411雜化軌道理論與分子空間結(jié)構(gòu)學(xué)案高二上學(xué)期化學(xué)選擇性必修2

第一單元分子的空間結(jié)構(gòu)第1課時(shí)雜化軌道理論與分子空間結(jié)構(gòu)［核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)］1.了解雜化軌道理論，能從微觀角度理解中心原子的雜化軌道類(lèi)型對(duì)分子空間結(jié)構(gòu)的影響。2.通過(guò)對(duì)雜化軌道理論的學(xué)習(xí)，掌握中心原子雜化軌道類(lèi)型的判斷方法，建立分子空間結(jié)構(gòu)分析的思維模型。一、用雜化軌道理論解釋分子的空間結(jié)構(gòu)1.CH4分子的形成及空間結(jié)構(gòu)（1）雜化軌道的形成碳原子2s軌道上的1個(gè)電子進(jìn)入2p空軌道，個(gè)2s軌道和個(gè)2p軌道“混雜”，形成相等、成分相同的4個(gè)，可表示為

（2）共價(jià)鍵的形成碳原子的4個(gè)分別與4個(gè)H原子的軌道重疊，形成4個(gè)相同的鍵。

（3）CH4分子的空間結(jié)構(gòu)甲烷分子中的4個(gè)C—H鍵是等同的，C—H鍵之間的夾角——鍵角都是，形成正四面體結(jié)構(gòu)的分子。

2.BF3分子的形成及空間結(jié)構(gòu)B原子軌道上的一個(gè)電子進(jìn)入軌道，1個(gè)2s軌道和2個(gè)2p軌道發(fā)生雜化，形成相等、成分相同的個(gè)軌道，可表示為

B原子中的3個(gè)軌道間的夾角為，這3個(gè)軌道分別與F原子的2p軌道形成鍵，因此BF3分子具有結(jié)構(gòu)。

3.BeCl2分子的形成及空間結(jié)構(gòu)Be原子軌道上的一個(gè)電子進(jìn)入軌道，1個(gè)2s軌道和1個(gè)2p軌道發(fā)生雜化，形成相等、成分相同的個(gè)軌道，可表示為

Be原子中的2個(gè)軌道間的夾角為，這2個(gè)sp雜化軌道分別與Cl原子的3p軌道形成鍵，因此BeCl2為分子。

1.（1）乙烯分子中的成鍵情況在乙烯分子中，碳原子均采用雜化，形成3個(gè)雜化軌道，兩個(gè)碳原子各以1個(gè)sp2軌道發(fā)生重疊形成1個(gè)C—Cσ鍵，每個(gè)碳原子的2個(gè)sp2軌道與2個(gè)氫原子的1s軌道重疊形成2個(gè)C—Hσ鍵，這樣形成的5個(gè)鍵在同一平面上，此外每個(gè)C原子還剩下1個(gè)未雜化的2p軌道，它們發(fā)生重疊，形成1個(gè)鍵。其結(jié)構(gòu)示意圖如下：

（2）乙炔分子中的成鍵情況在乙炔分子中，碳原子均采用雜化，形成2個(gè)雜化軌道，兩個(gè)碳原子各以1個(gè)sp軌道發(fā)生重疊形成1個(gè)C—Cσ鍵，每個(gè)碳原子的1個(gè)sp軌道與1個(gè)氫原子的1s軌道重疊形成1個(gè)C—Hσ鍵，這樣形成的3個(gè)

鍵在同一直線(xiàn)上，此外每個(gè)碳原子還有2個(gè)未雜化的2p軌道，它們發(fā)生重疊，形成2個(gè)鍵。其結(jié)構(gòu)示意圖如下：

2.苯分子中，每個(gè)碳原子都分別與1個(gè)氫原子、2個(gè)碳原子形成σ鍵，同時(shí)，每個(gè)碳原子各有一個(gè)垂直于分子平面的p軌道，形成了一個(gè)以6個(gè)碳原子為中心的π鍵。（1）苯分子中碳原子采用的雜化方式為。

（2）簡(jiǎn)述苯分子的大π鍵的形成及表示方法。________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________二、雜化軌道理論1.軌道雜化與雜化軌道（1）軌道的雜化：在外界條件影響下，原子內(nèi)部能量相近的原子軌道重新組合形成新的原子軌道的過(guò)程叫做原子軌道的雜化。（2）雜化軌道：重新組合后的新的原子軌道叫做雜化原子軌道，簡(jiǎn)稱(chēng)雜化軌道。（3）軌道雜化的過(guò)程：→→。

2.雜化軌道的特點(diǎn)（1）雜化軌道數(shù)等于參與雜化的原子軌道數(shù)。（2）雜化改變了原子軌道的形狀、方向。（3）雜化使原子的成鍵能力增強(qiáng)。（4）雜化軌道只能形成σ鍵或容納孤電子對(duì)，不能形成π鍵。3.雜化軌道的類(lèi)型（1）sp3雜化軌道sp3雜化軌道是由個(gè)s軌道和個(gè)p軌道雜化而成的，sp3雜化軌道間的夾角為，空間結(jié)構(gòu)為（如圖所示）。

（2）sp2雜化軌道sp2雜化軌道是由個(gè)s軌道和個(gè)p軌道雜化而成的。sp2雜化軌道間的夾角為，空間結(jié)構(gòu)為（如圖所示）。

（3）sp雜化軌道sp雜化軌道是由個(gè)s軌道和個(gè)p軌道雜化而成的。sp雜化軌道間的夾角為，空間結(jié)構(gòu)為（如圖所示）。

（1）發(fā)生軌道雜化的原子一定是中心原子（）（2）原子軌道的雜化只有在形成分子的過(guò)程中才會(huì)發(fā)生，孤立的原子是不可能發(fā)生雜化的（）（3）只有能量相近的軌道才能發(fā)生雜化（）（4）雜化軌道能量更集中，有利于牢固成鍵（）（5）雜化軌道只用于形成σ鍵或用來(lái)容納未參與成鍵的孤電子對(duì)，未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵（）（6）2s軌道和3p軌道能形成sp2雜化軌道（）1.下列有關(guān)雜化軌道的說(shuō)法不正確的是（）A.雜化前后的軌道數(shù)不變，但軌道的形狀發(fā)生了改變B.sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角分別為109°28'、120°、180°C.雜化軌道既可形成σ鍵，又可形成π鍵D.已知CO2為直線(xiàn)形分子，其分子結(jié)構(gòu)可以用sp雜化軌道解釋2.乙烯分子中含有4個(gè)C—H鍵和1個(gè)CC鍵，6個(gè)原子在同一平面上。下列關(guān)于乙烯分子的成鍵情況分析正確的是（）①每個(gè)C原子的2s軌道與2p軌道雜化，形成兩個(gè)sp雜化軌道②每個(gè)C原子的2s軌道與2個(gè)2p軌道雜化，形成3個(gè)sp2雜化軌道③每個(gè)C原子的2s軌道與3個(gè)2p軌道雜化，形成4個(gè)sp3雜化軌道④每個(gè)C原子的3個(gè)外圍電子占據(jù)3個(gè)雜化軌道，1個(gè)外圍電子占據(jù)1個(gè)2p軌道A.①③ B.②④C.①④ D.②③3.有機(jī)物CH3CHCH—C≡CH中標(biāo)有“·”的碳原子的雜化方式依次為（）A.sp、sp2、sp3 B.sp3、sp2、spC.sp2、sp、sp3 D.sp3、sp、sp2中心原子雜化類(lèi)型的判斷方法（1）根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷：若雜化軌道之間的夾角為109°28'，則中心原子發(fā)生sp3雜化；若雜化軌道之間的夾角為120°，則中心原子發(fā)生sp2雜化；若雜化軌道之間的夾角為180°，則中心原子發(fā)生sp雜化。（2）常見(jiàn)物質(zhì)中心原子的雜化方式①中心原子采用sp3雜化的有：有機(jī)物中飽和碳原子、NH3、H2O、金剛石中的碳原子、晶體硅中的硅原子、SiO2、NH4②中心原子采用sp2雜化的有：有機(jī)物中的雙鍵碳原子、BF3、石墨中的碳原子、苯環(huán)中的碳原子、SO2、SO3等。③中心原子采用sp雜化的有：有機(jī)物中的三鍵碳原子、CO2、BeCl2等。說(shuō)明：注意相似結(jié)構(gòu)的物質(zhì)，如CO2與CS2、BF3與BBr3等，其中心原子雜化方式相同。答案精析一、1.（1）13能量sp3雜化軌道（2）sp3雜化軌道1sσ（3）109°28'2.2s2p能量3sp2雜化sp2雜化120°sp2雜化σ平面三角形3.2s2p能量2sp雜化sp雜化180°σ直線(xiàn)形思考交流1.（1）sp2π（2）spπ2.（1）sp2雜化（2）每個(gè)碳原子還有一個(gè)與碳環(huán)平面垂直的未參與雜化的2p軌道（如圖所示），這六個(gè)軌道相互平行且各有一個(gè)未成對(duì)電子，以“肩并肩”的方式相互重疊，形成屬于六個(gè)碳原子共用六個(gè)電子的大π鍵，可表示為Π6二、1.（3）激發(fā)雜化軌道重疊3.（1）13109°28'正四面體形（2）12120°平面三角形（3）11180°直線(xiàn)形正誤判斷（1）√（2）√（3）√（4）√（5）√（6）×應(yīng)用體驗(yàn)1.C［雜化前后的軌道數(shù)不變，雜化后，各個(gè)軌道盡可能分散、對(duì)稱(chēng)分布，導(dǎo)致軌道的形狀發(fā)生了改變，A正確；sp3、sp2、sp雜化軌道的空間結(jié)構(gòu)分別是正四面體形、平面三角形、直線(xiàn)形，所以其夾角分別為109°28'、120°、180°，B正確