高中化学《杂化轨道理论简介》学案

第二节分子的立体结构

第二课时

【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

【学习过程】

【课前预习】

1.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。

2.杂化及杂化轨道：叫做杂化，称为杂化轨道。

【知识梳理】

1. 甲烷分子中，C的价电子是，C原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的

和1个球形的；H的价电子是，用C原子的4个价层原子轨道跟4个H原子的1s球形原子轨道重叠，它们形成的四个C－H键应该（填“一样”或“不一样”，下同），而实际上，甲烷中四个C－H键是，为了解决这一矛盾, 提出了杂化轨道理论。

2. 当C原子和4个H原子形成甲烷分子时，C原子的轨道和3个轨道就

会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，得到四个相同的轨道，称为杂化，夹角是。

3. 杂化后形成的都是键（填σ或π）。sp杂化由轨道和轨

道杂化而成，得到条夹角为的形轨道。sp2杂化由轨道和轨道杂化而成，得到条夹角为的形轨道。

【总结评价】：引导学生分析、归纳、总结多原子分子立体结构的判断规律，完成下表。

CH2O

C2H2

【典题解悟】

例1.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

解析：苯分子中每个碳原子中的三个sp2杂化轨道分别与两个碳原子和一个氢原子形成σ键.同时每个碳原子还有一个未参加杂化的2p轨道 ,他们均有一个未成对电子.这些 2p 轨道相互平行,以“肩并肩”方式相互重叠,形成一个多电子的大∏键.

答案：BC

例2：在乙烯分子中有5个σ键、一个π键，它们分别是（）

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形成的σ键，C-C之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键

D．C-C之间是sp2形成的σ键，C-H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键

解析：乙烯分子结构式为，六个原子位于同一平面，键角为120°，

分子的中心原子C形成的都是sp2杂化轨道。每个C原子都用1个sp2杂化轨道与H原子形成一个键，两个C原子间用各自的另一个sp2杂化轨道形成C—C键，C原子中未用于杂化的一个2p轨道分别与另一个C原子的2p轨道形成一个键。

答案：C

【当堂检测】

1. 下列分子中心原子是sp2杂化的是（）

A PBr3

B CH4

C BF3

D H2O

2. 关于原子轨道的说法正确的是（）

A 凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体

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 sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s 轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相

近的新轨道

D 凡AB3型的共价化合物，其中中心原子A均采用sp3杂化轨道成键

3. 用Pauling的杂化轨道理论解释甲烷分子的四面体结构，下列说法

不正确的是（）

A.C原子的四个杂化轨道的能量一样

B.C原子的sp3杂化轨道之间夹角一样

C.C原子的4个价电子分别占据4个sp3杂化轨道

D.C原子有1个sp3杂化轨道由孤对电子占据

4.下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较，得出结论正确的是（）

A sp杂化轨道的夹角最大

B sp2杂化轨道的夹角最大

C sp3杂化轨道的夹角最大

D sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等

5. 乙烯分子中含有4个C—H和1个C=C双键，6个原子在同一平面上。下列关于乙烯分子的成键情况分析正确的是（）

A 每个C原子的2s轨道与2p轨道杂化，形成两个sp杂化轨道

B 每个C原子的1个2s轨道与2个2p轨道杂化，形成3个sp2杂化轨道

C 每个C原子的2s轨道与3个2p轨道杂化，形成4个sp3杂化轨道

D 每个C原子的3个价电子占据3个杂化轨道，1个价电子占据1个2p轨道

6. ClO-、ClO2-、ClO3-、ClO 4-中Cl都是以sp3杂化轨道与O原子成键的，试推测下列微粒的立体结构

7. 根据杂化轨道理论，请预测下列分子或离子的几何构型：

CO2， CO32-

H2S ， PH3

8. 为什么H2O分子的键角既不是90°也不是109°28′而是104.5°？

参考答案：

1~5 C C D A BD

6、直线；V型；三角锥形；正四面体

7、sp杂化，直线；

sp2杂化，三角形；

sp3杂化，V型；

sp3杂化，三角锥形

8、因为H2O分子中中心原子不是单纯用2p轨道与H原子轨道成键，所以键角不是90°；O 原子在成键的同时进行了sp3杂化,用其中2个含未成对电子的杂化轨道与2个H原子的1s 轨道成键，2个含孤对电子的杂化轨道对成键电子对的排斥的结果使键角不是109°28′，而是104.5°