高中化学-2.2《分子的立体构型》(第2课时)导学案-新人教版选修3.doc

《选修三第二章第二节　分子的立体构型》导学案（第2课时）
学习时间 2011 — 2012学年上学期 周
【课标要求】知识与技能要求：
1.认识杂化轨道理论的要点 2.进一步了解有机化合物中碳的成键特征
3.能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型
【回顾与思考】1.共价键类型：σ、π键，价层电子对互斥模型。
2. 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？
【阅读与归纳】阅读教材P39及图2-16
【小结】杂化轨道理论的简述
1.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(如2s,2p等)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。
2.杂化轨道成键时，要满足化学键间最小排斥原理，键与键间排斥力大小决定于键的方向，即决定于杂化轨道间的夹角。由于键角越大化学键之间的排斥力越小，对sp杂化来说，当键角为180°时，其排斥力最小，所以sp杂化轨道成键时分子呈直线形；对sp2杂化来说，当键角为120°时，其排斥力最小，所以sp2杂化轨道成键时，分子呈平面三角形。由于杂化轨道类型不同，杂化轨道夹角也不相同，其成键时键角也就不相同，故杂化轨道的类型与分子的空间构型有关。
3.杂化轨道的数目与组成杂化轨道的各原子轨道的数目相等。
四、ABm型杂化类型的判断
1.公式: 电子对数n＝(中心原子的价电子数＋配位原子的成键电子数±电荷数)
2.根据n值判断杂化类型
一般有如下规律：
当n＝2，sp杂化；n＝3，sp2杂化；n＝4， sp3杂化。
例如：SO2　n＝(6＋0)＝3　sp2杂化 NO　n＝(5＋1)＝3　sp2杂化
NH3　n＝(5＋3)＝4 sp3杂化
注意　 ①当上述公式中电荷数为正值时取“－”，电荷数为负值时取“＋”。
②当配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为零。
【典例解悟】
根据价层电子对互斥理论及原子的杂化理论判断NF3分子的空间构型和中心原子的杂化方式为（ ）
A.直线形　sp杂化　 B．三角形　sp2杂化 C.三角锥形　sp2杂化 D．三角锥形　sp3杂化
【对点练习】
1.用杂化轨道理论解释CH4分子的形成过程。
2.为了满足生成BF3和BeCl2的要求，B和Be原子的价电子排布应如何改变？用轨道式表示B、Be原子的价电子结构的改变。
3．指出下列化合物可能采取的杂化类型，并预测其分子的几何构型：
(1)BeH2；(2)BBr3；(3)SiH4；(4)PH3。
4．如下图，请用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况。

乙烯和乙炔的结构示意图
【课后作业】
1．下列分子中划横线的原子的杂化轨道类型属于sp杂化的是(　　)
A．CH4　　　 　B．C2H4　　 　C．C2H2　　 　D．NH3
2．有关苯分子说法不正确的是(　　)
A．苯分子中C原子均以平面三角形方式成键，形成120°的三个平面三角形轨道，故为正六边形的碳环
B．每个碳原子还有1个未参与杂化的2p轨道，垂直碳环平面，相互交盖，形成共轭大π键
C．大π键中6个电子被6个C原子共用，故称为中心6电子大π键
D．苯分子中共有6个原子共面，6个碳碳键完全相同
3．下列物质分子中的氢原子不在同一平面上的有(　　)
A．C2H2 B．C2H4 C．C2H6 D．C6H6
4．下列分子中，空间结构为平面三角形的是(　　)
A．HgCl2 B．BF3 C．SiCl4 D．SF6
5．OF2分子的中心原子采取的杂化轨道是(　　)
A．sp2 B．sp C．sp3 D．无法确定
6．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．CO2 C．BeCl2 D．BF3
7．原子轨道的杂化不但出现在分子中，原子团中同样存在原子的杂化。在SO中S原子的杂化方式为(　　) A．sp B．sp2 C．sp3 D．无法判断
8．为什么CH4、NH3、H2O分子中中心原子的杂化轨道的类型都为sp3杂化，但三者的空间构型却大不相同？
9．ClO－、ClO、ClO、ClO中，Cl都是按以sp3杂化轨道方式与O原子成键，则ClO－空间的构型是________；ClO空间的构型是________；ClO空间的构型是________；ClO空间的构型是________。
10．指出下列分子中，中心原子可能采用的杂化轨道类型，并预测分子的几何构型。
分子式
杂化轨道类型
分子的几何构型
PCl3

BCl3

CS2

Cl2O

疑点反馈：（通过本课学习、作业后你还有哪些没有搞懂的知识，请记录下来）
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《选修三第二章第二节　分子的立体构型》导学案（第2课时）
【典例解悟】
解析　判断分子的杂化方式要根据中心原子的孤对电子数以及与中心原子相连的原子个数。在NF3分子中N原子的孤对电子数为1，与其相连的原子数为3，所以根据理论可推知中心原子的杂化方式为sp3杂化，空间构型为三角锥形，类似于NH3。
答案　D

轨道杂化时，轨道的数目不变，轨道在空间的分布方向和分布情况发生改变。对于判断分子
的杂化方式及空间构型，一般要求我们熟记教材上常见的分子就可以了。
【对点练习】
1.答案　碳原子2s轨道中1个电子吸收能量跃迁到2p空轨道上，这个过程称为激发，但此时各个轨道的能量并不完全相同，于是1个2s轨道和3个2p轨道“混合”起来，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道，然后4个sp3杂化轨道上的电子间相互排斥，使四个杂化轨道指向空间距离最远的正四面体的四个顶点，碳原子的4个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道形成4个相同的σ键，从而形成CH4分子。由于4个C—H键完全相同，所以形成的CH4分子为正四面体形，键角是109°28′。
2.答案　B原子的电子层结构为1s22s22p，当硼与氟反应时，硼原子的一个2s电子激发到一个空的2p轨道中，使硼原子的电子层结构为1s22s12p2p。Be原子的电子结构是1s22s2，在激
发态下，Be的一个2s电子可以进入2p轨道，使Be原子的电子结构为1s22s12p1。

3．答案　
4．答案　(1)sp杂化　直线形　(2) sp2杂化 平面三角形
(3) sp3杂化 正四面体形　(4) sp3杂化 三角锥形
5．答案　在乙烯分子中C原子由一个s轨道和两个p轨道进行杂化，组成三个等同的sp2杂化轨道，sp2轨道彼此成120°。乙烯中两个碳原子各用一个sp2轨道重叠形成一个C—C σ键外，各又以两个sp2轨道和四个氢原子的1s轨道重叠，形成四个σ键，这样形成的五个σ键在同一平面上；每个C原子还剩下一个py轨道，它们垂直于这五个σ键所在平面，且互相平行，它们侧面重叠，形成一个π键。在乙炔分子中碳原子由一个2s轨道和一个2p轨道组成两个sp杂化轨道，两个sp杂化轨道夹角为180°。在乙炔分子中，两个碳原子各以一个sp轨道互相重叠，形成一个C—C σ键，每一个碳原子又各以一个sp轨道分别与一个氢原子形成σ键；此外每个碳原子还有两个互相垂直的未杂化的p轨道，它们与另一个碳的两个p轨道两两互相侧面重叠形成两个互相垂直的π键。
【课后作业】
1．答案　C 2．答案　D 3．答案　C 4．答案　B 5．答案　C 6．答案　C
7．答案　C 8．答案　CH4分子中sp3，每个H原子占据四面体一个顶点，分子为正四面体形。
NH3分子中虽是sp3，三个H原子占据四面体三个顶点，一对孤对电子占据一个顶点，故N原子与三个氢原子构成三角锥形。H2O分子中也是sp3，两个H原子占据四面体两个顶点，另两个顶点被两个孤电子对占据，故O原子与两个氢原子呈V形，即H2O分子呈V形。
9．答案　直线形　V形　三角锥形　正四面体
10．答案
分子式
杂化轨道类型
分子的几何构型
PCl3
sp3
三角锥形
BCl3
sp2
平面三角形
CS2
sp
直线形
Cl2O
sp3
V形