第二章 第二节 第2课时 杂化轨道理论-【金版新学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2同步课堂高效讲义配套课件PPT（人教版，双选）

该高中化学课件聚焦杂化轨道理论，系统讲解sp、sp²、sp³杂化类型及与分子空间构型的关系，通过甲烷等分子结构实例导入，衔接价键理论，搭建从基础到应用的学习支架。 其亮点在于结合CH₄、NH₃等实例构建“结构决定性质”的化学观念，通过正误判断、题后总结培养科学思维，随堂测验和测评题促进科学探究。学生能系统掌握知识，教师可获得完整教学资源提升效率。

第2课时 杂化轨道理论 　 第二章 第二节 分子的空间结构 1.了解杂化轨道理论的基本内容。　 2.能根据有关理论判断简单分子或离子的空间结构。 学习目标 任务一　杂化轨道理论及其类型 1 任务二　杂化轨道与分子空间构型的关系 2 课时测评 4 内容索引 随堂演练 3 任务一　杂化轨道理论及其类型 返回 　　杂化轨道理论是一种价键理论，是化学家______为了解释分子的空间结构提出的。 1.用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成 新知构建 鲍林 2s 2p 能量相同 2.轨道杂化与杂化轨道 3.常见的杂化类型及特点 (1)sp杂化 ①轨道组成：由中心原子的一个___轨道和一个___轨道杂化形成两个____杂化轨道。 ②空间结构：______形；两个sp杂化轨道呈_______夹角。例如BeCl2分子，Be原子进行____杂化，两个sp杂化轨道分别与两个Cl原子的___轨道重叠形成共价键，分子呈______形。 s p sp 直线 180° sp p 直线 (2)sp2杂化 ①轨道组成：由___个s轨道和____个p轨道杂化产生____个sp2杂化轨道。   ②空间结构：__________形；三个sp2杂化轨道在同一______内，夹角约为_______。以BF3为例，B原子进行_____杂化，三个sp2杂化轨道分别与三个F原子的___轨道成键，分子呈__________形。 一 两 三 平面三角 平面 120° sp2 p 平面三角 (3)sp3杂化 ①轨道组成：一个___轨道和____个p轨道杂化形成四个_____杂化轨道。   ②空间结构：__________形；四个sp3杂化轨道伸向__________的四个顶点，轨道间夹角约为___________。像CH4分子，C原子采用_____杂化，____个sp3杂化轨道分别与____个H原子的___轨道形成共价键，分子结构为__________。 s 三 sp3 正四面体 正四面体 109°28' sp3 四 四 s 正四面体 应用评价 1.正误判断 (1)同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化。 提示：√。 (2)杂化轨道能量集中，有利于牢固成键。 提示：√。 (3)杂化轨道中不一定有电子。 提示：√。 (4)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。 提示：√。 2.填写下表： 代表物 杂化轨道数 杂化轨道类型 CO2     CH2O     CH4     SO2     NH3     H2O     0＋2＝2 sp 0＋3＝3 sp2 0＋4＝4　 sp3 1＋2＝3 sp2 1＋3＝4 sp3 2＋2＝4 sp3 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CH2CH2等。 3.形成两个π键，采取sp杂化，如CH≡CH、CO2等。 题后总结 返回 任务二　杂化轨道与分子空间构型的关系 返回 新知构建 1.杂化轨道与分子空间构型的关系 (1)中心原子的杂化类型决定了分子的______________。当中心原子的价层电子对数与__________数相等时：若中心原子进行sp杂化，分子一般为______形；进行sp2杂化，分子常呈__________形；进行sp3杂化，分子多为__________形，存在孤电子对时，构型为________变形。 (2)孤电子对会影响分子的______空间构型。例如NH3分子，N原子价层电子对数为___，采用_____杂化，但有____个孤电子对，所以分子空间构型为________形而非正四面体形；H2O分子，O原子价层电子对数为___，采用_____杂化，有____个孤电子对，分子呈____形。 基本空间构型 杂化轨道 直线 平面三角 正四面体 四面体 实际 4 sp3 一 三角锥 4 sp3 两 V 2.VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型 VSEPR 模型 VSEPR 模型名称 直线形 平面三角形 平面三角形 四面体 四面体 正四面体 中心原子的 杂化轨道类型 ____ _____ _____ _____ _____ _____ 典例 _______ SO2 SO3 H2O NH3 CH4 sp sp2 sp2 sp3 sp3 sp3 CO2 CH4、NH3、H2O中心原子的杂化轨道类型都是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。 提示：CH4、NH3、H2O中心原子都采取sp3杂化，中心原子上的孤电子对数依次为0、1、2。由于孤电子对对成键电子对的排斥作用使键角变小，孤电子对数越多排斥作用越大，键角越小。比较键角时，先看中心原子杂化轨道类型，杂化轨道类型不同时，键角一般按sp、sp2、sp3顺序依次减小；杂化轨道类型相同时，中心原子孤电子对数越多，键角越小。 交流研讨 1.正误判断 (1)PCl3分子是三角锥形，这是因为P原子是以sp2杂化的。 提示：×，PCl3分子是三角锥形，这是因为P原子是以sp3杂化的。 (2)sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道杂化形成的四个sp3杂化轨道。 提示：×，sp3杂化轨道是由中心原子的同一能层能量相近的1个s轨道和3个p轨道杂化形成的四个sp3杂化轨道。 (3)凡中心原子采取sp3杂化的分子，其VSEPR模型都是(正)四面体。 提示：√。 (4)分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子不一定为正四面体结构。 提示：√。 应用评价 2.(1)对于CH4、NH3、H2O三分子，中心原子都采用_____杂化，键角由大到小顺序是__________________。 (2)对于H2O、BeCl2、BF3、C2H2、C2H4、CH4、C6H6、NH3、CO2等分子，中心原子采用sp杂化的：_________________________，sp2杂化的：___________________，sp3杂化的：_________________。 sp3 CH4＞NH3＞H2O BeCl2、C2H2、CO2 BF3、C2H4、C6H6 CH4、H2O、NH3 常见物质中心原子的杂化方式 1.采sp3杂化：有机物中饱和碳原子、NH3、H2O、金刚石中的碳原子、晶体硅中的硅原子、SiO2、N等。 2.采取sp2杂化：有机物中的双键碳原子、BF3、石墨中的碳原子、苯环中的碳原子等。 3.采取sp杂化：有机物中的三键碳原子、CO2、BeCl2等。 说明：注意结构相似的物质，如CO2与CS2、BF3与BBr3等的中心原子的杂化轨道类型分别相同。 题后总结 返回 随堂演练 返回 1.以下有关杂化轨道的说法中错误的是 A.第ⅠA族元素成键时不可能有杂化轨道 B.杂化轨道既可能形成σ键，也可能形成π键 C.孤电子对有可能参加杂化 D.s轨道和p轨道杂化不可能有sp4出现 √ 第ⅠA族元素的价电子排布式为ns1，由于只有1个ns电子，因此不可能形成杂化轨道，A项正确；杂化轨道只用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对，B项错误；H2O分子中的氧原子采取sp3杂化，其sp3杂化轨道有2个是由孤电子对占据的，所以孤电子对有可能参加杂化，C项正确；由于np能级只有3个原子轨道，所以s轨道和p轨道杂化只有sp3、sp2、sp 3种，不可能出现sp4杂化，D项正确。 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能级成分占三分之一 D.sp2杂化轨道最多可形成2个σ键 √ 相互杂化的轨道的能量差异不能过大，同一能层上s轨道与p轨道的能量差异不是很大，A项正确；同种类型的杂化轨道能量相同，B项正确；sp2杂化轨道是由一个s轨道与2个p轨道杂化而成的，C项正确；sp2杂化轨道最多可形成3个σ键，D项错误。 3.在BrCHCHBr分子中，C—Br键采用的成键轨道是 A.sp-p B.sp2-s C.sp2-p D.sp3-p √ 分子中的两个碳原子都采取sp2杂化，溴原子的价电子排布式为4s24p5，4p轨道上有一个单电子，与碳原子的一个sp2杂化轨道成键。 返回 课时测评 返回 题点一　杂化轨道理论 1.下列有关杂化轨道的说法不正确的是 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、能量最低原则 D.CH4分子中两个sp3杂化轨道的夹角为109.5° √ 轨道数目杂化前后一定相等。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 2.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 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.杂化后，pz轨道可用于形成π键 D.杂化前，p轨道可能比s轨道的能量低 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 该过程为sp2杂化，同一能层上的1个s轨道和2个p轨道杂化形成夹角为120°的3个sp2轨道，还有1个pz轨道未参与杂化，A错误；K层上只有1s轨道，没有p轨道，则图中的s轨道不可能属于K层，B错误；由图可知，该过程表示sp2杂化，未参与杂化的pz轨道可用于形成π键，C正确；只有能量相近的轨道才能相互杂化，即同一能层上的ns和np轨道才能杂化，则杂化前，np轨道比ns轨道的能量高，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 3.下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 A.CO2和SO2 B.CH4与NH3 C.BeCl2与BF3 D.C2H4与C2H2(C2H2的结构简式为CH≡CH) √ CO2分子中C原子为sp杂化，SO2分子中的S原子为sp2杂化；CH4分子中C原子为sp3杂化，NH3分子中N原子也为sp3杂化；BeCl2分子中Be原子为sp杂化，BF3分子中B原子为sp2杂化；C2H2分子中C原子为sp杂化，而C2H4分子中C原子为sp2杂化。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 题点二　杂化轨道理论与分子空间构型的关系 4.下表中各粒子对应的空间结构及解释均正确的是 √ 选项 粒子 空间结构 解释 A 氨基负离子(N) 直线形 N原子采取sp杂化 B 二氧化硫(SO2) V形 S原子采取sp3杂化 C 碳酸根离子(C) 三角锥形 C原子采取sp3杂化 D 乙炔(C2H2) 直线形 C原子采取sp杂化且C原子的价电子均参与成键 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 N中N原子采取sp3杂化，且孤电子对数为2，离子的空间结构为V形，A项错误；SO2中S原子的价层电子对数＝σ键个数＋孤电子对数＝2＋×(6－2×2)＝3，杂化轨道数为3，采取sp2杂化，孤电子对数为1，分子的空间结构为V形，B项错误；C中C原子的价层电子对数＝3＋×(4＋2－3×2)＝3，不含孤电子对，杂化轨道数为3，采取sp2杂化，离子空间结构为平面三角形，C项错误；C2H2中C原子采取sp杂化，且C原子的价电子均参与成键，所以分子的空间结构为直线形，D项正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 5.下列分子或离子的立体构型和中心原子的杂化方式均正确的是 A.AsH3　平面三角形　sp3杂化 B.H3O＋　平面三角形　sp2杂化 C.H2Se　V形　sp3杂化 D.C　三角锥形　sp3杂化 √ AsH3中心原子的价层电子对数＝3＋(5－3×1)＝4，As的杂化方式为sp3，含有一个孤电子对，分子的立体构型为三角锥形，A错误； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 H3O＋的中心原子的价层电子对数＝3＋(6－1－3×1)＝4，O的杂化方式为sp3，含有一个孤电子对，分子的立体构型为三角锥形，B错误；H2Se中心原子的价层电子对数＝2＋(6－2×1)＝4，Se的杂化方式为sp3，含有两个孤电子对，分子的立体构型为V形，C正确；C中心原子的价层电子对数＝3＋(4＋2－3×2)＝3，C的杂化方式为sp2，没有孤电子对，分子的立体构型为平面三角形，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 6.氯化亚砜(SOCl2)是一种很重要的化学试剂，可以作为氯化剂和脱水剂。下列关于氯化亚砜分子的空间结构和S采取的杂化方式的说法正确的是 A.三角锥形、sp3 B.三角形、sp2 C.平面三角形、sp2 D.三角锥形、sp2 √ 氯化亚砜中中心原子S上的孤电子对数为×(6－2－2×1)＝1，σ键电子对数为3，价层电子对数为3＋1＝4，S原子采用sp3杂化，VSEPR模型为四面体形，略去1个孤电子对，SOCl2的空间结构为三角锥形。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 7.下列说法正确的是 A.CHCl3分子中碳原子采用sp3杂化，分子结构为正四面体形 B.H2O分子中氧原子采用sp2杂化，分子结构为V形 C.CO2分子中碳原子采用sp杂化，为直线形分子 D.N中氮原子采用sp2杂化，离子结构为正四面体形 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 A项，甲烷分子中的4个共价键完全相同，其空间结构是正四面体形，CHCl3分子中的4个共价键不完全相同，所以其空间结构不是正四面体形，错误；B项，H2O分子中O原子采用sp3杂化，含有2个孤电子对，其空间结构为V形，错误；C项，二氧化碳中C原子的价层电子对数为2，二氧化碳分子中C原子采用sp杂化，分子呈直线形，正确；D项，N中氮原子采用sp3杂化，不含孤电子对，离子结构为正四面体形，错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 8.鲍林是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立体结构而提出的。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 √ sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28'、120°、180°，故A项 正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 9.甲烷分子(CH4)失去一个H＋，形成甲基阴离子(C)，在这个过程中，下列描述不合理的是 A.碳原子的杂化类型发生了改变 B.微粒的空间结构发生了改变 C.微粒的稳定性发生了改变 D.微粒中的键角发生了改变 √ CH4为正四面体结构，而C为三角锥形结构，空间结构、键角、稳定性均发生改变，但杂化类型不变，仍是sp3杂化。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 10.(双选)下列描述中，正确的是 A.CS2是空间结构为直线形的非极性分子 B.Cl和Cl的VSEPR模型相同，但离子空间结构不同 C.N和NH3的空间结构均为三角锥形 D.SiF4和C的中心原子的杂化轨道类型均为sp3杂化 √ √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 CS2的中心原子价层电子对数为2＋＝2，采取sp杂化，无孤对电子，空间构型为直线形，A正确；Cl的中心原子价层电子对数为3＋＝4，采取sp3杂化，VSEPR模型为四面体形，有一对孤对电子，空间构型为三角锥形，Cl的中心原子价层电子对数为4＋＝4，采取sp3杂化，VSEPR模型为正四面体形，无孤对电子，空间构型为正四面体形，B正确； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 N的中心原子价层电子对数为3＋＝3，采取sp2杂化，无孤对电子，空间构型为平面三角形，NH3的中心原子价层电子对数为3＋＝4，采取sp3杂化，有一对孤对电子，空间构型为三角锥形，C错误；SiF4的中心原子价层电子对数为4＋＝4，采取sp3杂化，C的中心原子价层电子对数为3＋＝3，采取sp2杂化，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 11.(8分)臭氧(O3)能吸收紫外线，保护人类赖以生存的环境。O3分子的结构如图所示，呈V形，键角为116.5°，中间的一个氧原子与另外两个氧原子分别构成一个非极性共价键。中间氧原子提供2个电子，旁边两个氧原子各提供一个电子，构成一个特殊的化学键大π键(虚线内部分)，分子中三个氧原子共用这4个电子。请回答： (1)O3中的非极性共价键是_______键，特殊的化学键是______键。 σ　 π 由题意可知，中间的氧原子以2个σ键和1个π键与旁边的2个氧原子连接。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (2)分子中的大π键可用符号表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数，则O3中的大π键应表示为______。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (3)下列物质的分子与O3分子的结构最相似的是_____(填字母)。 A.H2O B.CO2 C.SO2 D.BeCl2 C H2O分子中氧原子采用sp3杂化；CO2中碳原子采用sp杂化；BeCl2中Be原子采用sp杂化；SO2中硫原子采用sp2杂化，为V形结构，所以SO2和O3的结构类似。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (4)分子中某一原子上没有跟其他原子共用的电子对叫孤电子对，O3分子中有_____个孤电子对。 5 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 12.(6分)已知下列微粒：①CH4　②CH2CH2 ③CH≡CH　④NH3　⑤N　⑥BF3　⑦H2O ⑧H2O2。试回答下列问题： (1)分子空间结构为正四面体形的是_________(填序号，下同)。 (2)所有原子共平面(含共直线)的是____________，共直线的是_______。 ①⑤ ②③⑥⑦ ③ ①CH4中C原子价层电子对数＝σ键数＋孤电子对数＝4＋0＝4，所以C原子采取sp3杂化，CH4的空间结构为正四面体形；②CH2CH2中C原子价层电子对数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋0＝3，所以C原子采取sp2杂化，CH2CH2中所有原子共平面； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 ③CH≡CH中C原子采取sp杂化，CH≡CH的空间结构为直线形；④NH3中N原子价层电子对数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋1＝4，所以N原子采取sp3杂化，NH3的空间结构为三角锥形；⑤N中N原子采取sp3杂化，N的空间结构为正四面体形；⑥BF3中B原子价层电子对数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋0＝3，所以B原子采取sp2杂化，BF3的空间结构为平面三角形。⑦H2O中O原子价层电子对数＝σ键数＋孤电子对数＝2＋2＝4，所以O原子采取sp3杂化，H2O的空间结构为V形。⑧H2O2中O原子价层电子对数＝σ键数＋孤电子对数＝2＋2＝4，所以O原子采取sp3杂化，H2O2中两个H原子在犹如半展开的书的两面纸上并有一定夹角，两个O原子在书的夹缝上。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 13.(6分)完成下列问题： (1)已知KH2PO2是次磷酸的正盐，H3PO2的结构式为_________，其中P采取_______杂化方式。 sp3 KH2PO2是次磷酸的正盐，H3PO2是一元酸，分子中含1个—OH，另外2个H与P成键，还有一个O与P形成双键，故其结构式为 ；P原子形成4个σ键、没有孤电子对，故其价层电子对数为4，P原子采取sp3杂化； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (2)SiCl4是生产高纯硅的前驱体，其中Si采取的杂化类型为______。 sp3 SiCl4中Si原子价层电子对数为4＋＝4，不含孤电子对，所以Si采取的杂化类型为sp3； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (3)SiCl4与N-甲基咪唑( )反应可以得到M2＋，其结构如图所示：   N-甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为__________；气态SiX4分子的空间结构是________________。 sp2、 sp3 正四面体形 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 N-甲基咪唑分子中，—CH3碳原子只形成单键，则采取sp3杂化；五元杂环上碳原子形成2个单键和1个双键，则采取sp2杂化；SiX4中Si原子价层电子对数为4＋＝4，不含孤电子对，则SiX4的VSEPR模型和空间结构均为正四面体形。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 14.(10分)氯吡苯脲是一种常用的膨大剂，其结构简式为 ，它是经国家批准使用的植物生长调节剂。 (1)氯元素基态原子核外电子的未成对电子数为______。 1 根据构造原理可知，氯元素基态原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p5，所以未成对电子数为1。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (2)氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型为________，羰基碳原子的杂化轨道类型为_____。 sp2、sp3 sp2 根据氯吡苯脲的结构简式可知，有2个氮原子均形成3个单键，孤电子对数为1，属于sp3杂化；六元环上1个氮原子形成1个双键和1个单键，孤电子对数为1，属于sp2杂化；羰基碳原子形成2个单键和1个双键，属于sp2杂化。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (3)查文献可知，可用2-氯-4-氨基吡啶与异氰酸苯酯反应，生成氯吡苯脲，反应过程如下图： 反应过程中，每生成1 mol氯吡苯脲，断裂______个σ键，断裂___个π键。 NA　 NA 由于σ键比π键更稳定，根据反应方程式可以看出，断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的N==C键中的一个π键和2-氯-4-氨基吡啶分子中的一个N—H键。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 (4)膨大剂能在动物体内代谢，其产物较为复杂，其中有H2O、NH3、 CO2等。 ①请用共价键知识解释H2O分子比NH3分子稳定的原因：______________ _____________________________________。 O的非金属性大 于N，H—O键的键能大于H—N键的键能 O、N属于同周期元素，O的非金属性大于N，H—O键的键能大于H—N键的键能，所以H2O分子比NH3分子稳定。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 ②H2O、NH3、CO2分子的空间构型分别是________________________，中心原子的杂化类型分别是______________。 V形、三角锥形、直线形 sp3、sp3、sp H2O分子中O原子的价层电子对数＝2＋＝4，孤电子对数为2，所以为V形结构，O原子采用sp3杂化；NH3分子中N原子的价层电子对数＝3＋＝4，孤电子对数为1，所以为三角锥形结构，N原子采用sp3杂化；CO2分子中C原子的价层电子对数＝2＋＝2，不含孤电子对，所以是直线形结构，C原子采用sp杂化。 返回 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 谢 谢 观 看 第2课时　杂化轨道理论 返回 $