第2章第2節(jié)共價(jià)鍵與分子的空間構(gòu)型第1課時(shí)一些典型分子的空間構(gòu)型1.了解一些常見(jiàn)簡(jiǎn)單分子的空間構(gòu)型(如BeCl2、BF3、NH3、CH4、C2H4、C2H2、C6H6等分子)。2.了解雜化軌道理論的主要內(nèi)容，并能用雜化軌道知識(shí)理論解釋簡(jiǎn)單分子中共價(jià)鍵的形成和空間構(gòu)型。目標(biāo)導(dǎo)航根底知識(shí)導(dǎo)學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)探究隨堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)欄目索引一、甲烷分子的空間構(gòu)型根底知識(shí)導(dǎo)學(xué)答案1.軌道雜化和雜化軌道相近一樣2.甲烷分子中碳原子的雜化類(lèi)型2s2psp3sp3答案3.雜化軌道的類(lèi)型與分子構(gòu)型的關(guān)系雜化類(lèi)型sp1sp2sp3參與雜化的原子軌道及數(shù)目ns111

np______雜化軌道數(shù)目_________雜化軌道間的夾角____________________123234180°120°109.5°答案雜化軌道示意圖空間構(gòu)型_______

實(shí)例BeCl2、CO2、CS2BCl3、BF3、BBr3CF4、SiCl4、SiH4直線形平面三角形正四面體形答案議一議1.2s軌道與3p軌道能否形成sp2雜化軌道？答案不能。只有能量相近的原子軌道才能形成雜化軌道。2s與3p不在同一能級(jí)組，能量相差較大。2.原子軌道雜化后，數(shù)量和能量有什么變化？答案雜化軌道與參與雜化的原子軌道數(shù)目一樣，但能量不同，ns軌道與np軌道的能量不同，雜化后，形成的一組雜化軌道能量一樣。答案3.用雜化軌道理論解釋NH3、H2O的空間構(gòu)型？答案NH3分子中N原子的價(jià)電子排布式為2s22p3。1個(gè)2s軌道和3個(gè)2p軌道經(jīng)雜化后形成4個(gè)sp3雜化軌道，其中3個(gè)雜化軌道中各有1個(gè)未成對(duì)電子，分別與H原子的1s軌道形成共價(jià)鍵，另1個(gè)雜化軌道中是成對(duì)電子，不與H原子形成共價(jià)鍵，sp3雜化軌道為正四面體形，但由于孤對(duì)電子的排斥作用，使3個(gè)N—H鍵的鍵角變小，使NH3成為三角錐形的空間構(gòu)型。H2O分子中O原子的價(jià)電子排布式為2s22p4。1個(gè)2s軌道和3個(gè)2p軌道經(jīng)雜化后形成4個(gè)sp3雜化軌道，其中2個(gè)雜化軌道中各有1個(gè)未成對(duì)電子，分別與H原子的1s軌道形成共價(jià)鍵，另2個(gè)雜化軌道是成對(duì)電子，不與H原子形成共價(jià)鍵，sp3雜化軌道為正四面體形，但由于2對(duì)孤對(duì)電子的排斥作用，使2個(gè)O—H鍵的鍵角變得更小，成為V形的空間構(gòu)型。答案4.CH4、NH3、H2O中心原子的雜化類(lèi)型都為sp3，它們的鍵角為什么依次減?。繌碾s化軌道理論的角度思考，比較鍵角大小時(shí)有什么方法？答案CH4、NH3、H2O中心原子都采取sp3雜化，中心原子的孤對(duì)電子數(shù)依次為0對(duì)、1對(duì)、2對(duì)。由于孤對(duì)電子對(duì)共用電子對(duì)的排斥作用使鍵角變小，孤對(duì)電子數(shù)越多排斥作用越大，鍵角越小。比較鍵角時(shí)，先看中心原子雜化類(lèi)型，雜化類(lèi)型不同時(shí)，一般鍵角按sp1、sp2、sp3順序依次減??；雜化類(lèi)型一樣時(shí)，中心原子孤對(duì)電子數(shù)越多，鍵角越小。二、苯分子的空間構(gòu)型與大π鍵答案1.苯的空間構(gòu)型sp2σσπ共面答案2.苯分子中的大π鍵苯分子中的大π鍵：6個(gè)碳原子上各有1個(gè)未參與雜化的垂直于碳環(huán)平面的p軌道，這6個(gè)軌道以“ 〞的方式形成含有個(gè)電子、屬于個(gè)C原子的大π鍵。肩并肩66相關(guān)視頻答案議一議1.苯分子中的σ鍵和π鍵位置關(guān)系有何特點(diǎn)？答案苯分子中未參與雜化的2p軌道與3個(gè)sp2雜化軌道所在平面垂直，故形成的σ鍵和π鍵垂直。答案2.根據(jù)甲烷、乙烯、乙炔、苯分子中碳原子雜化類(lèi)型進(jìn)展思考：在 中，中間碳原子和兩邊碳原子分別采用什么雜化類(lèi)型？答案sp2、sp3。根據(jù)C2H4、C2H2和C6H6中C原子雜化方式可總結(jié)出如下規(guī)律：規(guī)律一：有機(jī)物中，C原子雜化軌道形成σ鍵，未雜化軌道形成π鍵?？筛鶕?jù)原子形成的σ鍵數(shù)目判斷雜化類(lèi)型。解答：CH3—中C原子形成4個(gè)σ鍵，C原子采取sp3雜化，

中C原子形成3個(gè)σ鍵，C原子采取sp2雜化。規(guī)律二：由碳原子的飽和程度判斷：①飽和碳原子采取sp3雜化；②雙鍵上的碳原子或苯環(huán)上的碳原子采取sp2雜化；③叁鍵上的碳原子采取sp1雜化。答案解答：CH3—中C為飽和碳原子，sp3雜化；

雙鍵上的碳原子采取sp2雜化。返回答案3.乙烯分子和苯分子中，成鍵碳原子均采用sp2雜化方式，二者化學(xué)性質(zhì)為何有較大差異？答案在苯分子中，6個(gè)碳原子中未參與雜化的2p軌道形成大π鍵，使原子軌道的重疊程度比乙烯分子中大，所以比乙烯分子中π鍵的鍵能大，性質(zhì)穩(wěn)定。一、原子軌道雜化理解要點(diǎn)重點(diǎn)難點(diǎn)探究1.能量相近只有能量相近的原子軌道才能雜化(如ns與np)。2.數(shù)目不變雜化軌道數(shù)與參與雜化的原子軌道數(shù)相等。3.成鍵能力增強(qiáng)雜化改變?cè)熊壍赖男螤詈蜕煺狗较?，使原子形成的共價(jià)鍵更結(jié)實(shí)。4.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。(1)雜化軌道只用于形成σ鍵或者用來(lái)容納未參與成鍵的孤對(duì)電子。(2)未參與雜化的p軌道，可用于形成π鍵。關(guān)鍵提醒解析答案例1以下關(guān)于雜化軌道的說(shuō)法錯(cuò)誤的選項(xiàng)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，有利于結(jié)實(shí)成鍵D.雜化軌道中不一定有1個(gè)電子解析只有能量相近的原子軌道才能參與雜化，1s軌道與2s、2p軌道能量相差太大，不能形成雜化軌道，故A不正確，B正確；雜化軌道重疊程度更大，形成結(jié)實(shí)的化學(xué)鍵，故C正確；并不是所有的雜化軌道中都有電子，可以是空軌道，也可以有1對(duì)孤對(duì)電子(如NH3、H2O的形成)，故D正確。A變式訓(xùn)練1以下關(guān)于雜化軌道的表達(dá)正確的選項(xiàng)是()A.雜化軌道可用于形成σ鍵，也可用于形成π鍵B.雜化軌道可用來(lái)容納未參與成鍵的孤對(duì)電子C.NH3中N原子的sp3雜化軌道是由N原子的3個(gè)p軌道與H原子的s軌道雜化而成的D.在乙烯分子中1個(gè)碳原子的3個(gè)sp2雜化軌道與3個(gè)氫原子的s軌道重疊形成3個(gè)C—Hσ鍵解析答案解析雜化軌道用于形成σ鍵或用來(lái)容納未參與成鍵的孤對(duì)電子，不能用來(lái)形成π鍵，故B正確，A不正確；NH3中N原子的sp3雜化軌道是由N原子的1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道雜化而成的，C不正確；在乙烯分子中，1個(gè)碳原子的3個(gè)sp2雜化軌道中的2個(gè)sp2雜化軌道與2個(gè)氫原子的s軌道重疊形成2個(gè)C—Hσ鍵，剩下的1個(gè)sp2雜化軌道與另一個(gè)碳原子的sp2雜化軌道重疊形成1個(gè)C—Cσ鍵，D不正確。答案B二、分子的空間構(gòu)型與雜化軌道類(lèi)型的關(guān)系1.ABm(ABmCn)型分子或離子中心原子雜化軌道類(lèi)型的判斷(1)雜化軌道數(shù)n＝(中心原子的價(jià)電子數(shù)＋配位原子的成鍵電子數(shù)±電荷數(shù))。注意如下規(guī)定：①當(dāng)電荷數(shù)為正值時(shí)，公式中取“－〞；當(dāng)電荷數(shù)為負(fù)值時(shí)，公式中取“＋〞。②當(dāng)配位原子為氧原子或硫原子時(shí)，配位原子的成鍵電子數(shù)為零；當(dāng)配位原子為鹵素原子或氫原子時(shí)，配位原子的電子數(shù)為1。(2)根據(jù)雜化軌道數(shù)判斷雜化類(lèi)型2.分子的空間構(gòu)型與雜化類(lèi)型的關(guān)系A(chǔ)Bm中心原子雜化類(lèi)型中心原子孤電子對(duì)數(shù)空間構(gòu)型實(shí)例AB2sp10直線形CO2、CS2、BeCl2、HCN、N2O等AB3sp20平面三角形BF3、BCl3、BBr3、SO3、NO、CH2O等AB21V形SO2AB4sp30正四面體形AB31三角錐形NH3、PCl3、NF3、H3O＋AB2或A2B2V形H2S、NH、H2O關(guān)鍵提醒雜化軌道間的夾角與分子內(nèi)的鍵角不一定一樣。(1)當(dāng)雜化軌道全部用于形成σ鍵時(shí)，分子或離子的空間構(gòu)型與雜化軌道的空間構(gòu)型一樣。(2)當(dāng)雜化軌道中有未參與成鍵的孤對(duì)電子時(shí)：孤對(duì)電子對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用，會(huì)使分子或離子的構(gòu)型與雜化軌道的形狀有所不同。相關(guān)視頻例2以下分子中中心原子雜化軌道的類(lèi)型一樣的是()A.BeCl2與BF3 B.CO2與SO2C.CCl4與NH3 D.C2H2和C2H4解析答案解析雜化軌道數(shù)n＝

(中心原子的價(jià)電子數(shù)＋配位原子的成鍵電子數(shù))實(shí)例n的值雜化類(lèi)型BeCl2n＝

×(2＋2)＝2sp1BF3n＝

×(3＋3)＝3sp2CO2n＝

×(4＋0)＝2sp1SO2n＝

×(6＋0)＝3sp2CCl4n＝

×(4＋4)＝4sp3NH3n＝

×(5＋3)＝4sp3解析答案C2H2和C2H4中每個(gè)碳原子連接的原子個(gè)數(shù)分別為2、3，每個(gè)C原子分別形成2個(gè)σ鍵、2個(gè)π鍵和3個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵，根據(jù)參與雜化的原子軌道形成σ鍵，未參與雜化的原子軌道形成π鍵，所以C原子雜化類(lèi)型分別為sp1、sp2。答案C解題反思判斷中心原子雜化類(lèi)型的其他方法(1)根據(jù)價(jià)電子對(duì)數(shù)判斷雜化軌道數(shù)＝中心原子孤電子對(duì)數(shù)＋中心原子σ鍵數(shù)＝價(jià)電子對(duì)數(shù)。(2)根據(jù)共價(jià)鍵的類(lèi)型判斷①中心原子形成1個(gè)叁鍵，那么為sp1雜化，如CH≡CH，C—H≡N；②中心原子形成2個(gè)雙鍵，那么為sp1雜化，如O==C==O，S==C==S；③中心原子形成1個(gè)雙鍵，那么為sp2雜化，如 ；④中心原子形成4個(gè)單鍵，那么為sp3雜化，如CH4、SiF4等。(3)根據(jù)分子(或離子)的空間構(gòu)型判斷①正四面體形→中心原子為sp3雜化；三角錐形→中心原子為sp3雜化；②平面三角形→中心原子為sp2雜化；③直線形→中心原子為sp1雜化；④V形→中心原子可能為sp3雜化，也可能為sp2雜化。變式訓(xùn)練2以下有關(guān)NCl3分子的表達(dá)正確的選項(xiàng)是()A.NCl3分子中的N原子采取sp2雜化B.NCl3分子為平面三角形C.NCl3分子中Cl—N—Cl鍵角小于109.5°D.NCl3分子中含有非極性鍵解析答案解析NCl3分子中心原子N原子的雜化軌道數(shù)為n＝

×(5＋3)＝4，N原子的雜化類(lèi)型為sp3，其中1個(gè)雜化軌道含有1對(duì)孤對(duì)電子，對(duì)成鍵電子對(duì)具有排斥作用，使鍵角小于109.5°，NCl3分子為三角錐形，分子中N—Cl鍵為極性鍵。C返回比較鍵角大小方法(1)中心原子雜化類(lèi)型不同時(shí)，鍵角按sp1、sp2、sp3順序減小。(2)中心原子雜化類(lèi)型一樣時(shí)，孤電子對(duì)數(shù)越多，鍵角越小。解題反思1.有關(guān)雜化軌道的說(shuō)法不正確的選項(xiàng)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、sp1雜化軌道的夾角分別為109.5°、120°、180°C.四面體形、三角錐形、V形分子的構(gòu)造可以用sp3雜化軌道解釋D.雜化軌道全部參與形成化學(xué)鍵D隨堂達(dá)標(biāo)檢測(cè)123解析答案45解析雜化軌道用于形成σ鍵和容納孤對(duì)電子。62.以下分子的空間構(gòu)型可用sp2雜化軌道來(lái)解釋的是()①BF3②CH2===CH2③ ④CH≡CH⑤PH3⑥CH4A.①②③ B.①⑤⑥ C.②③④ D.③⑤⑥A解析答案解析BF3、PH3、CH4中心原子的雜化軌道數(shù)分別為

×(3＋3)＝3、×(5＋3)＝4、×(4＋4)＝4，所以B、P、C的雜化類(lèi)型分別為sp2、sp3、sp3雜化。雙鍵C原子采取sp2雜化、叁鍵C原子采取sp1雜化，C2H4中C原子以sp2雜化，C2H2中C原子為sp1雜化。C6H6中的每個(gè)C原子形成3個(gè)σ鍵，所以C原子采取sp2雜化。1234563.用鮑林的雜化軌道理論解釋CH4分子的正四面體構(gòu)造，以下說(shuō)法不正確的選項(xiàng)是()A.C原子的4個(gè)雜化軌道的能量一樣B.C原子的sp3雜化軌道之間夾角一樣C.C原子的4個(gè)價(jià)電子分別占據(jù)4個(gè)sp3雜化軌道D.C原子有1個(gè)sp3雜化軌道由孤對(duì)電子占據(jù)D解析答案解析甲烷中C原子采取sp3雜化，每個(gè)雜化軌道上1個(gè)電子分別與1個(gè)H原子上的電子結(jié)合形成共價(jià)鍵，這四條共價(jià)鍵完全一樣，軌道間的夾角為109.5°，形成正四面體形的分子。1234564.關(guān)于原子軌道的說(shuō)法正確的選項(xiàng)是()A.但凡中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子，其空間構(gòu)型都是正四面體形B.CH4分子中的sp3雜化軌道是由4個(gè)H原子的1s軌道和C原子的2p軌道混合起來(lái)而形成的C.sp3雜化軌道是由同一個(gè)原子中能量相近的s軌道和p軌道混合起來(lái)形成的一組能量相近的新軌道D.AB3、AB2型的共價(jià)化合物，其中心原子A均分別采用sp2、sp1雜化軌道成鍵解析答案123456解析中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子，中心原子孤電子對(duì)數(shù)分別為0、1、2時(shí)，其空間構(gòu)型分別為正四面體形、三角錐形、V形，A不正確。CH4分子中的sp3雜化軌道是由中心原子的能量相近的1個(gè)2s和3個(gè)2p軌道雜化形成的，B不正確。AB3型的共價(jià)化合物，有2種雜化方式，如BF3為sp2雜化，中心原子沒(méi)有孤對(duì)電子；NH3為sp3雜化，中心原子有1對(duì)孤對(duì)電子。AB2型的共價(jià)化合物，中心原子有3種雜化方式，如CO2為sp1雜化，中心原子沒(méi)有孤對(duì)電子；SO2為sp2雜化，中心原子有1對(duì)孤對(duì)電子，OF2為sp3雜化，中心原子有2對(duì)孤對(duì)電子。123456答案C5.以下分子中的碳原子采用sp2雜化的是()A.C2H2 B.CS2C.HCHO D.C3H8C解析飽和C原子采取sp3雜化，雙鍵C原子采取sp2雜化，叁鍵C原子采取sp1雜化，所以C2H2中的C原子采取sp1雜化，HCHO分子中含有碳氧雙鍵，C原子采取sp2雜化，C3H8中的C原子采取sp3雜化。CS2中C原子的雜化軌道數(shù)為

×(4＋0)＝2，所以C采取sp1雜化。解析答案1234566.請(qǐng)完成以下各小題。(1)醛基中碳原子的軌道雜化類(lèi)型是________。解析答案解析

中，碳原子形成3個(gè)σ鍵，1個(gè)π鍵，碳原子采取sp2雜化。123456sp2(2)NO離子的立體構(gòu)型是_____，N原子的雜化類(lèi)型是________。解析N的雜化軌道數(shù)為

×(5＋1)＝3，N原子含有1對(duì)孤電子對(duì)，故NO的空間構(gòu)型為V形。sp2V形(3)SO2分子中S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)是__對(duì)，S原子采取_____雜化，SO2分子的空間構(gòu)型為_(kāi)____，SO