第2章 第2节 第1课时 分子空间结构的理论分析（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高二化学选择性必修2教师用书（鲁科版 鲁琼）

第2节　共价键与分子的空间结构

第1课时　分子空间结构的理论分析

［核心素养发展目标］　1.了解常见分子的空间结构。2.理解杂化轨道理论的主要内容，并能用杂化轨道理论解释或预测某些分子或离子的空间结构。

一、杂化轨道理论

1.杂化轨道理论的提出

（1）基态碳原子的价电子排布及原子轨道图

（2）杂化轨道理论的提出

研究证实，甲烷（CH4）—正四面体形结构，H—C—H键角为109°28'。分子结构如图。

根据价键理论，碳原子的价电子中只有两个未成对的2p电子。若碳原子与氢原子结合，应形成 CH2而不是 CH4，即使碳原子的一个 2s电子受外界条件影响跃迁到2p空轨道，使碳原子具有四个未成对电子，但这四个价电子的原子轨道是3个相互垂直的2p轨道与1个球形的 2s 轨道，它与四个氢原子形成的分子也不应当具有规则的正四面体形结构。为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论。

2.甲烷（CH4）分子中碳原子的杂化类型

3.杂化轨道的形成及其特点

4.杂化轨道的类型

 

1.正误判断

（1）任意能级的s轨道和p轨道都可以形成杂化轨道 （　　）

（2）有多少个原子轨道发生杂化就形成多少个杂化轨道 （　　）

（3）甲烷分子中杂化轨道能量相同 （　　）

（4）sp2杂化后轨道数目是2 （　　）

（5）sp杂化轨道是直线形，夹角为180° （　　）

答案　（1）×　（2）√　（3）√　（4）×　（5）√

2.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.轨道杂化前后轨道数目可以相等，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.杂化轨道可分为sp、sp2、sp3杂化等

答案　B

解析　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，轨道数不变，轨道形状发生变化，A正确、B错误；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，这样形成的分子才能最稳定，C正确。

3.ns轨道和np轨道杂化的类型不可能有 （　　）

A.sp杂化 B.sp2杂化

C.sp3杂化 D.sp4杂化

答案　D

解析　p能级只有3个轨道，不可能有sp4杂化。

杂化轨道理论四要点

（1）能量相近

原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道。

（2）数目不变

形成的杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相等。

（3）成键能力增强

杂化改变原有轨道的空间取向，使原子形成的共价键更牢固。

（4）排斥力最小

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。

二、典型分子的空间结构

1.CH4分子的空间结构

CH4分子中碳原子的杂化过程如图：