人教版 (2019)選擇性必修2第二節(jié) 分子的空間結(jié)構(gòu)第2課時(shí)學(xué)案-學(xué)案下載-教習(xí)網(wǎng)

基礎(chǔ)課時(shí)7　雜化軌道理論簡(jiǎn)介學(xué) 習(xí) 任務(wù)1．知道雜化軌道理論的基本內(nèi)容。2．能根據(jù)雜化軌道理論確定簡(jiǎn)單分子的空間結(jié)構(gòu)。1．用雜化軌道理論解釋甲烷分子的形成在形成CH4分子時(shí)，碳原子的一個(gè)2s軌道和三個(gè)2p軌道發(fā)生混雜，形成4個(gè)能量相等的sp3雜化軌道。4個(gè)sp3雜化軌道分別與4個(gè)H原子的1s軌道重疊形成4個(gè)C—Hσ鍵，所以4個(gè)C—H是等同的。2．雜化軌道的形成及其特點(diǎn)3．雜化軌道類型及其空間結(jié)構(gòu)(1)sp3雜化軌道sp3雜化軌道是由1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道雜化形成的。sp3雜化軌道間的夾角是109°28′，空間結(jié)構(gòu)為正四面體形(如下圖所示)。(2)sp2雜化軌道sp2雜化軌道是由1個(gè)s軌道和2個(gè)p軌道雜化而成的。sp2雜化軌道間的夾角是120°，呈平面三角形(如下圖所示)。(3)sp雜化軌道sp雜化軌道是由1個(gè)s軌道和1個(gè)p軌道雜化而成的。sp雜化軌道間的夾角是180°，呈直線形(如下圖所示)。微點(diǎn)撥：sp、sp2兩種雜化形式中還有未參與雜化的p軌道，可用于形成π鍵，而雜化軌道只用于形成σ鍵或者用來(lái)容納未參與成鍵的孤電子對(duì)。(4)VSEPR模型與中心原子的雜化軌道類型雜化軌道類型VSEPR模型典型分子空間結(jié)構(gòu)spCO2直線形sp2SO2V形sp3H2OV形sp2SO3平面三角形sp3NH3三角錐形sp3CH4正四面體形　(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)雜化軌道與參與雜化的原子軌道的數(shù)目相同，但能量不同。 (√)(2)雜化軌道間的夾角與分子內(nèi)的鍵角不一定相同。 (√)(3)凡是中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子其空間結(jié)構(gòu)都是正四面體形。(×)(4)凡AB3型的共價(jià)化合物，其中心原子A均采用sp3雜化軌道成鍵。 (×)　下列關(guān)于雜化軌道的敘述不正確的是(　　)A．分子的中心原子通過sp3雜化軌道成鍵時(shí)，該分子不一定為正四面體形B．雜化軌道可用于形成σ鍵、π鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對(duì)C．雜化前后原子軌道數(shù)目不變，但軌道的形狀發(fā)生了變化D．sp3、sp2、sp雜化軌道間的夾角分別為109°28′、120°、180°B　[分子的中心原子通過sp3雜化軌道成鍵時(shí)，該分子不一定為正四面體形，可能是三角錐形或V形，如NH3是三角錐形、H2O是V形，故A正確。雜化軌道用來(lái)形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對(duì)，不能用于形成π鍵，未參與雜化的軌道可用來(lái)形成π鍵，故B錯(cuò)誤。雜化前后原子軌道數(shù)目不變，但雜化后軌道形狀發(fā)生變化，故C正確。sp3、sp2、sp雜化軌道間的夾角分別為109°28′、120°、180°，故D正確。]雜化軌道理論要點(diǎn)及中心原子的雜化軌道類型的判斷用價(jià)層電子對(duì)互斥模型只能解釋分子的空間結(jié)構(gòu)，卻無(wú)法解釋許多深層次的問題，如無(wú)法解釋甲烷分子中四個(gè)C—H的鍵長(zhǎng)、鍵能相同及H—C—H的鍵角為109°28′。按照我們已經(jīng)學(xué)過的價(jià)鍵理論，甲烷分子的4個(gè)C—H都應(yīng)該是σ鍵，然而，碳原子的4個(gè)價(jià)層原子軌道是3個(gè)相互垂直的2p軌道和1個(gè)球形的2s軌道，用它們跟4個(gè)氫原子的1s原子軌道重疊，不可能得到正四面體形的甲烷分子。為了解決這一矛盾，鮑林提出了雜化軌道理論。[問題1]　寫出碳原子的價(jià)電子排布式，這些價(jià)電子的能量是否相同？提示：2s22p2，這些價(jià)電子的能量不完全相同，2s電子與2p電子的能量不同。[問題2]　碳原子的2s電子的能量與2p電子的能量是否有很大的差別？提示：沒有很大的差別。2s軌道與2p軌道都處于第二能層，能量有差別但差別不是很大。[問題3]　碳原子的2s軌道電子能進(jìn)入2p軌道嗎？提示：能。2s軌道的電子激發(fā)后可以進(jìn)入2p軌道。1．雜化軌道理論要點(diǎn)(1)只有能量相近的原子軌道才能雜化。(2)雜化軌道數(shù)目和參與雜化的原子軌道數(shù)目相等，雜化軌道能量相同。(3)雜化改變?cè)熊壍赖男螤詈蜕煺狗较?/span>，使原子形成的共價(jià)鍵更牢固。(4)雜化軌道為使相互間的排斥力最小，故在空間取最大夾角分布，不同的雜化軌道伸展方向不同。(5)雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對(duì)。(6)未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵。2．中心原子雜化軌道類型的判斷(1)利用價(jià)層電子對(duì)互斥模型、雜化軌道理論判斷分子構(gòu)型的思路：價(jià)層電子對(duì)雜化軌道數(shù)雜化類型雜化軌道構(gòu)型。(2)根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷：若雜化軌道之間的夾角為109°28′，則中心原子發(fā)生sp3雜化；若雜化軌道之間的夾角為120°，則中心原子發(fā)生sp2雜化；若雜化軌道之間的夾角為180°，則中心原子發(fā)生sp雜化。(3)有機(jī)物中碳原子雜化類型的判斷：飽和碳原子采取sp3雜化，連接雙鍵的碳原子采取sp2雜化，連接三鍵的碳原子采取sp雜化。1．下列分子中中心原子的雜化方式和分子的空間結(jié)構(gòu)均正確的是(　　)A．C2H2：sp2、直線形 B．SO：sp3、三角錐形C．H3O＋：sp3、V形 D．BF3：sp2、平面三角形D　[乙炔的結(jié)構(gòu)式為H—C≡C—H，每個(gè)碳原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是2且不含孤電子對(duì)，所以C原子采用sp雜化，為直線形結(jié)構(gòu)；SO中硫原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝4，孤電子對(duì)數(shù)為0，采取sp3雜化，為正四面體形；H3O＋中氧原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝3＋1＝4，所以中心原子原子軌道為sp3雜化，該離子中含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以其空間結(jié)構(gòu)為三角錐形；BF3分子中硼原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝3＋0＝3，雜化軌道數(shù)為3，孤電子對(duì)數(shù)為0，所以其空間結(jié)構(gòu)為平面三角形。]2．已知三聚氰胺的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如下圖所示：三聚氰胺是氰胺(H2N—C≡N)的三聚體，請(qǐng)回答下列問題：(1)寫出基態(tài)碳原子的電子排布式：__________。(2)氰胺中—C≡N中的氮原子、三聚氰胺環(huán)上的氮原子和氨基中的氮原子，這三種氮原子的雜化方式分別是__________、__________、__________。(3)一個(gè)三聚氰胺分子中有__________個(gè)σ鍵。[解析]　(2)—C≡N中的N原子、三聚氰胺環(huán)上的N原子、—NH2中的N原子分別參與形成1、2、3個(gè)σ鍵且均有一對(duì)未成鍵的孤電子對(duì)，所以分別采取sp、sp2、sp3雜化。(3)三聚氰胺分子中除每個(gè)雙鍵上有1個(gè)σ鍵外，其余共價(jià)單鍵均為σ鍵。[答案]　(1)1s22s22p2　(2)sp　sp2　sp3　(3)15根據(jù)分子的空間結(jié)構(gòu)判斷中心原子雜化軌道類型的方法?1?若分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形或三角錐形，則分子的中心原子采取sp3雜化。?2?若分子的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，則分子的中心原子采取sp2雜化。?3?若分子的空間結(jié)構(gòu)為直線形，則分子的中心原子采取sp雜化。?4?若分子的空間結(jié)構(gòu)為V形，則分子的中心原子采取sp2雜化或sp3雜化。 1．下列關(guān)于雜化軌道的說法錯(cuò)誤的是(　　)A．并不是所有的原子軌道都參與雜化B．同一原子中能量相近的原子軌道參與雜化C．雜化軌道能量集中，有利于牢固成鍵D．雜化軌道都用來(lái)成鍵D　[參與雜化的原子軌道，其能量不能相差太大，如1s與2s、2p的能量相差太大，不能形成雜化軌道，即只有能量相近的原子軌道才能參與雜化，故A、B正確；雜化軌道的電子云一頭大一頭小，成鍵時(shí)利用大的一頭，可使電子云的重疊程度更大，形成牢固的化學(xué)鍵，故C項(xiàng)正確；并不是所有的雜化軌道中都成鍵，也可以容納孤電子對(duì)(如NH3、H2O的形成)，故D項(xiàng)錯(cuò)誤。]2．三氯化磷分子中的中心原子以sp3雜化，下列有關(guān)敘述正確的是(　　)①3個(gè)P—Cl鍵長(zhǎng)、鍵角均相等②空間結(jié)構(gòu)為平面三角形③空間結(jié)構(gòu)為正四面體形④空間結(jié)構(gòu)為三角錐形A．①②　　　B．②③　　　C．③④　　　D．①④D　[PCl3中P原子采取sp3雜化，有一對(duì)孤電子對(duì)，結(jié)構(gòu)類似于NH3分子，3個(gè)P—Cl鍵長(zhǎng)、鍵角均相等，空間結(jié)構(gòu)為三角錐形。]3．徐光憲在《分子共和國(guó)》一書中介紹了許多明星分子，如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列說法正確的是(　　)A．H2O2分子中的O原子為sp2雜化B．CO2分子中的C原子為sp雜化C．BF3分子中的B原子為sp3雜化D．CH3COOH分子中的C原子均為sp2雜化B　[H2O2分子中O原子形成2個(gè)σ鍵，含有2對(duì)孤電子對(duì)，所以O原子為sp3雜化，A錯(cuò)誤；CO2分子為直線形，C原子為sp雜化，B正確；BF3分子中B原子形成3個(gè)σ鍵，沒有孤電子對(duì)，B原子為sp2雜化，C錯(cuò)誤；CH3COOH分子的羧基中C原子形成3個(gè)σ鍵，沒有孤電子對(duì)，采取sp2雜化，但甲基中C原子形成4個(gè)σ鍵，沒有孤電子對(duì)，采取sp3雜化，D錯(cuò)誤。]4．以硼酸(H3BO3)為原料可制得硼氫化鈉(NaBH4)，NaBH4是有機(jī)合成中重要的還原劑，可將羧酸直接還原成醇。(1)BH中B原子的雜化類型為__________，BH的空間結(jié)構(gòu)為__________。(2)乙酸分子()中鍵角1大于鍵角2，其原因?yàn)?/span>___________。[解析]　(1)BH中B原子的σ鍵電子對(duì)數(shù)為4，孤電子對(duì)數(shù)＝＝0，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，故B原子采取sp3雜化，BH的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形。(2)由于雙鍵對(duì)單鍵的斥力大于單鍵對(duì)單鍵的斥力，所以乙酸分子中鍵角1大于鍵角2。[答案]　(1)sp3　正四面體形　(2)C===O對(duì)C—C的斥力大于C—O對(duì)C—C的斥力5．寫出下列原子的雜化軌道類型及分子的結(jié)構(gòu)式、空間結(jié)構(gòu)。(1)CO2分子中的C原子采取__________雜化，分子的結(jié)構(gòu)式為__________，空間結(jié)構(gòu)呈__________。(2)HCHO中的C原子采取__________雜化，分子的結(jié)構(gòu)式為__________，空間結(jié)構(gòu)呈__________。(3)H2S分子中的S原子采取__________雜化，分子的結(jié)構(gòu)式為__________，空間結(jié)構(gòu)呈__________。[解析]　(1)CO2分子中C原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝2＋＝2，C原子采取sp雜化，分子的空間結(jié)構(gòu)為直線形。(2)HCHO中C原子與2個(gè)H原子形成2個(gè)σ鍵，與O原子形成1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵，無(wú)孤電子對(duì)，故中心原子的雜化軌道數(shù)為3，采取sp2雜化，分子的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形。(3)H2S分子中S原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝2＋＝4，S原子采取sp3雜化，VSEPR模型為四面體形，S原子上孤電子對(duì)數(shù)為2，故H2S分子的空間結(jié)構(gòu)為V形。[答案]　(1)sp　O===C===O　直線形(2)sp2　　平面三角形(3)sp3　H—S—H　V形

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