雜化軌道理論學案

1、高二化學學案雜化軌道理論課時： 1 編寫人：盧鎮(zhèn)芳 審核人： 編號： 8 【學習目標】1. 了解軌道雜化理論。2. 利用軌道雜化理論判斷分子空間構(gòu)型?！厩榫硨ёx】 自然科學的研究在許多時候產(chǎn)生于人們對于一些既定科學事實的解釋。雖然 VSEPR 理 論很好的解釋了分子具有一定的空間構(gòu)型的原因， 但是科學家卻發(fā)現(xiàn)用傳統(tǒng)的價鍵理論無法 解釋。不知道你發(fā)現(xiàn)了沒有： 碳原子的價層電子排布式是 2s22s2，為什么能在 CH 4分子中與 4個 H 原子的 1s軌道形成 4個完全相同的 鍵呢？于是鮑林在傳統(tǒng)價鍵理基礎(chǔ)上進行了調(diào) 整，為完善 VSEPR 理論建立了軌道雜化理論。從而更加完美的解釋了分子具有一定

2、空間構(gòu) 型的原因。 從更好的引導我們認識和分析微觀的分子世界。 這也使我們深刻感受到了： 科學 進步的過程實際就是一個不斷發(fā)現(xiàn)問題和解決問題的過程。這是非常值得我們借鑒的。 用雜化軌道理論解釋 CH 4 分子的形成過程?！締栴}探究】 1、閱讀“情境導讀”部分，感受雜化軌道理論產(chǎn)生的背景，感受理論進一步完善的必要性。 閱讀教材 P39-40 相關(guān)內(nèi)容，回答下列雜化軌道理論核心問題： 軌道滿足什么條件時可以雜化？雜化經(jīng)歷了一些什么樣的過程？ 軌道雜化前和雜化后名稱有什么聯(lián)系？軌道數(shù)呢？原子軌道的雜化改變了原子軌道的形狀和方向， 增強了原子的成鍵能力。 那么雜化軌道的 空間取向如何？為什么？雜化軌道

3、和未參與雜化的 p 軌道有什么區(qū)別？2、根據(jù)雜化軌道空間取最大角分布，說出以下雜化是如何形成的。形成的雜化軌道中 一個和原來軌道有什么聯(lián)系。該雜化的空間構(gòu)型如何？sp 雜化sp2 雜化sp3 雜化3、完成 P41“思考與交流” ?！練w納總結(jié)】通過對 sp 雜化、 sp2 雜化、 sp3 雜化、 sp3d1 雜化、 sp3d2 雜化的分析，歸納哪些軌道容 易雜化？雜化軌道數(shù)和空間構(gòu)型特點的關(guān)系？說說如何應(yīng)用軌道雜化理論判斷分子結(jié)構(gòu)。【實戰(zhàn)演練】1.根據(jù)價層電子對互斥理論及原子的雜化理論判斷NF3 分子的空間構(gòu)型和中心原子的雜化方式為 ( )A.直線形 sp 雜化 B三角形 sp2雜化 C.三角錐

4、形 sp2雜化 D三角錐形 sp3雜化 2、下列敘述正確的是 ( )A.NH 3是極性分子，分子中 N 原子處在 3個 H 原子所組成的三角形的中心B.CCl 4是非極性分子，分子中 C原子處在 4個 Cl原子所組成的正方形的中心C.H2O是極性分子，分子中 O原子不處在 2個 H 原子所連成的直線的中央D.CO 2是非極性分子，分子中 C原子不處在 2個 O原子所連成的直線的中央 3.有關(guān)甲醛分子的說法正確的是 ( )A.C 原子采用 sp 雜化B.甲醛分子為三角錐形結(jié)構(gòu)C.甲醛分子為平面三角形結(jié)構(gòu)D.在甲醛分子中沒有 鍵4.苯分子 (C6H6) 為平面正六邊形結(jié)構(gòu)，下列有關(guān)苯分子的說法錯誤

5、的是( )A.苯分子中的中心原子 C 的雜化方法為 sp2 B.苯分子內(nèi)的共價鍵鍵角為 120 C.苯分子中的共價鍵的鍵長均相等D.苯分子的化學鍵是單、雙鍵相交替的結(jié)構(gòu)5.下列分子的中鍵角最大的是 ( )A.CO 2BNH3C.H2ODCH2CH26.對 SO3 的說法正確的是 ( )A.結(jié)構(gòu)與 NH 3相似B結(jié)構(gòu)與 SO2 相似C.結(jié)構(gòu)與 BF3 相似7.在 SO2分子中，分子的空間結(jié)構(gòu)為V 形，A.等于 120 B大于 120D結(jié)構(gòu)與 P4 相似S 原子采用 sp2 雜化，那么C.小于 120 SO2的鍵角 (D 等于 1808下列分子中劃橫線的原子的雜化軌道類型屬于sp 雜化的是 ( )

6、ACH4BC2H4CC2H2DNH 39有關(guān)苯分子說法不正確的是 ( )A苯分子中 C 原子均以平面三角形方式成鍵， 形成 120 的三個平面三角形軌道， 故為正六 邊形的碳環(huán)B 每個碳原子還有 1 個未參與雜化的 2p 軌道，垂直碳環(huán)平面，相互交蓋，形成共軛大 鍵C大 鍵中 6個電子被 6個 C原子共用，故稱為中心6 電子大鍵D苯分子中共有 6 個原子共面， 6 個碳碳鍵完全相同10下列物質(zhì)分子中的氫原子不在同一平面上的有()AC2H2BC2H4CC2H6DC6H611下列分子中，空間結(jié)構(gòu)為平面三角形的是()AHgCl 2BBF3CSiCl4DSF612OF2 分子的中心原子采取的雜化軌道是

7、()A2spB spCsp3D無法確定13下列分子中的中心原子的雜化方式為sp雜化，分子的空間結(jié)構(gòu)為直線形且分子中沒有形成 鍵的是 ( )ACHCHB CO2CBeCl 2DBF314原子軌道的雜化不但出現(xiàn)在分子中，原子團中同樣存在原子的雜化。在SO42中 S 原子的雜化方式為 ( )A spB sp2C sp3D無法判斷15為什么 CH4、NH3、H2O 分子中中心原子的雜化軌道的類型都為sp3 雜化，但三者的空間構(gòu)型卻大不相同？16 ClO 、 ClO 2、 ClO 3、 ClO 4中， Cl 都是按以 sp3雜化軌道方式與 O 原子成鍵，則 ClO 空間的構(gòu)型是 ；ClO2空間的構(gòu)型是

8、；ClO 3空間的構(gòu)型是 ；ClO4空間的構(gòu)型是 ?！纠Щ髥栴}】1 解析 判斷分子的雜化方式要根據(jù)中心原子的孤對電子數(shù)以及與中心原子相連的原子個數(shù)。在 NF3分子中 N 原子的孤對電子數(shù)為 1，與其相連的原子數(shù)為 3，所以根據(jù)理論可推知 中心原子的雜化方式為 sp3雜化 ，空間構(gòu)型為三角錐形，類似于NH 3。答案 D2 解析 本題主要考查常見物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和空間構(gòu)型。 NH 3 是三角錐形的立體極性分子， A 錯；CCl 4是以 C原子為中心的正四面體形結(jié)構(gòu)， B錯；CO2是C原子在 2個O 原子中央的直線 形分子 ，D 錯 ； 而 水分子 是 O 在 兩 個 H 中 間的 “V”形分 子 ， 即

9、，故選 C。答案 C3 答案 C解析 甲醛分子中的中心原子采用 sp2雜化 ，是平面三角形結(jié)構(gòu)，鍵角為 120，分子中含有 一個 鍵。4 答案 D解析 由于苯分子的結(jié)構(gòu)為平面正六邊形，可以說明分子內(nèi)的鍵角為120，所以中心原子A本題考查的是常識問題，四個選項的鍵角分別為180、107、 105、120。C根據(jù)價層電子對互斥原理可知，在 SO3中，S 原子沒有孤對電子，但與 S 原子相連的120，但是由于因此分子中的鍵的 雜化方式為 sp2雜化 ，所形成的共價鍵是完全相同的。 5 答案 解析 6 答案 解析 原子個數(shù)為 3，因此 S 原子采用 sp2雜化方式，分子結(jié)構(gòu)呈平面三角形。 7 答案 C

10、 解析 由于 SO2分子的 VSEPR 模型為平面三角形，從理論上講其鍵角為 SO2分子中的 S 原子有一對孤對電子， 對其他的兩個化學鍵存在排斥作用， 角要小于 120 。8 答案 C解析 本題考查了雜化軌道理論的有關(guān)知識。CH4 分子中碳原子的雜化軌道是由一個2s 軌道和三個 2p 軌道重新組合而成，屬 sp3 雜化； C2H4 分子中碳原子的雜化屬 sp2雜化； C2H 2分子中的碳原子的原子軌道發(fā)生的是sp雜化；NH 3分子中的 N 原子的原子軌道發(fā)生的是 sp3 雜化。9 答案 D解析 苯分子中共有 6 個碳原子和 6 個氫原子共面。10 答案 C解析 CHCH 中，C 原子以 sp

11、雜化為直線形，共面；CH2=CH2中， C原子以 sp2雜化為平面形，共面；C2H6中， C 原子以 sp3雜化為四面體形，不共面；C6H6中， C 原子以 sp2雜化為平面形，共面。11 答案 B解析 B 原子以 sp2雜化，形成 3 個 sp2雜化軌道，所以 BF3是平面三角形。12 答案 C解析 根據(jù)價層電子對互斥原理可知中心 O 原子的孤對電子數(shù)為 2，相連的原子數(shù)為 2， 所以 O 原子的雜化方式為 sp3 ，其雜化方式和分子的空間結(jié)構(gòu)都與H2O 相似。13 答案 C解析 A、B 選項中的分子的 C 原子采用的都是 sp雜化，分子的空間結(jié)構(gòu)都為直線形， 但是當 C原子采用 sp雜化時

12、，未參與雜化的 2個 p軌道上各有 1個單電子，用于形成 鍵， 所以乙炔、二氧化碳分子中一定會有 2 個 鍵，而 BeCl 2分子中的 B 原子未參與雜化的 2 個 p軌道上沒有電子，所以不會形成 鍵， BF3分子中的 B 原子的雜化方式為 sp2.14 答案 C解析 在 SO42中 S 原子的孤對電子數(shù)為 0，與其相連的原子數(shù)為 4，所以根據(jù)理論可 推知中心原子的雜化方式為 sp3 ，空間構(gòu)型為正四面體形，類似于CH4。15 答案 CH4 分子中 sp3，每個 H 原子占據(jù)四面體一個頂點，分子為正四面體形。NH 3分子中雖是 sp3，三個 H 原子占據(jù)四面體三個頂點，一對孤對電子占據(jù)一個頂點

13、， 故 N 原子與三個氫原子構(gòu)成三角錐形。H2O 分子中也是 sp3，兩個 H 原子占據(jù)四面體兩個頂點，另兩個頂點被兩個孤電子對占 據(jù)，故 O 原子與兩個氫原子呈 V 形，即 H2O 分子呈 V 形。16 答案 直線形 V 形 三角錐形 正四面體解析 ClO 的組成決定其空間構(gòu)型為直線形。其他3 種離子的中心原子的雜化方式都為 sp3，那么從離子的組成上看其空間結(jié)構(gòu)依次類似于H2O、NH3、CH4（NH 4）。10指出下列分子中，中心原子可能采用的雜化軌道類型，并預(yù)測分子的幾何構(gòu)型。分子式雜化軌道類型分子的幾何構(gòu)型PCl3BCl3CS2Cl2O答案分子式雜化軌道類型分子的幾何構(gòu)型PCl3sp3

14、三角錐形BCl3sp2平面三角形CS2sp直線形Cl2Osp3V形解析 (1)PCl3中P原子sp3，與 NH 3、NCl 3中的N原子相似，分子構(gòu)型為三角錐形。(2)BCl 3與 BF 3相似， B 原子為 sp2雜化 ，分子構(gòu)型為平面正三角形。(3)CS2和CO2相似， C 原子呈 sp雜化，分子為直線形。(4)Cl 2O中O原子為 sp3雜化，與 H2O相似， V 形分子。10.試用雜化軌道理論說明下列分子或離子的立體構(gòu)型。(1) SiF4(正四面體形 )(2) BCl 3(平面三角形 )(3) NF 3(三角錐形，鍵角為 102)答案 (1)Si 原子是 sp3 雜化，形成四個 sp3

15、雜化軌道，鍵角都是 10928，正好與四個只有 一個不成對的電子的 F 原子成鍵。(2)B 原子是 sp2 雜化，形成三個在同一平面上的sp2雜化軌道，鍵角都是 120，為平面三角形結(jié)構(gòu)。(3)N 原子是 sp3雜化，形成四個 sp3雜化軌道，鍵角應(yīng)該是 10928，而 N 原子最外層有五 個電子，有一對電子正好占據(jù)一個四面體形軌道，另三個不成對電子各占據(jù)一個sp3 雜化軌道，與三個 F原子成鍵，而占據(jù)一個 sp3雜化軌道的一對電子對其他三個NF 鍵的排斥作用，使其他三個 N F鍵有點收縮，鍵角為 102。解析 根據(jù)分子或離子的立體構(gòu)型，結(jié)合中心原子的價電子情況進行推導。2. 為了滿足生成 B

16、F3和 BeCl2 的要求， B 和 Be 原子的價電子排布應(yīng)如何改變？用軌道式表 示 B、Be 原子的價電子結(jié)構(gòu)的改變。答案 B 原子的電子層結(jié)構(gòu)為 1s22s22px1，當硼與氟反應(yīng)時，硼原子的一個2s 電子激發(fā)到一個空的 2p軌道中， 使硼原子的電子層結(jié)構(gòu)為 1s22s12px12py1。Be 原子的電子結(jié)構(gòu)是 1s22s2，在激發(fā)態(tài)下， Be 的一個 2s 電子可以進入 2p 軌道，使 Be 原子的電子結(jié)構(gòu)為 1s22s12p1。用 VSEPR 模型預(yù)測下列分子或離子的立體結(jié)構(gòu)： 提示分子或離子 結(jié)構(gòu)式 VSEPR 模型 分子或離子的立體結(jié)構(gòu)HCNHC N直線形用雜化軌道理論探究氰化氫 (HCN) 分子和甲醛 (CH 2O)分子的結(jié)構(gòu)。1. 寫出 HCN 分子和 CH2O 分子的路易斯結(jié)構(gòu)式。HCNCH2O提示 HC N2.用 VSEPR 模型對HCNCH2OHCN 分子和 CH2O 分子的立體結(jié)構(gòu)進行預(yù)測 (用立體結(jié)構(gòu)模型表示 )。提示3. 寫出 HCN 分子和 CH2O 分子的中心原子的雜化類型。HCN 的 CCH2O 的 C提示 sp 雜化 sp2 雜化4. 分析 HCN 分子和 CH2O 分子中的 鍵。提示 結(jié)論：HCN 分子中 C 采取 sp 雜化形成直線形分子， 另外 HCN 分子中還含有一個 CH 鍵，一個 CN 鍵，兩個 CN