高中化学优质教案 杂化轨道理论 教学设计[选修](1)

学习目标：

1.认识杂化轨道理论的要点；

2.进一步了解有机化合物中碳的成键特征；

3.能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型。

导学提纲：

1.（自学、讨论）鲍林提出杂化轨道理论的目的是什么？什么是杂化轨道？

提出杂化轨道理论的目的：合理解释分子的空间构型。

在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫杂化轨道。

2.（自学、讨论）甲烷分子的轨道是如何形成的？

3.（思考、讨论）阅读教材P39～40，并查阅相关资料，请思考：轨道进行杂化时，轨道的

数量、能量、以及在空间的分布（形状）是否发生了变化？如果变化，又是如何改变的？

请分别以sp、sp2、sp3杂化轨道为例说明。

轨道进行杂化时，轨道的数量没有发生改变，但轨道的能量、以及在空间的分布（形状）均发生了变化。

sp 杂化：同一原子中ns-np 杂化成新轨道：一个s 轨道和一个p 轨道杂化组合成两个新的sp 杂化轨道。杂化轨道间的夹角为180°，分子的几何构型为直线形。

sp2杂化：同一个原子的一个ns 轨道与两个np 轨道进行杂化组合为3个sp2杂化轨道。杂化轨道间的夹角为120°，分子的几何构型为平面正三角形。

sp3杂化：1个s轨道和3个p轨道会发生混杂，得到4个相同的sp3杂化轨道。杂化轨道间的夹角为109°28′，分子的空间正四面体或V型、三角锥型。

4.（思考、讨论）怎样判断有几个轨道参与了杂化？中心原子杂化轨道的类型与价层电子

对互斥理论（VSEPR）中的“价层电子对”有何对应关系？中心原子上的价层电子对为

2、3、4、5、6时，该中心原子形成的分别是什么样的杂化轨道？

中心原子的孤电子对数与相连的其他原子数之和（即：孤电子对数＋σ键电子对），就是杂化轨道数。

杂化轨道数也就是中心原子价层电子对数。

【练一练】

分子或离子CO2SO2H2O NH4＋CO32－中心原子价层电子对数 2 3 4 4 3 杂化轨道类型sp sp2sp3sp3sp2

分子或离子SO32－BF3CH4H3O＋PCl5中心原子价层电子对数 4 3 4 4 5 杂化轨道类型sp3sp2sp3sp3sp3d

5.（思考、讨论）任何情况下轨道都可以发生杂化吗？应用杂化轨道理论时应注意什么？

⑴杂化只有在形成分子时才会发生；

⑵能量相近的轨道方可发生杂化；

⑶杂化轨道成键时满足最小排斥原理，从而决定键角；

⑷杂化轨道只用来形成σ键或容纳孤对电子，未参与杂化的p轨道方可用于形成π键。

6.（思考、讨论）水、甲烷、氨气中心原子均为sp3杂化，为什么甲烷的键为109°28′？

水的键角为105°？氨气的为107°？

排斥力：孤-孤＞孤-共＞共-共。

7.（思考、讨论）已知有机化合物中的碳原子的轨道全部是杂化轨道类型。你如何理解

CH4、C2H4、C2H2、C6H6的分子构型？又如何理解烷烃的碳链形状是锯齿形，而不是直线型？