2025年高二化学选择性必修2（人教版）同步课件 第二章 第二节 第2课时 杂化轨道理论

杂化轨道理论第2课时第二章

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核心素养

发展目标1.通过对杂化轨道理论的学习，能从微观角度理解中心原子的杂化轨道类型对分子空间结构的影响。2.掌握中心原子杂化轨道类型判断的方法，建立分子空间结构分析的思维模型。

内容索引一、杂化轨道及其类型二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系课时对点练杂化轨道及其类型><一1.用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的

轨道和3个

轨道发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，却得到4个新的能量相同、方向不同的轨道，各指向正面体的4个顶角，夹角为109°28'，称为sp3杂化轨道。当碳原子跟4个氢原子结合时，碳原子以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—Hσ键，因此呈现__________形的空间结构。一、杂化轨道及其类型2s2psp3正四面体2.杂化轨道的形成及特点3.杂化轨道的类型(1)sp3杂化轨道sp3杂化轨道是由

个s轨道和

个p轨道杂化而成的，sp3杂化轨道间的夹角为

，空间结构为__________(如图所示)。13109°28'正四面体形(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杂化轨道间的夹角都是

，呈

(如图所示)。12120°平面三角形(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杂化轨道间的夹角为

，呈

(如图所示)。11180°直线形

应用体验1.正误判断(1)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(4)杂化轨道能量更集中，有利于牢固成键√√√√

应用体验(5)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，未参与杂化的p轨道可用于形成π键(6)2s轨道和3p轨道能形成sp2杂化轨道√×

应用体验2.下列分子的中心原子杂化轨道类型相同的是A.CO2与SO2

B.CH4与NH3C.BeCl2与BF3

D.C2H2与C2H4√

应用体验CO2的C原子为sp杂化，SO2的S原子为sp2杂化，A项错误；CH4和NH3的中心原子均为sp3杂化，B项正确；BeCl2的Be原子为sp杂化，BF3的B原子为sp2杂化，C项错误；C2H2的C原子为sp杂化，C2H4的C原子为sp2杂化，D项错误。

应用体验

√

应用体验CH4中碳原子为sp3杂化但不含孤电子对，故A错误；BBr3中B原子为sp2杂化且不含孤电子对，故B错误；SO2中S原子为sp2杂化，含有1个孤电子对，BeCl2中Be原子为sp杂化且不含孤电子对，故C错误。

应用体验4.下列分子中的中心原子的杂化方式为sp杂化，分子的空间结构为直线形且分子中没有形成π键的是A.CH≡CH B.CO2C.BeCl2

D.BF3√

应用体验CH≡CH中含有三键，有π键，故不选A；CO2的结构式为O==C==O，分子中含有碳氧双键，含有π键，故不选B；BeCl2分子中，Be原子含有两个共价单键，不含孤电子对，所以价层电子对数是2，中心原子以sp杂化轨道成键，分子中不含π键，故选C；BF3中B原子含有3个共价单键，所以价层电子对数是3，中心原子以sp2杂化轨道成键，故不选D。返回

归纳总结以碳原子为中心原子的分子中碳原子的杂化轨道类型(1)没有形成π键，采取sp3杂化，如CH4、CCl4等。(2)形成一个π键，采取sp2杂化，如CH2==CH2等。(3)形成两个π键，采取sp杂化，如CH≡CH、CO2等。杂化轨道类型与分子空间结构的关系><二二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系1.杂化轨道用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。(1)没有孤电子对：能量相同的杂化轨道彼此远离→形成的分子为对称结构。(2)有孤电子对：孤电子对占据一定空间且对成键电子对产生排斥→形成的分子的空间结构发生变化。2.杂化轨道与分子的空间结构的关系(1)杂化轨道全部用于形成σ键杂化类型spsp2sp3轨道组成一个ns和一个np一个ns和两个np一个ns和三个np轨道夹角180°120°109°28'杂化轨道示意图

杂化类型spsp2sp3实例BeCl2BF3CH4分子的空间结构_____________________________直线形平面三角形正四面体形(2)杂化轨道中有未参与成键的孤电子对杂化类型sp2sp3中心原子所在族第ⅥA族第ⅤA族第ⅥA族中心原子的孤电子对数112分子空间结构V形三角锥形V形实例SO2NH3、PCl3、PH3H2O、H2S

CH4、NH3、H2O中心原子的杂化轨道类型都是sp3，键角为什么依次减小？从杂化轨道理论的角度比较键角大小。深度思考提示CH4、NH3、H2O中心原子都采取sp3杂化，中心原子上的孤电子对数依次为0、1、2。由于孤电子对对共用电子对的排斥作用使键角变小，孤电子对数越多排斥作用越大，键角越小。比较键角时，先看中心原子杂化轨道类型，杂化轨道类型不同时，键角一般按sp、sp2、sp3顺序依次减小；杂化轨道类型相同时，中心原子孤电子对数越多，键角越小。

应用体验1.正误判断(1)杂化轨道的空间结构与分子的空间结构不一定一致(2)杂化轨道间的夹角与分子内的键角一定相同(3)凡AB3型共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键(4)NH3分子的空间结构为三角锥形，则氮原子的杂化方式为sp3(5)C2H4分子中的键角都约是120°，则碳原子的杂化方式是sp2√××√√

应用体验2.下列分子的空间结构可用sp2杂化轨道来解释的是①BF3

②CH2==CH2

③

④CH≡CH

⑤NH3

⑥CH4A.①②③ B.①⑤⑥

C.②③④

D.③⑤⑥√

应用体验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夹角为120°；②C2H4中碳原子以sp2杂化，未杂化的2p轨道重叠形成π键；③与②相似；④乙炔中的碳原子为sp杂化，未杂化的2p轨道重叠形成π键；⑤NH3中的氮原子为sp3杂化；⑥CH4中的碳原子为sp3杂化。

应用体验

√

应用体验

应用体验

应用体验4.(2024·苏州高二检测)已知某XY2分子属于V形分子，下列说法正确的是A.X原子一定是sp2杂化B.X原子一定为sp3杂化C.X原子上一定存在孤电子对D.VSEPR模型一定是平面三角形√

应用体验若X原子无孤电子对，则它一定是直线形分子，若X有1个孤电子对或2个孤电子对，则XY2一定为V形分子，此种情况下X的原子轨道可能为sp2杂化，也可能是sp3杂化，A、B项错误，C项正确；若X有2个孤电子对，则该分子的VSEPR模型为四面体形，D项错误。

应用体验5.按要求回答下列问题：(1)CH3COOH中C原子的杂化轨道类型是

。

sp3、sp2CH3COOH分子中，—CH3和—COOH上的碳原子的杂化轨道类型分别是sp3和sp2。

应用体验(2)醛基中碳原子的杂化轨道类型是

。

sp2

上的碳原子形成3个σ键和1个π键，采取sp2杂化。

应用体验(3)化合物

中阳离子的空间结构为

，阴离子的中心原子采取

杂化。

(4)X的单质与氢气可化合生成气体G，G的水溶液的pH>7。G分子中X原子的杂化轨道类型是

。

三角锥形G是NH3，N原子采取sp3杂化。sp3sp3

归纳总结返回

课时对点练题组一杂化轨道理论1.下列有关杂化轨道的说法不正确的是A.原子中能量相近的某些轨道，在成键时能重新组合成能量相等的新轨道B.轨道杂化前后轨道数目可以相等，也可以不等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.杂化轨道可分为sp、sp2、sp3杂化等√123456789101112131415123456789101112131415原子中能量相近的某些轨道，在成键时能重新组合成能量相等的新轨道，轨道数不变，轨道形状发生变化，A正确、B错误；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，这样形成的分子才能最稳定，C正确。2.(2023·长沙南雅中学高二检测)能正确表示CH4中碳原子成键方式的示意图为A.

B.

C.

D.

√123456789101112131415123456789101112131415碳原子中的2s轨道与2p轨道形成4个等性的杂化轨道，因此碳原子最外层上的4个电子分占在4个sp3杂化轨道上并且自旋状态相同。3.在乙烯分子中有5个σ键、1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.碳与氢原子之间是sp2杂化轨道形成的σ键，碳与碳原子之间是未参加

杂化的2p轨道形成的π键D.碳与碳原子之间是sp2杂化轨道形成的σ键，碳与氢原子之间是未参加

杂化的2p轨道形成的π键√123456789101112131415乙烯分子中存在4个C—H和1个C==C，碳原子上没有孤电子对，成键电子对数为3，则C原子采取sp2杂化，碳氢键是sp2杂化轨道形成的σ键，碳碳双键中有1个是sp2杂化轨道形成的σ键，还有1个是未参加杂化的2p轨道形成的π键，A项正确。1234567891011121314154.(2023·西安第一中学高二检测)s轨道与s轨道重叠形成的共价键可用符号表示为s⁃sσ键，p轨道与p轨道以“头碰头”方式重叠形成的共价键可用符号表示为p⁃pσ键，请你指出下列分子中含有s⁃sp2σ键的是A.N2 B.C2H4

C.C2H2

D.HCl√123456789101112131415N2存在p⁃p

σ键和π键，A项错误；C2H4中，C原子为sp2杂化，存在s⁃sp2

σ键，B项正确；C2H2中，中心C原子发生sp杂化，形成s⁃sp

σ键，C项错误；HCl中只存在s⁃p

σ键，D项错误。123456789101112131415

√123456789101112131415

6.下列分子所含原子中，既有sp3杂化，又有sp2杂化的是A.乙醛［

］

B.丙烯腈［

］C.甲醛［

］

D.丙炔［

］√123456789101112131415甲基中C原子为sp3杂化，—CHO中C原子为sp2杂化，A项正确；碳碳双键中C原子为sp2杂化，—CN中C原子为sp杂化，B项错误；—CHO中C原子为sp2杂化，C项错误；甲基中C原子为sp3杂化，碳碳三键中C原子为sp杂化，D项错误。123456789101112131415

√123456789101112131415

123456789101112131415√123456789101112131415

9.氯化亚砜(SOCl2)是一种很重要的化学试剂，可以作为氯化剂和脱水剂。下列关于氯化亚砜分子的VSEPR模型、分子的空间结构和中心原子(S)采取的杂化方式的说法正确的是A.四面体形、三角锥形、sp3B.平面三角形、V形、sp2C.平面三角形、平面三角形、sp2D.四面体形、三角锥形、sp2√123456789101112131415

12345678910111213141510.下列说法不正确的是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°28'、120°、180°C.ⅠA族元素成键时不可能有杂化轨道D.杂化轨道全部参与形成共价键√123456789101112131415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，杂化后轨道的形状发生变化，A正确；sp3、sp2与sp杂化轨道的空间结构分别为正四面体形、平面三角形和直线形，因此其杂化轨道的夹角分别为109°28'、120°和180°，B正确；杂化轨道可以部分参与形成共价键，部分容纳孤电子对，D错误。12345678910111213141511.下列说法正确的是A.PCl3分子是三角锥形，这是因为磷原子是sp2杂化的结果B.sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化

轨道C.中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构可能是四面体形或三角锥

形或V形D.AB3型的分子空间结构必为平面三角形√123456789101112131415PCl3中P原子形成3个σ键，有1个孤电子对，采取sp3杂化，PCl3分子是三角锥形，A项错误；sp3杂化轨道是由能量相近的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道，B项错误；中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构可能是四面体形(如CH3Cl)或三角锥形(如NH3)或V形(如H2O)，C项正确；AB3型的分子空间结构可能为平面三角形(如BF3)或三角锥形(如NH3)，D项错误。123456789101112131415

√123456789101112131415123456789101112131415

13.(2024·杭州学军中学高二月考)下表中各粒子对应的空间结构及解释均错误的是123456789101112131415选项粒子空间结构解释ANF3三角锥形N原子采用sp3杂化BSeO2平面三角形Se原子采用sp2杂化，与H2O中的O原子杂化方式不同CC2H2直线形C原子采用sp2杂化且C原子的价电子均参与成键DSCl2V形S原子采用sp3杂化√

123456789101112131415

12345678910111213141514.已知：①红磷在氯气中燃烧可以生成两种化合物——PCl3和PCl5，氮与氢也可形成两种化合物——NH3和NH5。②PCl5分子中，P原子的1个3s轨道、3个3p轨道和1个3d轨道发生杂化形成5个sp3d杂化轨道，PCl5分子呈三角双锥形()。123456789101112131415(1)NH3、PCl3和PCl5分子中，所有原子的最外层电子数都是8个的是____(填分子式)，该分子的空间结构是

。

(2)下列关于PCl5分子的说法正确的有

(填字母)。

A.PCl5分子中磷原子没有孤电子对B.PCl5分子中没有形成π键C.PCl5分子中所有的Cl—P—Cl键角都相等123456789101112131415PCl3三角锥形AB(3)N、P是同一族元素，P能形成PCl3、PCl5两种氯化物，而N只能形成一种氯化物NCl3，而不能形成NCl5，原因是_________________________________________________。

(4)经测定，NH5