正式第二章第二节第2课时

中心原子 (A)的杂 化类型
参与杂 化的轨 道
生成杂 化轨道 数
成键 电子 对数
A原子 的孤电 子对数
分子的立 体构型
实例 分子式 结构式
1个s
sp
2
1个p
2
0
直线形 BeCl2 Cl—Be—Cl
平面三
1个s
3
sp2
3
Leabharlann Baidu
0
角形
BF3
2个p
2
1
V形
SO2
正四面 4 0 体形 CH4
1个s
sp3
4
三角
3个p
例3 (2018·深州中学期中)下列分子中中心原子的杂化方式和分子的立体构
型均正确的是
A.C2H2：sp2、直线形 结构式为H—C≡C—H sp杂化
B. SO24－：sp3、三角锥形
4+1
2
(6+2－4×2) =4＋0＝4
sp3杂化，正四面体
形C.H3O＋：sp3、V形
31+ (6-1－3×1) =3＋1＝4 sp3杂化，三角锥形
飞升加餐练
1.(1)有下列分子或离子：①CS2，②PCl3，③H2S，④CH2O，⑤H3O＋，⑥NH＋ 4 ，⑦BF3，⑧SO2。 粒子的立体构 型为直线形的有__①______(填序号，下同 )；粒子的立体 构型为 V 形的有 __③__⑧____；粒子的立体构型为平面三角形的有_④__⑦_____；粒子的立体构型为三角锥形的有
课堂反思
• 针对自己的错题，小结没掌握的知识点和 规律。
第二章 第二节 分子的立体构型
第2课时 杂化轨道理论
[学习目标]
基础性目标：我知道杂化轨道理论的基本内容
拓展性目标：1、我能根据杂化轨道理论解释简单分子或离子的立体构型。 2、我能进一步了解有机化合物中碳的成键特征。
挑战性目标：我可以分析原子轨道的杂化过程，并且改编相关题
VSEPR模型和杂化轨道的立体构型是一致的，略去VSEPR模型中的孤电
子对，就是分子(或离子)的立体构型。
1 2
(a－xb)
中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数
项目
代表物 CO2 CH2O CH4 SO2 NH3 H2O
价层电子对数 2 3 4 3 4 4
杂化轨道数 2
3
434 4
杂化类型
(3)sp3杂化 ①sp3杂化：sp3杂化轨道是由一个 ns 轨道和三个 np 轨道杂化而得。sp3杂 化轨道的夹角为109°28′，呈空间 正四面体 形(如CH4、CF4、CCl4)。 ②sp3杂化后，所有的np轨道都形成σ键，不能形成π键。
归纳总结 (1)原子轨道的杂化过程
(2)杂化类型与分子的立体构型 价层电子对数
C==O键与C—Cl键之间电子对的排斥作用 强于C—Cl键与C—Cl键之间电子对的排斥作用
分子中价层电子对之间的斥力主要顺序为： ⅰ.孤电子对之间的斥力>孤电子对与共用电子对之间的斥力>共用电子对之间的斥力； ⅱ.双键与双键之间的斥力>双键与单键之间的斥力>单键与单键之间的斥力； ⅲ.X原子得电子能力越弱，A—X形成的共用电子对之间的斥力越强
(4)氮可以形成多种离子，如 N3－、NH－2 、N－3 、NH＋4 、N2H＋5 、N2H 26＋等，已知 N2H ＋5 与 N2H 26＋是由中
性分子结合质子形成的，类似于 NH＋4 ，因此有类似于 NH ＋4 的性质。
①写出与
N
－3 互为等电子体的物质的化学式：C_O_2、__N_2_O__(两种)。
一、杂化轨道理论 1.概念 ①轨道的杂化：在形成多原子分子时，中心原子价电子层上的某些能量 相近的原子轨道发生混杂，重新组合成与原轨道数相等的一系列新的轨 道的过程。
②杂化轨道：杂化后形成的能量相同、成分相同、电子云形状相同的 新的原子轨道。
碳原子的sp3杂化可表示如下：
2.小结 碳原子的sp3杂化可表示如下：
3.试回答下列问题： (1)利用价层电子对互斥理论推断下列分子或离子的立体构型： SeO3__平面三角形__； SCl2__V形__； NO2+__直线形__； NO2__V形__； HCHO__平面三角形__； HCN__直线型__。 (2)利用价电子对互斥理论推断键角的大小： ①甲醛中H—C—H的键角___＜__120°(填“＞”“＜”或“＝”， 下同)； ②SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角____＜____120°； ③PCl3分子中，Cl—P—Cl的键角___＜___109.5°。
2
√D. BF3：sp2、平面三角形
3+
1 2
(3－3×1)
=3＋0＝3
例4 计算下列各微粒中心原子的杂化轨道数，判断中心原子的杂化轨道
类型，写出VSEPR模型名称。
(1)C．S2 ___2__、__s_p__、__直__线__形___。 (2)N．H＋4 __4___、_s_p_3__、_正__四__面__体__形___。 (3)H2O．__4___、_s_p_3__、_四__面__体__形___。 (4)P．Cl3 __4___、_s_p_3__、_四__面__体__形___。 (5)B．Cl3__3___、_s_p_2__、_平__面__三__角__形___。
归纳总结 杂化类型的判断方法
(1)利用价层电子对互斥理论、杂化轨道理论判断分子构型的思路： 价层电子对数―判―断→杂化轨道数 ―判―断→杂化类型―判―断→杂化轨道构型。 (2)根据杂化轨道之间的夹角判断：若杂化轨道之间的夹角为109°28′， 则中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则中心原子 发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则中心原子发生sp杂化。 (3)有机物中碳原子杂化类型的判断：饱和碳原子采取sp3杂化，连接双键 的碳原子采取sp2杂化，连接三键的碳原子采取sp杂化。
杂化轨道类型 VSEPR模型 典型分子
一、杂化轨道理论 CH4
键角：109°28′
美国著名化学家，莱纳斯•卡尔•鲍林 曾2次获得诺贝尔奖
一、杂化轨道理论 用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成 在形成CH4分子时，C原子的价电子排布式为2s22p2,其能量相近的 2s能级上的1个电子跃迁到2p能级上形成激发态，此时2s与2p轨道的能 量不相同，然后一个2s轨道和三个2p轨道发生混杂，形成四个能量相等、 成分相同、电子云形状相同的sp3杂化轨道。四个sp3杂化轨道分别与四个 H原子的1s轨道重叠成键形成CH4分子，所以四个C—H键是等同的。 碳原子的sp3杂化可表示如下：
例2 有关杂化轨道的说法不正确的是 A.杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变 B.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180° C.四面体形、三角锥形、V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释
√D.杂化轨道全部参与形成化学键
解析 杂化轨道：用于形成σ键和容纳孤电子对。
原子总是相同， 价电子总数相同
②预测下列微粒的立体构型：
NH－2 ：_V_形______，N－3 ：_直__线__形___。
③N －3 的结构式为_[_N_=_=_=_N_=_=_=_N_]_－。
2.(1)利用VSEPR模型推断分子或离子的立体构型。 PO43-_正四面体形_；CS2_直线型_； AlBr3(共价分子)_平面三角形 (2)按要求写出第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式。 平面三角形分子___BF3___，三角锥形分子___NF3__，四面体形分子__CF4__。 (3)为了解释和预测分子的立体构型，科学家在归纳了许多已知的分子立体构型的基础上，提出了一种 十分简单的理论模型——价层电子对互斥模型。这种模型把分子分成两类：一类是_中心原子上的价 电子都用于形成共价键__；另一类是_中心原子上有孤电子对_。 BF3和NF3都是四个原子的分子，BF3的中心原子是___B_____， NF3的中心原子是_N__； BF3分子的立体构型是平面三角形而NF3分子的立体构型是三角锥形的原因是： BF3分子中B原子的 3个价电子都与F原子形成共价键，而NF3分子中N原子的3个价电子与F原子形成共价键，还有一对未 成键的孤电子对，占据了N原子周围的空间，参与相互排斥，形成三角锥形
（1）价层电子对数的计算 （2）)甲醛为平面形分子，由于C=O与C—H之间的排斥作用大于2个C—H之间的排斥作用，所以甲醛分 子中C—H键与C—H键的夹角小于120°。 SnBr2分子中，Sn原子的价电子对数是3，成键电子对数＝2，孤电子对数＝1，由于孤电子对与SnBr键 的排斥作用大于SnBr键之间的排斥作用，故键角＜120°。 PCl3分子中，P的价层电子对数为 4，成键电子对数＝3,孤电子对数＝1，由于孤电子对与P—Cl键的排 斥作用大于P—Cl键间的排斥作用，所以Cl—P—Cl的键角小于109.5°。
sp sp2 sp3 sp2 sp3 sp3
代表
物 CO2
CH2O
项目
CH4
SO2
NH3 H2O
杂化轨道
平面
四面
直线形 平面三角形 正四面体形
四面体形
立体构型
三角形
体形
VSEPR模型 直线形
平面 三角形
正四 面体形
平面 三角形
四面 体形
四面 体形
分子构型 直线形 平面三角形 正四面体形 V形 三角锥形 V形
常见分子的VSEPR模型和立体构型的确定
知识回顾
1
中心原子价层电子对数n＝σ键电子对数＋2 (a－xb)
NH3
:
3+
1 (5－3×1) =3＋1＝4
2
VSEPR模型:四面体形
立体构型:三角锥形
⇓
SO42- :
4+
1 2
(6+2－4×2) =4＋0＝4
VSEPR模型:四面体形
立体构型:正四面体形
⇓ 分子的立体构型——略去孤电子对在价层电子对互斥模型中占有的空间
V形
1 (a－xb)=1
σ =2
2
(2)若ABn的中心原子上有一对孤电子对未能成键，当n＝2时，其立体构型为__V_形_____；
σ =3
当n＝3时，其立体构型为_三__角_锥__形__。
(3)俗称光气的氯代甲酰氯分子(COCl2)为平面三角形，但C—Cl键与C==O键之间的夹角为124.3°； C—Cl键与C—Cl键之间的夹角为111.4°，解释其原因：
3 1 锥形 NH3
2 2 V形 H2O
例1 下列关于杂化轨道的说法错误的是 A.并不是所有的原子轨道都参与杂化 B.同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化 C.杂化轨道能量集中，有利于牢固成键
√D.杂化轨道中一定有电子
解析 参与杂化的原子轨道，其能量不能相差太大，如1s与2s、2p的能量相差太大， 不能形成杂化轨道，即只有能量相近的原子轨道才能参与杂化，故A、B项正确； 杂化轨道的电子云一头大一头小，成键时利用大的一头，可使电子云的重叠程度更 大，形成牢固的化学键，故C项正确； 并不是所有的杂化轨道中都会有电子，也可以是空轨道，也可以有一对孤电子对(如 NH3、H2O的形成)，故D项错误。
相近 相等
相同
等于
形状 增强
方向
3.杂化过程
3.杂化过程
VSEPR 模型
小结：①杂化轨道：只用于形成σ键和容纳孤电子对。 ②未参与杂化的轨道：用于形成π键 ③杂化的轨道数=价层电子对数 ④杂化轨道的立体构型和VSEPR模型相同
4.杂化轨道类型及其立体构型 (1)sp杂化 ①sp杂化：sp杂化轨道是由一个 ns 轨道和一个 np 轨道杂化而得。sp杂化 轨道间的夹角为180°，呈 直线 形，如BeCl2分子。 ②sp杂化后，未参与杂化的两个np轨道可以用于形成π键，如乙炔分子中 的C≡C键的形成。 (2)sp2杂化 ①sp2杂化：sp2杂化轨道是由一个 ns 轨道和两个 np 轨道杂化而得。sp2杂 化轨道间的夹角为120°，呈 平面三角 形，如BF3分子。 ②sp2杂化后，未参与杂化的一个np轨道可以用于形成π键，如乙烯分子 中的C==C键的形成。
二、杂化类型及分子构型的判断
1.杂化轨道的用途及其类型的判断
(1)用途：杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳
，而两个原
子之间只能形成一个σ键。
(2)判断方法：杂化轨道数＝ 中心原子孤电子对数 ＋中心原子结合的原子
数，再由杂化轨道数判断杂化类型。
σ键
价层电子对数
2.杂化轨道的立体构型与微粒的立体构型
__②__⑤____；粒子的立体构型为正四面体形的有__⑥______。
微粒
CS2 PCl3 H2S CH2O H3O＋ NH4+ BF3 SO2
中心原子
2 4 4 3 4 4 3 3
中心原子σ键电子 中心原子孤电子
对数
对数
2
0
3
1
2
2
3
0
3
1
4
0
3
0
2
1
立体构型
直线形 三角锥形
V形 平面三角形 三角锥形 正四面体形 平面三角形