人教版 (2019)选择性必修2第二节 分子的空间结构多媒体教学ppt课件

这是一份人教版 (2019)选择性必修2第二节 分子的空间结构多媒体教学ppt课件，共60页。PPT课件主要包含了知识点一，°28′，知识点二，平面三角形，正四面体形，三角锥形，随堂练学以致用，sp3，sp2，课后测素养评价等内容，欢迎下载使用。

[素养发展目标]通过杂化轨道理论的学习，能从微观角度理解中心原子的杂化类型对分子空间结构的影响，建立分子空间结构分析的思维模型。
1．杂化轨道的含义在外界条件的影响下，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。组合后形成的一组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。
知识点一　杂化轨道及其类型
2．原子轨道的杂化过程     
[特别提醒]　sp2和sp这两种杂化形式还有未参与杂化的p轨道，可用于形成π键，而杂化轨道则用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。
1．常见的杂化轨道类型有哪些？什么是sp3杂化？提示：常见的杂化轨道类型有sp杂化、sp2杂化、sp3杂化。同一原子内由1个s轨道和3个p轨道参与的杂化称为sp3杂化。2．如何判断杂化轨道的类型？提示：判断杂化轨道类型，首先判断杂化轨道数，杂化轨道数＝中心原子上的孤电子对数＋中心原子结合的原子数，由杂化轨道数即可判断杂化轨道类型。
3．填写下表：       提示：2　sp　3　sp2　4　sp3　3　sp2　4　sp3　4　sp3
杂化轨道理论的要点(1)参与杂化的轨道能量相近：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)轨道数目不变：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形状和伸展方向，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。
1．以下有关杂化轨道的说法正确的是(　　)A．sp3 杂化轨道中轨道数为 4，且 4 个杂化轨道能量相同B．杂化轨道既能形成σ键，也能形成π键C．杂化轨道不能容纳孤电子对D．sp2杂化轨道最多可形成 2 个σ键解析：杂化前后轨道数目不变，杂化后轨道能量相同，故A正确；杂化轨道只能形成σ键，π键是未参与杂化的p轨道形成的，故B错误；杂化轨道可以容纳孤电子对，故C错误；sp2杂化轨道数目有3个，因此最多可形成3个σ键，故D错误。
2．在　　　　　　中，中间的碳原子和两边的碳原子分别采用的杂化方式是(　　)A．sp2杂化、sp2杂化B．sp3杂化、sp3杂化C．sp2杂化、sp3杂化D．sp杂化、sp3杂化解析：杂化轨道数＝中心原子上的孤电子对数＋中心原子结合的原子数。中间的碳原子上的孤电子对数为0，结合的原子数为3，则杂化方式是sp2杂化；两边的碳原子上的孤电子对数为0，结合的原子数为4，则杂化方式是sp3杂化。
3．甲醛分子的结构式为　　　　　。下列描述正确的是(　　)A．甲醛分子中有4个σ键B．甲醛分子中的C原子为sp3杂化C．甲醛分子中的O原子为sp杂化D．甲醛分子为平面三角形结构，有一个π键垂直于三角形平面解析：从结构式看，甲醛分子为平面三角形结构，所以中心原子应为sp2杂化，形成三个杂化轨道，分别与O原子和两个H原子形成σ键，还有一个未参与杂化的p轨道与O原子形成π键，该π键垂直于杂化轨道的平面。O原子不是中心原子，不发生轨道杂化。
知识点二　杂化轨道类型与分子空间结构的关系
1．当杂化轨道全部用于形成σ键时，分子或离子的空间结构与杂化轨道的空间结构相同。
2.当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，孤电子对对成键电子对的排斥作用会使分子或离子的空间结构与杂化轨道的空间结构有所不同。
1．已知NCl3分子的空间结构为三角锥形，则氮原子的杂化方式是什么？提示：sp3杂化。2．已知C2H4分子中的键角都约是 120°，则碳原子的杂化方式是什么？提示：sp2杂化。
3．CH4、NH3、H2O的中心原子的杂化类型都是sp3杂化，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？提示：CH4、NH3、H2O的中心原子都采取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较大使键角变小，孤电子对数越多，排斥作用越大，键角越小。比较键角时，先看中心原子的杂化类型，杂化类型不同时，键角一般按sp、sp2、sp3杂化顺序依次减小；杂化类型相同时，中心原子上的孤电子对数越多，键角越小。
判断中心原子杂化轨道类型的四种方法(1)根据杂化轨道数目判断杂化轨道只能用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对，而两个原子之间只能形成一个σ键，故有下列关系：杂化轨道数目＝价层电子对数目＝σ键电子对数目＋中心原子上的孤电子对数目，再由杂化轨道数目确定杂化类型。
(2)根据杂化轨道的空间分布判断①若杂化轨道在空间中的分布呈四面体形或三角锥形，则中心原子采取sp3杂化；②若杂化轨道在空间中的分布呈平面三角形，则中心原子采取sp2杂化；③若杂化轨道在空间中的分布呈直线形，则中心原子采取sp杂化。
(3)根据杂化轨道之间的夹角判断①若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则中心原子采取sp3杂化；②若杂化轨道之间的夹角为120°，则中心原子采取sp2杂化；③若杂化轨道之间的夹角为180°，则中心原子采取sp杂化。(4)根据形成的共价键中是否有π键及π键的数目判断若不含π键(单键)，则为sp3杂化；若含一个π键(双键)，则为sp2杂化；若含两个π键(三键)，则为sp杂化。
1．下列分子中的中心原子采取的杂化方式为sp杂化，分子的空间结构为直线形且分子中没有形成π键的是(　　)A．CH≡CHB．CO2C．BeCl2D．BF3解析：CH≡CH分子中含有三键，有π键形成，故不选A；CO2的结构式为O===C===O，分子中含有碳氧双键，有π键形成，故不选B；BeCl2分子中，Be原子形成两个共价单键，不含孤电子对，所以价层电子对数是2，中心原子以sp杂化轨道成键，且分子中不含π键，故选C；BF3分子中，B原子形成三个共价单键，不含孤电子对，所以价层电子对数是3，中心原子以sp2杂化轨道成键，故不选D。
2．下列分子中的中心原子的杂化轨道类型相同的是(　　)A．CO2与SO2B．CH4与NH3C．BeCl2与BF3D．C2H4与C2H2解析：CO2的中心原子为sp杂化，SO2的中心原子为sp2杂化，故A项不符合题意；CH4的中心原子为sp3杂化，NH3的中心原子也为sp3杂化，故B项符合题意；BeCl2的中心原子为sp杂化，BF3的中心原子为sp2杂化，故C项不符合题意；C2H4的中心原子为sp2杂化，C2H2的中心原子为sp杂化，故D项不符合题意。
1．根据价层电子对互斥模型及杂化轨道理论判断NF3分子的空间结构和中心原子的杂化方式分别为(　　)A．直线形　sp杂化B．平面三角形　sp2杂化C．三角锥形　sp2杂化D．三角锥形　sp3杂化解析：NF3分子中N原子上的价层电子对数＝3＋　　　　＝4，有1个孤电子对，则N原子为sp3杂化，空间结构为三角锥形。
2．水分子在特定条件下容易得到一个H＋形成水合氢离子(H3O＋)。下列对上述过程的描述不合理的是(　　)A．氧原子的杂化轨道类型发生了改变B．微粒的形状发生了改变C．微粒的化学性质发生了改变D．微粒中的键角发生了改变解析：水中氧原子的杂化轨道类型为sp3，H3O＋中氧原子的杂化轨道类型也为sp3，则氧原子的杂化轨道类型没有改变，故A不合理；水分子的空间结构为V形，H3O＋的空间结构为三角锥形，则微粒的形状发生了改变，微粒中的键角发生了改变，故B、D合理；结构不同，则性质不同，微粒的化学性质发生了改变，故C合理。
解析：乙醛分子中，甲基上的碳原子采取sp3杂化，醛基上的碳原子采取sp2杂化；丙烯腈分子中，碳碳双键上的两个碳原子均采取sp2杂化，碳氮三键上的碳原子采取sp杂化；甲醛分子中的碳原子采取sp2杂化；丙炔分子中，甲基上的碳原子采取sp3杂化，碳碳三键上的两个碳原子均采取sp杂化。
5．回答下列问题：(1)图(a)为S8的结构，硫原子的杂化轨道类型为________。   (2)气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的空间结构为__________；固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为________。
(3)COCl2分子中的所有原子均满足8电子稳定结构，COCl2分子中σ键和π键的个数比为________，中心原子的杂化轨道类型为________。(4)As4O6的分子结构如图(c)所示，其中As原子的杂化轨道类型为__________。(5)AlH 中，Al原子的杂化轨道类型为________。
[基础检测]1．下列关于杂化轨道的说法错误的是(　　)A．第ⅠA族元素原子成键时不可能有杂化轨道B．杂化轨道用于成键时只能形成σ键C．杂化轨道只能用于形成共价键D．s轨道和p轨道杂化不可能有sp4出现解析：第ⅠA族元素如果是碱金属，易失电子，不能形成共价键，如果是H，一个电子在1s能级上不可能发生杂化；杂化轨道用于成键时只能形成σ键；杂化轨道还可以容纳孤电子对；p能级只有3个轨道，不可能有sp4杂化。
2．形成下列分子时，中心原子采用sp3杂化轨道和另一个原子的p轨道成键的是(　　)①PF3　②CF4　③NH3　 ④H2OA．①②B．②③C．③④D．①④解析：PF3、CF4、NH3、H2O分子的中心原子均采取sp3杂化，NH3和H2O分子中的H原子以1s轨道与N和O原子形成σ键，PF3和CF4分子中的F原子以2p轨道分别与P和C原子形成σ键。
3．甲烷分子(CH4)失去一个H＋形成甲基阴离子(CH )，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解析：CH4为正四面体形结构，而CH 为三角锥形结构，空间结构、键角、稳定性均发生改变，但碳原子的杂化方式不变，仍是sp3杂化。
4．下表中各粒子对应的空间结构及杂化方式均正确的是(　　)    
5．已知XY2分子属于V形分子，下列说法正确的是(　　)A．X原子一定是sp2杂化B．X原子一定是sp3杂化C．X原子上一定存在孤电子对D．VSEPR模型一定是平面三角形解析：若X原子上无孤电子对，则它一定是直线形分子，若X原子上有1个孤电子对或2个孤电子对，则XY2一定为V形分子，此种情况下，X的原子轨道可能是sp2杂化或sp3杂化，A、B项错误，C项正确；若X原子上有2个孤电子对，则该分子的VSEPR模型为四面体形，D项错误。
6．甲醛分子的结构式如图所示，用2个Cl取代甲醛分子中的H可得到碳酰氯。下列描述正确的是(　　)A．甲醛分子中有2个π键B．碳酰氯分子中的C原子为sp3杂化C．甲醛分子中的H—C—H的键角与碳酰氯分子中的Cl—C—Cl的键角相等D．碳酰氯分子的空间结构为平面三角形，分子中存在一个π键
解析：甲醛分子中有1个π键，A不正确；碳酰氯分子中的C原子为sp2杂化，B不正确；氯原子的电负性大于氢原子，甲醛分子中成键电子对间的斥力与碳酰氯分子中的不相等，所以甲醛分子中的H—C—H的键角与碳酰氯分子中的Cl—C—Cl的键角不相等，C不正确；碳酰氯分子的空间结构为平面三角形，C===O中有一个π键，D正确。
7．了解有机化合物分子中化学键的特征以及成键方式是研究有机化合物性质的基础。下列关于有机化合物分子的成键方式的描述不正确的是(　　)A．烷烃分子中的碳原子均采用sp3杂化轨道成键B．炔烃分子中的碳碳三键由1个σ键、2个π键组成C．甲苯分子中所有的碳原子均采用sp2杂化轨道成键D．苯环中存在6个碳原子共有的大π键解析：烷烃分子中的碳原子均形成4个键，杂化轨道数为4，均采取sp3杂化；炔烃分子中碳碳三键由1个σ键、2个π键组成；甲苯分子中，—CH3中的C原子采取sp3杂化；苯环中的碳原子均采取sp2杂化，6个碳原子上未参与成键的p电子形成一个大π键。
8．(2022·梅河口第五中学高二检测)氯化亚硫(SOCl2)是一种很重要的化学试剂，可以作为氯化剂和脱水剂。下列关于氯化亚硫分子的VSEPR模型、空间结构和中心原子(S)采取何种杂化方式的说法正确的是(　　)A．四面体形、三角锥形、sp3B．平面三角形、平面三角形、sp2C．四面体形、平面三角形、sp3D．四面体形、三角锥形、sp2解析：SOCl2的中心原子(S)上的价层电子对数＝3＋　　　　　　　　＝4，孤电子对数为1，所以中心原子(S)采取sp3杂化，分子的VSEPR模型为四面体形，空间结构为三角锥形，故A正确。
9．(1)在BF3分子中，F—B—F的键角是________，硼原子的杂化轨道类型为________，BF3和过量的NaF反应可生成NaBF4，BF 的空间结构为____________。(2)H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋中氧原子采取________杂化。H3O＋中H—O—H的键角比H2O中H—O—H 的键角大，原因为_____________________________________________________________________________。(3)SO 的空间结构是__________，其中硫原子的杂化轨道类型是_______。
H2O中氧原子上有2个孤电子对，而H3O＋中氧原子上只有1个孤电子对，排斥力较小
10．有些不法奶粉厂家向奶粉中掺杂了被称为“蛋白精”的工业原料三聚氰胺，以提高蛋白质的含量。已知三聚氰胺的结构简式如图所示。三聚氰胺是氰胺(H2N—C≡N)的三聚体，请回答下列问题：    (1)写出基态碳原子的电子排布式：___________。
(2)三聚氰胺环状结构中的氮原子和氨基中的氮原子的杂化轨道类型分别是________、________。解析：三聚氰胺环状结构中的N原子、—NH2中的N原子分别形成2、3个σ键且均有一个孤电子对，所以分别采取sp2、sp3杂化。(3)一个三聚氰胺分子中有________个σ键。解析：除每个双键上有1个π键外，其余的均为σ键，共15个。
(4)三聚氰胺与三聚氰酸(如图所示)分子相互之间通过氢键结合，在肾脏内易形成结石。三聚氰酸分子中的C原子采取________杂化。该分子的结构简式中，每个碳氧原子之间的共价键是________(填字母)。A．2个σ键　　B．2个π键　　C．1个σ键，1个π键解析：三聚氰酸分子中C与O形成双键，则应采取sp2杂化方式成键，sp2杂化的C原子与氧原子间有1个σ键、1个π键。
[素养提升]11．下列关于原子轨道的说法正确的是(　　)A．SCl2属于AB2型共价化合物，中心原子S采取sp2杂化轨道成键B．AB3型的共价化合物，其中心原子A可采取sp2或sp3杂化轨道成键C．凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其空间结构都是四面体形D．CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和1个C原子的2p轨道混合起来形成的
解析：SCl2的中心原子S采取sp3杂化轨道成键，A错误；中心原子采取sp3杂化，杂化轨道在空间中的分布呈四面体形，如果中心原子上有孤电子对，分子的空间结构则不是四面体形，C错误；CH4分子中的sp3杂化轨道是C原子的1个2s轨道与3个2p轨道杂化而成的，D错误。
12．乙烯分子中含有4个C—H和1个C===C，6个原子在同一平面上。下列关于乙烯分子的成键情况分析正确的是(　　)A．每个C原子的2s轨道与1个2p轨道杂化，形成2个sp杂化轨道B．每个C原子的2s轨道与2个2p轨道杂化，形成3个sp2杂化轨道C．每个C原子的2s轨道与3个2p轨道杂化，形成4个sp3杂化轨道D．每个C原子的4个价电子占据4个杂化轨道解析：乙烯分子中每个C原子与1个C原子和2个H原子形成3个σ键，6个原子在同一平面上，则键角约为120°，C原子为sp2杂化，形成3个sp2杂化轨道，每个C原子的3个价电子占据3个杂化轨道，1个价电子占据1个2p轨道。
13．下列说法正确的是(　　)A．PCl3分子呈平面三角形，这是磷原子采取sp2杂化的结果B．sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混杂形成的4个新轨道C．只要分子的空间结构为平面三角形，中心原子均采取sp2杂化D．AB3型分子的空间结构必为平面三角形
解析：PCl3分子的中心磷原子上的价层电子对数＝3＋　　　　＝4，因此PCl3分子中的磷原子采取sp3杂化，呈三角锥形，A项错误；sp3杂化轨道是原子最外电子层上的s轨道和3个p轨道混杂形成的4个新轨道，B项错误；NH3、PCl3分子呈三角锥形，BF3分子呈平面三角形，D项错误。
14．化合物A是一种新型锅炉水除氧剂，其结构式如图所示。下列说法正确的是(　　)A．碳、氮原子的杂化类型相同B．氮原子与碳原子分别为sp3杂化与sp2杂化C．1 ml A分子中所含σ键的数目为12NAD．编号为a的氮原子和与其成键的另外三个原子在同一平面内
解析：化合物A分子中碳、氮原子各形成了3个σ键，氮原子上还有1个孤电子对，故氮原子是sp3杂化而碳原子是sp2杂化，A项错误、B项正确；化合物A分子中有一个碳氧双键，故有12对共用电子对、11个σ键,C项错误；氮原子为sp3杂化，与其成键的另外三个原子形成的是三角锥形结构，不可能共平面，D项错误。
15．已知：①红磷在氯气中燃烧可以生成两种化合物——PCl3和PCl5，氮与氢也可形成两种化合物——NH3和NH5。     ②PCl5分子中，P原子的1个3s轨道、3个3p轨道和1个3d轨道发生杂化形成5个sp3d杂化轨道，PCl5分子呈三角双锥形(如图所示)。
(1)NH3、PCl3和PCl5分子中，所有原子的最外层电子数都是8的是________(填分子式)，该分子的空间结构是____________。(2)下列关于PCl5分子的说法正确的有________(填字母)。A．PCl5分子中磷原子上没有孤电子对B．PCl5分子中不含π键C．PCl5分子中所有Cl—P—Cl的键角都相等
(3)N、P是同主族元素，P能形成PCl3、PCl5两种氯化物，而N只能形成一种氯化物NCl3，不能形成NCl5，原因是_________________________________________________。(4)有同学认为，NH5与PCl5类似，N原子的1个2s轨道、3个2p轨道和1个2d轨道可能发生sp3d杂化。请你对该同学的观点进行评价：_________________________________________。(5)经测定，NH5中存在离子键，N原子最外层电子数是8，所有氢原子的最外层电子数都是2，则NH5中H元素的化合价为__________；该化合物中N原子的杂化方式为________杂化。
N原子最外层无d轨道，不能发生sp3d杂化，故无NCl5
该同学的观点不对，因为N原子没有2d轨道