2.2.2 杂化轨道理论简介 教学设计 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

该高中化学教学设计聚焦杂化轨道理论要点，通过甲烷分子空间构型与价键理论的矛盾导入，衔接已有价键知识，构建从问题冲突到理论解决的学习支架，系统讲解sp³、sp²、sp杂化轨道特征。 资料亮点在于运用可视化视频呈现杂化过程，结合甲烷、乙烯等实例构建微观结构模型，通过问题讨论与等电子原理应用培养证据推理能力，助力学生建立分子构型判断思维，为教师提供直观教学与评价支持。

第二章 分子结构与性质 第二节 分子的空间构型 第2课时 杂化轨道理论简介 教学目标： 1.能认识杂化轨道理论的要点 2.能进一步了解有机化合物中碳的成键特征 3.能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型 素养目标： 宏观辨识与微观探析：通过对典型分子空间结构的学习，认识微观结构对分子空间结构的影响，了解共价分子结构的多样性和复杂性。 证据推理与模型认知：通过对杂化轨道理论模型的探究，建立解决复杂分子结构判断的思维模型。 教学重难点： 重点：杂化轨道理论模型 难点：根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型 教学过程： 问题与思考 我们已经知道，甲烷分子呈正四面体形，它的4个C—H的键长相同，H—C—H的键角为109°28′。按照我们已经学过的价健理论，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H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。 为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，杂化轨道理论是一种价健理论模型。 学习任务四：认识杂化轨道理论模型 观察与思考 观察如下可视化视频，思考sp3杂化轨道是怎么形成的？ sp3杂化轨道及乙烷分子(CH3CH3)形成的可视化 问题1：什么是sp3杂化轨道(以碳的价电子为例) (1) sp3杂化轨道特点： ①1个s 轨道与3个p 轨道进行的杂化,形成4个sp3 杂化轨道。 ②每个sp3杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有 1/4 s 轨道和 3/4 p 轨道的成分。 ③每两个轨道间的夹角为109.28°，空间构型为正四面体形。 (2) 杂化轨道理论模型要点： ①原子轨道杂化：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：原子轨道混杂后形成的一组新的原子轨道。 a.杂化轨道数等于参与杂化的原子轨道数 b.杂化改变了原子轨道的能量、成分、形状和方向 c.杂化使原子的成键能力增强，有利于轨道间的重叠 。满足最小排斥，最大夹角分布。 d.杂化轨道用于形成σ键和容纳未参与成键的孤电子对(π键是由未杂化的p轨道来形成的)。 又如：H2O和NH3的中心原子也是采用sp3杂化的，因此H2O和NH3的VSEPR模型也是四面体形的，但水分子氧原子的sp3杂化轨道有2个被孤电子对占据，而氨分子的氮原子的sp3杂化轨道有1个被孤电子对占据。 观察与思考 观察如下可视化视频，思考sp2杂化轨道是怎么形成的？ sp2杂化轨道及乙烯分子(CH2=CH2)形成的可视化 问题2：什么是sp2杂化轨道 sp2杂化轨道特征： ①1个s 轨道与2个p 轨道进行的杂化,形成3个sp2 杂化轨道。 ②每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有 1/3 s 轨道和 2/3 p 轨道的成分。 ③每两个轨道间的夹角为120°，呈平面三角形。 ④ 3个sp2杂化轨道用于形成σ键，未参与杂化的p轨道用于形成π键。 sp杂化轨道及乙炔分子(CH≡CH)的形成可视化 问题3：什么sp杂化轨道 sp杂化轨道特征： ①1个s 轨道与1个p 轨道进行的杂化,形成2个sp杂化轨道。 ②每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/2 s 轨道和1/2 p 轨道的成分。 ③两个轨道间的夹角为180°，呈直线型。 ④ 2个sp杂化轨道用于形成σ键，未参与杂化的2个p轨道用于形成2个π键。 问题4：怎么判断中心原子的轨化轨道类型 (1)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。 (2)形成π键的电子只能位于未杂化的原子轨道上。 (3)中心原子σ键电子对数+孤电子对数＝价层电子对数＝杂化轨道数 VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型 思考与讨论 确定BF3和H3O+的中心原子的杂化轨道类型,并与同学讨论。 资料卡片 等电子原理 化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子具有相同的空间结构和化学键类型等结构特征，这是等电子原理的基本观点。利用该原理可以判断一些简单分子或原子团的空间结构。例如，SO42-、 PO43- 等离子具有 AX4 通式，价电子总数为32，中心原子(S和P)采取 sp3 杂化，呈四面体空间结构，类似地， SO32- 、 PO33-等离子具有 AX3 通式，价电子总数为26，中心原子(S和P)采取 sp2杂化，由于存在一对孤对电子，分子均呈三角锥空间结构。 学习评价： 1．下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较，得出结论正确的是 (　　) 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 2．下列分子中的中心原子采取sp2杂化的是(　　) ①C2H2　②C2H4　③C3H8　④CO2 ⑤BeCl2　⑥SO3　⑦BF3 A．①⑥⑦　　 B．③⑤⑦ C． ② ⑥⑦ D．③⑤⑥ 板书设计： 作业设计： 教学反思： 1 学科网（北京）股份有限公司 $