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(共32张PPT)
第二节 分子的空间结构　
第3课时 杂化轨道理论
人教版选择性必修2
学习目标
1. 认识分子结构以及杂化轨道理论。
2. 分析杂化类型与分子空间结构的关系
学习目标
1.通过认识分子结构以及杂化轨道理论,分析杂化类型与分子空间结构的关系,培养宏观辨识与微观探析的核心素养。
2.结合实例了解共价分子具有特定的空间结构,并可运用杂化轨道理论进行解释,培养证据推理与模型认知的核心素养。
素养目标
情境引入
甲烷分子呈正四面体形，它的4个C—H的键长相同，H—C—H的键角为109°28′。
根据价键理论，甲烷的4个C—H单键都应该是σ键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到正四面体形的甲烷分子。
如何解决这一矛盾呢？
教学过程
为了解决这一矛盾，1931年由鲍林等人在价键理论的基础上提出杂化轨道理论，它实质上仍属于现代价键理论，但是它在成键能力、分子的空间构型等方面丰富和发展了现代价键理论。
鲍林
教学过程
一、杂化轨道理论
1.概念： 在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的原子轨道的过程叫做原子轨道的杂化。重新组合后的新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。
(1)只有在形成化学键时才能杂化
(2)只有能量相近的轨道间才能杂化
2.杂化条件：
教学过程
3. 杂化轨道的特征：
(1)杂化前后轨道数不变
(2)杂化后的新轨道能量、形状都相同
(3)杂化过程中轨道的方向发生变化
(4) 杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对
4. 常见杂化类型：
sp sp2 sp3
教学过程
二、杂化类型和立体结构
1. sp3 杂化
战
sp3杂化轨道是由1个ns 轨道和3个np 轨道杂化而成，每个sp3杂化轨道都含有 s 和 p的成分，sp3 杂化轨道间的夹角为109°28′，空间结构为正四面体形。
教学过程
二、杂化类型和立体结构
1. sp3 杂化
战
① CH4中的碳原子sp3杂化（碳的价层电子对为4）
C原子的4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道形成4个s-sp3σ键，形成正四面体结构
类似的：CCl4、SiF4、ClO4-等 AB4 型化合物
注意: 烃基中的饱和碳原子也采取sp3杂化
s-sp3σ键
教学过程
1. sp3 杂化
战
② NH3中的N原子sp3杂化（N的价层电子对为4）
NH3为三角锥形，类似的还有NF3、PH3等
N原子的4个sp3杂化轨道分别与3个氢原子的1s轨道形成3个s-sp3σ键，剩余1个sp3杂化轨道含一对孤电子对
教学过程
1. sp3 杂化
③ H2O中的O原子sp3杂化（O的价层电子对为4）
O原子的4个sp3杂化轨道分别与2个氢原子的1s轨道形成2个s-sp3σ键，剩余2个sp3杂化轨道含2对孤电子对.
H2O的空间结构为V形，类似的还有H2S、SCl2等
教学过程
2. sp2 杂化
sp2杂化轨道是由1个ns轨道和2个np轨道杂化而成的，每个sp2杂化轨道含有 s 和 p成分，sp2杂化轨道间的夹角都是120°，呈平面三角形。
教学过程
战
① BF3中的B原子sp2杂化（B的价层电子对为3）
B原子的3个sp2杂化轨道分别与3个F原子的2p轨道形成3个p-sp2σ键.
BF3的空间结构为平面三角形，类似的还有SO3、NO3-等
2. sp2 杂化
教学过程
② CH2=CH2中的C原子sp2杂化
战
C原子的2个sp2杂化轨道分别与2个H原子的1s 轨道形成2个s-sp2σ键，另一个sp2杂化轨道与另一个C原子的sp2杂化轨道头碰头形成1个σ键。两个C剩余未参与杂化的2p轨道肩并肩形成π键
2. sp2 杂化
教学过程
② CH2=CH2中的C原子sp2杂化
注意：有机物中形成双键的碳原子均为sp2杂化
教学过程
3. sp 杂化
sp杂化轨道是由 1个ns轨道和1个np轨道杂化而成的，每个sp杂化轨道含有 s 和 p 的成分，sp杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形。
教学过程
①BeCl2中Be原子的sp杂化
3. sp 杂化
Be原子的2个sp杂化轨道分别与Cl原子的3p轨道形成σ键
Cl
Cl
sp
px
px
教学过程
②CH≡CH分子中碳原子的sp杂化
3. sp 杂化
两个碳原子的1个sp杂化轨道相互重叠形成sp-sp σ 键，另外1个杂化轨道与氢原子1s轨道重叠形成两个s-sp σ 键，未参与杂化的2个2P轨道相互重叠形成2个π键。
教学过程
②CH≡CH分子中碳原子的sp杂化
3. sp 杂化
注意：有机物中形成三键的碳原子均为sp杂化
教学过程
三、杂化轨道类型与分子空间结构的关系
杂化类型 sp sp2 sp3
轨道夹角 180° 120° 109°28′
杂化轨道 示意图
实例 BeCl2 BF3 CH4
分子结 构示意图
分子空 间结构 直线形 平面三角形 正四面体
1.当杂化轨道全部用于形成σ键时，分子或离子的空间结构与杂化轨道的空间结构相同
教学过程
2.当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，孤电子对对成键电子对的排斥作用，会使分子或离子的空间结构与杂化轨道的形状有所不同
ABn型分子 中心原子杂化类型 中心原子孤电子对数 空间结构 实例
AB2 sp2 1 V形 SO2
AB3 sp3 1 三角锥形 NH3、PCl3、NF3、H3O＋
AB2或(B2A) 2 V形 H2S、NH2-
教学过程
四、判断中心原子杂化轨道类型的方法
中心原子的杂化轨道数=价层电子数=σ键电子对数 + 孤电子对数
①当中心原子的价层电子对数为4时，其杂化类型为sp3杂化；
②当中心原子的价层电子对数为3时，其杂化类型为sp2杂化；
③当中心原子的价层电子对数为2时，其杂化类型为sp杂化。
杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对，而两个原子之间只能形成一个σ键。
1. 根据杂化轨道数目判断
教学过程
2. 根据杂化轨道的空间分布判断
①若杂化轨道在空间的分布为正四面体或三角锥形，则中心原子发生sp3杂化
②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则中心原子发生sp2杂化
③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则中心原子发生sp杂化
教学过程
①若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则中心原子发生sp3杂化
②若杂化轨道之间的夹角为120°，则中心原子发生sp2杂化
3. 根据杂化轨道之间的夹角判断
③若杂化轨道之间的夹角为180°，则中心原子发生sp杂化
sp3
sp3
sp3
sp3
sp2
sp2
sp
sp
sp2
sp2
4. 有机物中根据结构判断
(1)CH3CH2CH3 (2)CH3CH=CH2 (3)HC≡CCH=CH2
教学过程
教学过程
思考与讨论：确定BF3和H3O+的中心原子的杂化轨道类型,并与同学讨论
第一步： 计算中心原子孤电子对数
第二步： 计算价层电子对数
第四步： 确定杂化轨道类型
第三步： 确定杂轨道数
3+0＝3
3+1＝4
sp2
sp3
3
4
氨气分子的空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为(　　)
A．两种分子的中心原子杂化轨道类型不同，NH3为sp2型杂化，而CH4是sp3型杂化
B．NH3分子中N原子形成三个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道
C．NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强
D．氨气分子是极性分子，而甲烷是非极性分子
典例1．
【答案】D　
课堂练习
典例2．
【答案】D　
课堂练习
缺电子化合物是指电子数不符合路易斯结构(一个原子通过共享电子使其价层电子数达到8，H原子达到2所形成的稳定分子结构)要求的一类化合物。下列说法错误的是(　　)
A．NH3、BF3、BF中只有BF3是缺电子化合物
B．BF3、BF中心原子的杂化方式分别为sp2、sp3
C．BF3与NH3反应时有配位键生成
D．BF的键角小于NH3
典例3．
课堂练习
8.回答下列问题
(1)图(a)为S8的结构，其硫原子的杂化轨道类型为______。
(2)气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的空间结构为____________；固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为_____。
(3)COCl2分子中所有原子均满足8电子构型，COCl2分子中σ键和π键的个数比为______，中心原子的杂化方式为_____。
平面三角形
sp3
sp3
3∶1
sp2
(4)As4O6的分子结构如图所示，其中As原子的杂化方式为_______。
(5)AlH4-中，Al原子的轨道杂化方式为______。
sp3
sp3
课堂小结
课后小任务
通过视频了解苯环中的碳原子杂化类型，了解大π键
课后小任务
苯环中C原子均为sp2杂化，形成3个sp2杂化轨道，碳原子之间的sp2杂化轨道头碰头形成σ键构成苯环，还有一个sp2杂化轨道与氢原子形成σ键，每个C剩余未参与杂化的2p轨道肩并肩形成π键，π键中的电子被所有碳原子共用，叫做大π键，记作π66
感 谢 倾 听　

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