专题4 第1单元 第1课时 杂化轨道理论与分子空间结构（课件PPT）-【精讲精练】2025-2026学年高中化学选择性必修第二册（苏教版）江苏专版

该高中化学课件聚焦杂化轨道理论与分子空间结构，从CH₄等分子结构出发，通过鲍林理论引入杂化概念，系统讲解sp³、sp²、sp杂化类型及典型分子成键分析，归纳判断方法，搭建微观杂化到宏观结构的学习支架。 其亮点是以“知识梳理-合作探究-归纳总结-应用体验”为主线，结合NH₃与H₂O键角差异分析培养科学思维，通过乙烯、乙炔成键实例深化结构决定性质的化学观念，帮助学生建立分子结构分析模型，教师可高效开展分层教学，提升学生微观探析能力。

第一单元　分子的空间结构 第1课时　杂化轨道理论与分子空间结构 专题4　分子空间结构与物质性质 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 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 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 新 知 学 习 探 究 栏目导航 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 知识点一　杂化轨道及其理论要点 CH4 鲍林 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 1 3 能量 成分 4 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 正四面体形 109°28′ 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 sp3杂化 1s σ 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 正四面体 109°28′ 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 1 2 能量 成分 3 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 平面三角形 120° 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 sp2杂化 2p σ 平面三角形 120° 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 1 1 能量 成分 2 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 直线形 180° 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 sp杂化 3p σ 直线形 180° 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 知识点二　用杂化轨道理论分析乙烷、乙烯、乙炔分子的成键情况 sp3 sp3 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 sp3 1s σ sp3 σ 四面体 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 sp2 sp2 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 sp2 1s σ sp2 σ π 平面 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 sp sp 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 sp 1s σ sp σ π 直线 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 知识点三　用杂化轨道理论解释H2O和NH3分子的空间结构 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 sp3 正四面体形 sp3 1s σ 2 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 > V形 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 sp3 正四面体形 sp3 1s σ 三角锥形 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 随 堂 巩 固 演 练 栏目导航 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 知 能 达 标 训 练 栏目导航 点击进入Word 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 谢谢观看 栏目导航 专题4　分子空间结构与物质性质 1 [素养目标]　1.了解杂化轨道理论，能从微观角度理解中心原子的杂化轨道类型对分子空间结构的影响。2.通过对杂化轨道理论的学习，掌握中心原子杂化轨道类型的判断方法，建立分子空间结构分析的思维模型。 为了解释_________等分子的空间结构，美国化学家______于1931年提出了杂化轨道理论。 1．sp3杂化与CH4分子的空间结构 (1)杂化轨道的形成 碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道，___个2s轨道和___个2p轨道“混杂”，形成______相等、______相同的___个sp3杂化轨道。 sp3杂化轨道的空间结构 4个sp3杂化轨道在空间呈__________，轨道之间的夹角为________，每个轨道上都有一个未成对电子。 (2)共价键的形成 碳原子的4个____________轨道分别与4个氢原子的______轨道重叠，形成4个相同的___键。 (3)CH4分子的空间结构 CH4分子为空间____________结构，分子中C—H键之间的夹角都是____________。 (4)正四面体结构的分子或离子的中心原子，一般采用sp3杂化轨道形成共价键，如CCl4、NH等。金刚石中的碳原子、晶体硅和石英(SiO2)晶体中的硅原子也是采用sp3杂化轨道形成共价键的。 2．sp2杂化与BF3分子的空间结构 (1)sp2杂化轨道的形成 硼原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道。___个2s轨道和___个2p轨道发生杂化，形成______相等、______相同的___个sp2杂化轨道。 硼原子的3个sp2杂化轨道呈____________，3个sp2杂化轨道间的夹角为_________。 (2)共价键的形成 硼原子的3个____________轨道分别与3个氟原子的1个______轨道重叠，形成3个相同的___键。 (3)BF3分子的空间结构 BF3分子的空间结构为____________，键角为_______。 3．sp杂化与BeCl2分子的空间结构 (1)杂化轨道的形成 Be原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道，___个2s轨道和___个2p轨道发生杂化，形成______相等、______相同的___个sp杂化轨道。 sp杂化 Be原子的sp杂化轨道呈_________，其夹角为________。 (2)共价键的形成 Be原子的2个____________轨道分别与2个Cl原子的1个______轨道重叠形成2个相同的___键。 (3)BeCl2分子的空间结构 BeCl2分子的空间结构为_________，分子中Be—Cl键之间的夹角为_______。 提示　原子轨道只有在形成分子的过程中才能杂化，孤立的原子不会发生杂化；另外，不是任意的不同轨道都能杂化，只有能量相近的轨道才能杂化。 1．杂化轨道只用于形成σ键吗？ 提示　杂化轨道只能用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。 2．任意不同的轨道都可以杂化吗？ 1．杂化过程的理解 2．杂化轨道理论的要点 (1)原子形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。发生轨道杂化的原子一定是中心原子。 (2)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。 (3)只有能量相近的轨道才能杂化(如2s、2p)。 (4)杂化前后原子轨道数目不变(参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目)，且杂化轨道的能量相同。 (5)杂化轨道成键时要满足化学键间最小排斥原理，使轨道在空间取得最大夹角分布。故杂化后轨道的伸展方向、形状发生改变，但杂化轨道的形状完全相同。 1．下列关于杂化轨道的说法错误的是(　　) A．所有原子轨道都参与杂化形成杂化轨道 B．同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化 C．杂化轨道能量集中，有利于牢固成键 D．杂化轨道中不一定有一个电子 解析　参与杂化的原子轨道，其能量不能相差太大，如1s轨道与2s、2p轨道能量相差太大，不能形成杂化轨道，即只有能量相近的原子轨道才能参与杂化，A错误，B正确；杂化轨道的电子云一头大一头小，成键时利用大的一头，可使电子云重叠程度更大，形成牢固的化学键，C正确；并不是所有的杂化轨道中都会有电子，也可以是空轨道，也可以有一对孤电子对(如NH3)，D正确。 答案　A 2．下列有关sp2杂化轨道的说法错误的是(　　) A．由同一能层上的s轨道与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轨道成分占三分之一 D．sp2杂化轨道最多可形成2个σ键 解析　同一能层上s轨道与p轨道的能量差异不是很大，相互杂化的轨道的能量差异也不能过大，A正确；同种类型的杂化轨道能量相同，B正确；sp2杂化轨道是由一个s轨道与2个p轨道杂化而成的，C正确；sp2杂化轨道最多可形成3个σ键，D错误。 答案　D 1．乙烷分子的成键情况 (1)碳原子的杂化方式 碳原子为_________杂化，形成4个_________杂化轨道。 (2)成键情况及空间结构 每个碳原子的_________杂化轨道分别与3个氢原子的______轨道形成3个C—H ___键(sp3-s)，与另一个碳原子_________轨道形成1个C—C ___键(sp3-sp3)。 每个C原子与3个H原子和1个C原子形成_________结构。 2．乙烯分子的成键情况 (1)碳原子的杂化方式 碳原子为_________杂化，形成3个_________杂化轨道。 (2)成键方式和空间结构 每个碳原子的_________杂化轨道分别与2个氢原子的______轨道形成2个C—H___键(sp2s)，与另一个碳原子的_________杂化轨道形成C—C ___键(sp2sp2)。 2个碳原子未杂化的2p轨道形成1个___键。 乙烯分子的空间结构为______结构。 (3)C===C、C===O、石墨、苯环中的碳原子，都是sp2杂化。 3．乙炔分子的成键情况 (1)碳原子的杂化方式 碳原子为______杂化，形成2个______杂化轨道。 (2)成键方式和空间结构 每个碳原子的______杂化轨道分别与1个氢原子的______轨道形成2个C—H ___键(sp-s)，与另一个碳原子的______杂化轨道形成C—C___键(sp-sp)。 碳原子未杂化的2p轨道两两形成2个___键。 乙炔分子的空间结构为______形。 (3)C≡C、C≡N、CO2中的碳原子，都是sp杂化。 提示　不一定。中心原子杂化轨道不一定全部成键，杂化类型相同时孤电子对越多，键角越小。如NH3中的氮原子与CH4中的碳原子均为sp3杂化，但键角分别为107°和109°28′。 1．杂化轨道一定参与形成共价键吗？若参与成键，一定形成σ键吗？ 提示　不一定参与成键，但成键时一定形成σ键。 2．杂化轨道间的夹角与分子内的键角一定相同吗？ 1．杂化轨道的类型与分子空间结构的关系 杂化类型 sp sp2 sp3 杂化轨道间 的夹角 180° 120° 109.5° 空间结构 直线形 平面三角形 正四面体 实例 BeCl2、CO2、CS2 BCl3、BF3、BBr3 CF4、SiCl4、SiH4 特别提醒　杂化轨道只能形成σ键，不能形成π键 2．C2H6、C2H4、C2H2碳原子的杂化方式和成键情况 分子结构 碳原子杂化方式 成键情况 C2H6　 sp3 C—H σ键 C—C σ键 sp3-s sp3-sp3 分子结构 碳原子杂化方式 成键情况 sp2 C—H σ键 C—C σ键 π键 sp2-s sp2-sp2 两个碳原子各以1个未杂化的2p轨道发生重叠形成 sp C—H σ键 C—C σ键 π键 sp-s sp-sp 两个碳原子各以2个未杂化的2p轨道发生重叠形成 1．下列关于原子轨道的说法正确的是(　　) A．凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其空间结构都是正四面体形 B．CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个氢原子的1s轨道和碳原子的2p轨道混合起来而形成的 C．sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的1个s轨道和3个p轨道重新组合而形成的一组能量相同的新轨道 D．凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化成键 解析　中心原子采取sp3杂化，空间结构是正四面体形，但如果中心原子还有孤电子对，分子的空间结构则不是正四面体；CH4分子中的sp3杂化轨道是由碳原子的一个2s轨道与三个2p轨道杂化而成的；AB3型的共价化合物，A原子可能采取sp2杂化或sp3杂化。 答案　C 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、sp3 解析　根据价层电子对互斥理论可判断C原子的杂化方式。若价电子对数是4，则C原子采取sp3杂化；若价电子对数是3，则C原子采取sp2杂化；若价电子对数是2，则C原子采取sp杂化。 答案　B 1．H2O分子的空间结构 H2O中O原子的sp3杂化轨道　　　　　　H2O的空间结构 (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，使键角小于109°28′。 H2O分子的空间结构为______，键角为104°30′。 2．NH3的空间结构 　 NH3中N原子的sp3杂化轨道　　　　　NH3的空间结构 (1)杂化轨道类型 N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，该杂化轨道的空间结构是____________。 (2)成键情况 N原子的3个_________杂化轨道分别与H原子的______轨道重叠，形成3个___键，1对孤电子对没有参加成键。 (3)空间结构 NH3分子的空间结构为____________，键角为107°18′。 CH4、NH3、H2O的杂化方式和空间结构比较 CH4 NH3 H2O 中心原子的杂化方式 sp3 sp3 sp3 分子空间结构 正四面体 三角锥 V形 中心原子孤电子对数 0 1 2 键角 109°28′ 107°18′ 104°30′ 当中心原子的杂化轨道上存在孤电子对时，分子的空间结构与杂化轨道的空间结构不同。 三个分子的中心原子的杂化方式相同，中心原子上的孤电子对数越多，键角越小。 1．下列分子中，各原子均处于同一平面上的是　(　　) A．NH3 B．CCl4 C．H2O D．P4 答案　C 2．形成下列分子时，中心原子采用sp3杂化轨道和另一个原子的p轨道成键的是(　　) ①PF3　②CF4　③NH3　④H2O A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 解析　PF3、CF4、NH3、H2O分子中的P原子、C原子、N原子、O原子都采取sp3杂化，NH3和H2O分子中H原子以1s轨道分别与N和O原子形成σ键，PF3和CF4分子中F原子以2p轨道分别与P和C原子形成σ键。 答案　A 1．鲍林是两位获得诺贝尔奖不同奖项的人之一，杂化轨道是鲍林为了解释分子的空间结构提出的。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 解析　sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°，A正确。 答案　A 2．下列有关sp杂化轨道的叙述正确的是(　　) A．是由一个1s轨道和一个2p轨道线性组合而成 B．sp杂化轨道中的两个杂化轨道完全相同 C．sp杂化轨道可与其他原子轨道形成σ键和π键 D．sp杂化轨道有两个，一个能量高，另一个能量低 解析　sp杂化轨道是同一原子内同一电子层内轨道发生的杂化，A错误；不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新的轨道，所形成两个能量等同的sp杂化轨道，B正确，D错误；杂化轨道用于形成σ键，未杂化的轨道形成π键，不是杂化轨道形成π键，C错误。 答案　B 3．在乙炔分子中有3个σ键、2个π键，它们分别是(　　) A．sp杂化轨道形成σ键、未杂化的2个2p轨道形成2个π键，且互相垂直 B．sp杂化轨道形成σ键、未杂化的2个2p轨道形成2个π键，且互相平行 C．C—H之间是sp杂化轨道形成的σ键，C—C之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键 D．C—C之间是sp杂化轨道形成的σ键，C—H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键 解析　碳原子形成乙炔时，一个2s轨道和一个2p轨道杂化成两个sp轨道，另外的两个2p轨道保持不变，其中一个sp轨道与氢原子的1s轨道头碰头重叠形成C—H σ键，另一个sp轨道则与另一个碳原子的sp轨道头碰头重叠形成C—C σ键，碳原子剩下的两个p轨道则肩并肩重叠形成两个C—C π键，且这两个π键互相垂直。 答案　A 4．在分子中，羰基碳原子与甲基碳原子成键时所采取的杂化方式分别为(　　) A．sp2杂化；sp2杂化　　 B．sp3杂化；sp3杂化 C．sp2杂化；sp3杂化 D．sp杂化；sp3杂化 解析　羰基上的碳原子共形成3个σ键，为sp2杂化；两侧甲基中的碳原子共形成4个σ键，为sp3杂化。 答案　C 5．石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(图乙)。 (1)图甲中，1号C与相邻C形成σ键的个数为________。 (2)图乙中，1号C的杂化方式是______________，该C与相邻C形成的键角________(填“＞”“＜”或“＝”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。 解析　(1)图甲中，1号C与相邻的3个C形成1个碳碳双键和2个碳碳单键，即形成3个σ键和1个π键。(2)图乙中，1号C除与3个C形成化学键外，还与羟基氧原子形成化学键，故该C采取sp3杂化。 答案　(1)3　(2)sp3　＜ $