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1、第2章第2节 共价键与分子的空间构型第1课时一些典型分子的空间构型1.了解一些常见简单分子的空间构型(如BeCl2、BF3、NH3、CH4、C2H4、C2H2、C6H6等分子)。2.了解杂化轨道理论的主要内容，并能用杂化轨道知识理论解释简单分子中共价键的形成和空间构型。目标导航基础知识导学重点难点探究随堂达标检测栏目索引一、甲烷分子的空间构型 基础知识导学答案1.轨道杂化和杂化轨道相近相同2.甲烷分子中碳原子的杂化类型2s2psp3sp3答案3.杂化轨道的类型与分子构型的关系杂化类型sp1sp2sp3参与杂化的原子轨道及数目ns111np _杂化轨道数目_杂化轨道间的夹角_ 123234180
2、120109.5答案杂化轨道示意图空间构型_ 实例BeCl2、CO2、CS2BCl3、BF3、BBr3CF4、SiCl4、SiH4直线形平面三角形正四面体形答案议一议1.2s轨道与3p轨道能否形成sp2杂化轨道？答答案案不能。只有能量相近的原子轨道才能形成杂化轨道。2s与3p不在同一能级组，能量相差较大。2.原子轨道杂化后，数量和能量有什么变化？答答案案杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同，但能量不同，ns轨道与np轨道的能量不同，杂化后，形成的一组杂化轨道能量相同。答案3.用杂化轨道理论解释NH3、H2O的空间构型？答答案案NH3分子中N原子的价电子排布式为2s22p3。1个2s 轨道和3个
3、2p轨道经杂化后形成4个sp3杂化轨道，其中3个杂化轨道中各有1个未成对电子，分别与H原子的1s轨道形成共价键，另1个杂化轨道中是成对电子，不与H原子形成共价键，sp3杂化轨道为正四面体形，但由于孤对电子的排斥作用，使3个NH键的键角变小，使NH3成为三角锥形的空间构型。H2O分子中O原子的价电子排布式为2s22p4。1个2s轨道和3个2p轨道经杂化后形成4个sp3杂化轨道，其中2个杂化轨道中各有1个未成对电子，分别与H原子的1s轨道形成共价键，另2个杂化轨道是成对电子，不与H原子形成共价键，sp3杂化轨道为正四面体形，但由于2对孤对电子的排斥作用，使2个OH键的键角变得更小，成为V形的空间构
4、型。答案4.CH4、NH3、H2O中心原子的杂化类型都为sp3，它们的键角为什么依次减小？从杂化轨道理论的角度思考，比较键角大小时有什么方法？答答案案CH4、NH3、H2O中心原子都采取sp3杂化，中心原子的孤对电子数依次为0对、1对、2对。由于孤对电子对共用电子对的排斥作用使键角变小，孤对电子数越多排斥作用越大，键角越小。比较键角时，先看中心原子杂化类型，杂化类型不同时，一般键角按sp1、sp2、sp3顺序依次减小；杂化类型相同时，中心原子孤对电子数越多，键角越小。二、苯分子的空间构型与大键答案1.苯的空间构型sp2共面答案2.苯分子中的大键苯分子中的大键：6个碳原子上各有1个未参与杂化的垂
5、直于碳环平面的p轨道，这6个轨道以“”的方式形成含有 个电子、属于 个C原子的大键。肩并肩66相关视频答案议一议1.苯分子中的键和键位置关系有何特点？答答案案苯分子中未参与杂化的2p轨道与3个sp2杂化轨道所在平面垂直，故形成的键和键垂直。答案2.根据甲烷、乙烯、乙炔、苯分子中碳原子杂化类型进行思考：在 中，中间碳原子和两边碳原子分别采用什么杂化类型？返回答案3.乙烯分子和苯分子中，成键碳原子均采用sp2杂化方式，二者化学性质为何有较大差异？答答案案在苯分子中，6个碳原子中未参与杂化的2p轨道形成大键，使原子轨道的重叠程度比乙烯分子中大，所以比乙烯分子中键的键能大，性质稳定。一、原子轨道杂化理
6、解要点 重点难点探究1.能量相近只有能量相近的原子轨道才能杂化(如ns与np)。2.数目不变杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相等。3.成键能力增强杂化改变原有轨道的形状和伸展方向，使原子形成的共价键更牢固。4.排斥力最小杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同。(1)杂化轨道只用于形成键或者用来容纳未参与成键的孤对电子。(2)未参与杂化的p轨道，可用于形成键。关键提醒解析答案例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1个电子解解析析
7、只有能量相近的原子轨道才能参与杂化，1s轨道与2s、2p轨道能量相差太大，不能形成杂化轨道，故A不正确，B正确；杂化轨道重叠程度更大，形成牢固的化学键，故C正确；并不是所有的杂化轨道中都有电子，可以是空轨道，也可以有1对孤对电子(如NH3、H2O的形成)，故D正确。A变式训练1下列关于杂化轨道的叙述正确的是()A.杂化轨道可用于形成键，也可用于形成键B.杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤对电子C.NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的3个p轨道与H原子的s轨道杂化 而成的D.在乙烯分子中1个碳原子的3个sp2杂化轨道与3个氢原子的s轨道重叠形成 3个CH 键解析答案二、分子的空间构型与杂化轨
8、道类型的关系1.ABm(ABmCn)型分子或离子中心原子杂化轨道类型的判断(1)杂化轨道数n(中心原子的价电子数配位原子的成键电子数电荷数)。注意如下规定：当电荷数为正值时，公式中取“”；当电荷数为负值时，公式中取“”。当配位原子为氧原子或硫原子时，配位原子的成键电子数为零；当配位原子为卤素原子或氢原子时，配位原子的电子数为1。(2)根据杂化轨道数判断杂化类型2.分子的空间构型与杂化类型的关系ABm中心原子杂化类型中心原子孤电子对数空间构型实例AB2sp10直线形CO2、CS2、BeCl2、HCN、N2O等AB3sp20平面三角形BF3、BCl3、BBr3、SO3、NO 、CH2O等AB21V
9、形SO2AB4sp30正四面体形AB31三角锥形NH3、PCl3、NF3、H3OAB2或A2B2V形H2S、NH 、H2O关键提醒杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同。(1)当杂化轨道全部用于形成键时，分子或离子的空间构型与杂化轨道的空间构型相同。(2)当杂化轨道中有未参与成键的孤对电子时：孤对电子对成键电子对的排斥作用，会使分子或离子的构型与杂化轨道的形状有所不同。相关视频例2 下列分子中中心原子杂化轨道的类型相同的是()A.BeCl2与BF3 B.CO2与SO2C.CCl4与NH3 D.C2H2和C2H4解析答案解题反思判断中心原子杂化类型的其他方法(1)根据价电子对数判断杂化轨道数中
10、心原子孤电子对数中心原子键数价电子对数。(2)根据共价键的类型判断中心原子形成1个叁键，则为sp1杂化，如CHCH，CHN；中心原子形成2个双键，则为sp1杂化，如O=C=O，S=C=S；中心原子形成1个双键，则为sp2杂化，如；中心原子形成4个单键，则为sp3杂化，如CH4、SiF4等。(3)根据分子(或离子)的空间构型判断正四面体形中心原子为sp3杂化；三角锥形中心原子为sp3杂化；平面三角形中心原子为sp2杂化；直线形中心原子为sp1杂化；V形中心原子可能为sp3杂化，也可能为sp2杂化。变式训练2下列有关NCl3分子的叙述正确的是()A.NCl3分子中的N原子采取sp2杂化B.NCl3
11、分子为平面三角形C.NCl3分子中ClNCl键角小于109.5D.NCl3分子中含有非极性键解析答案解解析析NCl3分子中心原子N原子的杂化轨道数为n(53)4，N原子的杂化类型为sp3，其中1个杂化轨道含有1对孤对电子，对成键电子对具有排斥作用，使键角小于109.5，NCl3分子为三角锥形，分子中NCl键为极性键。C返回比较键角大小方法(1)中心原子杂化类型不同时，键角按sp1、sp2、sp3顺序减小。(2)中心原子杂化类型相同时，孤电子对数越多，键角越小。解题反思1.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、sp1杂化轨道的夹角分别
12、为109.5、120、180C.四面体形、三角锥形、V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释D.杂化轨道全部参与形成化学键D 随堂达标检测123解析答案45解析解析杂化轨道用于形成键和容纳孤对电子。62.下列分子的空间构型可用sp2杂化轨道来解释的是()BF3CH2=CH2 CHCH PH3CH4A.B.C.D.A解析答案解解析析BF3、PH3、CH4中心原子的杂化轨道数分别为 (33)3、(53)4、(44)4，所以B、P、C的杂化类型分别为sp2、sp3、sp3杂化。双键C原子采取sp2杂化、叁键C原子采取sp1杂化，C2H4中C原子以sp2杂化，C2H2中C原子为sp1杂化。C6H6中的每
13、个C原子形成3个键，所以C原子采取sp2杂化。1234563.用鲍林的杂化轨道理论解释CH4分子的正四面体结构，下列说法不正确的是()A.C原子的4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D解析答案解解析析甲烷中C原子采取sp3杂化，每个杂化轨道上1个电子分别与1个H原子上的电子结合形成共价键，这四条共价键完全相同，轨道间的夹角为109.5，形成正四面体形的分子。1234564.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，其空间构型都是正四面体形B.CH
14、4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.AB3、AB2型的共价化合物，其中心原子A均分别采用sp2、sp1杂化轨道 成键解析答案1234565.下列分子中的碳原子采用sp2杂化的是()A.C2H2 B.CS2C.HCHO D.C3H8C解解析析饱和C原子采取sp3杂化，双键C原子采取sp2杂化，叁键C原子采取sp1杂化，所以C2H2中的C原子采取sp1杂化，HCHO分子中含有碳氧双键，C原子采取sp2杂化，C3H8中的C原子采取sp3杂化。CS2中C原子
15、的杂化轨道数为 (40)2，所以C采取sp1杂化。解析答案1234566.请完成下列各小题。(1)醛基中碳原子的轨道杂化类型是_。解析答案解析解析 中，碳原子形成3个键，1个键，碳原子采取sp2杂化。123456sp2(2)NO 离子的立体构型是_，N原子的杂化类型是_。解解析析N的杂化轨道数为(51)3，N原子含有1对孤电子对，故NO 的空间构型为V形。sp2V形(3)SO2分子中S原子价层电子对数是_对，S原子采取_杂化，SO2分子的空间构型为_，SO2的键角_(填“大于”、“等于”或“小于”)120。SO3分子中S原子的杂化轨道类型为_，空间构型为_。解析答案解解析析SO2分子中，S原子
16、的杂化轨道数为 3，S采取sp2杂化，但有1对孤电子对，所以键角小于120。SO2分子的空间构型为V形。SO3分子中，S原子杂化轨道数为 3，S采取sp2杂化，但S原子没有孤对电子，故SO3分子的空间构型为平面三角形。1234562sp2V形小于sp2平面三角形(4)的空间构型分别是_、_，S原子的杂化轨道类型分别是_、_。解析答案123456正四面体形三角锥形sp3sp3(5)O、S、Se原子的第一电离能由大到小的顺序为_；S单质的常见形式为S8，其环状结构如下图所示，S原子采用的轨道杂化方式是_。解析答案123456解解析析同一主族自上而下元素的第一电离能依次减小，所以第一电离能由大到小的顺序为OSSe；S原子与S原子形成2个共价键，且含有2对孤电子对，所以S原子的杂化类型为sp3杂化。OSSesp3返回(6)OF2分子构型为_，其中氧原子的杂化类型为_。解析答案解解析析OF2中O原子杂化轨道数为 4，O原子采取sp3杂化，且含有一对孤电子对，所以OF2的空间构型为V形。123456V形sp3