高中化学《杂化轨道理论简介》学案

第2课时杂化轨道理论【学习目标】1．了解杂化轨道理论及常见的杂化轨道类型(sp，sp2，sp3)2．能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型。

【知识梳理】1．轨道的杂化与杂化轨道(1)概念：①轨道的杂化：原子内部的原子轨道重新组合形成与原轨道数的一组新轨道的过程。

②杂化轨道：杂化后形成的新的能量相同的一组原子轨道。

(2)杂化轨道类型：[特别提醒](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(n s，n p)发生杂化，双原子分子中，不存在杂化过程。

(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。

2．杂化轨道类型与分子立体构型的关系[特别提醒]当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，由于孤电子对参与互相排斥，会使分子的构型与杂化轨道的形状有所区别。

如水分子中氧原子的sp3杂化轨道有2个是由孤电子对占据的，其分子不呈正四面体构型，而呈V形；氨分子中氮原子的sp3杂化轨道有1个由孤电子对占据，氨分子不呈正四面体构型，而呈三角锥形。

【深度思考】1．已知：NCl3分子的立体构型为三角锥形，则氮原子的杂化方式是什么？2．已知：C2H4分子中的键角都约是120°，则碳原子的杂化方式是什么？3．已知：SO3、SO2分子中，S原子上的价层电子对数均为3，则硫原子的杂化方式是什么？【规律方法】判断中心原子杂化轨道类型的方法(1)根据杂化轨道的立体构型判断：①若杂化轨道在空间的分布为正四面体或三角锥形，则中心原子发生sp3杂化；②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则中心原子发生sp2杂化；③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则中心原子发生sp杂化。

(2)根据杂化轨道之间的夹角判断：①若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则中心原子发生sp3杂化；②若杂化轨道之间的夹角为120°，则中心原子发生sp2杂化；③若杂化轨道之间的夹角为180°，则中心原子发生sp杂化。

第二节分子的立体构型——杂化轨道理论简介学案阿城一中毕占龙提问：1、写出碳原子的核外电子排布图2、碳原子2p轨道有两个单电子，是否能够结合两个氢原子形成CH2？3、碳原子核外电子数共有6个，能否结合6个氢原子，形成CH6？4、CH4的空间构型是_________.四个碳氢键键长的关系是_________.键角_________.5、C原子为什么要进行“杂化”？C原子是如何进行“杂化”的？“杂化轨道”有哪些特点？6、能用价层电子对互斥理论解释乙烯、乙炔以及苯分子的立体构型吗？三、杂化轨道理论简介1、杂化轨道理论要点________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________________ 2、常见杂化轨道类型练习：3、如何快速判断微粒杂化轨道类型？4、运用杂化理论如何解析乙烯、乙炔的空间构型？跟踪训练1、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、C2H2与C2H42、对SO2与CO2说法正确的是( )A、都是直线形结构B、中心原子都采取sp杂化轨道C、S原子和C原子上都没有孤对电子D、SO2为V形结构， CO2为直线形结构3、原子轨道的杂化不光出现在分子中。

原子团中同样存在原子的杂化。

在PO42-中P原子的杂化方式是（）A、spB、sp2C、sp3D、无法判断4、有关苯分子中的化学键描述正确的是 ( )A、每个碳原子的sp2杂化轨道中的其中一个形成大π键B、每个碳原子的未参加杂化的2p轨道形成大π键C、碳原子的三个sp2杂化轨道与其它形成三个σ键D、碳原子的未参加杂化的2p轨道与其它形成σ键5、下列说法中，正确的是（）A、由分子构成的物质中一定含有共价键B、形成共价键中不一定是非金属元素C、正四面体结构的分子中的键角一定是109°28′D、不同的原子的化学性质可能相同6、下列分子和离子中中心原子价电子对几何构型为四面体且分子或离子空间构型为V形的是A、NH4+B、SO2C、H3O+D、OF27、指出下列分子中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子的几何构型。

第2课时杂化轨道理论【学习目标】1．认识杂化轨道理论的要点。

2．进一步了解有机化合物中碳的成键特征。

3．能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型。

【知识准备】1．基态C原子的电子排布式是，最外层有个未成键电子，只能形成个共价键？2．甲烷的分子模型是空间正四面体，分子中的4个C—H键是等同的，键角是109°28′。

说明什么？【新知预习】杂化轨道理论杂化轨道理论是一种价键理论，是为了解释分子的立体结构提出的。

1．杂化的概念：在形成多原子分子的过程中，中心原子中的若干能量的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做，产生的新轨道叫。

2．杂化轨道类型与空间构型⑴甲烷、水、氨等分子中的sp3杂化轨道形成甲烷分子时，中心碳原子的轨道和3个轨道发生杂化，形成个相同的轨道，即四条相等的杂化轨道。

这些杂化轨道不同于s轨道，也不同于p轨道，它们之间的夹角为。

当碳原子跟4个氢原子结合时，碳原子就以这4个杂化轨道分别与4个氢原子的轨道重叠，形成4个键长和键角都相等的C—H 键，因此呈的分子构型。

也可用电子排布图表示：此处中心原子的2s和2p x，2p y，2p z等四条原子轨道发生杂化，形成一组新的轨道，即四条sp3杂化轨道。

H2O和NH3的VSEPR模型跟CH4一样都是，中心原子都采取杂化，但H2O分子中的氧原子的sp3杂化轨道有个是由孤电子对占据，因而H2O分子呈的分子构型；同样NH3分子中的氮原子的sp3杂化轨道有个是由孤电子对占据，故NH3分子呈的分子构型。

⑵sp2杂化轨道BF3分子形成：中心硼原子的轨道和个轨道发生杂化，形成个相同的轨道，它们之间的夹角为。

当硼原子跟3个氟原子结合时，硼原子就以这个杂化轨道分别与3个氟原子的轨道重叠，形成3个键长和键角都相等的B—F 键，因此呈的分子构型。

HCHO、CH2=CH2、SO2分子形成时都采取杂化，都呈的分子构型。

⑶sp杂化轨道:由1个轨道和1个轨道混杂成个相同的轨道，它们之间的夹角为，呈形，如、。

第2课时杂化轨道理论简介【学习目标】1. 知道杂化轨道理论的基本内容。

2.能根据杂化轨道理论确定简单分子的空间结构【基础梳理】1．用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成在形成CH4分子时，碳原子的一个轨道和三个轨道发生混杂，形成4个能量相等的杂化轨道。

4个杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道重叠形成4个C—H σ键，所以4个C—H键是等同的。

2．杂化轨道的形成及其特点3．杂化轨道类型及其空间结构(1)sp3杂化轨道sp3杂化轨道是由个s轨道和个p轨道杂化形成的。

sp3杂化轨道间的夹角是109°28′，空间结构为(如下图所示)。

(2)sp2杂化轨道sp2杂化轨道是由个s轨道和个p轨道杂化而成的。

sp2杂化轨道间的夹角是，呈(如下图所示)。

(3)sp杂化轨道sp杂化轨道是由个s轨道和个p轨道杂化而成的。

sp杂化轨道间的夹角是，呈(如下图所示)。

点拨：sp、sp2两种杂化形式中还有未参与杂化的p轨道，可用于形成π键，而杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。

(4)VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型杂化轨道类型VSEPR模型典型分子空间结构sp CO2直线形sp2SO2V形sp3H2O V形sp2SO3平面三角形sp3NH3三角锥形sp3CH4正四面体形1．判断正误(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。

)(1)杂化轨道与参与杂化的原子轨道的数目相同，但能量不同。

( )(2)杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同。

( )(3)凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其空间结构都是正四面体形。

( )(4)凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键。

( ) 2．能正确表示CH4中碳原子的成键方式的示意图为()3．ClO－、ClO－2、ClO－3、ClO－4中，中心原子Cl都是以sp3杂化轨道方式与O原子成键，则ClO－的空间结构是________；ClO－2的空间结构是________；ClO－3的空间结构是________；ClO－4的空间结构是________。

第二章第二节分子的立体构型杂化轨道理论简介教课方案【教课目的】1．知识与技术：理解杂化轨道的观点及其重点，运用这一理论剖析和解说分子立体构型。

2．过程与方法：在学习过程中，培育空间抽象思想能力、逻辑辩证思想能力、总结概括能力、合作协调能力和着手实践能力。

学习从宏观到微观，从现象到实质的认识事物的科学方法。

3．感情目标：培育思疑、务实、创新的科学精神；激发学习兴趣，加强集体凝集力。

【教课重点】1.2. 杂化轨道理论的重点运用杂化轨道理论判断分子立体构造。

【教课难点】1.2.3. 杂化轨道理论依据杂化轨道理论判断分子立体构造有机化合物中碳的成键特色。

【教课方法】1.采纳动画演示，自制黏土混淆演示，自制气球模型，自制球棍模型，图片展现等把抽象的杂化过程和分子立体构造形象化，易学易懂，生动风趣。

2.3. 充足调换小组合作学习，小组竞比，激发学习热忱。

合时总结概括知识，练习落实，提升学习能力。

【学习方式】组内议论、合作共学；组间PK 、互补共进；老师组织、评论解惑；课后检测、查漏补缺。

【学情剖析】1．知识方面：学生刚才学习了第二节的“林林总总的分子”和“价层电子对互斥理论”，有必定的价键理论知识。

2．能力方面：高二的学生具备必定的空间想象能力和学习研究能力，但还不够。

教课时利用小组合做模型，把抽象的知识形象化，利用小组互帮互帮，优扶差共同进步。

3．学习模式方面：班级小组合作学习模式还在试行研究阶段，需要不停创新，激发小组激情。

【学习过程】开课：明确学习目标和学习方式，激励小组互帮，小组竞争学习，激发学习热忱。

活动一：检查预教案，复习旧知识，发现新问题指引学生复习甲烷的构造特色和 C 的价电子排布图，从键数、键能、键长、键角、构型各方面察看，发现 C 的价电子排布与CH4的构造之间的矛盾之处。

趁势引出杂化轨道理论。

注意：充足考虑学生学习能力，设计教案时，设置多空仔细指引，谆谆教导，让学生经过指引和议论成功发现 C 的价电子排布与CH4的构造之间的矛盾之处。

《杂化轨道理论简介》学案一、杂化轨道1、定义：在外界条件影响下，同种原子内部能量________的原子轨道重新组合成能量相同的新轨道的过程叫做原子轨道的杂化。

重新组合后的新的原子轨道叫_______。

2、特点：（1）只有_______________的原子轨道才能形成杂化轨道。

（2）杂化前后原子轨道数目___________，原子轨道中电子数目________。

（3）杂化轨道比原来的原子轨道更具有方向性，更利于电子云最大重叠。

二、杂化轨道的形成、类型和空间构型1、杂化轨道为使相互间排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向_____________。

2、sp杂化特点：sp杂化是由__________轨道和____________轨道组合，形成二个能量相同的杂化轨道，轨道间的夹角为___________，呈____________形。

3、sp2杂化特点：sp2杂化是由__________轨道和__________轨道组合，形成三个能量相同的杂化轨道，轨道间的夹角是_________，呈__________。

4、sp3杂化特点：sp3杂化是由__________轨道和__________轨道组合，形成4个能量相同的杂化轨道，轨道间的夹角是_________，呈__________。

三、典型分子的成键过程1、杂化轨道只能用于形成_______键或者用来容纳未参加成键的_________，不能形成_______；未参加杂化的p轨道可用于形成__________键。

2、C原子的电子排布式为_____________，当2s的一个电子被激发到2p空轨道后，电子排布式为_________________，电子排布图为______________________________。

C原子以激发态形成杂化轨道。

例1、CO2分子的形成例2、C2H4分子形成例3、CH4分子的形成例4、H2O分子的形成练习：分析下列分子或离子的杂化和成键情况分子或离子孤电子对数价层电子对数杂化类型σ键π键分子或离子空间构型BeCl2 __________ ______ ________ _____ ___ ________________ HCN __________ ______ ________ _____ ___ ________________ C2H2 __________ ______ ________ _____ ___ ________________ BF3 __________ ______ ________ _____ ___ ________________ HCHO __________ ______ ________ _____ ___ ________________ SO2 __________ ______ ________ _____ _×________________ H2S __________ ______ ________ _____ ___ ________________ OF2 __________ ______ ________ _____ ___ ________________ NH3 __________ ______ ________ _____ ___ ________________PCl3 __________ ______ ________ _____ ___ ________________ CCl4 __________ ______ ________ _____ ___ ________________NH4+__________ ______ ________ _____ ___ ________________ CH3CH3 __________ ______ ________ _____ ___ _______×_______ CH3CHO __________ ______ ________ _____ ___ _______×_______ 四、VSEPR模型、杂化轨道类型、分子离体结构三者的关系杂化轨道类型的判断方法若______为_______，则为sp杂化。

第二章分子结构与性质第二节分子的空间结构2.2.2 杂化轨道理论简介1.了解杂化轨道理论的基本内容。

2.在理解杂化轨道理论的基础上，对分子的空间构型进行解释和预测。

教学重点：杂化轨道理论教学难点：杂化轨道理论【学生活动1】甲烷呈正四面体形，它的4个C—H键的键能、键长相同，H—C—H的键角109°28′，按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个C- H单键都应该是σ键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到正四面体形的甲烷分子。

请解释原因。

一、杂化轨道理论1.杂化轨道理论是一种价键理论，是鲍林为了解释分子的空间结构提出的。

(1).轨道的杂化在外界条件影响下，原子内部的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程。

(2).杂化轨道原子轨道后形成的一组新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。

(3).轨道杂化的过程：。

2.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加。

(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)原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子不可能发生杂化。

(6)杂化轨道用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。

未参与杂化的p轨道可用于形成π键。

分子的空间结构主要取决于原子轨道的杂化类型。

(7)杂化轨道数=中心原子上的孤电子对数+与中心原子结合的原子数。

3.杂化轨道的形成及其特点二、杂化轨道类型1.sp3杂化轨道——CH4分子的形成sp3杂化轨道是由轨道和轨道杂化而得。

sp3杂化轨道的夹角为，呈空间形(如CH4、CF4、CCl4)。

2.sp2杂化轨道——BF3分子的形成sp2杂化轨道是由轨道和轨道杂化而得。

第2课时杂化轨道理论学习目标知道杂化轨道理论的基本内容，能根据杂化轨道理论确定简单分子的立体构型。

知识归纳1．杂化轨道理论杂化轨道理论是一种价键理论，是鲍林为了解释分子的立体构型提出的。

（1）轨道的杂化在形成多原子分子时，中心原子价电子层上的某些______________发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程。

注意：双原子分子中不存在杂化过程。

（2）杂化轨道____________________________，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。

2．杂化轨道的类型（1）sp3杂化sp3杂化轨道是由个s轨道和个p轨道杂化而得。

sp3杂化轨道间的夹角是______，立体构型为正四面体形。

如图1所示。

图1CH4分子的形成过程：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轨道混杂起来，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)，如图2所示。

图2 CH4分子中碳原子的杂化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3所示。

图3（2）sp2杂化sp2杂化轨道是由个s轨道和个p轨道混杂而成的。

sp2杂化轨道间的夹角是__ _____，呈平面三角形(如图4所示)。

图4 sp2杂化BF3分子的形成过程：硼原子的电子排布式为1s22s221px，硼原子的1个2s电子激发到1个空的2p轨道中，使硼原子的电子排布式为1s22s121px 21py。

硼原子的2s轨道和两个2p轨道混杂成3个sp2杂化轨道，硼原子的3个sp2杂化轨道分别与3个氟原子的各1个2p轨道重叠形成3个sp2−p σ键，由于3个sp2杂化轨道在同一平面上，而且夹角为120°，所以BF3分子具有平面三角形结构(如图5所示)。

第二章第二节第四课时《杂化轨道理论简介》学案【学习目标】1.了解杂化轨道的形成过程，掌握杂化轨道理论的主要内容及要点2.掌握三种主要的杂化轨道类型及对应的VSEPR的模型3.能根据杂化轨道理论和VSEPR的模型确定分子或离子的中心原子的杂化类型【学习过程】一、杂化轨道理要点鲍林提出了杂化轨道理论—解释空间结构1. 的原子轨道发生混杂2. 生成杂化轨道3. 混杂前后轨道总数4. 体系的能量降到最低（轨道间的排斥力）二、杂化轨道理论应用课堂练习1中心原子杂化轨道数==＋课堂练习2杂化轨道只能用于形成或者用来容纳未参与成键的课堂练习3甲醛分子CH2O分子有个σ键，有个π键，中心原子有个孤对电子，有对价层电子对，对应个杂化轨道，所以该中心原子的杂化类型为。

模仿甲烷分子的杂化轨道形成过程，描述一下甲醛分子的杂化轨道形成过程。

未参与杂化的p轨道可用于形成键。

课堂练习4二氧化碳分子CO2分子有个σ键，有个π键，中心原子有个孤对电子，有对价层电子对，对应个杂化轨道，所以该中心原子的杂化类型为。

模仿甲醛分子的杂化轨道形成过程，描述一下二氧化碳分子的杂化轨道形成过程。

未参与杂化的p轨道可用于形成键。

课堂练习5【课后思考】NH4+、SO42-、H3O+的VSEPR模型、分子空间结构、中心原子杂化轨道的类型。

【课后练习】1下列关于杂化轨道的叙述中，不正确的是( )A．分子中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子不一定为正四面体结构B．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C．轨道杂化前后数目相等，形状、能量不同D．杂化轨道理论与VSEPR模型分析分子的空间构型结果常常相互矛盾2以下有关杂化轨道的说法中正确的是( )A．sp3杂化轨道中轨道数为4，且4个杂化轨道能量相同B．杂化轨道既可能形成σ键，也可能形成π键C．杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理、最小排斥原理D．sp2杂化轨道最多可形成2个σ键3．氨气分子的空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为( )A．两种分子中心原子的杂化轨道类型不同，NH3为sp2杂化，而CH4是sp3杂化B．NH3分子中N原子形成3个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道C．NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强D．氨气分子的原子总数为4而甲烷为54．下列说法正确的是( )A．凡是中心原子采取sp3杂化的分子，其立体构型都是正四面体B．CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的C．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D．凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键5.有关苯分子中化学键的描述正确的是( )A．每个碳原子的一个sp2杂化轨道参与形成大π键B．每个碳原子的未参加杂化的2p形成大π键C．碳原子的3个sp2杂化轨道与其他碳原子形成2个σ键和1个π键D．碳原子的未参加杂化的sp2轨道与其他碳原子的2p成σ键参考答案：1. D 2. A 3.C 4. C 5.B。