2 CO32- SO32- NH4+ 2 0 2 2 sp 3 0 3 3 sp2 3 1 4 4 sp3 4 0 4 4 sp3 91 杂化轨道理论 二、中心原子杂化类型的判断方法 2.中心原子杂化类型的判断方法 也可以根据分子或离子的空间结构来判断中心原子的杂化类型： 空间结构 杂化类型 直线形 平面三角形 三角锥形 四面体形 sp sp2 sp3 sp3 92 杂化轨道理论 二、中心原子杂化类型的判断方法 3.有机物中碳原子杂化类型 在有机化合物中，由于碳原子没有孤电子对，在计算价层电子对数时只需要考虑σ 键电子对数。 因此，只含单键的碳原子均为sp3杂化，含有双键的碳原子均为sp2杂化，含有三键的碳原子均为sp杂化。 思考：苯分子中的C原子是什么杂化类型？ 93 杂化轨道理论 二、中心原子杂化类型的判断方法 3.有机物中碳原子杂化类型 苯分子中碳原子取sp2杂化，3个杂化轨道分别用于形成3个σ 键，故苯分子键角为120°； 苯分子每个碳原子均有1个未参与杂化杂化的p轨道，垂直于分子平面而相互平行，6个“肩并肩”的平行p轨道上总共6个电子一起形成了弥散在整个苯环的1个p-p大π键。 94 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.杂化轨道数与杂化前后轨道数不相同 D 95 练习 A 2.杂化轨道理论是鲍林为了解释分子的空间结构提出的。下列 关于sp、sp2、sp3杂化轨道的夹角的比较正确的是（ ） A.sp杂化轨道的夹角最大 B.sp2杂化轨道的夹角最大 C.sp3杂化轨道的夹角最大 D.sp、sp2、sp3杂化轨道的夹角相等 96 练习 B 3.下列中心原子的杂化轨道类型和分子的空间结构不正确的是（ ） A.CCl4中C原子为sp3杂化，为正四面体形 B.H2S分子中S原子为sp2杂化，为直线形 C.CS2中C原子为sp杂化，为直线形 D.BF3中B原子为sp2杂化，为平面三角形 97 练习 D 4.下列关于杂化轨道的说法错误的是（   ） 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.部分四面体形、三角锥形、V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释 D.杂化轨道全部参与形成化学键 98 5. （双选） 关于原子轨道的说法正确的是（   ） A.中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其几何构型可能是正四面体也可能是三角锥形   B.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轨道混合形成 C.sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组新轨道 D.AB3型的共价化合物中，中心原子A均采用sp3杂化轨道成键 练习 AC 99 练习 B 6.下列描述正确的是（   ） A.CS2为V形分子 B.SiF4与SO32-的中心原子均为sp3杂化 C.C2H2中σ键与π键的数目比为1:1 D.水加热到很高温度都难分解是因水分子间存在氢键 100 7.下列有关杂化轨道的说法不正确的是（   ） A.轨道杂化前后数目相等，形状、能量不同 B.杂化轨道既可能形成σ键，也可能形成π键 C.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 D.原子中能量相近的某些轨道，在成键时能重新组合成能量相等的新轨道 练习 B 101 8.(双选)下列描述中正确的是（   ） A.ClO2-的空间结构为V形 B.CF4和SO32-的中心原子均为sp3杂化 C.在所有的元素中，氟的第一电离能最大 D.C2H5OH分子中共含有8个极性键，1个π键 练习 AB 102 9.甲醛分子的结构式为 ,下列描述正确的是（   ） A.甲醛分子中有4个σ键 B.甲醛分子中的C原子为sp3杂化   C.甲醛分子中的O原子为sp杂化   D.甲醛分子为平面三角形，有一个π键垂直于三角形平面 练习 D 103 10.的键角不相同的是（   ） A.CCl4、SiCl4、SiH4   B.H2Se、NF3、CH4    C.BCl3、NH3、CO2   D.TeO3、BF3、H3O+ 练习 B 104 练习 11.(1)丙酮( )分子中碳原子轨道的杂化类型是     和      。 (2)I3+的空间结构为    形，中心原子的杂化形式为      。 (3)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为          和         。 (4)Ge单晶具有金刚石型结构，其中Ge原子的杂化方式为         。 (5)CS2分子中，C原子的杂化轨道类型是        。 (6)[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的空间结构是                  。    (7)AsCl3分子的空间结构为        ，其中As的杂化轨道类型为      。 (8)化合物Cl2O的空间结构为    形，中心原子的价层电子对数为     。 sp3   sp2 V   sp3   sp3   sp   sp3   sp   正四面体形 三角锥形 sp3   V   4  105 106 杂化轨道理论 三、大π键 1.定义 在多原子分子或离子中，如有相互平行的p轨道，他们“肩并肩”重叠在一起构成一个整体，p电子在多个原子间运动形成π型化学键，这种不局限在两个原子之间的π键称为离域派键或共轭大π键，简称大π键。 2.构成条件 ①所有原子在同一平面（中心原子采取sp或sp2杂化） ②每个原子有一个p轨道，且互相平行 ③p电子数目小于p轨道数目的两倍（不能所有p轨道全充满） 107 杂化轨道理论 三、大π键 3.表示方法 Π n m 形成大π键的p电子总数 形成大π键的原子总数 如苯分子中的大π键由6个碳原子构成，每个碳原子剩余的p轨道上还有1个单电子，用于形成大π键，因此苯分子中的大π键可以表示为： Π 6 6 108 杂化轨道理论 三、大π键 4.常见分子或离子中的大π键 化学式 形成大π键的原子数 形成大π键的p电子数 表示方法 SO2 O3 CO32- CO2 Π 4 3 Π 6 4 Π 4 3 Π 4 3 二氧化碳分子中有两个相同的大π键 3 4 3 4 4 6 3 4 109 杂化轨道理论 三、大π键 石墨分子结构是层形结构，每层是由无限个碳六元环所形成的平面，碳原子为sp2杂化，每个碳原子均有1个未参与杂化杂化的p轨道，垂直于分子平面而相互平行，平行的n个p轨道形成了1个p-p大π键。 电子在每层石墨的大π键中可以自由移动，所以石墨能导电。 110 非常感谢您的观看 Life is a journey, not the destination, but the scenery along the way and the mood to see the scenery. 111 Lavf58.20.100 Lavf58.20.100 $