2.2.3 杂化轨道理论简介-【核心素养新教学】2025-2026学年高二化学同步优质教学课件（人教版选择性必修2）

该高中化学课件核心围绕杂化轨道理论（类型、分子构型、判断方法）及共价分子键角比较展开，通过价层电子对互斥理论解释CH₄结构的矛盾导入，衔接分子空间结构知识，搭建从问题驱动到理论建构的学习支架。 其亮点是以问题链（如NH₃、H₂O的sp³杂化与孤电子对关系）引导探究，结合表格对比杂化类型与构型，体现结构决定性质的化学观念，培养科学思维。课堂检测覆盖无机物与有机物实例，帮助学生系统掌握知识，为教师提供清晰教学流程和评价工具。

第一章 化学反应的热效应 第二章 分子结构与性质 第二节 分子的空间结构 本节重点 分析杂化类型与分子空间结构的关系, 第3课时 杂化轨道理论简介 1 思考讨论 根据价层电子对互斥理论，分析CH4的立体构型 C原子 电子排布图 （轨道表示式） 1s 2s 2p H 电子排布图 1s 问题1：为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2 ？ C C 问题2：如何解释CH4的四个C-H键完全相同？ 为解决这一矛盾，1931年鲍林提出了杂化轨道理论，用于解释分子的空间结构 CH4的正四面体形是怎么形成的？ C：2s22p2 电子激发 sp3 　 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。我们把这种轨道称之为 sp3杂化轨道。 1s 1s 1s 1s 【观察与思考】 (1)观察杂化过程,分析原子轨道杂化后,数量和能量有什么变化? 轨道的形状是否发生改变？轨道空间伸展方向是否改变？ (2)发生杂化的轨道有什么要求? 4个sp3杂化轨道均为哑铃型，一头大，一头小，伸向四面体的四个顶点，夹角109°28′ 主题1:杂化轨道理论简介 1.杂化轨道理论及要点 轨道的杂化 在外界条件的影响下，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。 形 成 杂化轨道 杂化后形成的新的能量相同、方向不同的一组原子轨道 杂化轨道理论要点 (1)只有在形成化学键时才能杂化 (2)只有能量相近的轨道间才能杂化（同一能级组或相近能级） ①同一原子中能量相近的原子轨道可以重新组合，形成新的杂化轨道。 ②杂化前后轨道数目不变，新形成的几个杂化轨道能量相同。 ③杂化轨道的形状发生了变化，更有利于有效地重叠，成键能力更强。 ④杂化轨道的伸展方向发生变化，杂化轨道在空间力求最大夹角（排斥力最小）。 不变? 改变? 轨道能量发生变化 （1）SP3杂化 x y z x y z z x y z x y z 109°28′ 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s轨道和p轨道的成分。 ③每两个轨道间的夹角为109.28º,空间构型为正四面体形。 2.杂化类型及分子构型 主题1:杂化轨道理论简介 与CH4一样，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。 105° 107° 2s 2p ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ O sp3 ↑↓ ↑↓ ↑ ↑ O 孤电子对 σ键单电子 2s 2p ↑↓ ↑ ↑ ↑ N sp3 ↑↓ ↑ ↑ ↑ N 孤电子对 σ键单电子 主题1:杂化轨道理论简介 x y z x y z z x y z x y z 120° ②每个sp2杂化轨道的形状也为一头大,一头小,含有s轨道和p轨道的成分。 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。 ③每两个轨道间的夹角为120º,呈平面三角形。 ④3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。 (2) sp2杂化 主题1:杂化轨道理论简介 2.杂化类型及分子构型 B的价层电子排布： BF3分子中心原子杂化轨道的形成过程Sp2 杂化 电子跃迁 混杂 2s 2p 基态硼原子 2s 2p 激发态 sp2 杂化轨道 2p 120° 2s22p1 主题1:杂化轨道理论简介 (3) sp杂化 x y z x y z z x y z x y z 180° ②每个sp杂化轨道形状为一头大,一头小,含有s轨道和p轨道的成分。 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。 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。 主题1:杂化轨道理论简介 2.杂化类型及分子构型 180° Cl Cl Be BeCl2分子中心原子杂化轨道的形成过程—sp杂化 Be的价层电子排布： 2s2 电子跃迁 2s 2p 基态铍原子 2s 2p 激发态 混杂 sp 杂化轨道 2p 主题1:杂化轨道理论简介 杂化轨道类型及分子的空间结构 杂化类型 sp sp2 sp3 参与杂化的原 子轨道及数目 1个s轨道和 1个p轨道 1个s轨道和 2个p轨道 1个s轨道和 3个p轨道 杂化轨道的数目 2 3 4 杂化轨道间的夹角 180° 120° 109°28' 空间结构名称 直线形 平面三角形 正四面体形 实例 CO2、C2H2 BF3、CH2O CH4、CCl4 主题1:杂化轨道理论简介 2.杂化类型及分子构型 3.杂化轨道特征 (1)杂化改变了原子轨道的能量、成分、形状和伸展方向，遵循杂化轨道间斥力最小原理。 (2)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，从而形成稳定的化学键。 (3)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) 主题1:杂化轨道理论简介 1.当杂化轨道全部用于形成σ键时 杂化类型 sp sp2 sp3 轨道夹角 180° 120° 109°28′ 杂化轨道 示意图       实例 BeCl2 BF3 CH4 分子结构 示意图 分子空间结构 直线形 平面三角形 正四面体形 180° 2.当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时 当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，孤电子对对成键电子对的排斥作用，会使分子或离子的空间结构与杂化轨道的形状有所不同 ABn型分子 中心原子杂化类型 中心原子孤电子对数 空间结构 实例 AB2 sp2 1 SO2 AB3 sp3 1 NH3、PCl3、NF3、H3O＋ AB2或(B2A) 2 H2S、NH2- V形 三角锥形 V形 4.杂化类型判断 根据杂化轨道数目判断 杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对,而两个原子之间只能形成一个 σ键,故有下列关系: 杂化轨道数目=价层电子对数目 =σ键电子对数目+中心原子的孤电子对数目 价层电子对数 中心原子的 杂化轨道类型 VSEPR 理想模型 2 sp 直线形 3 sp2 平面三角形 4 sp3 四面体形 主题1:杂化轨道理论简介 代表物 价层电子对数 杂化轨道类型 VSEPR模型 VSEPR模型 名称 分子的 立体构型 CO2 SO3 CH4 SO2 NH3 H2O 0+2=2 sp 直线形 0+3=3 sp2 平面三角形 0+4=4 sp3 正四面体形 1+2=3 sp2 V形 1+3=4 sp3 三角锥形 2+2=4 sp3 V形 直线形 平面三角形 正四面体形 平面三角形 四面体形 四面体形 VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型 主题1:杂化轨道理论简介 课堂检测 1.下列有关于sp2杂化轨道的说法错误的是（ ） A.由同一能层上的s轨道和p轨道杂化而成 B.共有3个能量相同的杂化轨道 C.每个sp2杂化轨道中s能级成分占三分之一 D.sp2杂化轨道最多可形成2个σ键 D 2.下列分子或离子的中心原子为sp3杂化，且杂化轨道容纳了1个孤电子对的是 A.CH4、NH3 B.BBr3 C.SO2、BeCl2 D.PCl3、H3O＋ D 课堂检测 3.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 4、在 中，中间的碳原子和两边的碳原子分别采用的杂化方式是 A.sp2、sp2 B.sp3、sp3 C.sp2、sp3 D.sp、sp3 sp3 sp3 sp2 C 有机物分子中碳原子杂化类型的判断方法 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。 课堂检测 5.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的空间结构为　　 　,其中As的杂化轨道类型为　　　　。  (2)CS2中C的杂化轨道类型为　　　　　　。  (3)CH3COOH中C的轨道杂化类型为　 。  三角锥形 sp3 sp sp3、sp2 含有共价键的物质中相邻两键之间的夹角称为键角。 键角是决定物质分子空间结构的主要因素之一。 在高中阶段学习中，影响键角大小的因素主要有三： 一是中心原子的VSEPR构型； 二是中心原子的孤电子对数； 三是中心原子的电负性大小等。 主题2:共价分子中键角大小比较 1．中心原子VSEPR构型不同的粒子，键角大小比较 直线形＞平面三角形＞正四面体形 如键角：CH≡CH＞CH2===CH2＞CH4。 2．电子对斥力相对大小比较 (1)顺序：孤电子对之间的斥力＞孤电子对与成键电子对之间的斥力＞成键电子对之间斥力。 (2)理解：成键电子对受到左、右两端带正电的原子核的吸引，而孤电子对只受到一端原子核的吸引，相比之下，孤电子对较“胖”，占据较大的空间，而成键电子较“瘦”，占据较小的空间。 主题2:共价分子中键角大小比较 例如：CH4、NH3、H2O的键角比较？ 三种分子中的孤电子对数分别是0、1、2，故键角大小顺序为CH4＞NH3＞H2O。 3．电负性对键角的影响 中心原子VSEPR构型相同且孤电子对数目也相同，中心原子的电负性越大，原子核对成键电子对吸引能力越大，成键电子对相对集中，空间斥力增大，键角越大；反之，键角越小。 例如：H2S、H2O的键角比较？ H2O、H2S中，分子空间结构均为V形，由于电负性：O＞S，吸引电子的能力：O＞S，且键长：O—H<S—H，使得H2O、H2S中成键电子对的斥力逐渐减弱，键角减小，即键角：H2O(105°)＞H2S(92.3°)。 主题2:共价分子中键角大小比较 NF3和NH3是氮元素的常见化合物，二者相比较，键角更大的是_____， 原因是____________________________。 NH3　二者中心原子均为N，因H的电负性小，所以在NH3中，成键电子对更靠近N，排斥力增大，键角增大(或在NF3中，成键电子对更靠近F，导致排斥力减小，键角变小) 4．化学键类型对键角的影响 同一个粒子中不同共价键的键角，由于斥力：双键＞双键与单键之间＞单键间 例如：甲醛分子中α、β键角比较？ 主题2:共价分子中键角大小比较 思考： 大于 C=O对C—C的斥力大于C—O对C—C的斥力 　(1)比较键角时，先看中心原子的VSEPR构型 (2)中心原子的VSEPR构型相同时，比较中心原子孤电子对数的多少。 (3)中心原子的VSEPR构型、中心原子孤电子对数相同时，比较中心原子的电负性大小。 总结：比较分子中键角大小的思维流程 主题2:共价分子中键角大小比较 内容 夹角 杂化轨道类型 不同的杂化方式，其杂化轨道之间的夹角不同，所以可根据杂化轨道间的夹角判断分子或离子的中心原子的杂化轨道类型 109°28′ sp3 120° sp2 180° sp 课堂检测 1．下列分子中，键角最大的是(　　) A．H2O　　　B．CO2 C．BF3 D．CH4 B 2.NO2与SO2空间构型均为V形，NO2键角大于120°，分析原因。 解析：NO2与SO2的价层电子对均为3，VSEPR模型均为平面三角形，但NO2中孤电子是一个单电子，NO2键角大于120°，SO2键角小于120° 3．(1)下列微粒的键角由大到小的顺序为________(填序号)。 ①HCN　②SiF4　③SCl2　④CO3 2-　⑤H3O＋ (2)NH3、PH3、AsH3的空间结构均为三角锥形，三种分子中键角由大到小的顺序为________________________。 ①＞④＞②＞⑤＞③　 NH3＞PH3＞AsH3 课堂小结 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。 杂化轨道 原子轨道杂化后形成的一组新的原子轨道，叫做杂化轨道。 杂化轨道理论要点 ①杂化轨道数等于参与杂化的原子轨道数 ②杂化改变了原子轨道的形状和方向 ③杂化使原子的成键能力增强 ④杂化轨道用于构建分子的σ轨道和孤电子对轨道 杂化轨道类型 sp3杂化、sp2杂化、sp杂化…… Thank you for watching Lavf58.41.100 Codec by Bilibili XCode Worker v4.8.18(fixed_gap:False) SO $