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1、精品化学教学资料第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了解典型的分子空间构型，能够制作典型分子的空间模型。 2了解杂化轨道理论，掌握常见的杂化轨道类型。 (重点)3能够应用杂化轨道理论解释典型分子的空间构型。(难点)甲 烷 分 子 的 空 间 构 型基础初探教材整理1轨道杂化和杂化轨道1. 2甲烷中碳原子的杂化类型。(1)任意能级的s轨道和p轨道都可以形成杂化轨道。()(2)有多少个原子轨道发生杂化就形成多少个杂化轨道。()(3)杂化轨道用于形成键。()(4)杂化轨道能量相同。()教材整理2杂化轨道的类型杂化类型sp1sp2sp3用于杂化的原子轨道及数目s111p123杂
2、化轨道的数目234杂化轨道间的夹角180120109.5空间构型直线形平面三角形正四面体形实例CO2、C2H2BF3、苯、乙烯CH4、CCl41个s轨道和2个p轨道能否形成sp1杂化轨道？【提示】不能。轨道杂化后形成杂化轨道的数目与杂化之前相同。1个s轨道和2个p轨道形成sp2杂化轨道。合作探究探究背景NH3、CH4两分子中，N、C原子都采用sp3杂化，NH3分子空间构型是三角锥形，CH4分子是正四面体形。探究问题1形成sp3杂化的原子轨道是哪些？杂化轨道夹角是多少？【提示】2s和2p原子轨道，109.5。2两分子空间构型不同的原因是什么？【提示】形成的4个sp3杂化轨道中，NH3分子中只有三
3、个轨道中的未成对电子与H原子的1s电子成键。另1个轨道中有一对未成键的孤对电子不参加成键，但对成键电子对有较强的排斥作用，使三个NH键角变小，成为三角锥形。而CH4分子中4个杂化轨道都分别与4个H原子形成共价键，轨道夹角共价键键角109.5，为正四面体形。核心突破1杂化轨道的特点(1)形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。(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)杂化前后轨道数目不变。(4)杂化后轨道伸展方向、形状发生改变。(5)只有能量相近的轨道才能杂化(ns、np)。2分子空间构型的确定轨道杂化类型电子对的空间构型成键电子对数孤对电子
4、数电子对的排列方式分子的空间构型实例sp1直线型20直线形HCCH BeCl2 CO2sp2平面三角形30平面三角形BF3 BCl321V形SnBr2 PbCl2sp3四面体40正四面体CH4 CCl431三角锥NH3 NF322V形H2O 题组冲关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轨道数目杂化前后可以相等，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、能量最低原则CCH4分子中两个sp3杂化轨道的夹角为109.5【解析】轨道数目杂化前后一定相等。【答案】B2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
5、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电子【解析】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，故A项错误，B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会有电子，也可以是空轨道，也可以有一对孤电子对(如NH3、H2O的形成)，故D项正确。【答案】A3能正确表示CH4中碳原子成键方式的示意图为()【解析】碳原子中的2s轨道与2p轨道形成4个等性的杂化轨道，因
6、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方向相同。【答案】D4乙炔分子中的碳原子采取的杂化方式是()Asp1杂化Bsp2杂化Csp3杂化 D无法确定【解析】乙炔的结构式为HCCH，其空间构型为直线形，属于sp1杂化。【答案】A5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()Asp2sp2 Bsp3sp3Csp2sp3 Dsp1sp3【解析】中碳原子形成了3个键，无未成键价电子对，需要形成3个杂化轨道，采用的杂化方式是sp2。两边的碳原子各自形成了4个键，无未成键电子对，需要形成4个杂化轨道，采用的是sp3杂化。【答案】C6(1)对于CH4、NH3、H2O三分子，中
7、心原子都采用_杂化，键角由大到小顺序是_。(2)对于H2O、BeCl2、BF3、C2H2、C2H4、CH4、C6H6、NH3、CO2等分子，中心原子采用sp1杂化的：_，sp2杂化的：_，sp3杂化的：_。【答案】(1)sp3 CH4NH3H2O(2)BeCl2、C2H2、CO2BF3、C2H4、C6H6CH4H2ONH3【规律方法】杂化轨道类型的判断(1)对于ABm型分子、中心原子的杂化轨道数可以这样计算。杂化轨道数n。其中配位原子中，卤素原子、氢原子提供1个价电子，硫原子、氧原子不提供价电子，即提供价电子数为0。例如：代表物杂化轨道数(n)杂化轨道类型CO2(40)2sp1CH2O(420
8、)3sp2CH4(44)4sp3SO2(60)3sp2NH3(53)4sp3H2O(62)4sp3(2)离子的杂化轨道计算：n(中心原子的价电子数配位原子的成键电子数电荷数)。代表物杂化轨道数(n)杂化轨道类型NO(51)3sp2NH(514)4sp3苯 分 子 的 空 间 构 型 与 大 键基础初探教材整理1苯的空间构型在乙烯分子和苯分子中，成键碳原子都采用sp2杂化方式，为何二者的化学性质有较大差异？【提示】在苯分子中，6个碳原子中未参与杂化的2p轨道形成键，使原子轨道的重叠程度比乙烯中大，所以比乙烯中的键能大，性质稳定。教材整理2苯分子空间构型的解释每个C原子的两个sp2杂化轨道上的电子
9、分别与邻近的两个C原子的sp2杂化轨道上的电子配对形成键，六个碳原子组成一个正六边形的碳环；另外一个sp2杂化轨道上的电子与H原子的1s电子配对形成键。同时，六个C原子上剩余的2p轨道，以“肩并肩”的方式形成多原子、多电子的大键。(1)苯分子中C原子发生sp2杂化。()(2)苯分子中CH键是键。()(3)苯分子中大键是6个C原子共同形成的。()(4)苯分子为平面正六边形，键角为120。()核心突破1苯分子中C原子均以sp2杂化方式成键，形成夹角为120的三个sp2杂化轨道，故为正六边形的碳环。2苯分子中苯环上的六个碳碳键的键长、键能均相同，不是单、双键交替形成。3由分子结构决定分子性质可知，苯
10、分子不具有烯烃分子的某些特征性质，如能使溴水、酸性KMnO4溶液退色。题组冲关1有关苯分子中的化学键描述不正确的是()A每个碳原子的sp2杂化轨道中的其中一个形成大键B每个碳原子的未参加杂化的2p轨道形成大键C碳原子的三个sp2杂化轨道与其他原子形成三个键D苯分子中六个碳碳键完全相同，键角均为120【解析】苯分子中每个碳原子中的三个sp2杂化轨道分别与两个碳原子和一个氢原子形成键。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，形成一个多电子的大键。所以苯分子中6个碳原子和6个氢原子都在同一平面内，6个碳碳键完全相同，键角皆为
11、120。【答案】A2下列关于苯分子的性质描述错误的是 ()A苯分子呈平面正六边形，六个碳碳键完全相同，键角皆为120B苯分子中的碳原子采取sp2杂化，6个碳原子中未参与杂化的2p轨道以“肩并肩”形式形成一个大键C苯分子中的碳碳键是介于单键和双键之间的一种特殊类型的键D苯能使溴水和酸性KMnO4溶液退色【解析】苯分子中的碳原子采取sp2杂化，六个碳碳键完全相同，呈平面正六边形结构，键角皆为120；在苯分子中间形成一个较稳定的六电子大键，因此苯分子中的碳碳键并不是单、双键交替结构，不能使溴水和酸性KMnO4溶液退色。【答案】D3指出下列原子的杂化轨道类型及分子的结构式、空间构型。 【导学号：662
12、40015】(1)CO2分子中的C为_杂化，分子的结构式为_，空间构型为_；(2)CH2O分子中的C为_杂化，分子的结构式为_，空间构型为_；(3)CF4分子中的C为_杂化，分子的结构式为_，空间构型为_；(4)H2S分子中的S为_杂化，分子的结构式为_，空间构型为_。【解析】解答本题应首先通过资料或所学知识掌握各分子的杂化轨道类型或分子空间构型，然后再推断其他问题。杂化轨道类型决定了分子(或离子)的空间构型，如sp2杂化轨道的键角为120，空间构型为平面三角形。因此，也可根据分子的空间构型确定分子(或离子)中杂化轨道的类型，如CO2为直线形分子，因此分子中杂化轨道类型为sp1杂化。【答案】(1)sp1O=C=O直线形(2)sp2平面三角形(3)sp3正四面体形(4)sp3HSHV形【规律总结】判断分子空间构型的方法(1)根据杂化轨道类型判断：sp1杂化直线形、sp2杂化平面形、sp3杂化轨道全部形成键时正四面体形。(2)根据价电子对互斥理论判断：sp3杂化轨道部分形成键时，结合键数目分析。如NH3分子中键数目为3，则为三角锥形，H2O分子中键数目为2，则为V形。(3)利用等电子原理判断：如CH4和NH均为正四面体形。
