高中化学人教版 (2019)选择性必修2第二章 分子结构与性质第二节 分子的空间结构背景图ppt课件

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第二章 分子结构与性质第二节 分子的空间结构背景图ppt课件，共46页。PPT课件主要包含了杂化轨道及其类型，°28′，正误判断，深度思考，填写下表，＋2＝2，＋3＝3，sp2，＋4＝4，sp3等内容，欢迎下载使用。

第二节　分子的空间结构
第2课时　杂化轨道理论
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。
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。重新组合后的新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。2．用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成在形成CH4分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，得到4个新的能量相同、方向不同的轨道，各指向正四面体的4个顶角，夹角109°28′，称为sp3杂化轨道，碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道重叠形成4个C—H σ键，呈现正四面体的空间结构。
3．杂化轨道的形成及其特点
4．杂化轨道的类型(1)sp3杂化轨道——正四面体形
(2)sp2杂化轨道——平面三角形
(3)sp杂化——直线形
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，孤立的原子时不可能发生杂化。( )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sp2杂化轨道。( )
1．常见的杂化轨道类型有哪些？什么是sp3杂化轨道？提示：常见的杂化轨道类型有sp、sp2、sp3。同一原子内由1个s轨道和3个p轨道参与的杂化称为sp3杂化。2．如何判断杂化轨道类型？提示：判断杂化轨道类型，首先判断杂化轨道数，杂化轨道数＝中心原子孤电子对数＋中心原子结合的原子数，由杂化轨道数即可判断杂化轨道类型。
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形成杂化轨道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．杂化轨道可用于形成σ键
解析：同一原子中参与杂化的原子轨道，其能量不能相差太大，如1s轨道与2s、2p轨道能量相差太大，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，A项错误，B项正确；杂化轨道能量集中，形成牢固的化学键，C项正确；杂化轨道可用于形成σ键，D项正确。故选A。
2．下列有关杂化轨道的说法不正确的是( )A．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B．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°C．杂化轨道全部参加形成化学键D．杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变
解析：中心原子采取sp3杂化的分子，VSEPR模型是四面体，但其立体构形不一定是正四面体，如：水和氨气分子中中心原子采取sp3杂化，但H2O是V形，NH3是三角锥形，故四面体形、三角锥形、V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释，故A正确；sp3、sp2、sp杂化轨道其空间构型分别是正四面体、平面三角形、直线形，所以其夹角分别为109°28′、120°、180°，故B正确；杂化轨道可以部分参加形成化学键，例如NH3中N发生了sp3杂化，形成了4个sp3杂化轨道，但是只有3个参与形成化学键，故C错误；杂化前后的轨道数不变，杂化后，各个轨道尽可能分散，对称分布，导致轨道的形状发生了改变，故D正确。故选C。
3．下列关于杂化轨道的叙述中，不正确的是( )A．苯分子中所有碳原子均采取sp2杂化成键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．SO2和C2H4分子中的中心原子S和C是通过sp2杂化轨道成键D．中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子一定为四面体结构
解析：苯分子中的每个碳原子与相邻两个碳原子及与之相连的一个氢原子形成3个σ键，同时每个碳原子还有一个未参加杂化的2p轨道，它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，形成一个大π键，而杂化轨道用于形成σ键或者容纳孤电子对，因此苯分子中所有碳原子均采取sp2杂化成键，故A项正确；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，如NH3中N是sp3杂化，所以形成4个杂化轨道，其中3个用于形成N—H σ键，还有1个用于容纳未参与成键的孤电子对，故B项正确；根据杂化轨道理论，SO2中S的杂
(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。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(如2s、2p)。④杂化前后原子轨道数目不变(参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目)，且杂化轨道的能量相同。
⑤杂化轨道成键时要满足化学键间最小排斥原理，使轨道在空间取得最大夹角分布，故杂化后轨道的伸展方向、形状发生改变，但杂化轨道的形状完全相同。⑥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。(2)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。
1．当杂化轨道全部用于形成σ键时，分子或离子的空间结构与杂化轨道的空间结构相同。
二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系
2．当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，孤电子对对成键电子对的排斥作用，会使分子或离子的空间结构与杂化轨道的形状有所不同。
3．中心原子轨道杂化类型的判断(1)利用价层电子对互斥理论、杂化轨道理论判断分子构型的思路(2)根据VSEPR模型判断价层电子对数　　4　　　 　3　　 　　2VSEPR模型　四面体形　　三角形　　直线形杂化类型　　　　sp3　　　　　sp2　　　sp(3)有机物中碳原子杂化类型的判断：饱和碳原子采取sp3杂化，连接双键的碳原子采取sp2杂化，连接三键的碳原子采取sp杂化。
4．等电子原理：原子总数相同、价电子总数相同的分子，具有相似的化学键特征，它们的许多性质是相近的。满足等电子原理的分子称为等电子体。例如CO和N2具有相同的原子总数和相同的价电子总数，属于等电子体。
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．NH3分子的空间结构为三角锥形，则氮原子的杂化方式为sp3。( )4．C2H4分子中的键角都约是120°，则碳原子的杂化方式是sp2。( )
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。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。
1．下列粒子的中心原子的杂化轨道类型和粒子的空间结构不正确的是( )A．PCl3中P原子为sp3杂化，分子空间结构为三角锥形B．OF2中O原子为sp杂化，分子空间结构为直线形
2．从微粒结构角度分析，下列说法错误的是( )
中心原子杂化轨道类型的判断方法(1)根据杂化轨道之间的夹角判断：若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则中心原子采取sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则中心原子采取sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则中心原子采取sp杂化。(2)根据价层电子对数判断：若价层电子对数为4，则中心原子采取sp3杂化；若价层电子对数为3，则中心原子采取sp2杂化；若价层电子对数为2，则中心原子采取sp杂化。
1．关于原子轨道的说法正确的是( )A．sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道杂化形成的一组能量相同的新轨道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轨道杂化而形成的C．凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其立体构型都是正四面体D．凡AB2型的共价化合物，其中心原子A均采用sp杂化轨道成键
解析：sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的1个s轨道和3个p轨道杂化形成的一组能量相同、数量与原理相同的新轨道，A正确；CH4分子中的sp3杂化轨道是由C原子的2s轨道和2p轨道杂化而形成的，B错误；由于孤电子对也会占据杂化轨道，所以中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子的立体构型不一定是正面体形，如水分子为V形，氨气分子为三角锥形，C错误；AB2型的共价化合物，中心原子A也可以是sp2杂化、sp3杂化，如H2O中O为sp3杂化，SO2中S为sp2杂化，D错误。故选A。
2．s轨道与s轨道重叠形成的共价键可用符号表示为σ s－s，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σ p－p，请你指出下列分子中含有σ s－sp2键的是( )A．N2 B．C2H4 C．C2H2 D．HCl解析：N2存在σ p－p和π键，A项错误；C2H4中，C原子为sp2杂化，存在σ s－sp2键，B项正确；C2H2中，中心C原子发生sp杂化，形成σ s－sp键，C项错误；HCl中只存在σ s－p键，D项错误。故选B。
3．下表中各粒子对应的立体结构及杂化方式均正确的是( )
解析：SO3分子中价层电子对个数＝σ键个数＋孤电子对个数＝3＋(6－3×2)/2＝3，所以硫原子采用sp2杂化，为平面三角形结构，故A错误；SO2的价层电子对个数＝2＋(6－2×2)/2＝3，硫原子采取sp2杂化，该分子为V形结构，故B错误；碳酸根离子中价层电子对个数＝σ键个数＋孤电子对个数＝3＋(4＋2－3×2)/2＝3，所以原子杂化方式是sp2，为平面三角形结构，故C错误；乙炔(CH≡CH)分子中每个C原子含有2个σ键和2个π键，价层电子对个数是2，为sp杂化，为直线形，故D正确。故选D。
4．P原子在形成PCl5分子时，3s、3p轨道和1个3d轨道参与形成sp3d杂化，PCl5的空间构型为三角双锥形(如下图所示)。下列关于PCl5分子的说法不正确的是( )A．PCl5分子中价电子对数为5B．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D．SF4分子中S原子也采用sp3d杂化
5．如图是甲烷分子中C原子sp3杂化轨道电子云图：(1)甲烷分子中C—H键的键角为________________。(2)乙烯和乙炔的电子式分别为_________________、_____________，请你比较乙烯和乙炔分子中“C===C”和“C≡C”的键长大小：________________________。乙炔和乙烯一样都能和溴水发生加成反应并使溴水褪色，请你预测在同浓度同体积的溴水中分别通入乙烯和乙炔时，________(选填“乙烯”或“乙炔”)使溴水褪色的时间短；同温同压下，使等体积等浓度的溴水正好褪色，消耗的________(选填“乙烯”或“乙炔”)少。
r(C===C)>r(C≡C)
(3)苯分子中C原子以sp2杂化轨道成键，6个C原子中每个C原子的2s轨道和其中2个2p轨道形成3个sp2杂化轨道，其中1个sp2杂化轨道与1个H原子形成1个σ键、另外2个sp2杂化轨道分别与另外2个C原子的sp2杂化轨道形成2个σ键而形成1个六元环，而每个C原子未参与杂化的另1个sp2轨道均垂直于这个六元环所处的平面且相互之间“肩并肩”重叠形成1个“大π键”，如图：
请你猜想：①苯分子中每个碳碳键的键长是否相等？________；②苯分子中碳碳键的键长与C—C键、C===C键、C≡C键的键长相比，处于__________________________的键长之间。解析：(1)甲烷分子的空间结构是正四面体形，C—H键的键角为109°28′。
C—C键和C===C键