2.2.1 分子空间结构的理论分析 课件--2025-2026学年高二下学期化学鲁科版选择性必修2

该高中化学课件聚焦分子空间结构与杂化轨道理论，通过甲烷、氨、乙烯等分子结构差异提问导入，结合基态碳氢原子轨道表示式的交流研讨，搭建从原子结构到杂化理论的学习支架，帮助学生衔接前后知识。 其亮点是以问题驱动科学探究，如通过甲烷成键矛盾引出杂化理论，用表格对比sp、sp²、sp³杂化类型特点，结合NH₃与CH₄结构差异的思考交流，体现科学思维的模型建构与证据推理。提供杂化类型判断方法及多样化练习，助力学生形成“结构决定性质”的化学观念，教师可借此提升教学效率与学生探究能力。

分子空间结构的理论分析 课时1 第2章 第 2 节 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(重点)。 学 习 目 标 联想质疑 通常，不同的分子具有不同的空间结构。例如，甲烷分子呈正四面体形，氨分子呈三角锥形，乙烯分子呈平面结构。那么，这些分子为什么具有不同的空间结构呢？分子的空间结构对物质的性质会带来怎样的影响？ 甲烷 氨 乙烯 交流研讨 C原子 1s2 2s2 2p2 H原子 1s1 思考：为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2 ？ ↑ ↑ ↑ ↑ 跃迁 思考：为何分子空间结构是正四面体形？ 为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论 画出基态碳原子、氢原子的轨道表示式 内 容 索 引 目标一　杂化轨道理论 目标二　典型分子的空间结构 杂化轨道理论 < 目标一 > 1.甲烷分子的组成和结构 分子式 空间结构 空间填充模型 球棍模型       CH4 (1)基态碳原子中只有2个未成对电子，碳原子要与氢原子形成CH4，需要4个未成对电子。 基态碳原子中的电子如何激发，才能满足这一条件？ 1个2s电子激发到能量相近的2p轨道，形成4个未成对电子。 C：2s22p2 2s 2p 激发 2s 2p sp3 sp3杂化 思考交流 (2)碳原子轨道的杂化可作如下想象。 sp3杂化 参加杂化的原子轨道是 ，形成 个杂化轨道，杂化轨道间的夹角为 。每个杂化轨道中有 个电子，自旋状态 。 (3)CH4分子中的4个C—H键属于 ，4个C—H键的键长、键角与键能都相等。 1个2s、3个2p 4 109°28′ 1 相同 σ键 思考交流 2.杂化轨道的形成及其特点 形成 轨道的杂化 杂化轨道 特点 原子内部能量相近的原子轨道重新组合 杂化后重新形成一组能量相同的原子轨道 ①杂化轨道数等于参与杂化的原子轨道 ②改变原子轨道的空间取向 ③使原子的成键能力增强 sp3 sp3 sp3 sp3 109°28′ 3.杂化轨道的类型 杂化类型 sp sp2 sp3 用于杂化的原子轨道及数目 ns np 杂化轨道的数目 杂化轨道间的夹角 1 2 180° 1 3 120° 1 4 109°28′ 1 2 3 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)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° √ × √ × √ 应用体验 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 √ 应用体验 典型分子的空间结构 < 目标二 > 1.乙烯、乙炔分子的空间结构   空间结构 杂化类型 杂化轨道数 夹角(θ) σ键总数 π键总数 乙烯 乙炔 平面形 sp2 3 120° 5 1 直线形 sp 2 180° 3 2 σ σ σ σ σ π σ σ σ π π 乙烯 乙炔 2.苯分子的空间结构与大π键 杂化形式： C为sp2杂化 成键方式： C—C sp2-sp2 σ键 C—H sp2-s σ键 “肩并肩” 重叠 大π键 多原子间形成多电子的π键 空间结构： 所有原子(12个)处于同一平面 3.NH3分子的空间结构 杂化轨道： sp3杂化 轨道夹角应为109°28′ 成键类型： σ σ σ 空间结构： 孤电子对 三角锥形 107.3° 1.NH3、CH4两分子中，N、C原子都采取sp3杂化，为什么NH3分子的空间结构是三角锥形，CH4分子是正四面体形？ 形成的四个sp3杂化轨道中，NH3分子中只有三个杂化轨道与H原子的1s轨道重叠成键，另一个杂化轨道中有一对孤电子对不参与成键，但对成键电子对有较强的排斥作用，使三个N—H键的键角变小，成为三角锥形，而CH4分子中四个sp3杂化轨道分别与四个H原子的1s轨道重叠形成共价键，轨道间夹角=共价键键角=109°28'，故CH4为正四面体形。 思考交流 2.下列关于NH3和CO2的说法正确的是 A.都是直线形结构 B.中心原子都采取sp杂化 C.NH3为三角锥形结构，CO2为直线形结构 D.N原子和C原子上都没有孤电子对 √ 思考交流 3.判断下列中心原子的杂化轨道类型(标“·”的原子为中心原子)。 4 sp3 3 sp2 4 sp3 4 sp3 4 sp3 思考交流 方法规律 1.杂化轨道类型的判断方法 (1)根据轨道夹角判断 (2)根据分子(或离子)的空间结构判断 空间结构 中心原子杂化类型 正四面体形 sp3杂化 三角锥形 sp3杂化 平面三角形 sp2杂化 直线形 sp杂化 方法规律 (3)对于ABm型分子，中心原子A的杂化方式判断方法：n= 说明：①n为中心原子杂化轨道数目，n=2时，为sp杂化，n=3时，为sp2杂化，n=4时，为sp3杂化。 ②配位原子B为氧原子或硫原子时，成键电子数为0；配位原子为氢原子或ⅦA族元素原子时，每个配位原子有一个成键电子。 方法规律 2.有机物中碳原子的杂化类型 (1)根据碳原子形成的σ键数目判断 有机物中，碳原子杂化轨道形成σ键，未杂化轨道形成π键。 (2)由碳原子的饱和程度判断 ①饱和碳原子采取sp3杂化； ②双键上的碳原子或苯环上的碳原子采取sp2杂化； ③三键上的碳原子采取sp杂化。 返回 1.在 中，中间的碳原子和两边的碳原子分别采取的杂化方式是 A.sp2　sp2 B.sp3　sp3 C.sp2　sp3 D.sp　sp3 √ 自我测试 2.下列说法正确的是 A.CHCl3是正四面体形结构，中心原子为sp3杂化 B.H2O分子中氧原子为sp2杂化，其分子空间结构为角形 C.二氧化碳中碳原子为sp杂化，为直线形分子结构 D.N中N原子为sp3杂化，是四边形结构 √ 自我测试 3.(1)已知BF3为平面三角形结构，则BCl3的空间结构为____________，NCl3的空间结构与BCl3的是否相同______(填“是”或“否”)，理由是 _______________________________________________________。 (2)乙烷和甲烷分子中碳原子杂化方式_______(填“相同”或“不相同”)，采用的杂化轨道类型为________。 平面三角形 否 NCl3分子中的N有一对孤电子对，而BCl3中的B没有孤电子对 相同 sp3杂化 自我测试 本课结束 第2章 第 2 节 微粒 杂化轨道数 杂化轨道类型 ①H3＋ ②CH2==H2 ③Cl4 ④Cl3 ⑤H3 $