高中化学人教版选修3教案：杂化轨道理论简介+配合物理论简介 Word版含答案

第2课时杂化轨道理论简介配合物理论简介1．了解杂化轨道理论的基本内容。

2．能根据有关理论判断简单分子或离子的立体构型。

(重点)3．了解配位键的特点及配合物理论，能说明简单配合物的成键情况。

(难点)杂化轨道理论简介1．用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成在形成CH4分子时，碳原子的一个2s轨道和三个2p轨道发生混杂，形成四个能量相等的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。

可表示为2．杂化轨道的类型与分子立体构型的关系杂化类型sp sp2sp3参与杂化的原子轨道及数目n s111 n p123杂化轨道数目234杂化轨道间的夹角180°120°109°28′杂化轨道示意图立体构型直线形平面三角形正四面体形实例BeCl2、CO2、CS2BCl3、BF3、BBr3CF4、SiCl4、SiH4[思考探究]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，重新组合成一组新的轨道的过程，叫做轨道的杂化。

双原子分子中，不存在杂化过程。

例如sp杂化、sp2杂化的过程如下：问题思考：(1)观察上述杂化过程，分析原子轨道杂化后，数量和能量有什么变化？【提示】杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同，但能量不同。

s轨道与p轨道的能量不同，杂化后，形成的一组杂化轨道能量相同。

(2)2s轨道与3p轨道能否形成sp2杂化轨道？【提示】不能。

只有能量相近的原子轨道才能形成杂化轨道。

2s与3p不在同一能级，能量相差较大。

(3)用杂化轨道理论解释NH3、H2O的立体构型？【提示】NH3分子中N原子的价电子排布式为2s22p3。

1个2s轨道和3个2p经杂化后形成4个sp3杂化轨道，其中3个杂化轨道中各有1个未成对电子，分别与H原子的1s轨道形成共价键，另1个杂化轨道中是成对电子，不与H原子形成共价键，sp3杂化轨道为正四面体形，但由于孤电子对的排斥作用，使3个N—H键的键角变小，成为三角锥形的立体构型。

H2O分子中O原子的价电子排布式为2s22p4。

1个2s轨道和3个2p轨道经杂化后形成4个sp3杂化轨道，其中2个杂化轨道中各有1个未成对电子，分别与H原子的1s轨道形成共价键，另2个杂化轨道是成对电子，不与H原子形成共价键，sp3杂化轨道为正四面体形，但由于2对孤电子对的排斥作用，使2个O—H键的键角变得更小，成为V形的立体构型。

(4)CH4、NH3、H2O中心原子的杂化类型都为sp3，键角为什么依次减小？从杂化轨道理论的角度比较键角大小时有什么方法？【提示】CH4、NH3、H2O中心原子都采取sp3杂化，中心原子的孤电子对数依次为0个、1个、2个。

由于孤电子对对共用电子对的排斥作用使键角变小，孤电子对数越多排斥作用越大，键角越小。

比较键角时，先看中心原子杂化类型，杂化类型不同时：一般键角按sp、sp2、sp3顺序依次减小；杂化类型相同时，中心原子孤电子对数越多，键角越小。

[认知升华]1．杂化轨道理论要点(1)只有能量相近的原子轨道才能杂化。

(2)杂化轨道数目和参与杂化的原子轨道数目相等，杂化轨道能量相同。

(3)杂化改变原有轨道的形状和伸展方向，使原子形成的共价键更牢固。

(4)杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同。

(5)杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对。

(6)未参与杂化的p轨道可用于形成π键。

2．中心原子轨道杂化类型的判断方法1：根据价层电子对数判断杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳孤电子对，而两个原子之间只能形成一个σ键，故有下列关系：杂化轨道数＝价层电子对数＝中心原子孤电子对数＋中心原子结合的原子数。

方法2：根据共价键类型判断由于杂化轨道形成σ键或容纳孤电子对，未参与杂化的轨道可用于形成π键，故有如下规律：(1)中心原子形成1个三键，则其中有2个π键，是sp杂化，如CH≡CH。

(2)中心原子形成2个双键，则其中有2个π键，是sp杂化，如O===C===O。

(3)中心原子形成1个双键，则其中有1个π键，是sp2杂化，如：HCOH，CH2CH2。

(4)中心原子只形成单键，则按方法1判断。

方法3：根据等电子体原理判断等电子体的结构相似、立体构型也相似，中心原子杂化类型相同。

如：H2O 和H2S，CO2、CS2和N2O，BF3、SO3、NO－3和CO2－3，CCl4、SO2－4和PO3－4，NF3，PCl3和SO2－3等。

[题组·冲关]题组1杂化轨道类型及其判断1．下列分子中的中心原子采取sp2杂化的是()①C6H6②C2H2③C2H4④C3H8⑤CO2⑥BeCl2⑦SO3⑧BF3A．①②⑥⑦B．③⑤⑦⑧C．①③⑦⑧D．③⑤⑥⑦【解析】苯分子的碳原子采取sp2杂化；乙炔分子中的碳原子采取sp杂化；乙烯分子中的碳原子采取sp2杂化；丙烷分子中的碳原子类似于甲烷中的碳原子，采取sp3杂化；CO2分子中碳原子采取sp杂化；氯化铍分子中铍原子采取sp杂化；三氧化硫分子中S原子采取sp2杂化；三氟化硼分子中的B原子采取sp2杂化。

【答案】C2．在BrCH＝CHBr分子中，C—Br键采用的成键轨道是()【导学号：90990044】A．sp­p B．sp2­sC．sp2­p D．sp3­p【解析】分子中的两个碳原子都是采用sp2杂化，溴原子的价电子排布式为4s24p5,4p轨道上有一个单电子，与碳原子的一个sp2杂化轨道成键。

【答案】C3．下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是()A．CO2与SO2B．CH4与NH3C．BeCl2与BF3D．C2H4与C2H2【解析】中心原子的杂化情况为：A选项CO2为sp杂化，SO2为sp2杂化，不合题意；B选项中CH4为sp3杂化，NH3也为sp3杂化，符合题意；C选项中BeCl2为sp杂化，BF3为sp2杂化，不合题意；D选项中C2H4为sp2杂化，C2H2为sp杂化，不合题意。

【答案】B题组2杂化轨道类型与分子构型4．甲烷分子(CH4)失去一个H＋，形成甲基阴离子(CH－3)，在这个过程中，下列描述不合理的是()A．碳原子的杂化类型发生了改变B．微粒的形状发生了改变C．微粒的稳定性发生了改变D．微粒中的键角发生了改变【解析】CH4为正四面体结构，而CH－3为三角锥形结构，形状、键角、稳定性均发生改变，但杂化类型不变，仍是sp3杂化。

【答案】A5．下列说法中正确的是() 【导学号：90990045】A．NCl3分子呈三角锥形，这是氮原子采取sp2杂化的结果B．sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道C．中心原子采取sp3杂化的分子，其立体构型可能是四面体形或三角锥形或V形D．AB3型的分子立体构型必为平面三角形【解析】NCl3分子中心氮原子上的价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数＝3＋5－3×12＝4，因此NCl3分子中氮原子以sp3杂化，选项A错误；sp3杂化轨道是原子最外电子层上的s轨道和3个p轨道“混杂”起来，形成能量相等、成分相同的4个轨道，选项B错误；一般中心原子采取sp3杂化的分子所得到的立体构型为四面体形，如甲烷分子，但如果有杂化轨道被中心原子上的孤电子对占据，则构型发生变化，如NH3、PCl3分子是三角锥形，选项D错误，选项C正确。

【答案】C6．根据杂化轨道理论可以判断分子的立体构型，试根据相关知识填空：(1)AsCl3分子的立体构型为________，其中As的杂化轨道类型为________。

(2)CS2分子中C原子的杂化轨道类型是________。

(3)CH3COOH中C原子轨道杂化类型为________。

【解析】(1)AsCl3中As元素价电子对数为4，As的杂化方式为sp3杂化，AsCl3分子的立体构型为三角锥形。

(2)CS2的结构式为S===C===S，C原子形成2个双键，无孤电子对，所以为sp杂化。

(3)CH3COOH的结构式为，分子中甲基上的碳原子采用sp3杂化，羧基中碳原子采用sp2杂化。

【答案】(1)三角锥形sp3(2)sp(3)sp3、sp2配合物理论简介[基础·初探]1．“电子对给予­接受键”被称为配位键。

一方提供孤电子对，一方有空轨道接受孤电子对。

通常把金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物称为配位化合物，简称配合物。

2．Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH＋4；Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－在[Cu(NH3)4]2＋中Cu2＋称为中心离子，NH3称为配体，4称为配位数。

颜色是深蓝色；[Fe(SCN)]2＋的颜色是血红色。

[探究·升华][思考探究]配位键实质是一种特殊的共价键，配位键的共用电子对由成键原子单方面提供，普通共价键的共用电子对则由成键原子双方共同提供，但实质是相同的。

问题思考：(1)NH＋4中的配位键与其他三个N—H键的键参数是否相同？【提示】相同。

NH＋4可看成NH3分子结合1个H＋后形成的，在NH3中中心原子氮采取sp3杂化，孤电子对占据一个轨道，3个未成键电子占据另3个杂化轨道，分别结合3个H原子形成3个σ键，由于孤电子对的排斥，所以立体构型为三角锥形，键角压缩至107°。

但当有H＋时，N原子的孤电子对会进入H ＋的空轨道，以配位健形成NH＋4，这样N原子就不再存在孤电子对，键角恢复至109°28′，故NH＋4为正四面体形，4个N—H键完全一致，配位键与普通共价键形成过程不同，但性质相同。

(2)配合物[Cu(NH3)4]SO4中含有的化学键类型有哪些？【提示】[Cu(NH3)4]SO4中含有的化学键有离子键、共价键和配位键。

(3)NH3和BF3可以通过配位键形成NH3·BF3，试分析提供孤电子对、空轨道的分别是哪种原子？你能写出NH3·BF3的结构式吗？【提示】N原子提供孤电子对，B原子提供空轨道，NH3·BF3的结构式可表示为。

(4)配制银氨溶液时，向AgNO3溶液中滴加氨水，先生成白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，为什么？【提示】因为氨水呈弱碱性，滴入AgNO3溶液中，会形成AgOH白色沉淀，继续滴加氨水时，NH3分子与Ag＋形成[Ag(NH3)2]＋配合离子，配合离子很稳定，会使AgOH逐渐溶解，反应过程如下：Ag＋＋NH3·H2O===AgOH↓＋NH＋4，AgOH＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋OH－＋2H2O。