4.1 分子的空间结构 第1课时（教学课件） 化学苏教版选择性必修2

该高中化学课件聚焦杂化轨道理论及sp³、sp²、sp等常见杂化方式，课堂导入通过“碳原子为何形成CH₄而非CH₂”“CH₄为何是正四面体结构”等问题引发思考，以问题为支架衔接基态原子轨道、激发与杂化过程到分子结构分析，构建完整知识脉络。 其亮点在于以问题驱动和案例分析为主线，通过“探·知识奥秘”剖析杂化本质，“析·典型范例”强化应用，“练·技能实战”巩固理解，培养科学思维与证据推理能力。如结合CH₄、乙烯等分子结构解析，深化结构决定性质的化学观念，助力学生提升知识应用能力，也为教师提供逻辑清晰的教学方案。

专题4 分子空间结构与物质性质 第一单元 分子的空间结构 第1课时 杂化轨道理论 苏教版选择性必修2 几种碳原子的杂化轨道结构 的性质 2 杂化轨道理论 1 知识导航 知识导航 明·学习目标 1.了解杂化轨道理论的基本内容和常见的杂化方式； 2.能运用杂化轨道理论来解释或预测简单分子的结构。 引·新课导入 碳原子最外层有2个未成对电子，与氢原子结合形成的分子为什么不是CH2而是CH4？ CH4分子为什么是正四面体的空间结构？ 01 杂化轨道理论 探·知识奥秘 一、杂化轨道理论 为了解释CH4等分子的空间结构，1931年鲍林提出了杂化轨道理论。 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、能量相同的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。 鲍林 探·知识奥秘 一、杂化轨道理论 C原子 sp3杂化 跃迁 ↑↓ s p p p ↑ ↑ 基态 ↑ s p p p ↑ ↑ ↑ 激发态 sp3 ↑ ↑ ↑ ↑ 杂化轨道 能量相等、成分相同 形成4个C-H H原子 ↑ s 1s1 1.sp3杂化 探·知识奥秘 一、杂化轨道理论 1.sp3杂化 C原子 杂化前 C原子 杂化后 甲烷分子中碳原子的4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个相同的C-H σ键，呈正四面体形。 探·知识奥秘 一、杂化轨道理论 (1)原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生。 (2)只有能量相近的轨道才能杂化（同一能级组或相近能级组的轨道） (3)杂化前后轨道数目不变。 (4)杂化轨道成分相同、能量相等、形状相同。 (5)杂化后的轨道之间尽可能远离，能使相互间排斥力最小。 杂化轨道理论概念剖析 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、 NH4+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。 BF3分子的空间结构为平面正三角形，BeCl2分子的空间结构为直线形。 如何用杂化轨道理论解释BF3和BeCl2的空间结构呢？ 探·知识奥秘 一、杂化轨道理论 探·知识奥秘 一、杂化轨道理论 2.sp2杂化 激发 杂化 B原子 特点：3个sp2杂化轨道空间构型为平面三角形，轨道夹角120°，未杂化的2p轨道垂直于该平面。 F原子 ↑↓ 2s 2p ↑↓ ↑↓ ↑ BF3分子中硼原子的3个sp2杂化轨道分别与3个氟原子的2p轨道重叠，形成3个相同的B-F σ键，呈平面三角形。 探·知识奥秘 一、杂化轨道理论 3.sp杂化 Be原子 特点：2个sp杂化轨道呈直线形，轨道夹角180°， 2py、2pz轨道与杂化轨道相互垂直。 Cl原子 ↑↓ 3s 3p ↑↓ ↑↓ ↑ sp杂化轨道 未杂化p轨道 180° BeCl2分子中铍原子的2个sp杂化轨道分别与2个氯原子的3p轨道重叠，形成 2个相同的Be-Cl σ键，呈直线形。 1．下列关于杂化轨道的说法正确的是(　　) 析·典型范例 C A．凡是中心原子采用sp3杂化轨道成键的分子，其空间结构都是正四面体形 B．CH4中的sp3杂化轨道是由4个氢原子的1s轨道和碳原子的2p轨道混合起来形成的 C．sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来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杂化轨道成键 2．下列有关杂化轨道的说法不正确的是(　　) 析·典型范例 B 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、能量最低原理 D．CH4分子中任意两个C—H键的夹角均为109°28′ 02 几种碳原子的 杂化轨道结构 探·知识奥秘 二、几种碳原子的杂化轨道结构 课堂探究：用杂化轨道理论分析乙烷、乙烯、乙炔分子的成键情况。 探·知识奥秘 二、几种碳原子的杂化轨道结构 每个C原子与3个H原子和1个C原子形成四面体结构。 乙烷分子 (1)碳原子的杂化方式： 碳原子和CH4中的碳原子都为sp3杂化，形成4个sp3杂化轨道。 (2)成键情况及空间结构 每个碳原子的sp3杂化轨道分别与3个氢原子的1s轨道形成3个C-H σ键（sp3—s），与另一个碳原子sp3轨道形成1个C-Cσ键（sp3—sp3）。 注意： C-C和C-H键长不同，不是正四面体结构。 探·知识奥秘 二、几种碳原子的杂化轨道结构 乙烯分子 (1)碳原子的杂化方式： 碳原子为sp2杂化，形成3个sp2杂化轨道。 (2)成键情况及空间结构 每个碳原子的sp2杂化轨道分别与2个氢原子的1s轨道形成2个C-Hσ键（sp2—s），与另一个碳原子的sp2杂化轨道形成C-Cσ键（sp2—sp2）。 乙烯分子的空间结构为平面结构。 2个碳原子上未杂化的2p轨道形成1个 π键（p-p）。 探·知识奥秘 二、几种碳原子的杂化轨道结构 乙炔分子 (1)碳原子的杂化方式： 碳原子为sp杂化，形成2个sp杂化轨道。 (2)成键情况及空间结构 每个碳原子的sp杂化轨道分别与1个氢原子的1s轨道形成1个C-Hσ键（sp—s），与另一个碳原子的sp杂化轨道形成C-Cσ键（sp—sp）。 2个碳原子上未杂化的2p轨道形成2个 π键（p-p）。 乙炔分子的空间结构为直线型。 探·知识奥秘 二、几种碳原子的杂化轨道结构 sp、sp2两种杂化形式中还有未参与杂化的p轨道，可用于形成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。 3．下列物质中碳原子是以sp3杂化轨道与其他原子成键的是（ ） 析·典型范例 D A．乙烯 B．苯 C．乙炔 D．乙烷 4．指出下列分子中划线原子的杂化轨道类型： 析·典型范例 答案：sp3 sp2 sp2 ； sp2 第一单元 分子的空间 结构 第1课时 杂化轨道理论 几种碳原子的杂化轨道结构 概念 sp3杂化 sp2杂化 乙烷分子 乙烯分子 乙炔分子 理·核心要点 sp杂化 1．下列说法中错误的是（ ） A．s-s σ键与s-p σ键的电子云形状的对称性相同 B．断开CH4中的4个C-H，所需能量并不相同 C．所有的σ键的强度都比π 键的大 D．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 练·技能实战 C 2．下列有关物质表示方法不正确的是( ) 练·技能实战 A．乙烷的结构式： B．乙烯的球棍模型： C．乙炔分子中的C原子用sp杂化轨道形成了一个σ键和两个π键 D．CH3COOH中C原子的杂化轨道类型为sp3、sp2 C 3．下图表示某原子在形成分子时的杂化过程。关于该过程，下列说法正确的 是( ) 练·技能实战 D A．该过程表示的是sp3杂化 B．图中的s轨道可能属于K层 C．杂化前，p轨道可能比s轨道的能量低 D．杂化后，pz轨道可用于形成π键 感谢 您的聆听 THANKS 苏教版选择性必修2 $