《分子的空间构型》学案

《分子的空间构型》学案

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1、理论的提出背景：

为了解释分子的立体构型，1931年，美国化学家鲍林（L.Pauling ）提出。 2、理论核心：

在形成分子时，由于原子的相互影响，若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道。这种轨道重新组合的过程叫做杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。 3、杂化轨道的几个特点：

（1）能量杂化轨道相近的原子轨道才能参与杂化； （2）杂化轨道能量相同，成分相同，

（3）杂化轨道总数等参与杂化的原子轨道数目之和， （4）杂化后轨道伸展方向，形状发生改变。

（5）杂化后的轨道一头大，一头小，电子云密度大的一端与成键原子的原子轨道沿键轴方向重叠，形成σ键；由于杂化后原子轨道重叠更大，形成的共价键比原有原子轨道形成的共价键稳定。

二、几各常见的杂化轨道 1、CH 4 —— sp 3杂化 轨道排布式：

电子云示意图：

（1）能量相近的原子轨道才能参与杂化；

（2）杂化后的轨道一头大，一头小，电子云密度大的一端与成键原子的原子轨道沿键轴方向重叠，形成

σ键；由于杂化后原子轨道重叠更大，形成的共价键比原有原子轨道形成的共价键稳定，所以C 原子与H 原子结合成稳定的CH 4，而不是CH 2。

（3）杂化轨道能量相同，成分相同，如：每个sp 3杂化轨道占有 个s 轨道、 个p 轨道；

（4）杂化轨道总数等参与杂化的原子轨道数目之和，如 个s 轨道和 个p 轨道杂化成 个sp 3杂化轨

道

（5）正四面体结构的分子或离子的中心原子，一般．．采取sp 3杂化轨道形式形成化学键，如CCl 4、NH 4+

等，轨道间夹角为 。

2、BF 3 —— sp 2杂化型

电子云示意图：

（1）每个sp 2杂化轨道占有 个s 轨道、 个p 轨道； （2）sp 2杂化轨道呈 型，轨道间夹角为 ；

（3）中心原子通过sp 2杂化轨道成键的分子有 、 等。

3、BeCl 2—— sp 杂化型

用轨道排布式表示Be 原子采取sp 杂化轨道成键的形成过程：

电子云示意图：

（1）每个sp 杂化轨道占有 个s 轨道、 个p 轨道； （2）sp 杂化轨道呈 型，轨道间夹角为 ；

（3）中心原子通过sp 杂化轨道成键的分子有 、 等。

【例题选讲】

根据乙烯、乙炔分子的结构，试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况。

乙炔分子：

【思考、讨论】NH 3、H 2O 分子中键角分另为107°18′、104.5°，与109°28′相差不大，由此可推测，N 、O 原子的原子轨道可能采取何种类型杂化？原子轨道间夹角小于109°28′，可能说明了什么问题？

【小结】价层电子对数目、杂化轨道方式、分子空间构型间有什么联系？（完成学案开头前面

的表格）

【课外练习】

1、下列有关杂化轨道的说法不正确的是 （ ） A 、原子中能量相近的某些轨道，在成键时能重新组合成能量相等的新轨道 B 、轨道数止杂化前后可以相等，也可以不等

C 、杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理、最小排斥原理

D 、杂化轨道可分为等性杂化轨道和不等性杂化轨道

2、下列分子中，结构构成平面三角形的是 （ ） A 、HgCl 2 B 、BF 3 C 、TeCl 4 D 、SF 6

3、下列分子中，键角最大的是 （ ） A 、H 2S B 、H 2O C 、CCl 4 D 、NH 3

4、下列分子中所有原子都满足8电子结构的是 （ ） A 、光气（COCl 2） B 、六氟化硫 C 、二氟化氙 D 、三氟化硼

5、下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是 （ ） A 、CO 2和SO 2 B 、CH 4 和NH 3 C 、BeCl 2 和BF 3 D 、C 2H 4 和C 2H 2

6、 下列分子结构中，原子的最外层电子不能都满足8电子稳定结构的是 （ ） A 、CO 2 B 、PCl 3 C 、SiH 4 D 、NO 2

7、 下列分子中的碳原子采取sp 2杂化的是 （ ） A 、C 6H 6 B 、C 2H 2 C 、C 2H 4 D 、C 3H 8 E 、CO 2 F 、石墨 8、 下列分子的键角均是109°28′的是 （ ） A 、P 4 B 、NH 3 C 、CCl 4 D 、CH 2Cl 2

9、 下列判断正确的是 （ ） A 、BF 3是三角锥形分子 B 、铵根离子呈平面形结构

C 、甲烷分子中的4个C-H 键都是氢原子的1s 轨道与碳原子的p 轨道形成的s-p σ键

D 、甲烷分子中的4个C-H 键都是氢原子的1s 轨道与碳原子的4个sp 3杂化轨道重叠形成的σ键 10、B 3N 3H 6和苯就是等电子体，人们把B 3N 3H 6称作无机苯，下列说法中正确的是（ ） A 、B 3N 3H 6是由极性键组成的非极性分子 B 、B 3N 3H 6能发生加成反应和取代反应

C 、B 3N 3H 6具有碱性

D 、B 3N 3H 6各原子不在同一个平面上

E 、B 3N 3H 6中B 和N 原子的原子轨道可能采取sp 2型杂化

11、下列说法中不正确的是 （ ） A 、分子中的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）之间存在相互排斥作用 B 、分子中的价电子对之间趋向于彼此远离

C 、分子在很多情况下并不是尽可能采取对称的空间构型

D 、当价电子对数目分别是2、3、4时，价电子对分布的几何构型分别为直线型、平面三角型、正四面体型

12、预测下列分子的几何构型，并指出中下列分子的中心原子可能采用的杂化轨道类型。 （1） SCl 4 （2）BCl 3 （3）CS 2

（4）PO 43- （5）Cl 2O （6）C 6H 6

13、已知H 2O 2分子的结构如图所示，此分子不是直线形的，两个H 原子犹如在半展开的书的两面纸上，试回答：

（1）写出H 2O 2分子的电子式和结构式： 、 。 （2）写出分子内的键型： 。 （3）估计它难溶于CS 2，简要说明原因

（4）指出氧元素的化合价，简要说明原因： 。 （5）中心氧原子的孤对电子对数为 ，中心原子原子轨道可能采取 类型杂化，该杂化轨道间夹角为 ，而H-O-O 键角为96°52′，可能原因是

。