第二章 第二节 第2课时 杂化轨道理论简介-【金版教程】2025-2026学年高中化学选择性必修2作业与测评课件PPT（人教版）

0 第二章　分子结构与性质 第二节　分子的空间结构 第2课时　杂化轨道理论简介 能力作业 02 目录 CONTENTS 基础作业 01 基础作业 (建议用时：15分钟) 考点一　杂化轨道理论 1．以下有关杂化轨道的说法中，错误的是(　　) A．ⅠA族元素成键时一般不能形成杂化轨道 B．杂化轨道既可形成σ键，也可能形成π键 C．孤电子对有可能占据杂化轨道 D．s轨道和p轨道杂化不可能有sp4杂化 解析：ⅠA族元素如果是碱金属，易失电子，不能参加杂化，如果是H，一个电子在1s能级上也不可能杂化，故A正确。杂化轨道只能形成σ键或者容纳未参加成键的孤电子对，不能形成π键，故B错误，C正确。p能级只有3个原子轨道，所以不可能有sp4杂化，故D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 4 2．下列图形能表示sp2杂化轨道的电子云轮廓图的是(　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 5 3．能正确表示CH4中碳原子成键方式的示意图为(　　) 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 6 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 7 考点二　杂化轨道理论的应用 5．sp3杂化轨道形成的AB4型分子的空间结构是(　　) A．平面四方形 B．正四面体形 C．三角锥形 D．平面三角形 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 8 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 9 ①⑤ ①④⑤⑦⑧ ②⑥ ③ ②③⑥⑦ ③ 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 10 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 11 三角锥形 sp3 sp3、sp2 2 6 3 3 直线形 sp 24 平面三角形 sp2 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 12 1 2 3 4 5 6 7 8 基础作业 13 能力作业 (建议用时：40分钟) 一、选择题(每小题只有一个选项符合题意) 1．下列有关杂化轨道的说法不正确的是(　　) A．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 B．轨道杂化前后轨道数目可以相等，也可以不等 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．杂化轨道可分为sp、sp2、sp3杂化等 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 能力作业 15 [重难点拨]　 (1)原子轨道的杂化，只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子是不可能发生杂化的，同时只有能量相近的原子轨道(如2s、2p等)才能发生杂化，1s轨道与2p轨道由于能量相差较大，是不能发生杂化的。 (2)杂化轨道成键时，要满足能量最低原理，各轨道电子之间的排斥力大小决定键的方向，即决定杂化轨道间的夹角。如对sp杂化来说，当键角为180°时，其能量最小，所以sp杂化轨道成键时分子呈直线形。由于杂化轨道的类型不同，杂化轨道间的夹角也不相同，其成键时键角也就不相同，故杂化轨道的类型与分子的空间结构有关。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 能力作业 16 解析：CH4分子中碳原子的杂化属sp3杂化；C2H4分子中碳原子的杂化属sp2杂化；NH3分子中N原子的杂化属sp3杂化。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 能力作业 17 [重难点拨]　“三方法”判断分子中心原子的杂化类型 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 能力作业 18 3．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sp3、sp2、sp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．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 能力作业 19 解析：②C2H4分子中C原子采取sp2杂化；③ 分子中C原子采取sp2杂化；④C2H2分子中C原子采取sp杂化。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 能力作业 20 5．已知某XY2分子属于V形分子，下列说法正确的是(　　) A．X原子一定是sp2杂化 B．X原子一定为sp3杂化 C．X原子上一定存在孤电子对 D．VSEPR模型一定是平面三角形 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 能力作业 21 6．SO2经催化氧化可生成SO3，下列对该过程的描述不合理的是(　　) A．硫原子的杂化类型发生了改变 B．含硫微粒的空间结构发生了改变 C．含硫微粒的化学性质发生了改变 D．含硫微粒的键角发生了改变 解析：SO2中S原子采用sp2杂化，SO3中S原子也采用sp2杂化，故杂化类型未发生改变。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 能力作业 22 7.如图是乙烯分子的模型，对乙烯分子中的化学键分析正确的是(　　) A．sp2杂化轨道形成σ键、未杂化的2p轨道形成π键 B．sp2杂化轨道形成π键、未杂化的2p轨道形成σ键 C．C、H之间是sp2杂化轨道形成的σ键，C、C之间是未能参加杂化的2p轨道形成的π键 D．C、C之间是sp2杂化轨道形成的σ键，C、H之间是未能参加杂化的2p轨道形成的π键 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 能力作业 23 解析：乙烯分子中存在4个C—H键和1个C==C键，C原子上孤电 子对数为0，σ键电子对数为3，则C原子采取sp2杂化，C、H之间是sp2 杂化轨道与1s轨道形成的σ键，C、C之间有1个是sp2杂化轨道形成的 σ键，还有1个是未参加杂化的2p轨道形成的π键。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 能力作业 24 8．氯仿(CHCl3)常因保存不当而被氧化，产生剧毒物光气(COCl2，结构式为 )：2CHCl3＋O2―→2HCl＋2COCl2。下列说法正确的是(　　) A．CHCl3分子的空间结构为正四面体形 B．COCl2分子的中心原子采用sp杂化 C．COCl2中σ键与π键数目比为1∶1 D．氯仿转化为光气的过程中，中心原子的杂化轨道类型发生了变化 解析：CHCl3分子的空间结构为四面体形，A错误；COCl2分子的中心原子采用sp2杂化，B错误；COCl2中含3个σ键和1个π键，C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 能力作业 25 9．化合物A是一种新型锅炉水除氧剂，其结构式如图所示： ，下列说法正确的是(　　) A．碳、氮原子的杂化类型相同 B．氮原子与碳原子分别为sp3杂化与sp2杂化 C．1 mol A分子中所含σ键的数目为10NA D．编号为a的氮原子和与其成键的另外三个原子可能在同一平面内 解析：A分子中碳、氮原子各形成了3个σ键，氮原子上有一个孤电子对而碳原子上没有，故氮原子是sp3杂化而碳原子是sp2杂化，A错误，B正确；A分子中共有11个σ键， 1个π键，C错误；氮原子为sp3杂化，与另外三个原子形成的是三角锥形结构，不可能共平面，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 能力作业 26 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 能力作业 27 11．白磷(P4)、三氧化二磷(P4O6)和五氧 化二磷(P4O10)的分子结构分别如图所示，下 列说法中错误的是(　　) A．P4O6中的磷原子采用sp3杂化 B．中文名称三氧化二磷、五氧化二磷都只表示原子个数比，不表示分子的实际组成 C．P4、P4O6、P4O10分子中同一P原子上两个化学键之间的夹角都是60° D．P4O6分子中4个P原子构成正四面体 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 能力作业 28 解析：P4O6中磷原子上的价层电子对数 ＝3＋1＝4，采用sp3杂化，A正确；由题图可 知，B正确；P4O6和P4O10分子中同一P原子上 两个化学键之间的夹角都不是60°，C错误； 由P4O6的分子结构可知，4个P原子构成正四面体，D正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 能力作业 29 V形 直线形 120° sp2 正四面体形 sp3 正四面体形 sp3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 能力作业 30 13．按要求回答下列问题： (1)CH3COOH中C原子的杂化轨道类型为________。 (2)醛基中碳原子的杂化轨道类型是____。 (3)化合物 中阳离子的空间结构为_________，阴离 子的中心原子采用____杂化。 (4)H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋中O原子采用____杂化。H3O＋中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大，原因为_____________________________________ _______________________________________________________________________。 sp3、sp2 sp2 三角锥形 sp3 sp3 H3O＋中O原子上只有1个孤电子对，H2O中 O原子上有2个孤电子对，前者σ键电子对与孤电子对的排斥力较小，因而键角大 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 能力作业 31 解析：(1)CH3COOH分子中，—CH3和—COOH上的碳原子的杂化轨道类型分别是sp3和sp2。 (2) 中的碳原子形成3个σ键和1个π键，是sp2杂化。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 能力作业 32 [重难点拨]　以碳原子为中心原子的分子中碳原子的杂化类型 (1)没有形成π键，为sp3杂化：CH4、CCl4、 。 (2)形成一个π键，为sp2杂化：CH2==CH2、 、 。 (3)形成两个π键，为sp杂化：CH≡CH、O==C==O(CO2)、S==C==S(CS2)。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 能力作业 33 正四面体形 sp3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 能力作业 34 平面三角形 sp3 sp3 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 能力作业 35 7 C<O<N 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 能力作业 36 　　　　　　　　　　　　　 R 4．有机物CH3CH==CH—C≡CH中标有“eq \a\vs4\al\co1(·)”的碳原子的杂化方式依次为(　　) A．sp、sp2、sp3 B．sp3、sp2、sp C．sp2、sp、sp3 D．sp3、sp、sp2 解析：乙炔的结构式为H—C≡C—H，每个碳原子上的价层电子对数是2且不含孤电子对，所以C原子采取sp杂化，分子的空间结构为直线形；SOeq \o\al(2－,4)中硫原子上的价层电子对数是4，孤电子对数为0，采取sp3杂化，离子的空间结构为正四面体形；H3O＋中氧原子上的价层电子对数＝3＋1＝4，含有一个孤电子对，中心原子采取sp3杂化，离子的空间结构为三角锥形。 6．下列微粒中中心原子的杂化方式和微粒的空间结构均正确的是(　　) A．C2H2：sp2、直线形 B．SOeq \o\al(2－,4)：sp3、三角锥形 C．H3O＋：sp3、V形 D．BF3：sp2、平面三角形 7．已知下列微粒： ①CH4　②CH2==CH2　③CH≡CH　④NH3 ⑤NHeq \o\al(＋,4)　⑥BF3　⑦H2O　⑧H2O2 试回答下列问题： (1)微粒空间结构为正四面体形的是_______(填序号，下同)。 (2)中心原子为sp3杂化的是____________，中心原子为sp2杂化的是_____，中心原子为sp杂化的是____。 (3)所有原子共平面(含共直线)的是__________，共直线的是____。 解析：①CH4中C原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝4＋0＝4，所以C原子采取sp3杂化，CH4的空间结构为正四面体形；②CH2===CH2中C原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋0＝3，所以C原子采取sp2杂化，CH2===CH2中所有原子共平面；③CH≡CH中C原子采取sp杂化，CH≡CH的空间结构为直线形；④NH3中N原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋1＝4，所以N原子采取sp3杂化，NH3的空间结构为三角锥形；⑤NHeq \o\al(＋,4)中N原子采取sp3杂化，NHeq \o\al(＋,4)的空间结构为正四面体形；⑥BF3中B原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋0＝3，所以B原子采取sp2杂化，BF3的空间结构为平面三角形；⑦H2O中O原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝2＋2＝4，所以O原子采取sp3杂化，H2O的空间结构为V形；⑧H2O2中O原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝2＋2＝4，所以O原子采取sp3杂化，H2O2中两个H原子犹如在半展开的书的两面纸上，两个O原子在书的夹缝上。 8．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原子的杂化轨道类型为________。 (3)一种有机化合物的结构简式如下： ①该分子中有___个sp2杂化的碳原子；___个sp3杂化的碳原子。 ②该分子中有___个sp2­sp3 σ键；___sp3­sp3 σ键。 (4)SCN－与NOeq \o\al(＋,2)的结构相同，空间结构呈________，中心原子都采取___杂化。 (5)COeq \o\al(2－,3)、NOeq \o\al(－,3)等粒子具有相同的原子个数，它们的价电子总数都是___，空间结构呈___________，中心原子都采取____杂化。 解析：(1)AsCl3中As的价层电子对数为3＋eq \f(5－3×1,2)＝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。 2．下列分子中画横线的原子的杂化轨道类型属于sp杂化的是(　　) A．CH4 B．C2H4 C．C2H2 D．NH3 4．下列分子或离子的中心原子采取sp3杂化的是(　　) ①NF3　 ②C2H4　 ③ 　 ④C2H2 ⑤NHeq \o\al(＋,4) A．①②④ B．①⑤ C．②③ D．③⑤ 10．磷酸氯喹在细胞水平上能有效抑制病毒的感染，其结构如图所示。下列说法正确的是(　　) A．第一电离能：O>N>C B．该有机物中碳原子采取sp、sp2杂化 C．基态氢原子的电子云轮廓图为哑铃形 D．POeq \o\al(3－,4)的空间结构与VSEPR模型相同 解析：基态N原子的价层电子排布为2s22p3，2p轨道呈半充满稳定结构，较难失去1个电子，故N的第一电离能大于O的第一电离能，A错误；该有机物中碳原子采取sp2、sp3杂化，B错误；基态氢原子的电子云轮廓图为球形，C错误；POeq \o\al(3－,4)中P原子上的价层电子对数为4，没有孤电子对，故其空间结构与VSEPR模型相同，D正确。 二、非选择题 12．回答下列问题。 (1)指出下列粒子的空间结构。 ①OF2_____；②BeF2________。 (2)在BF3分子中，F—B—F的键角是_____，硼原子的杂化轨道类型为____，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BFeq \o\al(－,4)的空间结构为____________。 (3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是____。 (4)SOeq \o\al(2－,4)的空间结构是___________，其中硫原子的杂化轨道类型是____。 14．(1)蓝矾(CuSO4·5H2O)的结构如图1所示： 图1 SOeq \o\al(2－,4)的空间结构是___________，其中S原子的杂化轨道类型是___；基态O原 子的价层电子轨道表示式为__________。 (2)气态SO3分子的空间结构为____________；将纯液态SO3冷却到289.8 K时凝固得到一种螺旋状单链结构的固体，其结构如图2所示，此固态SO3中S原子的杂化轨道类型是____。 图2 (3)已知ClOeq \o\al(－,2)为V形，中心氯原子周围有四个价层电子对。ClOeq \o\al(－,2)的中心氯原子的杂化轨道类型为____。 (4)二氧化钛(TiO2)是常用的具有较高催化活性和稳定性的光催化剂，常用于污水处理。纳米TiO2催化的一个实例如图3所示。 1个化合物甲的分子中采取sp2杂化方式的碳原子个数为___，化合物乙中采取sp3杂化的原子对应元素的第一电离能由小到大的顺序为________。 $