第二节杂化轨道理论

第二章第二节第三课时《杂化轨道理论简介》作业设计一、单项选择题I1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【参考答案】D【质量水平】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【参考答案】A【质量水平】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5【参考答案】C根据σ键和孤电子对的数量计算出价层电子对数，以此判断VSEPR 模型的形状，再根据孤电子对的数量判断出分子空间结构。

NH3分子有3个σ键和1对孤对电子，价层电子对数为4，VSEPR模型为四面体。

CH4分子有4个σ键，价层电子对数为4，VSEPR模型为正四面体。

NH3分子中还有一对未成键的孤对电子，对其他3个σ键有较大的排斥作用。

【质量水平】二、单项选择题II4．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【参考答案】C【质量水平】5．下列对乙烯分子中的化学键的分析正确的是( )A．sp2杂化轨道形成σ键、未参与杂化的2p轨道形成π键B．sp2杂化轨道形成π键、未参与杂化的2p轨道形成σ键C．C、C之间的化学键是未参与杂化的2p轨道形成的π键，C、H之间的化学键是sp2杂化轨道形成的σ键。

师生活动[复习]共价键类型：σ、π键，价层电子对互斥模型。

[质疑] 我们已经知道，甲烷分子呈正四面体形结构，它的4个C--H键的键长相同，H—C--H的键角为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π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ls原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。

为什么？［讲］碳原子具有四个完全相同的轨道与四个氢原子的电子云重叠成键。

［引入］碳原子的价电子构型2s22p2，是由一个2s轨道和三个2p轨道组成的，为什么有这四个相同的轨道呢？为了解释这个构型Pauling提出了杂化轨道理论。

[板书]三、杂化轨道理论简介1、杂化的概念：在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫杂化轨道。

[讲]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结构提出的。

为了解决甲烷分子四面体构型，鲍林提出了杂化轨道理论，它的要点是：当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，却得到4个相同的轨道，夹角109°28′，称为sp3杂化轨道，表示这4个轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的。

当碳原子跟4个氢原子结合时，碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的ls轨道重叠，形成4个C--Hσ键，因此呈正四面体的分子构型。

［投影］［讲］杂化轨道理论认为：在形成分子时，通常存在激发、杂化、轨道重叠等过程。

但应注意，原子轨道的杂化，只有在形成分子的过程中才会发生，而孤立的原子是不可能发生杂化的。

同时只有能量相近的原子轨道才能发生杂化，而1s轨道与2p轨道由于能量相差较大，它是不能发生杂化的。

［讲］我们需要格外注意的是，杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤对电子剩余的p轨道可以形成π键[投影] sp3杂化轨道[板书]2、杂化轨道的类型：(1) sp3杂化：1个s轨道和3个p轨道会发生混杂，得到4个相同的轨道，夹角109°28′，称为sp3杂化轨道。

第2课时 杂化轨道理论一、杂化轨道理论简介1．杂化轨道及其特点2．用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成在形成CH 4分子时，碳原子的一个2s 轨道和三个2p 轨道发生混杂，形成四个能量相等的sp 3杂化轨道。

四个sp 3杂化轨道分别与四个H 原子的1s 轨道重叠成键形成CH 4分子，所以四个C—H 键是等同的。

碳原子的sp 3杂化可表示如下：3．杂化轨道类型杂化类型 sp sp 2 sp 3 参与杂化的原 子轨道及数目 1个s 轨道 1个p 轨道1个s 轨道 2个p 轨道1个s 轨道 3个p 轨道杂化轨道的数目234判断正误(1)所有的原子轨道都参与杂化( ) (2)杂化轨道能量集中，有利于牢固成键( ) (3)杂化轨道与参与杂化的原子轨道的数目相同，但能量不同( )(4)第ⅠA 族元素成键时不可能有杂化轨道( ) (5)杂化轨道既可能形成σ键，也可能形成π键( ) (6)孤电子对不可能参加杂化( ) (7)s轨道和p 轨道杂化可能有sp 4出现( ) 答案 (1)× (2)√ (3)√ (4)√ (5)× (6)× (7)×应用体验下列有关sp 2杂化轨道的说法正确的是______(填序号)。

①由同一能层上的s 轨道与p 轨道杂化而成 ②共有3个能量相同的杂化轨道 ③每个sp 2杂化轨道中s 能级成分占三分之二 ④sp 2杂化轨道最多可形成2个σ键答案 ①② 解析 同一能层上s 轨道与p 轨道的能量差异不是很大，相互杂化的轨道的能量差异也不能过大，①正确；同种类型的杂化轨道能量相同，②正确；sp 2杂化轨道是由一个s 轨道与2个p 轨道杂化而成的，③不正确；sp 2杂化轨道最多可形成3个σ键，④不正确。

归纳总结杂化轨道理论的要点(1)原子形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。

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。

第二章分子结构与性质第二节分子的空间结构第二课时杂化轨道理论【必备知识基础练】1.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个价层电子分别占据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【答案】D【解析】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,这四个共价键完全相同,轨道间的夹角为109°28',形成正四面体形的分子。

2.(双选)下列分子中的中心原子采取sp2杂化的是()A.C6H6B.CO2C.SO3D.NH3【答案】AC【解析】苯分子中的碳原子采取sp2杂化,A项正确;CO2分子中的碳原子采取sp杂化,B项错误;三氧化硫分子中的S原子采取sp2杂化,C项正确;NH3分子中的氮原子采取sp3杂化,D项错误。

3.在BrCH CHBr分子中,C—Br采用的成键轨道是()A.sp-pB.sp2-sC.sp2-pD.sp3-p【答案】C【解析】分子中的两个碳原子都是采取sp2杂化,溴原子的价层电子排布式为4s24p5,4p轨道上的一个未成对电子与碳原子的一个sp2杂化轨道上的一个电子成键。

4.在SO2分子中,分子的空间结构为V形,S原子采用sp2杂化,那么SO2的键角()A.等于120°B.大于120°C.小于120°D.等于180°【答案】C【解析】由于SO2分子的VSEPR模型为平面三角形,从理论上讲其键角应为120°,但是由于SO2分子中的S 原子有一对孤电子对,对其他的两个化学键存在排斥作用,因此分子中的键角要小于120°。

5.下列关于N、NH3、N三种微粒的说法不正确的是()A.三种微粒所含有的电子数相等B.三种微粒中氮原子的杂化方式相同C.三种微粒的空间结构相同D.键角大小关系:N>NH3>N【答案】C【解析】N、NH3、N含有的电子数均为10,A正确;N、NH3、N三种微粒中氮原子的杂化方式均为sp3杂化,B 正确;N空间结构为正四面体形,NH3为三角锥形,N为V形,C错误;N、NH3、N三种微粒的键角大小关系为N>NH3>N,D正确。

杂化轨道理论完整课件一、教学内容本节课的教学内容来自于人教版初中化学九年级上册第四章第二节“杂化轨道理论”。

该章节主要介绍了杂化轨道的概念、杂化轨道的类型以及杂化轨道的应用。

具体内容包括：1. 杂化轨道的定义：原子内部的电子云在空间中的重新分布，形成了一组新的等价的轨道。

2. 杂化轨道的类型：sp、sp²、sp³、sp³d、sp³d²等。

3. 杂化轨道的应用：解释分子的几何构型、键角、键长等性质。

二、教学目标1. 学生能够理解杂化轨道的概念，掌握不同类型的杂化轨道及其应用。

2. 学生能够运用杂化轨道理论解释实际问题，提高解决问题的能力。

3. 学生能够通过本节课的学习，培养自己的抽象思维和逻辑推理能力。

三、教学难点与重点1. 教学难点：杂化轨道的类型及其应用。

2. 教学重点：杂化轨道的概念，杂化轨道与分子几何构型的关系。

四、教具与学具准备1. 教具：PPT、黑板、粉笔。

2. 学具：教材、笔记本、彩色笔。

五、教学过程1. 实践情景引入：通过展示一些分子的结构模型，让学生观察并猜测分子的几何构型。

2. 概念讲解：介绍杂化轨道的定义，解释不同类型的杂化轨道及其形成原因。

3. 例题讲解：以甲烷、氨气、水分子为例，讲解杂化轨道的应用。

4. 随堂练习：让学生根据杂化轨道理论，分析二氧化碳、一氧化碳、硫化氢等分子的几何构型。

6. 板书设计：列出杂化轨道的类型及其应用。

7. 作业设计答案1：甲烷为正四面体，氨气为三角锥，水为V形，二氧化碳为直线形，一氧化碳为线性，硫化氢为V形。

题目2：根据杂化轨道理论，解释为什么甲烷的键角为109°28'。

答案2：甲烷分子中，碳原子的四个sp³杂化轨道分别与四个氢原子的1s轨道形成σ键，由于四个sp³杂化轨道的电子云相互排斥，使得键角趋于109°28'。

六、课后反思及拓展延伸1. 课后反思：本节课通过实践情景引入，让学生直观地了解了杂化轨道的概念和应用。

第二章分子结构与性质第二节分子的空间结构第2课时杂化轨道理论简介一、选择题1．（2023·海南儋州高二校考期末）下列关于杂化轨道的说法错误的是A．并不是所有的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．杂化轨道都用来成键【答案】D【解析】参与杂化的原子轨道，其能量不能相差太大，如1s与2s、2p的能量相差太大，不能形成杂化轨道，即只有能量相近的原子轨道才能参与杂化，故A、B选项正确；杂化轨道的电子云一头大一头小，成键时利用大的一头，可使电子云的重叠程度更大，形成牢固的化学键，故C项正确；并不是所有的杂化轨道中都成键，也可以容纳孤电子对(如NH3、H2O的形成)，故D项错误。

2．（2022·新疆塔城高二校考期中）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空间结构和(S)采取何种杂化方式的说法正确的是A．三角锥形、sp3B．三角形、sp2C．平面三角形、sp2D．三角锥形、sp2【答案】A【解析】氯化亚砜中中心原子S上的孤电子对数为12×(6－2－2×1)＝1，σ键电子对数为3，价层电子对数为3＋1＝4，S原子采用sp3杂化，VSEPR模型为四面体形，略去1对孤电子对，SOCl2的空间结构为三角锥形；答案选A项。

3．（2023·四川雅安中学高二上学期10月月考）下列分子中，杂化类型相同，空间结构也相同的是A．BeCl2、CO2B．H2O、NH3C．NH3、HCHO D．H2O、SO2【答案】A【解析】A项，氯化铍分子中铍原子的价层电子对数2、孤对电子对数为0，铍原子的杂化方式为sp杂化，分子的空间结构为直线形，二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数2、孤对电子对数为0，碳原子的杂化方式为sp 杂化，分子的空间结构为直线形，则两者的杂化类型相同，空间结构也相同，正确；B项，水分子中氧原子的价层电子对数4、孤对电子对数为2，分子的空间结构为V形，氨分子中氮原子的价层电子对数4、孤对电子对数为1，分子的空间结构为三角锥形，两者的空间结构不同，错误；C项，氨分子中氮原子的价层电子对数4，氮原子的杂化方式为sp3杂化，甲醛分子中双键碳原子的杂化方式为sp2杂化，两者的杂化方式不同，错误；D项，水分子中氧原子的价层电子对数4，氧原子的杂化方式为sp3杂化，二氧化硫分子中硫原子的杂化方式为sp2杂化，两者的杂化方式不同，错误。

第二章分子结构与性质第二节分子的空间结构2.2.3 杂化轨道理论【教材分析】本节从分子结构的测定、三原子、四原子、五原子分子的立体构型为例，介绍典型分子立体构型；然后从价层电子对互斥理论和杂化轨道理论解释分子结构的多样性和复杂性，并根据上述理论判断简单分子和离子的构型。

【课程目标】一、新课导入甲烷呈正四面体形，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。

解释：当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道会发生，混杂时保持不变，却得到4个新的相同、不同的轨道，各指向的4个顶角，夹角，称为轨道，表示这4个轨道是由1个轨道和3个轨道杂化形成的。

当碳原子跟4个氢原子结合时，碳原子以4个sp杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个CH ，因此呈正四面体形的空间结构。

二、学生讨论（对照学案分组讨论、同步板书）三、聚焦展示学习目标一、杂化轨道理论(1)杂化轨道理论是一种理论，是鲍林为了解释分子的提出的。

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：原子轨道杂化后形成的一组新的原子轨道，叫做，简称轨道。

③轨道杂化的过程：激发→杂化→轨道重叠。

(2)杂化轨道理论要点：①原子在成键时，同一原子中的原子轨道可重新组合成杂化轨道。

①参与杂化的原子轨道数形成的杂化轨道数。

①杂化改变了原子轨道的、。

杂化使原子的成键能力。

①杂化前后原子轨道数目（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。

①原子轨道的杂化只有在的过程中才会发生，的原子不可能发生杂化。

①杂化轨道用于形成或者用来容纳未参与成键的。

第2课时 杂化轨道理论[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.通过对杂化轨道理论的学习，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。

一、杂化轨道及其类型1．杂化轨道的含义在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的原子轨道的过程叫做原子轨道的杂化。

重新组合后的新的能量相同的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。

2．原子轨道的杂化过程3．杂化轨道的类型(1)sp 3杂化轨道——正四面体形sp 3杂化轨道是由 s 轨道和 p 轨道杂化而成，每个sp 3杂化轨道都含有14s 和34p 的成分，sp 3杂化轨道间的夹角为 ，空间结构为正四面体形。

如图所示：(2)sp 2杂化轨道——平面三角形sp 2杂化轨道是由 s 轨道和 p 轨道杂化而成的，每个sp 2杂化轨道含有13s 和23p 的成分，sp 2杂化轨道间的夹角都是120°，呈平面三角形，如图所示：(3)sp 杂化——直线形sp 杂化轨道是由 s 轨道和 p 轨道杂化而成的，每个sp 杂化轨道含有12s 和12p 的成分，sp 杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形，如图所示。

(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( )(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sp 2杂化轨道( )1．常见的杂化轨道类型有哪些？什么是sp 3杂化？ 提示：2．如何判断杂化轨道类型？ 提示 ：3．填写下表：1．在中，中间的碳原子和两边的碳原子分别采用的杂化方式是( )A ．sp 2、sp 2B ．sp 3、sp 3C ．sp 2、sp 3D ．sp 、sp 32．(2022·湖南师大附中高二期末)下列分子或离子的中心原子为sp3杂化，且杂化轨道容纳了1个孤电子对的是() A．CH4、NH3B．BBr3、SO2－3C．SO2、BeCl2D．PCl3、H3O＋(1)杂化轨道理论的要点①原子形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。