1、 金太陽(yáng)教育研究院1第2節(jié)分子的立體構(gòu)型第2課時(shí)雜化軌道理論簡(jiǎn)介第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)2020導(dǎo)學(xué)案課堂同步用書選修3第頁(yè)2第2節(jié)第2課時(shí)1. 認(rèn)識(shí)雜化軌道理論的要點(diǎn)。2. 能根據(jù)雜化軌道理論判斷簡(jiǎn)單分子或離子的空間構(gòu)型。3. 培養(yǎng)分析、歸納、綜合和空間想象能力。第頁(yè)3第2節(jié)第2課時(shí)導(dǎo)入新課石墨烯(Graphene)是一種由碳原子以sp2雜化軌道組成的六角蜂巢晶格結(jié)構(gòu)的平面薄膜,是一種只有一個(gè)原子厚的二維碳膜的確是一種令人驚訝的材料。雖然名字 里帶有石墨二字,但它既不依賴石墨儲(chǔ)量也完全不是石墨的特性。石墨烯導(dǎo)電性強(qiáng)、可彎折、機(jī)械強(qiáng)度好,看起來(lái)頗有未來(lái)神奇材料的風(fēng)范。如果再把它的潛在用途列個(gè)保護(hù)涂

2、層,透明可彎折電子元件,超大容量電容器,等等。那簡(jiǎn)直是改變世界的發(fā)明。第頁(yè)4第2節(jié)第2課時(shí)未來(lái)10至20年內(nèi)會(huì)爆發(fā)一場(chǎng)技術(shù)革命,這個(gè)時(shí)代將來(lái)最大的是石墨烯時(shí)代硅時(shí)代,現(xiàn)在芯片有極限寬度,硅的極限是7nm,已經(jīng)臨近邊界了,石墨烯是技術(shù)革命前沿。 由石墨烯的介紹,我們需要進(jìn)一步了解雜化的類型,雜化軌道理論的主要內(nèi)容是什么呢?第頁(yè)5第2節(jié)第2課時(shí)第 1 層級(jí)知識(shí)記憶與理解目錄 第 2 層級(jí)思維探究與創(chuàng)新 第 3 層級(jí)技能應(yīng)用與拓展 第 4 層級(jí)總結(jié)評(píng)價(jià)與反思知識(shí)記憶與理解思維探究與創(chuàng)新技能應(yīng)用與拓展總結(jié)評(píng)價(jià)與反思第頁(yè)6第2節(jié)第2一課章時(shí)返回目錄1.雜化軌道理論(1)雜化軌道理論的產(chǎn)生雜化軌道理論是一

3、種價(jià)鍵理論,是鮑林為了解釋 分子的立體構(gòu)型 提出的。當(dāng)碳原子與4個(gè)氫原子形成甲烷分子時(shí),碳原子的1個(gè) 2s軌道和3個(gè) 2p軌道會(huì) 發(fā)生混雜,混雜時(shí)保持 軌道總數(shù)不變,卻得到4個(gè)相同的軌道,夾角10928,sp3雜化軌道,表示這4個(gè)軌道是由 1個(gè)s軌道和 3個(gè)p軌道雜化形稱為sp3成的。當(dāng)碳原子跟4個(gè)氫原子結(jié)合時(shí),碳原子以4個(gè)雜化軌道分別與4個(gè)氫原子的 1s軌道重疊,形成4個(gè)CH 鍵,因此呈正四面體的立體構(gòu)型。答案6知識(shí)記憶與理解思維探究與創(chuàng)新技能應(yīng)用與拓展總結(jié)評(píng)價(jià)與反思第頁(yè)7第2節(jié)第2一課章時(shí)返回目錄(2)軌道的雜化與雜化軌道a.軌道的雜化:原子內(nèi)部 能量相近一組新軌道的過(guò)程。的原子軌道重新組

4、合形成與原軌道數(shù) 相等的b.雜化軌道:雜化后形成的新的能量相同的一組原子軌道。答案7知識(shí)記憶與理解思維探究與創(chuàng)新技能應(yīng)用與拓展總結(jié)評(píng)價(jià)與反思第頁(yè)8第2節(jié)第2一課章時(shí)(3)雜化軌道類型返回目錄答案8雜化類型spsp2sp3參與雜化的原子軌道及數(shù)目1個(gè)s軌道和1個(gè)p軌道1個(gè)s軌道和2個(gè)p軌道1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道雜化軌道的數(shù)目 2 3 4雜化軌道間的夾體構(gòu)型直線形平面三角形正四面體形實(shí)例CO2、C2H2BF3、HCHOCH4、CCl4知識(shí)記憶與理解思維探究與創(chuàng)新技能應(yīng)用與拓展總結(jié)評(píng)價(jià)與反思第頁(yè)9第2節(jié)第2一課章時(shí)返回目錄微思考1是否所有軌道都可參與雜化?【答案】不是,只有

5、能量相近的軌道才可能參與雜化。微思考2沒有電子填充的軌道能否參與雜化?【答案】能參與雜化。2.雜化軌道理論與價(jià)層電子對(duì)互斥理論(1)學(xué)習(xí)了價(jià)層電子對(duì)互斥理論和雜化軌道理論以后,可以先確定分子或離子的VSEPR模型,然后就可以比較清楚地確定中心原子的雜化軌道類型。答案9知識(shí)記憶與理解思維探究與創(chuàng)新技能應(yīng)用與拓展總結(jié)評(píng)價(jià)與反思第10頁(yè)第2節(jié)第2一課章時(shí)返回目錄答案10VSEPR模型VSEPR模型名稱中心原子的雜化軌道類型典型例子直線形 spCO2平面三角形sp2SO2四面體形sp3H2O平面三角形sp2SO3四面體形sp3NH3正四面體形sp3CH4知識(shí)記憶與理解思維探究與創(chuàng)新技能應(yīng)用與拓展總結(jié)評(píng)

6、價(jià)與反思第11頁(yè)第2節(jié)第2一課章時(shí)返回目錄(2)在學(xué)習(xí)價(jià)層電子對(duì)互斥理論時(shí),我們知道H2O和NH3的VSEPR模型跟甲烷分子sp3一樣,也是四面體形的,因此它們的中心原子也是采取雜化的。所不同的是,水分子的氧原子的sp3雜化軌道有 2個(gè)是被孤電子對(duì)占據(jù)的,而氨分子的氮原子的sp3雜化軌道有 1個(gè)被孤電子對(duì)占據(jù)。微思考3sp2雜化軌道為什么呈120鍵角?【答案】三個(gè)sp2雜化軌道在同一平面內(nèi)呈120鍵角斥力最小。答案11知識(shí)記憶與理解思維探究與創(chuàng)新技能應(yīng)用與拓展總結(jié)評(píng)價(jià)與反思第12頁(yè)第2節(jié)第2一課章時(shí)返回目錄1.判斷正誤(正確的打“”,錯(cuò)誤的打“”)。(1)sp3雜化軌道是由任意的1個(gè)s軌道和3

7、個(gè)p軌道混合形成的4個(gè)sp3雜化軌道。()(2)中心原子采取sp3雜化的分子,其立體構(gòu)型可能是四面體形、三角錐形或V形。()(3)同一原子中能量相近的原子軌道參與雜化。()(4)雜化軌道能量集中,有利于牢固成鍵。()12知識(shí)記憶與理解思維探究與創(chuàng)新技能應(yīng)用與拓展總結(jié)評(píng)價(jià)與反思第13頁(yè)第2節(jié)第2一課章時(shí)返回目錄2.下列關(guān)于雜化軌道的敘述正確的是()。BA. 雜化軌道可用于形成鍵,也可用于形成鍵B. 雜化軌道可用來(lái)容納未參與成鍵的孤電子對(duì)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)

8、CH 鍵13知識(shí)記憶與理解思維探究與創(chuàng)新技能應(yīng)用與拓展總結(jié)評(píng)價(jià)與反思第14頁(yè)第2節(jié)第2一課章時(shí)返回目錄【解析】雜化軌道只用于形成鍵,或用來(lái)容納未參與成鍵的孤電子對(duì),不能用來(lái)形成鍵,故B項(xiàng)正確,A項(xiàng)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項(xiàng)不正確;乙烯分子中的C原子采用sp2雜化,1個(gè)碳原子中的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)CH 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)CC 鍵,D項(xiàng)不正確。14知識(shí)記憶與理解思維探究與創(chuàng)新技能應(yīng)用與拓展總結(jié)評(píng)價(jià)與反思第15頁(yè)第2節(jié)第2一課章時(shí)返回目錄3.下列說(shuō)法正確的

9、是(C)。A.CHCl3分子中碳原子采用sp3雜化,分子構(gòu)型為正四面體形B.H2O分子中氧原子采用sp2雜化,分子構(gòu)型為V形C.CO2分子中碳原子采用sp雜化,為直線形分子D.NH+中氮原子采用sp2雜化,離子構(gòu)型為正四面體形415知識(shí)記憶與理解思維探究與創(chuàng)新技能應(yīng)用與拓展總結(jié)評(píng)價(jià)與反思第16頁(yè)第2節(jié)第2一課章時(shí)返回目錄【解析】甲烷中4個(gè)共價(jià)鍵完全相同,為正四面體形分子,CHCl3分子的4個(gè)共價(jià)鍵不完全相同,所以不是正四面體形分子,A項(xiàng)錯(cuò)誤;H2O分子中O原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+1(6-12)=4,為sp3雜化,含有2對(duì)孤電子對(duì),分子構(gòu)型為V形,B項(xiàng)錯(cuò)誤;2二氧化碳中C原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+

10、1(4-22)=2,為sp雜化,分子構(gòu)型為直21線形,C項(xiàng)正確;NH中N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4+(5-1+41)=4,為sp 雜化,不+342含有孤電子對(duì),為正四面體形,D項(xiàng)錯(cuò)誤。16知識(shí)記憶與理解思維探究與創(chuàng)新技能應(yīng)用與拓展總結(jié)評(píng)價(jià)與反思第17頁(yè)第2節(jié)第2一課章時(shí)返回目錄4.根據(jù)價(jià)層電子對(duì)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(D )。B.三角形D.三角錐形A.直線形C.三角錐形spsp2sp3sp2【解析】判斷分子的雜化方式要根據(jù)中心原子的孤電子對(duì)數(shù)以及與中心原子相連的原子個(gè)數(shù)。在NF3分子中,N原子的孤電子對(duì)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

11、中心原子的雜化方式為sp3,空間構(gòu)型為三角錐形,類似于NH3。17思維探究與創(chuàng)新技能應(yīng)用與拓展總結(jié)評(píng)價(jià)與反思第18頁(yè)知識(shí)記憶與理解第2節(jié)第2一課章時(shí)返回目錄活動(dòng)探究1雜化軌道理論1. 原子不成鍵時(shí)是否也有軌道雜化?【答案】軌道雜化的目的是增加電子云重疊,不成鍵時(shí)軌道不雜化。2. 雜化軌道能否形成鍵?【答案】不能,只能用來(lái)形成鍵或容納未成鍵的孤電子對(duì)。18思維探究與創(chuàng)新技能應(yīng)用與拓展總結(jié)評(píng)價(jià)與反思第19頁(yè)知識(shí)記憶與理解第2節(jié)第2一課章時(shí)返回目錄3.用雜化軌道理論分析CH4的中心原子的雜化類型?！敬鸢浮吭谛纬蒀H4分子時(shí),碳原子的1個(gè)2s軌道和3個(gè)2p軌道發(fā)生混雜,形成4個(gè)能量相等的sp3雜化軌道

12、。4個(gè)sp3雜化軌道分別與4個(gè)H原子的1s軌道重疊成鍵形 成甲烷分子,所以4個(gè)CH鍵是等同的。4.2s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 能層,能量相差較大。19思維探究與創(chuàng)新技能應(yīng)用與拓展總結(jié)評(píng)價(jià)與反思第20頁(yè)知識(shí)記憶與理解第2節(jié)第2一課章時(shí)返回目錄甲醛,化學(xué)式為HCHO或CH2O,又稱蟻醛。可用作農(nóng)藥和消毒劑,制酚醛樹脂、脲醛樹脂、維綸、烏洛托品、季戊四醇和染料等的原料。分子模型如圖所示,回答下列問(wèn)題:(1)甲醛分子的空間構(gòu)型為 平面三角形 ;分子中碳原子的雜化方式是。sp2(2)甲醛分子中CH鍵與CH鍵間的夾角

13、”或“”)120,出現(xiàn)該現(xiàn)象的主要原因是 碳氧雙鍵中存在鍵,它對(duì)CH鍵的排斥作用較強(qiáng)。20思維探究與創(chuàng)新技能應(yīng)用與拓展總結(jié)評(píng)價(jià)與反思第21頁(yè)知識(shí)記憶與理解第2節(jié)第2一課章時(shí)返回目錄【解析】(1)原子的雜化軌道類型不同,分子的空間構(gòu)型也不同。由圖可知,甲醛分子為平面三角形,所以甲醛分子中的碳原子采用sp2雜化。(2)由于碳氧雙鍵中存在鍵,它對(duì)CH鍵的排斥作用較強(qiáng),所以甲醛分子中C H鍵與CH鍵間的夾角小于120。21思維探究與創(chuàng)新技能應(yīng)用與拓展總結(jié)評(píng)價(jià)與反思第22頁(yè)知識(shí)記憶與理解第2節(jié)第2一課章時(shí)返回目錄活動(dòng)探究2判斷成鍵原子的雜化方式1.碳碳單鍵、碳碳雙鍵、碳碳三鍵中碳原子分別采用什么方式雜化

14、?【答案】sp3、sp2、sp。2.已知:SO3、SO2分子中,S原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)均為3,則硫原子的雜化方式分別是什么?分子的空間構(gòu)型是什么形狀?【答案】均為sp2雜化,SO3為平面三角形、SO2為V形結(jié)構(gòu)。22思維探究與創(chuàng)新技能應(yīng)用與拓展總結(jié)評(píng)價(jià)與反思第23頁(yè)知識(shí)記憶與理解第2節(jié)第2一課章時(shí)3. BeCl2分子中Be原子采用什么雜化方式?其分子具有什么樣的空間構(gòu)型?【答案】鈹原子的電子排布式是1s22s2,在激發(fā)態(tài)下,鈹?shù)囊粋€(gè)2s電子可以進(jìn)入2p軌道,經(jīng)過(guò)雜化可以形成兩個(gè)sp雜化軌道,分別與2個(gè)氯原子的3p軌道重疊形成兩個(gè)鍵,由于sp雜化軌道間的夾角為180,所以BeCl2分子的空間構(gòu)型

15、為直線形。4. CH4、NH3、H2O中心原子的雜化類型都為sp3雜化,鍵角為什么依次減小?從雜化軌道理論的角度比較鍵角大小時(shí)有什么方法?【答案】CH4、NH3、H2O中心原子都采取sp3雜化,中心原子的孤電子對(duì)數(shù)依次為0個(gè)、 1個(gè)、2個(gè)。由于孤電子對(duì)對(duì)共用電子對(duì)的排斥作用使鍵角變小,孤電子對(duì)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型,雜化類型不同時(shí),一般鍵角按sp、sp2、sp3順序依次減小;雜化類型相同時(shí),中心原子的孤電子對(duì)數(shù)越多,鍵角越小。返回目錄23思維探究與創(chuàng)新技能應(yīng)用與拓展總結(jié)評(píng)價(jià)與反思第24頁(yè)知識(shí)記憶與理解第2節(jié)第2一課章時(shí)返回目錄A下表中各粒子、粒子對(duì)應(yīng)的

16、立體構(gòu)型及原因均正確的是()。24選項(xiàng)粒子立體構(gòu)型原因A甲醛(HCHO)平面三角形C原子采用sp2雜化且C原子的價(jià)電子均參與成鍵B三氯甲烷(CHCl3)正四面體C原子采用sp3雜化且C原子的價(jià)電子均參與成鍵C銨根離子(NH+)4三角錐形N原子采用sp3雜化且4個(gè)NH鍵完全一樣D水分子(H2O)直線形O原子采用sp3雜化,但O原子有兩對(duì)價(jià)電子未參與成鍵思維探究與創(chuàng)新技能應(yīng)用與拓展總結(jié)評(píng)價(jià)與反思第25頁(yè)知識(shí)記憶與理解第2節(jié)第2一課章時(shí)返回目錄【解析】甲醛(HCHO)中心原子C原子采用sp2雜化且C原子的價(jià)電子均參與成鍵,分子的立體構(gòu)型為平面三角形,A項(xiàng)正確;三氯甲烷(CHCl3)中心原子C原子采用

17、sp3雜化且C原子的價(jià)電子均參與成鍵,但其中有1個(gè)CH鍵,所以分子的立體構(gòu)型為四面體不是正四面體,B項(xiàng)錯(cuò)誤;NH+中心原子N原子采用sp3雜化且4個(gè)4NH鍵完全一樣,所以離子的立體構(gòu)型為正四面體形,C項(xiàng)錯(cuò)誤;H2O中心原子O原子采用sp3雜化,但O原子有兩對(duì)價(jià)電子未參與成鍵,所以分子的立體構(gòu)型為V 形,D項(xiàng)錯(cuò)誤。25思維探究與創(chuàng)新技能應(yīng)用與拓展總結(jié)評(píng)價(jià)與反思第26頁(yè)知識(shí)記憶與理解第2節(jié)第2一課章時(shí)返回目錄一、雜化軌道理論1. 軌道雜化的過(guò)程:原子在形成分子時(shí),為降低體系的能量,能量相近的不同能級(jí)軌道相互混雜形成新的軌道,即雜化軌道。2. 雜化軌道的特點(diǎn)(1) 軌道雜化前后軌道總數(shù)不變。(2)

18、雜化后軌道的形狀發(fā)生改變,一頭大,一頭小。(3)雜化后各軌道能量相等。(4)雜化軌道只能用于形成鍵或者用來(lái)容納未參與成鍵的孤電子對(duì)。3.注意軌道雜化的目的是降低分子的能量,理論強(qiáng)調(diào)的是“軌道雜化”,而非電子雜化,一個(gè)軌道不管有沒有電子,只要符合雜化的條件就可以參與雜化。26思維探究與創(chuàng)新技能應(yīng)用與拓展總結(jié)評(píng)價(jià)與反思第27頁(yè)知識(shí)記憶與理解第2節(jié)第2一課章時(shí)返回目錄二、判斷中心原子雜化軌道類型的方法1. 根據(jù)雜化軌道的立體構(gòu)型判斷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;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;若雜化軌道在空間的分布呈直線形,則中心

19、原子發(fā)生sp雜化。2. 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10928,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。27思維探究與創(chuàng)新技能應(yīng)用與拓展總結(jié)評(píng)價(jià)與反思第28頁(yè)知識(shí)記憶與理解第2節(jié)第2一課章時(shí)返回目錄3.根據(jù)中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)判斷若價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2,則中心原子發(fā)生sp雜化;若價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3,則中心原子發(fā)生sp2雜化;若價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,則中心原子發(fā)生sp3雜化。4.根據(jù)有機(jī)物分子中有無(wú)鍵及鍵數(shù)目判斷對(duì)于有機(jī)物分子中的碳原子,若沒有鍵,則為sp3雜化;若有一個(gè)鍵,則為sp2雜化

20、;若有兩個(gè)鍵,則為sp雜化。5.根據(jù)等電子體原理判斷等電子體的結(jié)構(gòu)相似、立體構(gòu)型也相似,中心原子雜化類型相同。如H2O和223H S;CO 、CS 和 N O;BF 、SO 、NO和;CCl 、和;NF 、PCl 和COSPOO22等。223333444332SO328技能拓展與應(yīng)用總結(jié)評(píng)價(jià)與反思第29頁(yè)知識(shí)記憶與理解思維探究與創(chuàng)新第2節(jié)第2一課章時(shí)返回目錄C1.下列分子的中心原子形成sp2雜化軌道的是()。A.H2OC.C2H4B.NH3D.CH429技能拓展與應(yīng)用總結(jié)評(píng)價(jià)與反思第30頁(yè)知識(shí)記憶與理解思維探究與創(chuàng)新第2節(jié)第2一課章時(shí)返回目錄B2.下列分子中,雜化類型相同,立體構(gòu)型也相同的是()。A.H2O、SO2C.H2O、NH3B.BeCl2、CO2D.NH3、CH2O30技能拓展與應(yīng)用總結(jié)評(píng)價(jià)與反思第31頁(yè)知識(shí)記憶與理解思維探究與創(chuàng)新第2節(jié)第2一課章時(shí)返回目錄1【解析】H O中O原子雜化軌道數(shù)為2+(6-12)=4,采取 sp 雜化方式,SO 中S原子3222