第2章 第2节 第2课时 杂化轨道理论（课件PPT）-【精讲精练】2025-2026学年高中化学选择性必修第二册（人教版 多选）

该高中化学课件聚焦“杂化轨道理论”，系统呈现sp、sp²、sp³杂化类型及键角（如109°28′、180°）、空间构型（如正四面体）等核心知识，通过价键理论导入，搭建从基础价键到分子空间结构的学习支架。 其亮点在于“新知学习探究-随堂巩固演练-知能达标训练”三环节设计，结合科学思维（证据推理、模型建构）与科学探究，通过sp³杂化与正四面体构型等实例，帮助学生建立结构决定性质的化学观念，既助学生系统掌握知识，也为教师提供结构化教学资源。

第二节　分子的空间结构 第2课时　杂化轨道理论 第二章　分子结构与性质 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 新知学习探究 01 随堂巩固演练 02 知能达标训练 03 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 新 知 学 习 探 究 栏目导航 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 价键 鲍林 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 2s 2p sp3 sp3 正四面体 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 1 3 109°28′ 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 1 2 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 1 1 180° 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 sp sp2 sp3 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 sp2 sp3 sp3 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 随 堂 巩 固 演 练 栏目导航 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 知 能 达 标 训 练 栏目导航 点击进入Word 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 谢谢观看 栏目导航 第二章　分子结构与性质 1 [素养目标]　 1.了解杂化轨道理论的基本内容，能从微观角度理解中心原子的杂化类型对分子空间结构的影响，会运用杂化轨道理论对分子或离子的空间结构进行判断，培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。 2.通过对杂化轨道理论的探究，掌握中心原子杂化轨道类型判断的方法，建立分子空间结构分析的思维模型，并能运用模型正确判断VSEPR模型与杂化类型的关系。 知识点一　杂化轨道理论简介 1．杂化轨道理论的提出 (1)杂化轨道理论是一种________理论，是________为了解释分子的空间结构提出的。 (2)用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成 当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的____轨道和3个____轨道发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，却得到4个新的能量相同、方向不同的轨道，各指向正四面体的4个顶角，夹角109°28′，称为______杂化轨道，碳原子以4个______杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道重叠，形成4个C—H σ键，因此呈现____________的空间结构。 2．杂化轨道理论简介 3．杂化轨道的类型 (1)sp3杂化轨道——正四面体形 sp3杂化轨道是由____个ns轨道和____个np 轨道杂化而成，每个sp3杂化轨道都含有s和p的成分，sp3杂化轨道间的夹角为_________，空间结构为正四面体形。如图所示。 (2)sp2 杂化轨道——平面三角形 sp2杂化轨道是由____个ns轨道和____个np轨道杂化而成的，每个sp2杂化轨道含有s和p 成分，sp2杂化轨道间的夹角都是120°，呈平面三角形，如图所示。 (3)sp杂化——直线形 sp杂化轨道是由____个ns轨道和____个np轨道杂化而成的，每个sp杂化轨道含有s和p的成分，sp杂化轨道间的夹角为________，呈直线形，如图所示。 1．正确表示CH4中碳原子的成键方式的示意图为________(填字母)。 提示：碳原子的2s轨道与2p轨道形成4个等性杂化轨道，因此碳原子4个价电子分占在4个sp3杂化轨道上，且自旋状态相同。 答案　D 2．杂化轨道与参与杂化的原子轨道在数目和能量两个方面是否相同？ 提示：杂化轨道与参与杂化的原子轨道的数目相同，但能量不同。 3．sp、sp2两种杂化形式中还有未参与杂化的p轨道，它和杂化轨道形成的化学键是否相同？ 提示：不相同。sp、sp2两种杂化形式中还有未参与杂化的p轨道，用于形成π键，而杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。 1．杂化轨道理论要点 (1)只有能量相近的原子轨道才能杂化。 (2)杂化轨道数目和参与杂化的原子轨道数目相等，杂化轨道能量相同。 (3)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。 (4)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。 (5)杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对。 (6)未参与杂化的p轨道可用于形成π键。 2．原子轨道的杂化过程 1．下列图形表示sp2杂化轨道的电子云轮廓图的是(　　) 解析　A项，杂化轨道的空间结构为直线形，夹角为180°，共有2个杂化轨道，为sp杂化，错误；B项，未形成杂化轨道，错误；C项，杂化轨道的空间结构为正四面体形，共有4个杂化轨道，为sp3杂化，错误；D项，杂化轨道的空间结构为平面三角形，夹角为120°，共有3个杂化轨道，为sp2杂化，正确。 答案　D 2．下列分子中的中心原子的杂化方式为sp杂化，分子的空间结构为直线形且分子中没有形成π键的是(　　) A．CH≡CH　　　　　　　 B．CO2 C．BeCl2 D．BF3 解析　CH≡CH中含有三键，有π键，故不选A；CO2的结构式为O===C===O，分子中含有碳氧双键，含有π键，故不选B；BeCl2分子中，Be原子含有两个共价单键，不含孤电子对，所以价层电子对数是2，中心原子以sp杂化轨道成键，分子中不含π键，故选C；BF3中B原子含有3个共价单键，所以价层电子对数是3，中心原子以sp2杂化轨道成键，故不选D。 答案　C 以碳原子为中心原子的分子中碳原子的杂化轨道类型 (1)没有形成π键，采取sp3杂化，如CH4、CCl4等。 (2)形成一个π键，采取sp2杂化，如CH2===CH2等。 (3)形成两个π键，采取sp杂化，如CH≡CH、CO2等。 3．(2024·湖北卷)基本概念和理论是化学思维的基石。下列叙述错误的是(　　) A．VSEPR理论认为VSEPR模型与分子的空间结构相同 B．元素性质随着原子序数递增而呈周期性变化的规律称为元素周期律 C．泡利原理认为一个原子轨道内最多只能容纳两个自旋相反的电子 D．sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道混杂而成 解析　中心原子含有孤电子对的分子，其空间结构与VSEPR模型不同，A错误。 答案　A 知识点二　中心原子杂化类型的判断 VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型 学习了价层电子对互斥模型和杂化轨道理论以后，可以先确定分子或离子的VSEPR模型，然后就可以比较方便地确定中心原子的杂化轨道类型。如： 中心原子的杂 化轨道类型 VSEPR模型 典型例子 VSEPR模型名称 ______ CO2 直线形 ______ SO2 平面三角形 ______ H2O 四面体 ______ SO3 平面三角形 ______ NH3 四面体 ______ CH4 正四面体 1．NH3、CH4两分子中，N、C原子都采用sp3杂化，为什么NH3分子的空间结构是三角锥形、CH4分子的空间结构是正四面体形？ 提示：形成的4个sp3杂化轨道中，NH3分子中只有3个轨道与H原子的1s轨道成键，另1个轨道中有1个未成键的孤电子对，孤电子对与成键电子对间有较强的排斥作用，使三个N—H键角变小，为三角锥形；而CH4分子中4个杂化轨道都分别与4个H原子形成共价键，轨道夹角＝共价键键角＝109°28′，为正四面体形。 2．ClO、ClO、ClO的中心原子的杂化方式分别为________、________、________，它们的空间结构分别为________、________、________。 提示：sp3　sp3　sp3　V形　三角锥形　正四面体形 中心原子杂化轨道类型的判断 (1)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，再由杂化轨道数目确定杂化类型。 杂化轨道数目 2 3 4 杂化类型 sp sp2 sp3 (2)根据VSEPR模型判断 VSEPR模型 四面体形 平面三角形 直线形 杂化轨道类型 sp3 sp2 sp (3)有机物中碳原子杂化类型的判断：饱和碳原子采取sp3杂化，连接双键的碳原子采取sp2杂化，连接三键的碳原子采取sp杂化。 1．(2024·安徽卷)某催化剂结构简式如图所示。下列说法错误的是(　　) A．该物质中Ni为＋2价 B．基态原子的第一电离能：Cl>P C．该物质中C和P均采取sp2杂化 D．基态Ni原子价电子排布式为3d84s2 解析　P原子的3个孤电子与苯环形成共用电子对，P原子剩余一个孤电子对与Ni形成配位键，Cl－也有孤电子对，也能与Ni形成共价键，结合各元素化合价代数和为0知，Ni为＋2价，A正确；同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，则第一电离能：Cl>P，B正确；该物质中碳原子位于苯环上，杂化类型为sp2，P形成4个σ键，无孤电子对，杂化类型为sp3，C错误；基态Ni原子核外有28个电子，电子排布式为[Ar]3d84s2，价电子排布式为3d84s2，D正确。 答案　C 2．(2025·苏州高二检测)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原子一定是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 解析　若X原子无孤电子对，则它一定是直线形分子，若X有1个孤电子对或2个孤电子对，则XY2一定为V形分子，此种情况下X的原子轨道可能是sp2杂化，也可能是sp3杂化，A、B错误，C正确；若X有2个孤电子对，则该分子的VSEPR模型为四面体形，D错误。 答案　C 3．(1)蓝矾(CuSO4·5H2O)的结构如图所示： SO的空间结构是____________，其中S原子的杂化轨道类型是__________。 (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，此固态SO3中S原子的杂化轨道类型是__________。 解析　(1)SO中S有4个σ键，孤电子对数是＝0，因此价层电子对数为4，空间结构是正四面体形，杂化轨道数＝价层电子对数＝4，即杂化类型为sp3杂化。(2)SO3中价层电子对数为3，没有孤电子对，空间结构为平面三角形；图中固态SO3中S原子形成4个共价单键，其杂化轨道类型是sp3杂化。 答案　(1)正四面体形　sp3杂化　(2)平面三角形　sp3杂化 1．(2024·湛江第二中学高二校考)下列有关杂化轨道的说法错误的是(　　) 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．轨道数目杂化前后可以相等，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．杂化轨道只能形成σ键，不能形成π键 解析　原子中能量相近的某些轨道，在成键时重新组合成能量相等的新轨道的过程称为杂化，所形成的新轨道称杂化轨道，故A正确；轨道数目杂化前后一定相等，故B错误；杂化改变了原子轨道的形状和方向，杂化轨道的形状更利于原子轨道间最大程度地重叠，杂化轨道力图在空间取最大夹角分布，使相互间的排斥最小，杂化轨道形成的键更稳定，故C正确；杂化轨道只能形成σ键，π键是未参与杂化的p轨道形成的，故D正确。 答案　B 2．有机物中标有“·”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　根据价层电子对互斥模型可判断C原子的杂化方式，价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数。若价层电子对数是4，则C原子采取sp3杂化；若价层电子对数是3，则C原子采取sp2杂化；若价层电子对数是2，则C原子采取sp杂化。甲基上C原子有4个σ键电子对，没有孤电子对，则C原子采取sp3杂化；碳碳双键两端的2个C原子均有3个σ键电子对，没有孤电子对，则C原子采取sp2杂化；碳碳三键两端的2个C原子均有2个σ键电子对，没有孤电子对，则C原子采取sp杂化。 答案　B 3．(双选)下列有关杂化轨道理论的说法中正确的是(　　) A．NCl3分子呈三角锥形，这是氮原子采取sp2杂化的结果 B．sp3杂化轨道是由能量相近的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道 C．中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构可能是四面体形或三角锥形或V形 D．AB3型的分子空间结构必为平面三角形 解析　NCl3分子中氮原子上的价层电子对数＝3＋＝4，因此NCl3分子中氮原子采取sp3杂化，A错误；sp3杂化轨道是能量相近的原子最外电子层上的s轨道和3个p轨道“混杂”起来，形成能量相等、成分相同的4个轨道，B正确；一般中心原子采取sp3杂化的分子所得到的VSEPR模型为四面体形，如甲烷分子，若中心原子有孤电子对，则空间结构发生变化，如NH3、PCl3分子是三角锥形，D错误，C正确。 答案　BC 4．下表中各粒子对应的空间结构及杂化方式均正确的是(　　) 选项 粒子 空间结构 杂化方式 A SO3 平面三角形 S原子采取sp杂化 B SO2 V形 S原子采取sp3杂化 C CO 三角锥形 C原子采取sp2杂化 D C2H2 直线形 C原子采取sp杂化 解析　A项，SO3分子中硫原子的价层电子对数＝3＋×(6－3×2)＝3，不含孤电子对，采取sp2杂化，空间结构为平面三角形，错误；B项，SO2分子中硫原子的价层电子对数＝2＋×(6－2×2)＝3，含1对孤电子对，采取sp2杂化，空间结构为V形，错误；C项，碳原子价层电子对数＝3＋×(4＋2－3×2)＝3，不含孤电子对，采取sp2杂化，空间结构为平面三角形，错误；D项，乙炔(CH≡CH)分子中每个碳原子均形成2个σ键和2个π键，价层电子对数是2，为sp杂化，空间结构为直线形，正确。 答案　D 5．根据H2O分子的空间结构回答下列问题。 (1)杂化轨道类型：O原子上的1个2s轨道与3个2p轨道混合，形成4个______杂化轨道，杂化轨道的空间结构是______。 (2)成键情况：O原子的2个______杂化轨道分别与H原子的______轨道重叠，形成2个______键，______对孤电子对没有参加成键。 (3)空间结构：由于孤电子对—成键电子对的排斥作用______成键电子对—成键电子对作用，使键角______109°28′。H2O分子的空间结构为______，键角为104°30′。 解析　(1)由题干图示信息结合杂化轨道理论可知，杂化轨道类型：O原子上的1个2s轨道与3个2p轨道混合，形成4个sp3杂化轨道，杂化轨道的空间结构是正四面体形；(2)由题干图示信息可知，H2O中的成键情况：O原子的2个sp3杂化轨道分别与H原子的1s轨道重叠，形成2个σ键，另有2对孤电子对没有参加成键；(3)根据价层电子对互斥理论可知，空间结构：由于孤电子对—成键电子对的排斥作用大于成键电子对—成键电子对作用，使键角小于109°28′。H2O分子的空间结构为V形，键角为104°30′。 答案　(1)sp3　正四面体形　(2)sp3　1s　σ　2 (3)大于　小于　V形 $