人教版高中化学选修3课件杂化轨道理论、配合物理论

2．s 轨道和 p 轨道杂化的类型不可能有( )
A．sp 杂化
B．sp2 杂化
C．sp3 杂化
D．sp4 杂化
[答案] D
3．下列分子或离子的中心原子轨道杂化类型是什么？ (1)CO2________；(2)H2S________；(3)SO2________； (4)CO32－________；(5)NH＋ 4 ________。
量后沉淀逐渐溶 解，形成深蓝色溶
[Cu(NH3)4]2＋＋SO24－＋H2O=乙==醇==
[Cu(NH3)4]SO4·H2O↓
液，滴加乙醇后析
出深蓝色晶体
溶液颜色 变红
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
，
(3)其他配离子[Ag(NH3)2]＋，[Zn(NH3)4]2＋等。
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)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( ) (2)杂化轨道可用于形成 σ 键和 π 键( ) (3)含有配位键的化合物一定是配位化合物( ) (4)在[Cu(NH3)4]2＋中 NH3 为配体，N 为配位原子( ) [答案] (1)× (2)× (3)× (4)√
如：
2．配位化合物 (1)定义：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，简称配合物。
(2)配合物的形成举例
实验操作
实验现象
有关离子方程式
滴加氨水后，试管
中首先出现
蓝色沉淀，氨水过 Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH＋ 4 ，
Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－ ，
(1)sp 杂化和 sp2 杂化的两种形式中，原子还有未参与杂化的 p 轨道， 可用于形成 π 键，而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。
(2)杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同，中心原子杂化类 型相同时孤电子对越多，键角越小。例如，NH3 中的氮原子与 CH4 中的 碳原子均为 sp3 杂化，但是键角分别为 107°和 109°28′。
3．写出下列物质的杂化类型与粒子空间构型： (1)CS2____________________； (2)H3O＋___________________； (3)NO3－____________________； (4)SO24－____________________。
[答案] (1)sp，直线形 (2)sp3，三角锥形 (3)sp2，平面三角形 (4)sp3，正四面体形
(3)根据分子或离子的 VSEPR 模型判断：直线形为 sp 杂化，平面三
角形为 sp2 杂化，四面体为 sp3 杂化。
(4)根据杂化轨道之间的夹角判断 sp3：109°28′，sp2：120°，sp：180°。ຫໍສະໝຸດ Baidu
1．有关杂化轨道的说法不正确的是( ) A．杂化前后的轨道数目不变，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杂化轨道理论解释 D．杂化轨道全部参与形成化学键 [答案] D
④配合物离子的电荷数：等于中心原子或离子与配位体总电荷数的代 数和。如[Co(NH3)5Cl]n＋中，中心离子为 Co3＋，则 n＝2。
(2)形成配合物的条件 ①配体有孤电子对。 ②中心原子有空轨道。
(3)配合物的稳定性 配合物具有一定的稳定性。配合物中的配位键越强，配合物越稳定。 当作为中心原子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。 (4)配合物形成时性质的改变 ①颜色的改变，如 Fe(SCN)3 的形成。 ②溶解度的改变，如 AgCl―→[Ag(NH3)2]＋。
2．杂化轨道理论解释 CH4 的正四面体结构 C 与 H 形成 CH4 时，碳原子 2s 轨道中 1 个电子吸收能量跃迁到 2p 空轨道上，这个过程称为激发，但此时各个轨道的能量并不完全相同，于 是 1 个 2s 轨道和 3 个 2p 轨道发生混杂，形成能量相等 、成分相同的 4 个 sp3 杂化轨道(其中每个杂化轨道中 s 成分占 1/4 ，p 成分占 3/4 )，
A [由 P、Q 的化学式知 P 的外界是 SO24－，Q 的外界是 Br－，在溶 液中前者能电离出大量的 SO24－而后者不能，故 Q 溶液中不能产生白色沉 淀。]
6 ． (1) 在 [Ni(NH3)6]2 ＋ 中 Ni2 ＋ 与 NH3 之 间 形 成 的 化 学 键 称 为 __________，提供孤电子对的成键原子是________。
A [乙烯分子中存在 4 个 C—H 键和 1 个 C===C 键，C 原子上孤电子 对数为 0，σ 键电子对数为 3，则 C 原子采取 sp2 杂化，C、H 之间是 sp2 杂化轨道形成的 σ 键，C、C 之间有 1 个是 sp2 杂化轨道形成的 σ 键，还 有 1 个是未参加杂化的 2p 轨道形成的 π键。]
[答案] (1)sp (2)sp3 (3)sp2 (4)sp2 (5)sp3
核心突破 攻重难
杂化轨道类型判断 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。 1．杂化轨道的 4 点认识 (1)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(ns，np)发生杂化，双原子分子中不存在杂化过程。
2．下列分子的空间构型可用 sp2 杂化轨道来解释的是( )
①BF3 ②CH2===CH2 ③ ④CH≡CH
⑤NH3 ⑥CH4
A．①②③
B．①⑤⑥
C．②③④
D．③⑤⑥
A [sp2 杂化轨道形成夹角为 120°的平面三角形杂化轨道。①BF3 为 平面三角形且 B—F 键夹角为 120°；②C2H4 中 C 原子为 sp2 杂化，且未杂 化的 2p 轨道形成 π 键；③同②相似；④乙炔中的 C 原子为 sp 杂化；⑤ NH3 中的 N 原子为 sp3 杂化；⑥CH4 中的 C 原子为 sp3 杂化。]
(2)杂化过程中，原子轨道总数不变，即杂化轨道的数目与参与杂化 的原子轨道数目相等。
(3)杂化过程中，轨道的形状发生变化，但杂化轨道的形状相同，能 量相等。
(4)杂化轨道只用于形成 σ 键或用来容纳未参与成键的孤电子对，且 杂化轨道之间要满足最小排斥原理。
2．杂化轨道类型的判断
(1)根据杂化轨道数判断：杂化轨道数＝中心原子上的孤电子对数＋
什么？
H2O 分子中心原子是什么类型杂化？杂化轨道的作用是
[答案] sp3 杂化，sp3 杂化轨道形成 2 个 σ 键，两个 sp3 杂化轨道分 别容纳一对孤电子对。
二、配合物理论简介 1．配位键 (1)配位键是一类“ 电子对给予-接受键 ”，是特殊的共价键。 (2)表示方法：配位键可以用 A→B 来表示，其中 A提供孤电子对， B接受孤电子对。
如图 1 所示；4 个 sp3 杂化轨道上的电子间相互排斥，使 4 个杂化轨道指 向空间距离最远的正四面体的 4 个顶点，碳原子以 4 个 sp3 杂化轨道分别 与 4 个氢原子的 1s 轨道重叠，形成 4 个 C—H σ 键，从而形成 CH4 分 子。由于 4 个 C—H 键完全相同，所以形成的 CH4 分子为正四面体形， 键角是 109°28′，如图 2 所示。
配位键与配合物 1.配位键：电子对给予-接受键，可用 A→B 表示，A 为配体中配位原 子，B 为接受电子对的中心原子或离子。 2．配合物 (1)配合物[Cu(NH3)4]SO4 的组成如下图表示。
①中心原子：提供空轨道能接受孤电子对的原子或金属阳离子。配合 物的中心原子一般是带正电荷的阳离子，最常见的是过渡金属的原子或离 子。
中心原子结合的原子数，由杂化轨道数可判断杂化类型。
代表物
杂化轨道数
杂化轨道类型
CO2
0＋2＝2
sp
CH2O
0＋3＝3
sp2
CH4
0＋4＝4
sp3
SO2
1＋2＝3
sp2
NH3
1＋3＝4
sp3
H2O
2＋2＝4
sp3
(2)根据中心原子的价层电子对数判断：2 个价层电子对为 sp 杂化，3
个价层电子对为 sp2 杂化，4 个价层电子对为 sp3 杂化。
②配体：含有孤电子对的原子、分子或阴离子。 a．阴离子：如 X－(卤素离子)、OH－、SCN－、CN－、RCOO－、PO34－ 等。 b．分子：如 H2O、NH3、CO、醇、胺、醚等。 c．原子：常为ⅤA、ⅥA、ⅦA 族元素的原子。
③配位数：直接同中心原子配位的原子或离子的数目叫中心原子的配 位数。如[Fe(CN)6]4－中 Fe2＋的配位数为 6，[Cu(NH3)4]Cl2 中 Cu2＋的配位 数为 4。
____1_2_0_°____ _平__面__三__角__形__
sp3 1 个 s 轨道 3 个 p 轨道
4 ____1_0_9_°2_8_′__ __四__面__体__形___
4.杂化轨道与共价键类型的关系 杂化轨道只能用于形成 σ 键或用来容纳未参与成键的孤电子对，不能 形成 π 键；未参与杂化的 p 轨道可用于形成 π 键。
[答案] (1)配位键 N (2)3CaF2＋Al3＋===3Ca2＋＋AlF36－ (3)O
当堂达标 提素养
1．能正确表示 CH4 中碳原子成键方式的示意图为( ) [答案] D
2．下图是乙烯分子的模型，对乙烯分子中的化学键分析正确的是 ()
A．sp2 杂化轨道形成 σ 键、未杂化的 2p 轨道形成 π 键 B．sp2 杂化轨道形成 π 键、未杂化的 2p 轨道形成 σ 键 C．C、H 之间是 sp2 杂化轨道形成的 σ 键，C、C 之间是未能参加杂 化的 2p 轨道形成的 π 键 D．C、C 之间是 sp2 杂化轨道形成的 σ 键，C、H 之间是未能参加杂 化的 2p 轨道形成的 π 键
第二章 分子结构与性质
第二节 分子的立体构型 第2课时 杂化轨道理论、配合物理论
目标与素养：1.了解杂化轨道理论、杂化类型对立体构型的解释及判 断。(微观探析与模型认知)2.了解配位键的特点及形成，了解配合物的理 论及其成键特征。(微观探析与科学探究)
自主预习 探新知
一、杂化轨道理论简介 1．轨道的杂化 在外界条件影响下，原子内部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。
4．若 X、Y 两种粒子之间可形成配位键，则下列说法正确的是( ) A．X、Y 只能均是分子 B．X、Y 只能均是离子 C．若 X 提供空轨道，则 Y 至少要提供一对孤电子对 D．若 X 提供空轨道，则配位键表示为 X→Y [答案] C
5．Co(NH3)5BrSO4 可形成两种钴的配合物： P：[Co(NH3)5Br]SO4，Q：[Co(SO4)(NH3)5]Br。向 P、Q 的溶液中分 别加入 BaCl2 溶液后，下列有关说法错误的是 ( ) A．Q 溶液中会产生白色沉淀 B．P 溶液中会产生白色沉淀 C．Q 中 SO24－是配体 D．P、Q 的配位数均是 6
图 1 CH4 分子中碳原子的杂化 图 2
3．杂化轨道类型与 VSEPR 模型的关系
杂化类型
sp
sp2
参与杂化的原子轨 1 个 s 轨道
1 个 s 轨道
道及数目
1 个 p 轨道
2 个 p 轨道
杂化轨道的数目
2
3
杂化轨道间的夹角 ____1_8_0_°____
VSEPR 模型
___直__线__形____
(2)CaF2 难溶于水，但可溶于含 Al3＋的溶液中，原因是_________(用 离子方程式表示，已知 AlF36－在溶液中可稳定存在)。
(3)配合物[Cr(H2O)6]3＋中，与 Cr3＋形成配位键的原子是________(填元 素符号)。
[解析] (1)Ni2＋与 NH3 之间形成共价键时，Ni2＋提供空轨道，N 提供 孤电子对，形成配位键。(2)CaF2 中存在沉淀溶解平衡：CaF2(s) Ca2＋(aq) ＋2F－(aq)，溶液中的 F－与 Al3＋形成配位离子 AlF36－，使沉淀溶解平衡向 右移动，导致氟化钙溶解。(3)H2O 分子中的 O 原子有孤对电子，能与 Cr3 ＋形成配位键。