高中化学选择性必修二 2.2.2 杂化轨道理论简介学案下学期（原卷版）

第二章   分子结构与性质

第二节   分子的空间结构

2.2.2 杂化轨道理论简介

1.了解杂化轨道理论的基本内容。

2.在理解杂化轨道理论的基础上，对分子的空间构型进行解释和预测。

教学重点：杂化轨道理论

教学难点：杂化轨道理论

【学生活动1】

甲烷呈正四面体形，它的4个C—H键的键能、键长相同，H—C—H的键角109°28′，按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个C- H单键都应该是σ键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到正四面体形的甲烷分子。请解释原因。

一、杂化轨道理论

1.杂化轨道理论是一种价键理论，是鲍林为了解释分子的空间结构提出的。

(1).轨道的杂化

在外界条件影响下，原子内部             的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程。

(2).杂化轨道

原子轨道          后形成的一组新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。

(3).轨道杂化的过程：                                          。

2.杂化轨道理论要点：

(1)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)参与杂化的原子轨道数等于形成的杂化轨道数。

(3)杂化改变了原子轨道的形状、方向。杂化使原子的成键能力增加。

(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)原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子不可能发生杂化。

(6)杂化轨道用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。未参与杂化的p轨道可用于形成π键。分子的空间结构主要取决于原子轨道的杂化类型。

(7)杂化轨道数=中心原子上的孤电子对数+与中心原子结合的原子数。

3.杂化轨道的形成及其特点

 二、杂化轨道类型

1.sp3杂化轨道——CH4分子的形成

 sp3杂化轨道是由              轨道和                轨道杂化而得。sp3杂化轨道的夹角为                    ，呈空间                    形(如CH4、CF4、CCl4)。

2.   sp2杂化轨道——BF3分子的形成

sp2杂化轨道是由              轨道和              轨道杂化而得。sp2杂化轨道间的夹角为            ，呈                  形(如BF3)。

sp2杂化后，未参与杂化的一个np轨道可以用于形成      ，如乙烯分子中                 的形成。

3.sp杂化轨道——BeCl2分子的形成

sp杂化轨道是由                轨道和              轨道杂化而得。sp杂化轨道间的夹角为           ，呈         。如BeCl2，杂化后的              轨道分别与氯原子的       轨道发生重叠，形成             键，构成直线形的BeCl2分子。

sp杂化后，未参与杂化的两个np轨道可以用于形成π键，如乙炔分子中的          键的形成。

三、杂化轨道与分子空间构型

1.杂化轨道用于         或用来              的孤电子对，当没有孤电子对时，能量相同的杂化轨道彼此远离，形成的分子为对称结构；当有孤电子对时，孤电子对占据一定空间且对成键电子对产生排斥，形成的分子的空间结构也发生变化。

2.杂化轨道与分子的空间结构的关系

(1)当杂化轨道全部用于形成σ键时

【学生活动2】

1.   分析CO2、SO2、SO3、H2O、NH3、CH4的杂化轨道类型、VSEPR模型、空间构型，总结VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型的关系。

【知识建构】

中心原子轨道杂化类型的判断

【学生活动3】

1.用杂化轨道理论解释NH3、H2O的空间结构。

【学生活动4】

1.CH4、NH3、H2O中心原子的杂化类型都为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时有什么方法？

1. 根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断，下列分子或者离子的中心原子杂化方式及空间构型正确的是

2. 下列说法中正确的是（   ）

A. 和都是正四面体形分子，且键角都为
B. 乙烯分子中，碳原子的杂化轨道形成键，未杂化的2p轨道形成键
C. 键长，因此稳定性
D. 分子中孤电子对与成键电子对的排斥作用比成键电子对之间的排斥作用弱

3. 已知如图所示反应中的四种物质由三种元素组成，其中a的分子空间构型为正四面体形，组成a物质的两种元素的原子序数之和小于10，组成b物质的元素为第三周期元素。下列判断正确的是      

A. 四种分子中的化学键均是极性键
B. a、c分子中中心原子均采用杂化
C. 四种分子中既有键，又有键
D. b、d分子中共价键的键能：

4. 分子或离子中的大键可表示为，其中x表示参与形成大键原子总数，y表示电子数，已知电子数价电子总数电子对数孤电子对数。和的结构如图所示：
    

下列关于和的有关说法正确的是（    ）

A. 的电子数为6 B. 的大键可表示为
C. 中心原子为杂化方式 D. 与空间构型相同

5. 下列中心原子的杂化轨道类型和分子几何构型均不正确的是

A. 中C原子杂化，为正四面体形
B. 中B原子杂化，为平面三角形
C. 中C原子sp杂化，为直线形
D. 分子中，S为sp杂化，为直线形