第二节分子的立体结构 第二课时 【学习目标】 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 【学习过程】 【课前预习】 1.杂化轨道理论是一种价键理论，是为了解释分子的立体结构提出的。 2.杂化及杂化轨道：叫做杂化，称为杂化轨道。 【知识梳理】 1. 甲烷分子中，C的价电子是，C原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的 和1个球形的；H的价电子是，用C原子的4个价层原子轨道跟4个H原子的1s球形原子轨道重叠，它们形成的四个C－H键应该（填“一样”或“不一样”，下同），而实际上，甲烷中四个C－H键是，为了解决这一矛盾, 提出了杂化轨道理论。 2. 当C原子和4个H原子形成甲烷分子时，C原子的轨道和3个轨道就 会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，得到四个相同的轨道，称为杂化，夹角是。 3. 杂化后形成的都是键（填σ或π）。sp杂化由轨道和轨 道杂化而成，得到条夹角为的形轨道。sp2杂化由轨道和轨道杂化而成，得到条夹角为的形轨道。 【总结评价】：引导学生分析、归纳、总结多原子分子立体结构的判断规律，完成下表。
【典题解悟】 例1.有关苯分子中的化学键描述正确的是 ( ) A.每个碳原子的sp2杂化轨道中的其中一个形成大π键 B.每个碳原子的未参加杂化的2p轨道形成大π键 C.碳原子的三个sp2杂化轨道与其它形成三个σ键 D.碳原子的未参加杂化的2p轨道与其它形成σ键 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σ键.同时每个碳原子还有一个未参加杂化的2p轨道 ,他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. 答案：BC 例2：在乙烯分子中有5个σ键、一个π键，它们分别是（） A．sp2杂化轨道形成σ键、未杂化的2p轨道形成π键 B．sp2杂化轨道形成π键、未杂化的2p轨道形成σ键 C．C-H之间是sp2形成的σ键，C-C之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键 D．C-C之间是sp2形成的σ键，C-H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键 解析：乙烯分子结构式为，六个原子位于同一平面，键角为120°， 分子的中心原子C形成的都是sp2杂化轨道。每个C原子都用1个sp2杂化轨道与H原子形成一个键，两个C原子间用各自的另一个sp2杂化轨道形成C—C键，C原子中未用于杂化的一个2p轨道分别与另一个C原子的2p轨道形成一个键。 答案：C 【当堂检测】 1. 下列分子中心原子是sp2杂化的是（） A PBr3 B CH4 C BF3 D H2O 2. 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几何构型都是正四面体
第二章第二节分子的立体构型 杂化轨道理论简介教学设计 【教学目标】 1．知识与技能：理解杂化轨道的概念及其要点，运用这一理论分析和解释分子立体构型。2．过程与方法：在学习过程中，培养空间抽象思维能力、逻辑辩证思维能力、总结归纳能力、合作协调能力和动手实践能力。学习从宏观到微观，从现象到本质的认识事物的科学方法。3．情感目标：培养怀疑、求实、创新的科学精神；激发学习兴趣，增强集体凝聚力。 【教学重点】 1.杂化轨道理论的要点 2.运用杂化轨道理论判断分子立体结构。 【教学难点】 1.杂化轨道理论 2.根据杂化轨道理论判断分子立体结构 3.有机化合物中碳的成键特征。 【教学方法】 1.采用动画演示，自制粘土混杂演示，自制气球模型，自制球棍模型，图片展示等把抽象的杂化过 程和分子立体结构形象化，易学易懂，生动有趣。 2.充分调动小组合作学习，小组竞比，激发学习热情。 3.适时总结归纳知识，练习落实，提高学习能力。 【学习方式】组内讨论、合作共学；组间PK、互补共进； 老师组织、点评解惑；课后检测、查漏补缺。 【学情分析】 1．知识方面：学生刚刚学习了第二节的“形形色色的分子”和“价层电子对互斥理论”，有一定的价键理论知识。 2．能力方面：高二的学生具备一定的空间想象能力和学习探究能力，但还不够。教学时利用小组合做模型，把抽象的知识形象化，利用小组互帮互助，优扶差共同进步。 3．学习模式方面：班级小组合作学习模式还在试行探索阶段，需要不断创新，激发小组激情。
【学习过程】 开课：明确学习目标和学习方式，激励小组互助，小组竞争学习，激发学习热情。 活动一：检查预学案，复习旧知识，发现新问题 引导学生复习甲烷的结构特点和C 的价电子排布图，从键数、键能、键长、键角、构型各方面观察，发现C 的价电子排布与CH 4的结构之间的矛盾之处。顺势引出杂化轨道理论。 注意：充分考虑学生学习能力，设计学案时，设置多空细致引导，循循善诱，让学生通过引导和讨论成功发现C 的价电子排布与CH 4的结构之间的矛盾之处。培养探究能力和怀疑精神。 活动二：老师主讲，解惑杂化，提炼方法 1．提出教材上没有明确给出的杂化的概念：原子中能量相近的几个轨道间通过重组混杂，形成相同 数量的几个新轨道的过程。所形成的轨道叫做杂化轨道。 2. 以甲烷为例，配以价电子排布图讲解： 。 3. 配以动画演示： 4.配以粘土现场展示杂化过程： 老师用蓝色球形粘土做s 轨道，红色哑铃形粘土做p 轨道，现场演示杂化过程，展示和讲解细节。 5.配以表格总结知识，落到实处： 6.配以自制的四色正四面体形的气球模型，结合价层电子对互斥理论，提炼分析分子结构的学习方法。 注意：此环节是新知识和重难点，由教师主讲，条理一定要清晰，细节要仔细展示，充分运用各种教具让知识生动有趣，形象易懂。 参与杂化的原子轨道 形成的杂化轨道和数目 杂化轨道间夹角 杂化轨道空间构型
分子的立体构型(1) （新授课） 【学习目标】 1．认识共价分子的多样性和复杂性。 2．初步认识价层电子对互斥模型，能用VSEPR模型预测简单分子或离子的立体构型。【学习重难点】利用价层电子对互斥模型预测分子的立体构型 启学案 １．中心原子的价电子全都用于形成共价健（无孤对电子）的分子的立体构型 2．中心原子上有孤对电子的分子的立体构型 中心原子的和均占据中心原子的周围的空间，参与互相排斥。
HCHO 测学案 分子或离 子 价层电子对数 δ键数+孤电子对数目 VSEPR模型 图示 立体构型 图示（标出键角） 立体构型名称 H2S PH3 CC l4 NH4+ H3O+ CO32- NH2- 2．O3能吸收有害紫外线，保护人类赖以生存的空间。O3分子的结构如右图：呈V型，键角116.5o。三个原子以一个O原子为中心，与另外两个O原子分别构成一个非极性共价键；中间O原子提供2个电子，旁边两个O原子各提供1个电子，构成一个特殊的化学键（虚线内部分）——三个O原子均等地享有这4个电子。 请回答： （1）臭氧与氧气的关系是； （2）下列物质的分子与O3分子的结构最相似的是； A．H2O B.CO2C. SO2D. BeCl2 （3）O3分子有对孤对电子。
分子的立体构型(2) （新授课） 学习目标： 1．认识杂化轨道理论的要点，能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型 2．进一步了解有机化合物中碳的成键特征 学习重难点：应用杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型 启学案 1．sp3杂化-----四面体形 ⑴碳的价电子排布式，价电子排布图。按价键理论分 析，可以形成的共用电子对数为。 ⑵根据VSEPR模型甲烷的分子空间构型为，键角是。分子中的4个C—键是，共价键的个数为 ⑶ CH4→→→→正四面体 NH3→→→ 2．sp杂化——平面三角形 BF3→→→→平面三角形4个δ键 0个孤电 子对 4个杂化 轨道 sp3杂化 个δ键 个孤电 子对 3个杂化 轨道 Sp2杂化 个δ键 个孤 电子对 4个杂化 轨道 sp3杂化
人教版化学选修3第二章第二节《分子的立体构型》第一课时 《价层电子对互斥理论》教学设计 一、教材分析 内容标准要求认识共价分子结构的多样性和复杂性，能根据有关理论判断简单分子或离子的立体构型。价层电子对互斥理论是新课程人教版《化学》选修三第二章“分子结构与性质”第二节的内容，是高中化学新课程教材中新增的内容，它建立在共价键的分类、键参数、 电子式的书写等基础知识之上，来预测AB n 型共价分子的立体构型，使学生对已有认知中 “CO 2分子为直线型、H 2 O分子为V型、CH 4 分子为正四面体型”等知识有更深层的认识。 第一节的共价键为其做铺垫，而后面的杂化轨道理论又可以与之相辅相成的共同解决分子立体构型的问题。 二、学情分析 通过对《共价键》的学习，同学们对共价键分类、键参数、电子式的书写等基础知识有一定的掌握，对“由相同数目的原子组成的分子，其构型有很大差异”的疑问是其学习价层 电子对互斥理论的驱动力。 三、教学目标 1.结合实例了解共价分子具有特定的空间结构，并可运用相关理论和模型进行解释和预测。 2.知道分子的结构可以通过波谱、X-射线衍射等技术进行测定。 四、教学重难点 重点：利用价层电子对互斥模型预测简单分子或离子的立体结构 难点：价层电子对互斥理论模型；价层电子对数、孤电子对数的计算 五、教学过程 环节一：利用分子的微观图片，创设情境，引发兴趣。 【引入】展示教材图片——形形色色的分子。为什么这些分子会有如此的立体构型呢？而同 样是AB 2型分子，为什么CO 2 为直线形，H 2 O为V形？今天我们通过学习“价层电子对互 斥理论”来解释这一现象。 环节二：以NH 3 为例，演示利用价层电子对互斥理论预测分子构型的步骤，帮助学生建立理论模型。 【教师活动1】以NH 3 为例，演示利用价层电子对互斥理论预测分子构型的步骤：①确定中心原子（分子中原子数少的为中心原子）②确定σ键电子对③确定孤电子对数④确定中心
专题五物质结构与性质元素周期律 考情分析备考定向 备考要点说明核心价值引领 1.原子结构与元素的性质 (1)了解元素、核素和同位素的含义。 (2)了解原子的构成和原子核外电子 的运动状态、能级分布和排布原理; 能正确书写1~36号元素原子核外电 子、价电子的电子排布式和电子排 布图(轨道表示式);了解电子在原子 轨道之间的跃迁及其简单应用。 (3)掌握元素周期律的实质。了解元 素周期表(长式)的结构(周期、族)及 其应用。掌握同周期、同主族元素 性质递变规律与原子结构的关系。 (4)了解电离能、电负性的概念,并能 用以说明元素的某些性质。 2.化学键与分子结构 (1)了解化学键的定义。 (2)理解离子键的形成,能根据离子化合物的结构特征解释其物理性质。 (3)了解共价键的形成、极性、类型(σ键和π键)。了解配位键的含义。能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。 (4)了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型(sp、sp2、sp3),能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间结构。3.分子间作用力与物质的性质 了解范德华力、氢键的含义及对物质性质的影响。并能解释氢键对物质性质的影响。 4.晶体结构与性质 (1)了解晶体的类型,了解不同类型晶体中结构微粒、微粒间作用力的区别。不同类型的晶体结构与性质的关系 (2)了解晶格能的概念,了解晶格能对离子晶体性质的影响。 (3)理解金属键的含义,能用金属键理论解释金属的一些物理性质。了解 2017年9月,美、俄科学家利用计算机模型设计出比水还轻的超轻晶体铝。有望用于航天飞机和汽车等领域制造超轻部件。这次获得的新晶体密度只有0.61 g·cm-3,不仅密度显著低于传统金属铝(2.7 g·cm-3),还意味着其能漂浮在水面上。该晶体以大家熟知的钻石为基础,将其中的每个碳原子用铝原子取代,得到了类似钻石的四面体结构晶体铝。进一步计算后,我们发现,这是一种非常稳定的全新超轻晶体铝结构。这是科学家运用物质结构的相关理论,从元素周期表中寻找替代元素,基于一种已知结构来设计新材料,更好地为人类服务,这就是我们学习物质结构、元素周期律的意义所在。
杂化轨道理论示范课教案（40分钟） 安徽大学化学化工学院 2010-11-03 教学内容：无机化学(武汉大学编第三版，上册)， 第四章第四节共价键理论(§4-2-2杂化轨道理论)。 教学目的：学生会运用杂化轨道理论解释并预测简单分子空间构型。 教学方法：启发式讲授法。 教学重点：1，使学生理解并掌握sp3、sp2、sp三种杂化轨道。 2，从共价键本质(电子云最大交盖)，能量最低原理去解释共价键键角和分子空间构型。 3，培养学生观察和思考习惯，训练学生将抽象理论用简单语言表述的能力。 教学难点：1，突破价键理论(电子配对法)的束缚，初步建立价电子离域概念，为分子轨道理论做铺垫。 2，学会处理多原子分子的中心原子价电子轨道杂化方式，解释不等性杂化分子(NH3，H2O)“偏离”sp3杂化的正常空间构型。 教学步骤： 一，组织教学(0.5分钟) (集中学生注意力，引入学习状态)，宣布上课。 二，复习旧知导入新课(1.5分钟) 简略回顾上一节课内容(板书课题：共价键理论)。 接着提问：根据价键理论，原子间能形成共价键的基本条件是什么？ 带领学生回答并板书(单个价电子；电子云最大交盖。板于黑板右上方) 评价价键理论的成功(阐述了共价键的本质，处理简单分子H2，HCl等很成功)之处，同时指出价键理论解释某些分子(CH4)空间构型遇到困难(板书CH4于黑板中右方) 。 三，讲授内容安排 2杂化轨道理论(课题) (1) sp3杂化(课题，10分钟) 带领学生分析C原子结构； 写出C原子电子排布式和轨道表示式(板书于黑板左上方)； 陈述CH4结构实验数据(键参数)；
引导学生提出激发概念，(2s电子跃迁到2p轨道)； 提出2s和2p轨道混合思想，引出轨道杂化概念； (1个s和3个p杂化，概念类比：1斤标准面粉+3斤富强面粉：“杂化面粉”)。 杂化方式：sp3轨化(板书) 轨道形状：(徒手画sp3杂化轨道于黑板左方) 轨道总数：4个sp3杂化轨道(板书，强调：1个s，3个p，总轨道数守恒) 空间分布：正四面体(为什么？能量最低原理，用手演示正四面体) (徒手画于黑板中右方与CH4对应) 轨道夹角：109°28′(板书) 带领学生画出CH4分子中4个共价C-H 键(在轨道正四面体分布的徒手画上进行)。(此时补上课题，板书：2杂化轨道理论 (1) sp3杂化) 当堂练习(2分钟)：请预测CCl4分子空间构型； 如果sp3杂化的C-C连接是什么结构？(金刚石结构)。 (2) sp2杂化(8分钟) 讲述：sp3杂化轨道理论很好地解释了CH4结构，如何预测CH2CH2(板书)空间构型？带领学生写出C原子电子排布式和轨道表示式(板书于黑板中左上方)； 2s电子激发到2p轨道(板书于黑板中上方)； 1个s和2个p轨道杂化(剩余1个p轨道未参与杂化，且该p轨道有1个电子)； 杂化方式：sp2杂化(板书) 轨道形状：(徒手画sp2杂化轨道于黑板左方) 轨道总数：3个sp2杂化轨道(板书，1个s，2个p，剩余的p轨道垂直于sp2杂化平面) 空间分布：平面正三角形(为什么？能量最低原理，用手演示平面正三角形) (徒手画于黑板中右方与CH2CH2对应) 轨道夹角：120°(板书) 带领学生画出CH2CH2空间结构(用双手演示C-C，C-H单键，C-C双键形成) 当堂练习(2分钟)：请预测BCl3分子结构。 如果sp2杂化的C-C连接是什么结果？(石墨烯，2010诺贝尔奖)。 (3) sp杂化(6分钟) 请预测CHCH(乙炔)分子结构(板书于黑板右上方)
学习目标： 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。 导学提纲： 1.（自学、讨论）鲍林提出杂化轨道理论的目的是什么？什么是杂化轨道？ 提出杂化轨道理论的目的：合理解释分子的空间构型。 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。 2.（自学、讨论）甲烷分子的轨道是如何形成的？ 3.（思考、讨论）阅读教材P39～40，并查阅相关资料，请思考：轨道进行杂化时，轨道的 数量、能量、以及在空间的分布（形状）是否发生了变化？如果变化，又是如何改变的？ 请分别以sp、sp2、sp3杂化轨道为例说明。 轨道进行杂化时，轨道的数量没有发生改变，但轨道的能量、以及在空间的分布（形状）均发生了变化。 sp 杂化：同一原子中ns-np 杂化成新轨道：一个s 轨道和一个p 轨道杂化组合成两个新的sp 杂化轨道。杂化轨道间的夹角为180°，分子的几何构型为直线形。 sp2杂化：同一个原子的一个ns 轨道与两个np 轨道进行杂化组合为3个sp2杂化轨道。杂化轨道间的夹角为120°，分子的几何构型为平面正三角形。 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sp3杂化轨道。杂化轨道间的夹角为109°28′，分子的空间正四面体或V型、三角锥型。 4.（思考、讨论）怎样判断有几个轨道参与了杂化？中心原子杂化轨道的类型与价层电子
对互斥理论（VSEPR）中的“价层电子对”有何对应关系？中心原子上的价层电子对为 2、3、4、5、6时，该中心原子形成的分别是什么样的杂化轨道？ 中心原子的孤电子对数与相连的其他原子数之和（即：孤电子对数＋σ键电子对），就是杂化轨道数。 杂化轨道数也就是中心原子价层电子对数。 【练一练】 分子或离子CO2SO2H2O NH4＋CO32－中心原子价层电子对数 2 3 4 4 3 杂化轨道类型sp sp2sp3sp3sp2 分子或离子SO32－BF3CH4H3O＋PCl5中心原子价层电子对数 4 3 4 4 5 杂化轨道类型sp3sp2sp3sp3sp3d 5.（思考、讨论）任何情况下轨道都可以发生杂化吗？应用杂化轨道理论时应注意什么？ ⑴杂化只有在形成分子时才会发生； ⑵能量相近的轨道方可发生杂化； ⑶杂化轨道成键时满足最小排斥原理，从而决定键角； ⑷杂化轨道只用来形成σ键或容纳孤对电子，未参与杂化的p轨道方可用于形成π键。 6.（思考、讨论）水、甲烷、氨气中心原子均为sp3杂化，为什么甲烷的键为109°28′？ 水的键角为105°？氨气的为107°？ 排斥力：孤-孤＞孤-共＞共-共。 7.（思考、讨论）已知有机化合物中的碳原子的轨道全部是杂化轨道类型。你如何理解 CH4、C2H4、C2H2、C6H6的分子构型？又如何理解烷烃的碳链形状是锯齿形，而不是直线型？
高二化学学案 杂化轨道理论 课时：1 编写人：卢镇芳审核人：编号：8 【学习目标】 1.了解轨道杂化理论。 2.利用轨道杂化理论判断分子空间构型。 【情境导读】 自然科学的研究在许多时候产生于人们对于一些既定科学事实的解释。虽然VSEPR理论很好的解释了分子具有一定的空间构型的原因，但是科学家却发现用传统的价键理论无法解释。不知道你发现了没有：碳原子的价层电子排布式是2s22s2，为什么能在CH4分子中与4个H原子的1s轨道形成4个完全相同的σ键呢？于是鲍林在传统价键理基础上进行了调整，为完善VSEPR理论建立了轨道杂化理论。从而更加完美的解释了分子具有一定空间构型的原因。从更好的引导我们认识和分析微观的分子世界。这也使我们深刻感受到了：科学进步的过程实际就是一个不断发现问题和解决问题的过程。这是非常值得我们借鉴的。 用杂化轨道理论解释CH4分子的形成过程。 【问题探究】 1、阅读“情境导读”部分，感受杂化轨道理论产生的背景，感受理论进一步完善的必要性。阅读教材P39-40相关内容，回答下列杂化轨道理论核心问题： ①轨道满足什么条件时可以杂化？杂化经历了一些什么样的过程？ ②轨道杂化前和杂化后名称有什么联系？轨道数呢？ ③原子轨道的杂化改变了原子轨道的形状和方向，增强了原子的成键能力。那么杂化轨道的空间取向如何？为什么？ ④杂化轨道和未参与杂化的p轨道有什么区别？ 2、根据杂化轨道空间取最大角分布，说出①以下杂化是如何形成的。②形成的杂化轨道中一个和原来轨道有什么联系。③该杂化的空间构型如何？ sp杂化 sp2杂化 sp3杂化 3、完成P41“思考与交流”。 【归纳总结】 ①通过对sp杂化、sp2杂化、sp3杂化、sp3d1杂化、sp3d2杂化的分析，归纳哪些轨道容易杂化？杂化轨道数和空间构型特点的关系？ ②说说如何应用轨道杂化理论判断分子结构。 【实战演练】 1.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 2、下列叙述正确的是() A.NH3是极性分子，分子中N原子处在3个H原子所组成的三角形的中心
杂化轨道理论(图解） 一、原子轨道角度分布图 S Px Py Pz dz2 dx2-y2dxy dxz dyz 二、共价键理论和分子结构 ㈠、共价键理论简介 １、经典的化学键电子理论： 1916年德国化学家柯塞尔(Kossel)和1919年美国化学家路易斯(Lewis)等提出了化学键的电子理论。他们根据稀有气体原子的电子层结构特别稳定这一事实，提出各元素原子总是力图（通过得失电子或共用电子对）使其最外层具有８电子的稳定结构。柯塞尔用电子的得失解释正负离子的结合。路易斯提出，原子通过共用电子对而形成的化学键称为共价键(covalent [k?u`veilent]bond[b?nd])。用黑点代表价电子（即最外层s，p轨道上的电子），可以表示原子形成分子时共用一对或若干对电子以满足稀有气体原子的电子结构。为了方便，常用短线代替黑点，用“－”表示共用１对电子形成的共价单键，用“＝”表示２对电子形成的共价双键，“≡”表示３对电子形成的共价叁键。原子单独拥有的未成键的电子对叫做孤对电子
(lone[l?un]pair[pε?]electron[i`lektr?n])。Lewis 结构式的书写规则又称八隅规则（即８电子结构）。 评价贡献：Lewis共价概念初步解释了一些简单非金属原子间形成共价分子的过程及其与离子键的区别。局限性：①、未能阐明共价键的本质和特性；②、八隅规则的例外很多。 PCl 5SF6BeCl 2 BF3NO，NO2… 中心原子周围价电子数10 12 4 6 含奇数价电子 的分子 … ③、不能解释某些分子的性质。含有未成对电子的分子通常是顺磁性的（即它们在磁场中表现出磁性）例如O2。 ２、1927年德国的海特勒Heitler和美籍德国人的伦敦London两位化学家建立了现代价键理论，简称VB理论（电子配对法）。1931年，鲍林在电子配对的基础上提出了杂化轨道理论的概念，获1954年诺贝尔化学奖。 ３、1928年－1932年，德国的洪特(F.Hund)和美国的马利肯(R.S.Mulliken)两位化学家提出分子轨道理论，简称MO 理论。马利肯(R.S.Mulliken)由于建立和发展分子轨道理论荣获得1966年诺贝尔化学奖。 MO法和VB法是两种根本不同的物理方法；都是电子运动状态的近似描述；在一定条件下它们具有等价性。 O2 ：2 O原子电子组态 1s2 2s2 2p4 →O2，8×2=16个电子，外层电子：12个电子，
杂化轨道理论(图解）一、原子轨道角度分布图 S Px Py Pz dz2 dx2-y2dxy dxz dyz 二、共价键理论和分子结构 ㈠、共价键理论简介 １、经典的化学键电子理论： 1916年德国化学家柯塞尔(Kossel)和1919年美国化学家路易斯(Lewis)等提出了化学键的电子理论。他们根据稀有气体原子的电子层结构特别稳定这一事实，提出各元素原子总是力图（通过得失电子或共用电子对）使其最外层具有８电子的稳定结构。柯塞尔用电子的得失解释正负离子的结合。路易斯提出，原子通过共用电子对而形成的化学键称为共价键(covalent [k?u`veilent]bond[b?nd])。用黑点代表价电子（即最外层s，p轨道上的电子），可以表示原子形成分子时共用一对或若干对电子以满足稀有气体原子的电子结构。为了方便，常用短线代替黑点，用“－”表示共用１对电子形成的共价单键，用“＝”表示２对电子形成的共价双键，“≡”表示３对电子形成的共价叁键。原子单独拥有的未成键的电子对叫做孤对电子(lone[l?un]pair[pε?]electron[i`lektr?n])。Lewis结构式的书写规则又称八隅规则（即８电子结构）。 评价贡献：Lewis共价概念初步解释了一些简单非金属原子间形成共价分子的过程及其与离子键的区别。局限性：①、未能阐明共价键的本质和特性；②、八隅规则的例外 PCl5SF6BeCl2BF3NO，NO2… 中心原子周围价电子数101246含奇数价电子的分子… ③、不能解释某些分子的性质。含有未成对电子的分子通常是顺磁性的（即它们在磁场中表现出磁性）例如O2。 ２、1927年德国的海特勒Heitler和美籍德国人的伦敦London两位化学家建立了现代价键理论，简称VB理论（电子配对法）。1931年，鲍林在电子配对的基础上提出了杂化轨道理论的概念，获1954年诺贝尔化学奖。 ３、1928年－1932年，德国的洪特和美国的马利肯两位化学家提出分子轨道理论，简称MO理论。马利肯由于建立和发展分子轨道理论荣获得1966年诺贝尔化学奖。 MO法和VB法是两种根本不同的物理方法；都是电子运动状态的近似描述；在一定条件
《分子的立体构型》教案 授课人：龚韦韦 一、教学目标 1、知识技能：①正确理解价层电子对互斥理论。 ②学会分析分子的立体构型 ③理解分子的杂化轨道概念的基本思想及三种主要杂化方式 2、能力培养：①通过价层电子对互斥理论的学习，提升学生化学理论素养。 ②通过探究分子的立体构型，培养学生空间想象能力。 3、情感目标：培养学生独立思考、积极进取的精神和严谨、细致的科学态度，并提高用数学的思想解决化学问题的能力。 二、考纲要求： 1、能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型。 2、能用VSEPR 模型预测简单分子或离子的立体结构。 3、了解简单配合物的成键情况。 三、重点难点 分子的立体构型和价层电子对互斥理论 四、教学策略和手段 探究式教学法、模型构造、学生自主学习、多媒体 五、课前准备 课件制作、学案 六、教学过程 【情景再现】CH 4分子形成 【考点解读】 考点一. 杂化轨道理论 1、杂化：原子内部能量相近的原子轨道，在外界条件影响下重新组合的过程叫原子轨道的杂化 2、杂化轨道：原子轨道组合杂化后形成的一组新轨道 3、杂化轨道类型 C H H H H 109°28′ C 的基态 2p 激发态 2p 杂化3sp
杂化 类型 杂化轨 道数目 杂化轨 道间夹角 空间构型实例sp 2 180°直线形BeCl2 sp2 3 120°平面三角形BF3 sp3 4 109°28′正四面体形CH4 例题：蛋白质由多肽链组成，其基本单元如下图 （1）指出分子中共价键的类型及数目？ （2）在图中用小红点标出孤对电子。 （3）在此基本单元中，采取SP3杂化的原子为，采取SP2杂化的原子为； 【总结】 要判断杂化类型必须要知道原子价层电子对的情况，即σ电子对和孤电子对。【思考】如何判断σ电子对和孤电子对？ 经验公式(对于ＡＢm型分子) σ电子对：与中心原子成键的原子个数——m 孤电子对数= （a－bm）÷2 =（中心原子价电子数－每个配位原子最多能接受的电子数×m）÷2 【练习】 1、《高考365》P84 考点例析1下列物质的杂化方式不是SP3杂化的是（） A NH3 B CH4 C CO2 D H2O 2、下列分子和离子中，中心原子的价电子对几何构型不为四面体的是（） A、NH4+ B、SO2 C、SO42- D、OF2 价层 电子 对数 杂化类 型 σ电子 对数 孤电 子对 数 价层电子对空 间构型 分子空间构型实例 2 SP 2 0 直线形直线形CO2 3 SP2 3 0 平面三角形 平面三角形BF3 2 1 V形SnBr2 4 SP3 4 0 正四面体形 正四面体形CH4 3 1 三角锥形NH3 2 2 V形H2O
分子结构与性质 命题规律： 1．题型：Ⅱ卷(选做)填空题。 2．考向：本考点在高考中的常见命题角度有围绕某物质判断共价键的类型和数目，分子的极性，中心原子的杂化方式，微粒的立体构型，氢键的形成及对物质的性质影响等，考查角度较多，但各个角度独立性大，难度不大。 方法点拨： 1．共价键类型与识别 (1)共价键分类 (2)配位键：形成配位键的条件是成键原子一方(A)能够提供孤电子对，另一方(B)具有能够接受孤电子对的空轨道，可表示为A→B。 (3)σ键和π键的判断方法： 共价单键全为σ键，双键中有一个σ键和一个π键，三键中有一个σ键和两个π键。 2．利用键参数分析比较同类型分子性质 3．中心原子价层电子对数、杂化类型与粒子构型内在逻辑化 4．等电子体原理认识分子(粒子)性质
5．多视角理解三种作用力对物质性质影响的区别 1．(1)(2018·全国卷Ⅰ)LiAlH 4是有机合成中常用的还原剂，LiAlH 4中的阴离子空间构型是！！！__正四面体__###、中心原子的杂化形式为！！！__sp 3__###。LiAlH 4中存在！！！__AB__###(填标号)。 A ．离子键 B ．σ键 C ．π键 D ．氢键 (2)(2018·全国卷Ⅱ )硫及其化合物有许多用途，相关物质的物理常数如下表所示： 回答下列问题： ①根据价层电子对互斥理论，H 2S 、SO 2、SO 3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是！！！__H 2S__###。 ②图a 为S 8的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为！！！__S 8相对分子质量大，分子间范德华力强__###。
一.杂化轨道理论的基本要点 （1）概念：原子在形成分子时，为了增强成键能力，同一原子中能量相近的不同类型（s 、p 、d…）的几个原子轨道可以相互叠加进行重新组合，形成能量、形状和方向与原轨道不同的新的原子轨道。这种原子轨道重新组合的过程称为原子轨道的杂化，所形成的新的原子轨道称为杂化轨道。 （2）注意事项： ①、只有在形成分子的过程中，中心原子能量相近的原子轨道才能进行杂化，孤立的原子不可能发生杂化。②、只有能量相近的轨道才能互相杂化。常见的有：ns np nd ，(n-1)d ns np ； ③、杂化前后，总能量不变。但杂化轨道在成键时更有利于轨道间的重叠，即杂化轨道的成键能力比未杂化的原子轨道的成键能力增强，形成的化学键的键能大。这是由于杂化后轨道的形状发生了变化，电子云分布集中在某一方向上，成键时轨道重叠程度增大，成键能力增强。 ④、杂化所形成的杂化轨道的数目等于参加杂化的原子轨道的数目，亦即杂化前后，原子轨道的总数不变。⑤、杂化轨道的空间构型取决于中心原子的杂化类型。不同类型的杂化，杂化轨道的空间取向不同，即一定数目和一定类型的原子轨道间杂化所得到的杂化轨道具有确定的空间几何构型，由此形成的共价键和共价分子相应地具有确定的几何构型。 什么叫杂化？同一原子的能量相近的原有的原子轨道“混杂”起来，重新组合形成新轨道的过程，叫做杂化。什么叫杂化轨道？新组合的原子轨道叫做杂化轨道。 为什么要杂化？杂化轨道形成的化学键的强度更大，体系的能量更低。杂化的动力：受周围原子的影响。 为什么杂化后成键，体系的能量降低？杂化轨道在一个方向上更集中，便于轨道最大重叠。 杂化轨道的构型决定了分子的几何构型：杂化轨道有利于形成σ键，但不能形成π键。由于分子的空间几何构型是以σ键为骨架，故杂化轨道的构型就决定了其分子的几何构型。 二.最常见的杂化轨道类型简介 杂化轨道基本类型sp sp 2 sp 3 参加杂化的原子轨道 1个s 和1个p 1个s 和2个p 1个s 和3个p 杂化轨道数目2个sp 杂化轨道 3个sp 2杂化轨道 4个sp 3杂化轨道 每个杂化轨道的成分21s ，2 1p 31s ，3 2p 41s ，4 3p 杂化轨道间的夹角 180° 120°109°28′ 课题：杂化轨道理论解读 总第( )期 命题人：
第二节杂化轨道和空间构型 【学习目标】 1.复习巩固电子式、共价键、σ键、π键、键参数。 2.理解掌握杂化轨道、价层电子对、会计算价层电子对数，理解中心原子轨道 和分子构型的关系。 重难点：杂化轨道理解计算，杂化轨道和分子构型的关系 【回顾旧知识】 1、共价键的实质： 2、σ键、π键的形成过程 3、单键双键三键的组成 4、写出下列物质的电子式 N2HCl CO2H2O NH3BF3CH4 【开启新知识】 一、活动探究 发挥自己的想象，各小组用橡皮泥把下列物质可能的形状捏出来 CO2H2O NH3BF3CH4 提示：原子用球，键用牙签 成果展示
疑问：CO2H2O的组成都是一个中心原子，两个被结合原子，分子组成一样，构型为什么不一样？ 问题分析： 分子构型是由共价键的和决定的 共价键的实质是 也就是说，分子长什么样和共用电子对所处的轨道夹角有关系 二、杂化轨道理论 1．用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成 在形成CH4分子时，碳原子的一个轨道和三个轨道发生混杂，形成四个能量相等的杂化轨道。四个杂化轨道分别与四个H原子的1s轨道重叠成键形成CH4分子，所以四个C—H键是等同的。可表示为
2．杂化轨道的类型 问题思考： (1)观察上述杂化过程，分析原子轨道杂化后，数量和能量有什么变化？ (2)2s轨道与3p轨道能否形成sp2杂化轨道？ 三、确定杂化轨道数目及类型 对AB m形分子来说 杂化轨道数目=σ键+ 孤电子对数 =m +练练手A原子的价电子数－m×B原子最多还能容纳的电子数 2
【巩固练习】 学情分析 学生在学习本部分内容之前，学习了共价键的相关知识，但这一部分内容比较抽象，难以理解，学生学起来很吃力，尤其是价层电子对互斥理论、杂化
姓名________班级______编制 方海英 时间 7.23 编号 12 审核 张永罡 专题四 第一单元 分子构型与物质的性质 第一课时 杂化轨道理论与分子空间构型 [学习目标] 能准确判断共价分子中中心原子的杂化轨道类型，能用杂化轨道理论推测分子的空间构型。 课前预习单： 一、杂化轨道理论与分子的空间构型 1.sp 3杂化与CH 4分子的空间构型 (1)杂化轨道的形成 碳原子2s 轨道上的1个电子进入2p 空轨道，□011个2s 轨道和□023个2p 轨道“混合”，形成□ 03能量相等、成分相同的4个sp 3杂化轨道。 图示： (2)sp 3杂化轨道的空间指向 碳原子的4个sp 3杂化轨道指向□ 04正四面体的4个顶点，每个轨道上都有一个未成对电子。 (3)共价键的形成 碳原子的4个□ 05sp 3杂化轨道分别与4个H 原子的□061s 轨道重叠形成4个相同的σ键。 (4)CH 4分子的空间构型
CH4分子的空间构型为□07正四面体结构，分子中C—H键之间的夹角都是□08109.5°。 2.sp2杂化与BF3分子的空间构型 (1)sp2杂化轨道的形成 硼原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道。□091个2s轨道和□102个2p轨道发生杂化，形成能量相等、成分相同□113个sp2杂化轨道。 图示： (2)sp2杂化轨道的空间指向 硼原子的3个sp2杂化轨道指向平面三角形的三个顶点。 (3)共价键的形成 12sp2杂化轨道分别与3个氟原子的□132p轨道重叠，形成3个相同的硼原子的3个□ σ键。 (4)BF3分子的空间构型 BF3分子的空间构型为□14平面三角形，键角为□15120°。 3.sp杂化与BeCl2分子的空间构型 (1)杂化轨道的形成 Be原子2s轨道上的1个电子进入2p轨道，□161个2s轨道和□171个2p轨道发生杂 182个sp杂化轨道。 化，形成能量相等、成分相同的□ 图示： (2)sp杂化轨道的空间指向 两个sp杂化轨道呈直线形。 (3)共价键的形成
杂化轨道理论 一：教学目标 1：掌握碳原子的轨道杂化，了解其他原子的轨道杂化 2：了解杂化轨道与VSEPR模型的关系，从而掌握分子中的键角、分子的构型 二：教学过程 复习回顾：价层电子对互斥模型(VSEPR模型) [展示甲烷的分子模型] 甲烷的分子模型表明是空间正四面体，键角是109°28′。然而碳原子的价电子排布式为：，价电子排布图为：，由共价键的饱和性----碳原子仅需要二个氢原子构成CH2，与甲烷的分子构型为什么有这这么大的差别呢？-----为了解释这个构型Pauling（鲍林）提出了杂化轨道理论。 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。 2：杂化过程：基态激发态杂化轨道重叠 -------下面以碳原子的杂化为例学习杂化轨道理论---课本 P40 ⑴ SP3杂化：sp3杂化轨道表示由一个s轨道与三个p轨道杂化形成的 基态价电子排布图激发态杂化轨道 形成的四条sp3杂化轨道，不同于s轨道，也不同于p轨道，为了使轨道间的空间能最小，轨道间的夹角就为109°28′。四个H原子分别以1s轨道与C原子上的四个sp3杂化轨道相互重叠后，就构成了四个性质、能量和键角都完全的σ键，形成一个正四面体构型的分子。 归纳：中心原子采用sp3杂化轨道的有：CH4、CCl4、NH3、H2O、PCl3等
思考：水分子中的氧原子、氨分子中的氮原子如何进行SP 3杂化的呢？与碳原子的sp 3 杂化有何异同？-----VSEPR 模型为非正四面体 练习1：下列微粒中心元素以sp 3 杂化的是（ ） A ．ICl 4- B ．ClO 4- C ．BrF 4+ D ．SF 4 ⑵ sp 2 杂化： sp 2 杂化轨道表示由一个s 轨道与两个p 轨道杂化形成的 如乙烯分子：每个C 原子的2个sp 2 杂化轨道分别与2个H 原子的1s 轨道形成2个相同 的 键，各自剩余的1个sp 2 杂化轨道相互形成一个 键，各自没有杂化的l 个2p 轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此肩并肩重叠形成 键。所以，在乙烯分子中有 个δ键、 个∏键，构成 、键角 。 ----中心原子采用sp 2 杂化轨道的有：石墨、乙烯、苯、甲醛、BF 3、SO 2、SO 3、CO 32-、NO 3-等 思考：BF 3分子中硼原子的杂化过 ⑶ sp 杂化： sp 杂化轨道表示由一个s 轨道与一个p 轨道杂化形成的。 SP 杂化轨道 P 轨道 如乙炔分子：两个碳原子以sp 杂化轨道与氢原子的1s 轨道结合形成 σ键。各自剩余的1个sp 杂化轨道相互形成1个 σ键， 两个碳原子的未杂化2p 轨道分别在Y 轴和Z 轴方向重叠形成 键。所以乙炔分子中有 个δ键、 个∏键，构成 、键角 。 ----中心原子采用sp 杂化轨道的有：HC ≡CH 、BeCl 2、CO 2、Ag(NH 3)2+ 等。 思考：BeCl 2分子中硼原子的杂化过程
第二章分子结构与性质 教材分析 本章比较系统的介绍了分子的结构和性质，内容比较丰富。首先，在第一章有关电子云和原子轨道的基础上，介绍了共价键的主要类型σ键和π键，以及键参数——键能、键长、键角；接着，在共价键概念的基础上，介绍了分子的立体结构，并根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论对简单共价分子结构的多样性和复杂性进行了解释。最后介绍了极性分子和非极性分子、分子间作用力、氢键等概念，以及它们对物质性质的影响，并从分子结构的角度说明了“相似相溶”规则、无机含氧酸分子的酸性等。 化学2已介绍了共价键的概念，并用电子式的方式描述了原子间形成共价键的过程。本章第一节“共价键”是在化学2已有知识的基础上，运用的第一章学过的电子云和原子轨道的概念进一步认识和理解共价键，通过电子云图象的方式很形象、生动的引出了共价键的主要类型σ键和π键，以及它们的差别，并用一个“科学探究”让学生自主的进一步认识σ键和π键。 在第二节“分子的立体结构”中，首先按分子中所含的原子数直间给出了三原子、四原子和五原子分子的立体结构，并配有立体结构模型图。为什么这些分子具有如此的立体结构呢？教科书在本节安排了“价层电子对互斥模型”和“杂化轨道理论”来判断简单分子和离子的立体结构。在介绍这两个理论时要求比较低，文字叙述比较简洁并配有图示。还设计了“思考与交流”、“科学探究”等内容让学生自主去理解和运用这两个理论。 在第三节分子的性质中，介绍了六个问题，即分子的极性、分子间作用力及其对物质性质的影响、氢键及其对物质性质的影响、溶解性、手性和无机含氧酸分子的酸性。除分子的手性外，对其它五个问题进行的阐述都运用了前面的已有知识，如根据共价键的概念介绍了键的极性和分子的极性；根据化学键、分子的极性等概念介绍了范德华力的特点及其对物质性质的影响；根据电负性的概念介绍了氢键的特点及其对物质性质的影响；根据极性分子与非非极性分子的概念介绍了“相似相溶”规则；根据分子中电子的偏移解释了无机含氧酸分子的酸性强弱等；对于手性教科书通过图示简单介绍了手性分子的概念以及手性分子在生命科学和生产手性药物方面的应用 第二章分子结构与性质 第一节共价键 第一课时 教学目标： 1．复习化学键的概念，能用电子式表示常见物质的离子键或共价键的形成过程。 2．知道共价键的主要类型δ键和π键。
第二课时 杂化轨道理论简介和配合物理论简介 学习目标：1.了解杂化轨道理论的基本内容。2.通过sp 3 、sp 2 、sp 1 杂化情况的分析，能根据有关理论判断简单分子或离子的空间构型。3.了解配位键的特点及配合物理论，掌握配合物中的一些基本概念，如中心原子、配位体、配位数、内界和外界，能说明简单配合物的成键情况。 [知识回顾] 分子的立体结构????? 三原子分子??? ? ? 直线形，如CO 2Ⅴ形，如H 2O 四原子分子 ? ???? 平面形，如HCHO 三角锥形，如NH 3 五原子分子——最常见的是正四面体形，如CH 4 [要点梳理] 1．杂化轨道理论简介 (1)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 是等同的。可表示为： C 原子的杂化轨道 (2)杂化轨道的类型与分子构型的关系 ①sp 杂化 sp 型杂化轨道是由一个s 轨道和一个p 轨道组合而成的，轨道间的夹角为180°，呈直线形，如BeCl 2分子。
②sp2杂化 sp2杂化轨道是由一个s轨道和两个p轨道组合而成的，杂化轨道间的夹角为120°，呈平面三角形，如：BF3分子。 ③sp3杂化 sp3杂化轨道是由一个s轨道和三个p轨道组合而成，sp3杂化轨道间的夹角为109°28′。空间构型为正四面体形，如CH4分子。 2．配合物理论简介 (1)配位键 ①概念：共用电子对由一个原子单方面提供而跟另一个原子共用的共价键，即“电子对给予－接受键”，是一类特殊的共价键。 如在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是由水分子提供孤电子对给予铜离子，铜离子接受水分子的孤电子对形成的。 ②表示：配位键可以用A→B来表示，其中A是提供孤电子对的原子，叫做配体；B是接受电子对的原子。例如： (2)配位化合物 ①定义：金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物，简称配合物。 ②写出生成下列配合物的反应方程式： [Cu(H2O)4]Cl2：CuCl2＋4H2O===[Cu(H2O)4]Cl2 Fe(SCN)3：FeCl3＋3KSCN===Fe(SCN)3＋3KCl ③配位键的强度有大有小，因而有的配合物很稳定，有的很不稳定。许多过渡金属离子对多种配体具有很强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属配合物多。