2.2.3 杂化轨道理论【教学评一体化】同步教学课件- 2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

该高中化学课件聚焦杂化轨道理论，系统讲解其要点、sp³/sp²/sp杂化类型及分子空间结构关系。通过甲烷分子结构与价键理论的矛盾导入，衔接已有知识，搭建从旧知到新知的学习支架。 其亮点在于以科学思维（如CH₄、NH₃、H₂O杂化类型与键角关系的证据推理、模型建构）和科学探究与实践（探究课堂问题链、表格归纳杂化判断方法）为主线，小结整合理论要点、类型及判断方法，学习评价多样。学生能深化理解，教师可提升教学效率。

第二章 分子结构与性质 容山中学 化学科组 第二节 分子的空间结构 第3课时 杂化轨道理论 主讲人：郭静 目 录 CONTENTS 1 2 杂化轨道理论简介 杂化轨道类型与分子空间结构的关系 学习目标 结合实例了解杂化轨道理论的要点和类型（sp3、sp2、sp）。 能运用杂化轨道理论解释简单共价分子和离子的空间结构。 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′。根据价键理论，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。 这是为什么呢？ 新课导入 任务一 杂化轨道理论 为了解决这一矛盾，1931年鲍林提出了杂化轨道理论。 莱纳斯·卡尔·鲍林 在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的原子轨道的过程叫做原子轨道的杂化。 重新组合后的新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。 一、杂化轨道理论 任务一 杂化轨道理论 二、杂化轨道理论要点 能量相近 原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道 数目不变 形成的杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相等且杂化轨道的能量相同 (变：轨道的成分、能量、形状、方向，使原子的成键能力增加) 成键能力增强 杂化改变原有轨道的形状和伸展方向，使原子形成的共价键更牢固。 排斥力最小 杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同但形状完全相同。 中心原子杂化 只有形成化学键时才杂化，杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对。 杂化轨道数 =价层电子对数= 中心原子上的孤电子对数 + σ键数 任务一 杂化轨道理论 三、杂化类型及分子的空间构型 1. sp3杂化 1个ns轨道与3个np轨道杂化后，得4个sp3杂化轨道，它们的能量相同、方向不同，各指向四面体的四个顶角。相互的键角θ=109º28′ ，空间结构为正四面体形。 s 109°28′ sp3杂化 任务一 杂化轨道理论 例如CH4分子空间构型： 正四面体形 激发 杂化 2s 2p 基态C 2s 2p 激发态 sp3 杂化 1s 4个 + H 【思考与讨论】BF3分子是平面正三角形， F原子位于正三角形的三个顶点，B原子位于分子中心，分子中键角均为120°，杂化轨道理论如何解释？ 2s 2p 基态B 2s 2p 激发态 sp2 杂化 2p 激发 杂化 未杂化轨道 2p 3个 + F 探究课堂 任务一 杂化轨道理论 三、杂化类型及分子的空间构型 2. sp2杂化 1个ns轨道与2个np轨道杂化，得3个sp2杂化轨道，三个杂化轨道在空间分布是在同一平面上，互成120º夹角，呈平面三角形。 s sp2杂化 120° 120° 120° 任务一 杂化轨道理论 【思考与讨论】气态BeCl2分子是直线形，Cl原子位于Be原子的两侧， BeCl2分子中键角为180o 。杂化轨道理论如何解释？ 激发 2s 2p 基态Be 2s 2p 激发态 杂化 sp杂化态 2p 未杂化轨道 180℃ 3p 2个 + Cl 任务一 杂化轨道理论 三、杂化类型及分子的空间构型 1. sp杂化 1个ns轨道与1个np轨道杂化后，得2个sp杂化轨道，杂化轨道之间的夹角为180º，呈直线形。 180℃ s sp杂化 任务一 杂化轨道理论 从杂化轨道理论的角度解释CH4、C2H4、C2H2的空间结构 1、怎么用杂化轨道理论解释NH3、H2O的空间结构？ NH3 H2O N原子 ↑↓ s p p p ↑ ↑ ↑ 2s22p3 基态 sp3 ↑↓ ↑ ↑ ↑ 杂化轨道 孤电子对 sp3杂化 形成σ键 sp3杂化 O原子 ↑↓ s p p p ↑↓ ↑ ↑ 2s22p4 基态 sp3 ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ 杂化轨道 孤电子对 形成σ键 三角锥形 V形 探究课堂 2、CH4、NH3、H2O中心原子的杂化类型都是sp3,键角为什么依次减小?从杂化轨道理论的角度比较键角大小时有什么方法? CH4 sp3等性杂化 等性sp3 109°28′ NH3 sp3不等性杂化 不等性sp3 H2O sp3不等性杂化 不等性sp3 孤对电子对成键电子的排斥力大于成键电子对之间的排斥力 探究课堂 任务一 杂化轨道理论 完成下表中的空白，思考有哪些方法可以判断杂化类型？ 粒子 中心原子的价层电子对数 VSEPR模型名称 中心原子的杂化轨道类型 分子或离子的空间结构名称 CO2 CH2O SO2 BF3 CH4 NH3 H2O H3O+ NH4+ 2 直线形 直线形 sp 3 平面三角形 平面三角形 3 sp2 平面三角形 sp2 V形 3 平面三角形 sp2 平面三角形 4 正四面体形 sp3 正四面体形 4 四面体形 sp3 三角锥形 4 4 4 四面体形 四面体形 正四面体形 sp3 sp3 sp3 V形 三角锥形 正四面体形 任务一 杂化轨道理论 四、杂化类型的判断方法 杂化轨道类型 sp sp2 sp3 方法1 VSEPR模型 方法2 杂化轨道数目 方法3 键角 1、根据分子或离子的VSEPR模型确定。 直线形 平面三角形 四面体形 2、根据杂化轨道数目确定。 2 3 4 4、C原子杂化轨道数目确定。 ①4个σ键是sp3杂化。 ②3个σ键是sp2杂化。 ③2个σ键是sp杂化。 3、根据键角确定。 109°28′ 120° 180° 分子的空间结构 分子的空间结构 预测 VSEPR 模型 解释 杂化轨 道理论 测定 光谱 课堂小结 VSEPR模型 杂化轨道数目 键角 sp3杂化轨道——正四面体形 sp2杂化轨道——平面三角形 sp杂化——直线形 能量相近 数目不变 成键能力增强 排斥力最小 轨道类型 理论要点 杂化轨道理论 判断方法 课堂小结 1、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是( ) A、CO2与SO2 B、CH4与NH3 C、BeCl2与BF3 D、C2H2与C2H4 B 2、下列分子的空间结构可用sp2杂化轨道来解释的是( ) ①BF3　②CH2=CH2　③ ④CH≡CH　⑤NH3　⑥CH4 A、①②③ B、①⑤⑥ C、②③④ D、③⑤⑥ A 学习评价 3、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 【答案】C 【分析】HClO分子的结构式为H—O—Cl，O原子应为sp3杂化，形成4个杂化轨道，其中有2个是孤对电子，另2个杂化轨道分别与H原子和Cl原子各形成1个σ键。 【详解】A．由以上分析知，O原子是sp3杂化，A错误； B．O原子应为sp3杂化，形成4个杂化轨道，其中有2个是孤对电子，另2个杂化轨道分别与H原子和Cl原子各形成1个σ键。B错误。 C．由以上分析知，该分子构型为V形，C正确； D．其电子式为 ，D错误； 故选C。 C 学习评价 4、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 B 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 C 学习评价 6、回答下列问题 (1)图(a)为S8的结构，其硫原子的杂化轨道类型为______。 (2)气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的空间结构为____________；固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为_____。 (3)COCl2分子中所有原子均满足8电子构型，COCl2分子中σ键和π键的个数比为______，中心原子的杂化方式为_____。 平面三角形 sp3 sp3 3∶1 sp2 学习评价 7．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 C 学习评价 Lavf58.20.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $