新人教版選擇性必修2第2章第2節(jié)第2課時雜化軌道理論學(xué)案

第2課時雜化軌道理論［核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)］1.通過雜化軌道理論的學(xué)習(xí)，能從微觀角度理解中心原子的雜化類型對分子空間結(jié)構(gòu)的影響。2.通過雜化軌道理論的學(xué)習(xí)，掌握中心原子雜化軌道類型判斷的方法，建立分子空間結(jié)構(gòu)分析的思維模型。一、雜化軌道理論簡介.雜化軌道的含義在外界條件影響下，原子內(nèi)部能最相近的原子軌道重新組合形成新的原子軌道的過程叫做原子軌道的雜化。重新組合后的新的原子軌道，叫做雜化原子軌道，簡稱雜化軌道。.雜化軌道理論要點(I)原子在成鍵時，同一原子中能最相近的原子軌道可重新組合成雜化軌道。(2)雜化前后原子軌道數(shù)目不變(參加雜化的軌道數(shù)目等于形成的雜化軌道數(shù)目)，且雜化軌道的能量相同。⑶雜化改變了原子軌道的形狀、方向。雜化使原子的成鍵能力增加。雜化軌道在角度分布上比單純的s或p軌道在某一方向上更集中，例如s軌道與p軌道雜化后形成的雜化軌道一頭大一頭小，如圖成鍵時根據(jù)最大重疊原理，使它的大頭與其他原子軌道重疊,重疊程度更大，形成的共價鍵更牢固。(4)為使相互間的排斥最小，雜化軌道在空間取最大夾角分布。同一組雜化軌道的伸展方向不同，但形狀完全相同。(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程中才會發(fā)生，孤立的原子是不可能發(fā)生雜化的0⑶只有能最相近的軌道才能雜化0(4)雜化軌道能量更集中，有利于牢固成鍵()⑸雜化軌道只用于形成o鍵或用來容納未參與成鍵的孤電了?對。未參與雜化的p軌道可用于形成n鍵0答案⑴42)"3)"4)“5”雜化軌道理論四要點(1)能量相近原子在成鍵時，同一原子中能量相近的原子軌道可重新組合成雜化軌道。(2)數(shù)目不變形成的雜化軌道數(shù)與參與雜化的原子軌道數(shù)相等。(3)成鍵能力增強雜化改變原有軌道的形狀和伸展方向，使原子形成的共價鍵更牢固。⑷排斥力最小雜化軌道為使相互間的排斥力最小，故在空間取最大夾角分布，不同的雜化軌道伸展方向不同。二、雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系.雜化軌道的類型(l)Sp3雜化軌道——正四面體形sp3雜化軌道是由I個〃S軌道和3個加軌道雜化而成，每個sp3雜化軌道都含有、和%的成分，sp3雜化軌道間的夾角為皿2匕，空間結(jié)構(gòu)為正四面體形。如下圖所示。(2)sp2雜化軌道——平面三角形sp2雜化軌道是由軌道和2個即軌道雜化而成的，每個sp2雜化軌道含有5和1p成分,sp2雜化軌道間的夾角都是120。，呈平面三角形，如卜.圖所示。(3)sp雜化——直線形sp雜化軌道是由1個〃s軌道和1個加軌道雜化而成的，每個sp雜化軌道含有%和5的成分，sp雜化軌道間的夾角為180。，呈直線形，如下圖所示。.雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系(1)當(dāng)雜化軌道全部用于形成。鍵時，分子或離子的空間結(jié)構(gòu)與雜化軌道的空間結(jié)構(gòu)相同。雜化類型spsp2sp3軌道夾角180°120°109°28'雜化軌道示意圖1?0°行120°12()^^^200ft實例BeChBF3ch4分子結(jié)構(gòu)示意圖心、CI—Be—CI/%2號109°28外P4H分子空間結(jié)構(gòu)直線形平面三角形正四面體形(2)當(dāng)雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對時，孤電子對對成鍵電子對的排斥作用，會使分子或離子的空間結(jié)構(gòu)與雜化軌道的形狀有所不同。AB”型分子中心原子雜化類型中心原子孤電子對數(shù)空間結(jié)構(gòu)實例ab2sp?1V形SO2ab3sp?1三角錐形NH3、P03、NF3、H3O+AB2或(B2A)2V形H2S、NH2⑴雜化軌道的空間結(jié)構(gòu)與分子的空間結(jié)構(gòu)不一定一致0(2)雜化軌道間的夾角與分子內(nèi)的鍵角一定相同o(3)凡是中心原子采取sp3雜化軌道成鍵分子其空間結(jié)構(gòu)都是正四面體形0(4)凡AB3型共價化合物，其中心原子A均采用sp3雜化軌道成鍵0(5)NH3分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，則氮原子的雜化方式為sp")(6)C2H&分子中的鍵角都約是120°,則碳原子的雜化方式是sp2()答案⑴V(2)X(3)X(4)X(5)7(6)JI.填表2.下列分子的空間結(jié)構(gòu)可用sp2雜化軌道來解釋的是0?BF3?CH2=CH2?0?CH=CH(5)NH3@CH4物質(zhì)價層電子對數(shù)雜化軌道數(shù)雜化軌道類型co222CH2O33立CH444sp3SO233sp2NH344就H2O44SD3A.①②③B.①⑤⑥C.②③④D.③⑤⑥答案A解析sp2雜化軌道形成夾角為12()。的平面三角形，①BF3為平面三角形且B—F夾角為120。；②C2H4中碳原子以sp?雜化，未雜化的2P軟道重疊形成兀鍵；③與②相似；④乙煥中的碳原子為sp雜化，未雜化的2P軌道重疊形成兀鍵：⑤NH3中的氮原子為sp‘雜化；⑥OHL：中的碳原子為sp”雜化。判斷中心原子雜化軌道類型的三種方法(1)根據(jù)雜化軌道數(shù)目判斷雜化軌道只能用于形成。鍵或者用來容納未參與成鍵的孤電子對，而兩個原子之間只能形成-個。鍵，故有下列關(guān)系：雜化軌道數(shù)目=價層電子對數(shù)目=。鍵電子對數(shù)目+中心原子的孤電子對數(shù)目，再由雜化軌道數(shù)目確定雜化類型。雜化軌道數(shù)目234雜化類型spsp2Sp3(2)根據(jù)雜化軌道的空間分布判斷①若雜化軌道在空間的分布為正四面體或三角錐形，則中心原子發(fā)生sp3雜化。②若雜化軌道在空間的分布呈平面三角形，則中心原子發(fā)生sp2雜化。③若雜化軌道在空間的分布呈直線形，則中心原子發(fā)生sp雜化。(3)根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷①若雜化軌道之間的夾角為109。28',則中心原子發(fā)生sp3雜化。②若雜化軌道之間的夾角為120°,則中心原子發(fā)生spz雜化。③若雜化軌道之間的夾角為180。，則中心原子發(fā)生sp雜化。提醒有機物分子中碳原子雜化類型的判斷方法：飽和碳原子均采取sp3雜化；連接雙鍵的碳原子均采取sp2雜化：連接三鍵的碳原子均采取sp雜化。.下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是()A.CO2與SO2B.CH4與NH?C.BeCB與BF3D.C2H2與C2H4答案B解析CO2為sp雜化，SO2為sp2雜化，A項錯誤；均為sp3雜化，B項正確；BcCL為sp雜化，BF3為sp2雜化，c項錯誤；C2H2為sp雜化，C2H4為sp2雜化，D項錯誤。(2019?岑鞏縣第四中學(xué)高二期末)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兀鍵的是0A.CH三CHB.CO2C.BeChD.BF3答案C解析CH三CH中含有三蛙，所以有冗蛙，不符合題意，故A不選；CO2的結(jié)構(gòu)式為O=C=O,分子中含有碳氧雙鍵，含有兀鍵，不符合題意，故B不選：氯化鉞分子中，鉞原子含有兩個共價單鍵，不含孤電子對，所以價層電子對數(shù)是2,中心原子以sp雜化軌道成鍵，分子中不含兀鍵，故C選；BF3中B原子含有3個共價單鍵，所以價層也子對數(shù)是3,中心原子以sp?雜化航道成鍵，故D不選。.下列有關(guān)甲醛(HCHO)分子的說法正確的是0?C原子采取sp雜化②甲醛分子為三角錐形結(jié)構(gòu)③C原子采取sp?雜化④甲醛分子為平面三角形結(jié)構(gòu)A.①②B.②③C.③@D.①④答案C解析甲酹(HCHO)分子中的C原子為中心原子，其價層電子對數(shù)為3,C原子采取sp?雜化，C原子與其他原子形成3個。鍵，沒有孤電子對，故甲醛分子為平面三角形結(jié)構(gòu)。綜上所述，有關(guān)甲醛(HCHO)分子的說法正確的是③④，故選C。.已知某XY2分子屬于V形分子，下列說法正確的是0X原子一定是sp?雜化X原子一定為sp3雜化X原子上一定存在孤電子對VSEPR模型一定是平面三角形答案C解析若X原子無孤電子對，則它一定是直線形分子，若X有一對孤包子對或兩對孤電子對，則XY?一定為V形分子，此種情況下X的原子軌道可能為sp?雜化，也可能是sp3雜化，A、B項錯誤，C項正確：若X有兩對孤電子對，則該分子的VSEPR模型為四面體形，D項錯誤。5.在BrCH=CHBr分子中，C—Br采用的成鍵軌道是0A.sp-pB.sp2-sC.sp2-pD.sp3-p答案C解析分子中的兩個碳原子都是采用sp2雜化，澳原子的價電子排布式為4s24P5,4P軌道上有一個單電子，與碳原子的一個sp2雜化軌道成鍵。.乙烯分子中含有4個C-H和Ijc=c,6個原子在同一平面上。下列關(guān)于乙烯分子的成鍵情況分析正確的是0①每個C原子的2s軌道與2p軌道雜化，形成兩個sp雜化軌道②每個C原子的2s軌道與2個2p軌道雜化，形成3個sp2雜化軌道③每個C原子的2s軌道與3個2p軌道雜化，形成4個sp3雜化軌道④每個C原子的3個價電子占據(jù)3個雜化軌道，1個價電子占據(jù)1個2P軌道A.①③B.②④C.①④D.@@答案B解析乙烯分子中每個C原子與1個C原子和2個H原子成鍵，必須形成3個。鍵，6個原子在同一平面上，則鍵角為120。，為sp?雜化，形成3個sp?雜化軌道，I個價電子占據(jù)1個2P航道，2個C原子成鍵時形成1個兀鍵，②?正確，故選B。.回答下列問題(1)圖⑶為S8的結(jié)構(gòu)，其硫原子的雜化軌道類型為0(2)氣態(tài)三氧化硫以單分子形式存在，其