高中化学 专题4 第1单元 分子构型与物质的性质 第1课时 杂化轨道理论与分子空间构型教案 苏教版选修3-苏教版高二选修3化学教案VIP免费

第1课时杂化轨道理论与分子空间构型[核心素养发展目标]1.了解杂化轨道理论，能从微观角度理解中心原子的杂化轨道类型对分子空间构型的影响。2.通过对杂化轨道理论的学习，掌握中心原子杂化轨道类型的判断方法，建立分子空间构型分析的思维模型。一、杂化轨道及其理论要点1．试解释CH4分子为什么具有正四面体的空间构型？(1)杂化轨道的形成碳原子2s轨道上的1个电子进入2p空轨道，1个2s轨道和3个2p轨道“混合”起来，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道，可表示为(2)共价键的形成碳原子的4个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道重叠形成4个相同的σ键。(3)CH4分子的空间构型甲烷分子中的4个C—H键是等同的，C—H键之间的夹角——键角是109.5°，形成正四面体型分子。2．轨道杂化与杂化轨道(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重新组合形成一组新轨道的过程叫做原子轨道的杂化。(2)杂化轨道：重新组合后的新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。(3)轨道杂化的过程：激发→杂化→轨道重叠。3．杂化轨道的类型杂化类型spsp2sp3参与杂化的原子轨道及数目ns111np123杂化轨道数目234杂化轨道理论的要点(1)原子形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。发生轨道杂化的原子一定是中心原子。(2)原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子是不可能发生杂化的。(3)只有能量相近的轨道才能杂化(如2s、2p)。(4)杂化前后原子轨道数目不变(参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目)，且杂化轨道的能量相同。(5)杂化轨道成键时要满足化学键间最小排斥原理，使轨道在空间取得最大夹角分布。故杂化后轨道的伸展方向、形状发生改变，但杂化轨道的形状完全相同。例1下列关于杂化轨道的说法错误的是()A．所有原子轨道都参与杂化形成杂化轨道B．同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化C．杂化轨道能量集中，有利于牢固成键D．杂化轨道中不一定有一个电子答案A解析参与杂化的原子轨道，其能量不能相差太大，如1s轨道与2s、2p轨道能量相差太大，不能形成杂化轨道，即只有能量相近的原子轨道才能参与杂化，故A项错误，B项正确；杂化轨道的电子云一头大一头小，成键时利用大的一头，可使电子云重叠程度更大，形成牢固的化学键，故C项正确；并不是所有的杂化轨道中都会有电子，也可以是空轨道，也可以有一对孤电子对(如NH3)，故D项正确。例2下列有关sp2杂化轨道的说法错误的是()A．由同一能层上的s轨道与p轨道杂化而成B．共有3个能量相同的杂化轨道C．每个sp2杂化轨道中s轨道成分占三分之一D．sp2杂化轨道最多可形成2个σ键答案D解析同一能层上s轨道与p轨道的能量差异不是很大，相互杂化的轨道的能量差异也不能过大，A项正确；同种类型的杂化轨道能量相同，B项正确；sp2杂化轨道是由一个s轨道与2个p轨道杂化而成的，C项正确；sp2杂化轨道最多可形成3个σ键，D项错误。二、用杂化轨道理论解释分子的形成及分子中的成键情况1．用杂化轨道理论解释BeCl2、BF3分子的形成(1)BeCl2分子的形成杂化后的2个sp杂化轨道分别与氯原子的3p轨道发生重叠，形成2个σ键，构成直线形的BeCl2分子。(2)BF3分子的形成2．用杂化轨道理论解释乙烯、乙炔分子中的成键情况(1)乙烯分子中的成键情况在乙烯分子中，C原子采取sp2杂化，形成3个杂化轨道，两个碳原子各以1个杂化轨道互相重叠，形成1个C—Cσ键，另外两个杂化轨道分别与氢原子的1s轨道重叠，形成2个C—Hσ键，这样形成的5个键在同一平面上，此外每个C原子还剩下1个未杂化的p轨道，它们发生重叠，形成一个π键。其结构示意图如下：(2)乙炔分子中的成键情况在乙炔分子中，碳原子采取sp杂化，形成2个杂化轨道，两个碳原子各以1个杂化轨道互相重叠，形成1个C—Cσ键，每一个碳原子又各以1个sp轨道分别与1个氢原子形成σ键，这样形成的3个键在同一直线上，此外每个碳原子还有2个未杂化的2p轨道，它们发生重叠，形成两个π键。其结构示意图如下：杂化轨道的类型与分子空间构型的关系杂化类型spsp2sp3杂化轨道间的夹角180°120°109.5°空间构型直线形平面三角形正四面体实例BeCl2、CO2、CS2BCl3、BF3、BBr3CF4、SiCl4...