第2章第2节 共价键与分子的空间结构【考点精研+知识架构+提分专练】 高二化学鲁科版（2019）选择性必修2

第2节共价键与分子的空间构型109.5°同为三原子分子，CO2和H2O

分子的空间结构却不同，为什么？H2OCO2直线形180°V形104.5°正四面体109.5°三角锥形107.3°CH4NH3疑问同为SP3杂化，CH4和NH3

分子的空间结构却不同，为什么？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，不可能得到四面体构型的甲烷分子。？？？为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，碳原子价电子:2s22p2思考一、分子空间结构的理论分析1、杂化轨道理论

阅读P41交流.研讨

甲烷分子的正四面体结构是怎样形成的？杂化：原子内部能量相近的原子轨道，在外界条件影响下重新组合的过程叫原子轨道的杂化.杂化轨道：原子轨道组合杂化后形成的一组新轨道轨道数目不变，形状变，能量变成一样。1.sp3杂化C的基态例：CH4分子形成2s2p2s2p激发态正四面体形sp3杂化态CHHHH109.5°

同一个原子的一个

ns

轨道与三个np

轨道进行杂化组合为sp3杂化轨道。sp3杂化轨道间的夹角是109.5,分子的几何构型为正四面体形。

为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，4个杂化轨道的伸展方向分别指向正四面体的四个顶点。

由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同的轨道。由于每个轨道中都含有1个s轨道和3个p轨道，因此我们把这种轨道称之为

sp3杂化轨道。148

四个H原子分别以4个s轨道与C原子上的四个sp3杂化轨道相互重叠后，就形成了四个性质、能量和键角都完全相同的s-sp3σ键，形成一个正四面体构型的分子。

109.5°2.sp

1杂化

同一原子中

ns-np

杂化成新轨道；一个

s

轨道和一个p轨道杂化组合成两个新的

sp

1杂化轨道。例：

BeCl2分子形成激发2s2pBe基态2s2p激发态杂化键合直线形sp杂化态直线形化合态ClBeCl1803.sp2杂化sp2杂化轨道间的夹角是120度，分子的几何构型为平面正三角形2s2pB的基态2s2p激发态正三角形sp2杂化态BF3分子形成BF

FFFBF1200F

乙烯中的Ｃ在轨道杂化时，有一个Ｐ轨道未参与杂化，只是Ｃ的２s与两个２p轨道发生杂化，形成三个相同的sp2杂化轨道，三个sp2杂化轨道分别指向平面三角形的三个顶点。未杂化p轨道垂直于sp2杂化轨道所在平面。杂化轨道间夹角为120°。

一、杂化轨道理论杂化：原子内部能量相近的原子轨道，在外界条件影响下重新组合的过程叫原子轨道的杂化.杂化轨道：原子轨道组合杂化后形成的一组新轨道杂化轨道类型：sp1、sp2、sp3等杂化结果：重新分配能量和空间方向，组成数目相等成键能力更强的原子轨道杂化轨道用于:容纳σ键电子（未成对电子）和孤对电子

一、杂化轨道理论杂化：原子内部能量相近的原子轨道，在外界条件影响下重新组合的过程叫原子轨道的杂化.杂化轨道：原子轨道组合杂化后形成的一组新轨道杂化轨道类型：sp1、sp2、sp3等杂化结果重新分配能量和空间方向，组成数目相等成键能力更强的原子轨道杂化轨道用于:容纳σ键电子（未成对电子）和孤对电子

为什么氨分子的键角是107.3°？

OHH①形成分子时，由于原子间的相互作用，使同一原子内部能量相近的不同类型原子轨道重新组合形成的一组新的能量相同的杂化轨道。有多少个原子轨道发生杂化就形成多少个杂化轨道。②杂化轨道的电子云一头大，一头小，成键时利用大的一头，可以使电子云重叠程度更大，从而形成稳定的化学键。即杂化轨道增强了成键能力。③杂化轨道之间在空间取最大夹角分布，使相互间的排斥能最小，故形成的键较稳定。不同类型的杂化轨道之间夹角不同，成键后所形成的分子就具有不同的空间构型。多个中心原子的SP1杂化-乙炔分子的形成基态碳原子价电子排布↑↓↑↑2s2p↑↑↑↑2s2p激发四个原子轨道杂化2个sp杂化原子轨道↑↑↑↑sp2p一个s轨道和一个p轨道杂化,产生两个等同的sp杂化轨道,sp杂化轨道间夹角180°，呈直线形。乙炔的形成乙炔分子中的共价键乙炔球棍模型乙炔填充（比例）模型

两个碳原子的sp杂化轨道沿各自对称轴形成sp-sp键，另两个sp杂化轨道分别与两个氢原子的1s轨道重叠形成两个sp-s键，每个原子的两个p轨道分别从侧面相互重叠，形成两个相互垂直的P-P键，形成乙炔分子。多中心原子的SP2杂化-苯分子的形成（P44）从苯的结构简式看，苯分子好像具有双键，苯应该具有乙烯的化学性质，当实验并非如此，那苯分子中究竟存在怎样的化学键？苯分子中的每个碳原子均发生了sp2杂化。未杂化的p轨道肩并肩形成苯分子中的大π键大π键每个碳原子sp2杂化的三个轨道在苯分子中与相邻的2个C和一个H，形成3个σ键sp型的三种杂化（只有一个中心原子）杂化类型sp1sp2sp3参与杂化原子轨道1个s+1个p1个s+2个p1个s+3个p杂化轨道数2个sp1杂化轨道3个sp2杂化轨道4个sp3杂化轨道杂化轨道间夹角180o120o109.5o空间构型直线平面正三角形正四面体实例BeCl2，HCNBF3,BCl3CH4，CCl4

不等性sp31个s+3个p4个sp3杂化轨道（不全部参与成键）107.3o104.5o三角锥V形NH3

H2ONH4+H3O+sp型的三种杂化（多个中心原子）杂化类型sp1sp2sp3参与杂化原子轨道1个s+1个p1个s+2个p1个s+3个p杂化轨道数2个sp1杂化轨道3个sp2杂化轨道4个sp3杂化轨道杂化轨道间夹角180o120o109.5o空间构型直线平面矩形、平面正六边形实例C2H2C2H4,C6H6C2H6非中心原子：Cl（F、Br、I）等同于H提示：中心原子：同主族的可以互换（如P等同于N、S等同于O等）通常双原子分子中没有发生杂化课堂练习写出下列分子的的杂化轨道类型及空间构型

NH3、BeCl2、PCl3、BF3、CS2、H2O、SiCl4(2)一个分子或离子中的价电子对在空间的分布模型

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直线形平面三角形正四面体三角双锥体正八面体(1)理论要点——中心原子价电子对（包括成键电子对和孤电子对）之间存在排斥力，使分子中其他原子处于尽可能远的位置。二.价电子对互斥理论（又称VSEPR理论）HgCl2BF3CCl4PCl5SF6ABm型分子的价电子对（n）计算的方法ABm分子（A是中心原子，B是配位原子，m指配位原子个数）其中，中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数，配位原子是卤素原子、H原子提供1个价电子，O原子和S原子不提供电子。例如：H2O的中心原子为O原子，其价电子数为6，H原子提供1个价电子，可知：2sp直线形3sp2平面正三角形4sp3

正四面体价电子对数杂化轨道空间构型杂化类型【小结】中心原子的价电子对均为成键电子对时，杂化轨道形状即分子的空间构型。5sp3d

三角双锥6sp3d2

正八面体价电子对数杂化轨道空间构型杂化类型【过渡】中心原子的价电子对不都是为成键电子对时，分子的空间构型？水分子中氧原子的孤对电子=4-2（配位原子个数）=2H2O电子式：成键电子对孤电子对水分子空间结构预测水分子空间结构化学式价层电子对数杂化轨道类型VSEPR模型孤对电子数分子或离子的立体构型CH4

NH3CO2SO2CCl4SO42-NO3-NH4+

【学习活动1】

ABm型几种分子或离子的中心原子上的孤电子对数及空间结构4SP3

正四面体0正四面体

4SP3

正四面体1三角锥形2SP1

直线型0直线型

3SP2

平面三角形1V形4SP3

正四面体0正四面体

4SP3

正四面体0正四面体3SP2

平面三角形

0平面三角形

4SP3

正四面体0正四面体CH4键角：109.28°NH3键角：107.3°【学习活动2】交流.研讨阅读后并思考，氨气中的氮原子发生SP3杂化，实验测得氨分子中的键角为107.3°而不是109.28°？H2O键角：104.5°排斥力

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孤对-孤对>孤对-成键电子对>成键电子对之间等电子原理化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子具有相同的空间结构和相同的化学键类型等结构特征。例如：SO42-、PO43-、ClO4-属于等电子体，