1、第1課時(shí)雜化軌道理論1.理解雜化軌道理論的主要內(nèi)容,掌握三種主要的雜化類型,培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析的化學(xué)核心素養(yǎng)。2.能用雜化軌道理論解釋或預(yù)測某些分子或離子的空間結(jié)構(gòu),形成證據(jù)推理與模型認(rèn)知的化學(xué)核心素養(yǎng)。知識(shí)鋪墊必備知識(shí)正誤判斷1.CH4分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形,鍵角為10928。2.CHCH分子的空間結(jié)構(gòu)為直線形,鍵角為180。3.乙烯、苯分子中的所有原子都在同一平面上。知識(shí)鋪墊必備知識(shí)正誤判斷1.雜化軌道在外界條件影響下,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程叫作原子軌道的雜化,組合后形成的一組新的原子軌道叫作雜化原子軌道,簡稱雜化軌道。s軌道和p軌道雜化后,雜化軌

2、道不僅改變了原有s和p軌道的空間取向,而且使它在與其他原子的原子軌道成鍵時(shí)重疊的程度更大,形成的共價(jià)鍵更牢固。通常,有多少個(gè)原子軌道參加雜化,就形成多少個(gè)雜化軌道。知識(shí)鋪墊必備知識(shí)正誤判斷2.甲烷分子中碳原子的雜化類型 3.雜化軌道的類型 雜化類型spsp2sp3參與雜化的原子軌道及數(shù)目s111p123知識(shí)鋪墊必備知識(shí)正誤判斷【微思考】1個(gè)s軌道和2個(gè)p軌道參與雜化,能否形成sp雜化軌道?提示:不能。1個(gè)s軌道和2個(gè)p軌道參與雜化,形成sp2雜化軌道。知識(shí)鋪墊必備知識(shí)正誤判斷4.苯分子的空間結(jié)構(gòu) 知識(shí)鋪墊必備知識(shí)正誤判斷根據(jù)雜化軌道理論,形成苯分子時(shí)每個(gè)碳原子的價(jià)電子原子軌道發(fā)生sp2雜化(如

3、s、px、py),由此形成的三個(gè)sp2雜化軌道在同一平面內(nèi)。這樣,每個(gè)碳原子的兩個(gè)sp2雜化軌道分別與鄰近的兩個(gè)碳原子的sp2雜化軌道重疊形成鍵,于是六個(gè)碳原子組成一個(gè)正六邊形的碳環(huán);每個(gè)碳原子的另一個(gè)sp2雜化軌道分別與一個(gè)氫原子的1s軌道重疊形成鍵。與此同時(shí),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2pz)均含有一個(gè)未成對(duì)電子,這六個(gè)未參與雜化的2p軌道相互平行,它們以“肩并肩”的方式相互重疊,從而形成含有六個(gè)電子、屬于六個(gè)碳原子的鍵。人們把這種在多原子間形成的多電子的鍵稱為大鍵。所以,在苯分子中,整個(gè)分子呈平面正六邊形,六個(gè)碳碳鍵完全相同,鍵角皆為120。知識(shí)鋪墊必備知

4、識(shí)正誤判斷判斷下列說法是否正確,正確的打“”,錯(cuò)誤的打“”。1.任意能級(jí)的s軌道和p軌道都可以形成雜化軌道。()2.有多少個(gè)原子軌道發(fā)生雜化就形成多少個(gè)雜化軌道。()3.雜化軌道用于形成鍵。()4.同一類型的雜化軌道能量相同。()5.苯分子中C原子發(fā)生sp2雜化。()答案:1.2.3.4.5.探究素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測雜化軌道類型和空間結(jié)構(gòu)雜化軌道類型和空間結(jié)構(gòu)問題探究1.碳原子與氫原子結(jié)合形成的分子為什么是CH4,而不是CH2或CH3?CH4為什么具有正四面體形的空間結(jié)構(gòu)?提示:在形成CH4分子時(shí),碳原子的一個(gè)2s軌道和三個(gè)2p軌道發(fā)生雜化,形成四個(gè)能量相等的sp3雜化軌道。四個(gè)sp3雜化軌道分別

5、與四個(gè)氫原子的1s軌道重疊成鍵形成CH4分子,所以四個(gè)CH鍵是等同的。雜化過程可表示如下:探究素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測2.NH3、CH4兩分子中,N、C兩原子都采用sp3雜化,為什么NH3分子空間結(jié)構(gòu)是三角錐形,CH4分子的空間結(jié)構(gòu)是正四面體形?提示:形成的4個(gè)sp3雜化軌道中,NH3分子中只有三個(gè)軌道中的未成對(duì)電子與氫原子的1s電子成鍵。另1個(gè)軌道中有一對(duì)未成鍵的孤電子對(duì),未成鍵的孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)有較強(qiáng)的排斥作用,使三個(gè)NH鍵之間的鍵角變小,成為三角錐形。而CH4分子中4個(gè)雜化軌道分別與氫原子形成共價(jià)鍵,這些共價(jià)鍵之間的鍵角都為10928,因此形成正四面體形分子。探究素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測深化拓展1.

6、雜化軌道類型(1)sp雜化BeCl2分子的形成。BeCl2分子的形成。鈹原子雜化后形成的2個(gè)sp雜化軌道分別與氯原子的3p軌道發(fā)生重疊,形成2個(gè)鍵,構(gòu)成直線形的BeCl2分子。探究素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測sp雜化:sp雜化軌道是由1個(gè)ns軌道和1個(gè)np軌道雜化而得,sp雜化軌道間的夾角為180,呈直線形。sp雜化后,未參與雜化的2個(gè)np軌道可以用于形成鍵,如乙炔分子中的CC鍵的形成。探究素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測(2)sp2雜化BF3分子的形成。BF3分子的形成:探究素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測sp2雜化:sp2雜化軌道是由1個(gè)ns軌道和2個(gè)np軌道雜化而得,sp2雜化軌道間的夾角為120,呈平面三角形。sp2雜化后,未參

7、與雜化的1個(gè)np軌道可以用于形成鍵,如乙烯分子中的C=C鍵的形成。探究素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測(3)sp3雜化CH4分子的形成。CH4分子的形成。sp3雜化:sp3雜化軌道是由1個(gè)ns軌道和3個(gè)np軌道雜化而得,sp3雜化軌道的夾角為10928,呈正四面體結(jié)構(gòu)。探究素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測【微點(diǎn)撥】(1)形成分子時(shí),通常存在激發(fā)、雜化和軌道重疊等過程。(2)原子軌道的雜化只有在形成分子的過程中才會(huì)發(fā)生,單個(gè)的原子是不可能發(fā)生雜化的。(3)雜化前后原子軌道數(shù)目不變。(4)雜化后軌道伸展方向、形狀發(fā)生改變。(5)只有能量相近的軌道才能進(jìn)行雜化(如ns、np)。(6)雜化軌道只能形成鍵,不能形成鍵。探究素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂

8、檢測2.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(shí)。雜化類型spsp2sp3參與雜化的原子軌道及數(shù)目ns111np123雜化軌道數(shù)目234雜化軌道間的夾角間結(jié)構(gòu)直線形平面三角形正四面體形實(shí)例BeCl2、CO2、CS2BCl3、BF3、BBr3CF4、SiCl4、SiH4探究素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測(2)當(dāng)雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對(duì)時(shí),由于孤電子對(duì)的排斥作用,會(huì)使分子的空間結(jié)構(gòu)與雜化軌道的空間結(jié)構(gòu)不同,如H2O和NH3,其中O與N的雜化類型都為sp3雜化,孤電子對(duì)數(shù)分別為2、1,分子空間結(jié)構(gòu)分別為角形、三角錐形。探究素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測素能應(yīng)用典例下列各

9、物質(zhì)中的中心原子不是采用sp3雜化的是()A.NH3 B.H2OC.CO2D.CCl4答案:C 解析:NH3為三角錐形,但中心原子氮原子采用sp3雜化,形成4個(gè)等同的雜化軌道,其中一個(gè)雜化軌道由孤電子對(duì)占據(jù),余下的3個(gè)未成對(duì)電子各占一個(gè)雜化軌道。H2O為角形,但其中的氧原子也是采用sp3雜化形成4個(gè)等同的雜化軌道,其中兩對(duì)孤電子對(duì)分別占據(jù)兩個(gè)雜化軌道,剩余的2個(gè)未成對(duì)電子各占一個(gè)雜化軌道。CCl4分子中碳原子也采用sp3雜化,但CO2分子中碳原子為sp雜化,CO2為直線形分子。探究素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測規(guī)律方法雜化類型的判斷方法(1)由分子結(jié)構(gòu)判斷雜化類型。直線形sp雜化;平面形sp2雜化;四面體形

10、sp3雜化。(2)由電子對(duì)數(shù)判斷雜化類型(包括孤電子對(duì)和成鍵電子對(duì))2對(duì)sp雜化;3對(duì)sp2雜化;4對(duì)sp3雜化。(3)由碳原子的飽和程度判斷。飽和碳原子sp3雜化;雙鍵上的碳原子sp2雜化;三鍵上的碳原子sp雜化。探究素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測變式訓(xùn)練1(2020天津大學(xué)附屬中學(xué)高二檢測)下列分子的空間結(jié)構(gòu)可用sp2雜化軌道來解釋的是() BF3CH2=CH2Cl2C=CCl2CHCHNH3CH4A.B.C.D.答案:A解析:sp2雜化軌道形成夾角為120的平面三角形,BF3為平面三角形且BF鍵之間的夾角為120;C2H4中碳原子發(fā)生sp2雜化,且未雜化的2p軌道形成鍵;與相似;乙炔中的碳原子發(fā)生sp

11、雜化;NH3中的氮原子發(fā)生sp3雜化;CH4中的碳原子發(fā)生sp3雜化。探究素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測變式訓(xùn)練2(2020北京第二中學(xué)高二檢測)有關(guān)乙炔分子中化學(xué)鍵的描述不正確的是()A.兩個(gè)碳原子采用sp雜化方式B.兩個(gè)碳原子采用sp2雜化方式C.每個(gè)碳原子都有兩個(gè)未參與雜化的2p軌道形成鍵D.兩個(gè)碳原子間形成兩個(gè)鍵和一個(gè)鍵答案:B解析:乙炔分子中碳原子以1個(gè)2s軌道和1個(gè)2p軌道參與雜化形成sp雜化軌道。故乙炔分子中碳原子采用sp雜化方式,且每個(gè)碳原子以兩個(gè)未參與雜化的2p軌道形成2個(gè)鍵,構(gòu)成碳碳三鍵。解答本題時(shí)必須要了解乙炔分子的結(jié)構(gòu),理解其成鍵過程,才能準(zhǔn)確地判斷其雜化類型。探究素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測變

12、式訓(xùn)練3(2020海口實(shí)驗(yàn)中學(xué)高二檢測)形成下列分子時(shí),一個(gè)原子用sp3雜化軌道和另一個(gè)原子的p軌道成鍵的是()PF3CCl4NH3H2OA. B.C.D.答案:A解析:PF3分子中,磷原子的最外層電子排布為3s23p3,中心磷原子采用sp3雜化,形成4個(gè)雜化軌道,一個(gè)雜化軌道被一對(duì)孤電子對(duì)占據(jù),另外3個(gè)雜化軌道分別與氟原子的2p軌道形成3個(gè)鍵;CCl4為正四面體形結(jié)構(gòu),碳原子采用sp3雜化,4個(gè)雜化軌道分別與4個(gè)氯原子的3p軌道形成4個(gè)鍵;由于氫原子核外p軌道沒有電子,因此NH3和H2O不符合題意。探究素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測探究素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測1.(2020海南國興中學(xué)高二檢測)下列關(guān)于雜化軌道的

13、說法錯(cuò)誤的是()A.所有原子軌道都參與雜化B.同一原子中能量相近的原子軌道參與雜化C.雜化軌道能量集中,有利于牢固成鍵D.軌道雜化形成的雜化軌道中不一定有1個(gè)電子答案:A解析:參與雜化的原子軌道,其能量不能相差太大,如1s軌道與2s、2p軌道能量相差太大,不能形成雜化軌道,即只有能量相近的原子軌道才能參與雜化,故A項(xiàng)錯(cuò)誤,B項(xiàng)正確;軌道雜化有利于電子云重疊程度更大,有利于形成牢固的化學(xué)鍵,故C項(xiàng)正確;并不是所有的雜化軌道中都會(huì)有1個(gè)電子,也可以有一對(duì)孤電子對(duì)(如NH3的形成),故D項(xiàng)正確。探究素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測2.(2020北京區(qū)房山中學(xué)高二檢測)能正確表示CH4中碳原子成鍵方式的示意圖為()答

14、案:D解析:碳原子中的2s軌道與2p軌道進(jìn)行雜化形成4個(gè)能量相等的雜化軌道,因此碳原子最外層上的4個(gè)電子分占在4個(gè)sp3雜化軌道上并且自旋狀態(tài)相同。探究素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測3.(2020天津第一職工中學(xué)高二檢測)s軌道和p軌道雜化的類型不可能有()A.sp雜化B.sp2雜化 C.sp3雜化D.sp4雜化答案:D解析:np能級(jí)有三個(gè)軌道:npx、npy、npz,當(dāng)s軌道和p軌道雜化時(shí)只有三種類型:sp雜化(由一個(gè)ns軌道和一個(gè)np軌道進(jìn)行雜化);sp2雜化(由一個(gè)ns軌道和兩個(gè)np軌道進(jìn)行雜化);sp3雜化(由一個(gè)ns軌道和三個(gè)np軌道進(jìn)行雜化)。探究素養(yǎng)脈絡(luò)隨堂檢測4.(2020江蘇鹽城第一中學(xué)高二檢測)PCl3分子的空間結(jié)構(gòu)是()A.平面三角形,鍵角小于120B.平面三角形,鍵角為120C.三角錐形,鍵角小于10928D.三角錐形,鍵角為10928答案:C解析:PCl3分子中磷原子采取sp3雜化,磷原子含有1對(duì)孤電子對(duì),PCl3的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形,鍵角小于10928