高中化学 专题4 分子空间结构与物质性质 第一单元 分子构型与物质的性质 第1课时学案 苏教版选修3-苏教版高二选修3化学学案VIP免费

第一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[学习目标定位]知道共价分子结构的多样性和复杂性，能用杂化轨道理论解释或预测某些分子或离子的空间结构。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的1个2s轨道上的电子进入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杂化轨道分别与四4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是等同的，C—H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。杂化轨道理论要点(1)原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道。(2)参与杂化的原子轨道数等于形成的杂化轨道数。(3)杂化改变了原子轨道的形状、方向。杂化使原子的成键能力增大。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、H2O)，故D项正确。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spsp2sp3参与杂化的原子轨道及数目ns111np123杂化轨道数目234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、SiH4特别提醒杂化轨道只能形成σ键，不能形成π键。例2下列分子的空间构型可用sp2杂化轨道来解释的是()①BF3②CH2===CH2③④CH≡CH⑤NH3⑥CH4A．①②③B．①⑤⑥C．②③④D．③⑤⑥答案A解析sp2杂化轨道形成夹角为120°的平面三角形，①BF3为平面三角形且B—F键夹角为120°；②C2H4中碳原子以sp2杂化，且未杂化的2p轨道形成π键；③同②相似；④乙炔中的碳原子为sp杂化；⑤NH3中的氮原子为sp3杂化；⑥CH4中的碳原子为sp3杂化。例3有关杂化轨道的说法不正确的是()A．杂化前后的轨道数不变，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109.5°、120°、180°C．杂化轨道既可形成σ键，又可形成π键D．已知CO2为直线形分子，其分子结构可以用sp杂化轨道解释答案C解析杂化前后的轨道数不变，杂化后，各个轨道尽可能分散、对称分布，导致轨道的形状发生了改变，A正确；sp3、sp2、sp杂化轨道其空间构型分别是正四面体型...