第1課時一些典型分子的空間構(gòu)型 學習目標定位知道共價分子結(jié)構(gòu)的多樣性和復雜性，能用雜化軌道理論解釋或預測某些分子或離子的空間構(gòu)型。一雜化軌道及其理論要點1C原子與H原子結(jié)合形成的分子為什么是CH4，而不是CH2或CH3？CH4為什么具有正四面體的空間構(gòu)型？答案在形成CH4分子時，碳原子的一個2s軌道和三個2p軌道發(fā)生混雜，形成四個能量相等的sp3雜化軌道。四個sp3雜化軌道分別與四個H原子的1s軌道重疊成鍵形成CH4分子，所以四個CH是等同的?？杀硎緸?由以上分析可知：(1)在外界條件影響下，原子內(nèi)部能量相近的原子軌道重新組合形成一組新軌道的過程叫做原子軌道的雜化，重新組合后的新的原子軌道，叫做雜化原子軌道，簡稱雜化軌道。(2)軌道雜化的過程：激發(fā)雜化軌道重疊。3雜化軌道理論要點(1)原子在成鍵時，同一原子中能量相近的原子軌道可重新組合成雜化軌道。(2)參與雜化的原子軌道數(shù)等于形成的雜化軌道數(shù)。(3)雜化改變了原子軌道的形狀、方向。雜化使原子的成鍵能力增大。 歸納總結(jié)1雜化軌道數(shù)與參與雜化的原子軌道數(shù)相同，但能量不同。2雜化軌道為使相互間的排斥力最小，故在空間取最大夾角分布，不同的雜化軌道伸展方向不同。3雜化軌道只用于形成鍵或者用來容納未參與成鍵的孤電子對。4未參與雜化的p軌道，可用于形成鍵。活學活用1下列關(guān)于雜化軌道的說法錯誤的是()A所有原子軌道都參與雜化B同一原子中能量相近的原子軌道參與雜化C雜化軌道能量集中，有利于牢固成鍵D雜化軌道中不一定有一個電子答案A解析參與雜化的原子軌道，其能量不能相差太大，如1s軌道與2s、2p軌道能量相差太大，不能形成雜化軌道，即只有能量相近的原子軌道才能參與雜化，故A項錯誤，B項正確；雜化軌道的電子云一頭大一頭小，成鍵時利用大的一頭，可使電子云重疊程度更大，形成牢固的化學鍵，故C項正確；并不是所有的雜化軌道中都會有電子，也可以是空軌道，也可以有一對孤電子對(如NH3、H2O的形成)，故D項正確。2能正確表示CH4中碳原子成鍵方式的示意圖為()答案D解析碳原子中的2s軌道與2p軌道形成4個等性的雜化軌道，因此碳原子最外層上的4個電子分占在4個sp3雜化軌道上并且自旋方向相同。二雜化軌道類型和空間構(gòu)型1sp1雜化BeCl2分子的形成(1)BeCl2分子的形成雜化后的2個sp1雜化軌道分別與氯原子的3p軌道發(fā)生重疊，形成2個鍵，構(gòu)成直線形的BeCl2分子。(2)sp1雜化：sp1雜化軌道是由1個ns軌道和1個np軌道雜化而得，每個sp1雜化軌道含有s和p軌道的成分。sp1雜化軌道間的夾角為180，呈直線形(如BeCl2)。(3)sp1雜化后，未參與雜化的兩個np軌道可以用于形成鍵，如乙炔分子中的CC鍵的形成。2sp2雜化BF3分子的形成(1)BF3分子的形成(2)sp2雜化：sp2雜化軌道是由1個ns軌道和2個np軌道雜化而得，每個sp2雜化軌道含有s和p的成分。sp2雜化軌道間的夾角為120，呈平面三角形(如BF3)。(3)sp2雜化后，未參與雜化的1個np軌道可以用于形成鍵，如乙烯分子中的C=C鍵的形成。3sp3雜化CH4分子的形成(1)CH4分子的空間構(gòu)型(2)sp3雜化：sp3雜化軌道是由1個ns軌道和3個np軌道雜化而得，每個sp3雜化軌道含有s和p的成分。sp3雜化軌道的夾角為109.5，呈空間正四面體形(如CH4、CF4、CCl4)。歸納總結(jié)雜化類型的判斷方法(1)由分子構(gòu)型判斷雜化類型直線形sp1雜化平面形sp2雜化四面體形sp3雜化(2)由電子對數(shù)判斷雜化類型(包括孤電子對和電子對)2對sp1雜化3對sp2雜化4對sp3雜化(3)由碳原子的飽和程度判斷飽和碳原子sp3雜化雙鍵上的碳原子sp2雜化叁鍵上的碳原子sp1雜化 活學活用3下列分子的空間構(gòu)型可用sp2雜化軌道來解釋的是()BF3CH2=CH2CHCHNH3CH4ABCD答案A解析sp2雜化軌道形成夾角為120的平面三角形，BF3為平面三角形且BF鍵夾角為120；C2H4中碳原子以sp2雜化，且未雜化的2p軌道形成鍵；同相似；乙炔中的碳原子為sp1雜化；NH3中的氮原子為sp3雜化；CH4中的碳原子為sp3雜化。理解感悟分子的空間構(gòu)型與雜化軌道的類型有關(guān)，因此掌握分子的空間構(gòu)型并據(jù)此判斷分子中雜化軌道類型。4關(guān)于原子軌道的說法正確的是()A凡是中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子其空間構(gòu)型都是正四面體形BCH4分子中的sp3雜化軌道是由4個H原子的1s軌道和C原子的2p軌道混合起來而形成的Csp3雜化軌道是由同一個原子中能量相近的s軌道和p軌道混合起來形成的一組能量相近的新軌道D凡AB3型的共價化合物，其中心原子A均采用sp3雜化軌道成鍵答案C當堂檢測1有關(guān)乙炔分子中的化學鍵描述不正確的是()A兩個碳原子采用sp1雜化方式B兩個碳原子采用sp2雜化方式C每個碳原子都有兩個未參與雜化的2p軌道形成鍵D兩個碳原子間形成兩個鍵和一個鍵答案B解析乙炔分子中碳原子以1個2s軌道和1個2p軌道形成sp1雜化軌道。故乙炔分子中碳原子采用sp1雜化方式，且每個碳原子以兩個未參與雜化的2p軌道形成2個鍵，構(gòu)成碳碳叁鍵。解答本題時必須要了解乙炔分子的結(jié)構(gòu)，理解其成鍵過程，才能準確的判斷其雜化類型。2形成下列分子時，一個原子用sp3雜化軌道和另一個原子的p軌道成鍵的是()PF3CCl4NH3H2OABCD答案A3有關(guān)甲醛分子的說法正確的是()C原子采取sp1雜化甲醛分子為三角錐形結(jié)構(gòu)C原子采取sp2雜化甲醛分子為平面三角形結(jié)構(gòu)ABCD答案C解析甲醛分子(CH2O)中的中心C原子采取的是sp2雜化，3個雜化軌道呈平面三角形，2個sp2雜化軌道分別與1個H原子的s軌道形成CH鍵，另1個sp2雜化軌道與O原子的p軌道形成1個鍵，C原子中未用于雜化的一個p軌道與O原子的p軌道形成1個鍵。4CH、CH3、CH都是重要的有機物反應的中間體，CH中四個原子是共平面的，則C原子是_雜化，鍵角應是_。答案sp2120解析根據(jù)雜化軌道類型中sp2雜化軌道的空間構(gòu)型特點，可得答案。40分鐘課時作業(yè) 基礎(chǔ)過關(guān)一、原子軌道雜化與雜化軌道1下列有關(guān)雜化軌道的說法不正確的是()A原子中能量相近的某些軌道，在成鍵時能重新組合成能量相等的新軌道B軌道數(shù)目雜化前后可以相等，也可以不等C雜化軌道成鍵時，要滿足原子軌道最大重疊原理、最小排斥原理D雜化軌道可分為等性雜化軌道和不等性雜化軌道答案B解析原子軌道形成雜化軌道前后，軌道數(shù)目不變化，用于形成雜化軌道的原子軌道的能量相近，并滿足最大重疊程度。2下列關(guān)于雜化軌道的敘述正確的是()A雜化軌道可用于形成鍵，也可用于形成鍵B雜化軌道可用來容納未參與成鍵的孤對電子CNH3中N原子的sp3雜化軌道是由N原子的3個p軌道與H原子的s軌道雜化而成的D在乙烯分子中1個碳原子的3個sp2雜化軌道與3個氫原子的s軌道重疊形成3個CH鍵答案B解析雜化軌道只用于形成鍵，或用來容納未參與成鍵的孤對電子，不能用來形成鍵，故B正確，A不正確；NH3中N原子的sp3雜化軌道是由N原子的1個s軌道和3個p軌道雜化而成的，C不正確；在乙烯分子中，1個碳原子的3個sp2雜化軌道中的2個sp2雜化軌道與2個氫原子的s軌道重疊形成2個CH鍵，剩下的1個sp2雜化軌道與另一個碳原子的sp2雜化軌道重疊形成1個CC鍵，D不正確。3用鮑林的雜化軌道理論解釋甲烷分子的正四面體結(jié)構(gòu)，下列說法不正確的是()AC原子的四個雜化軌道的能量一樣BC原子的sp3雜化軌道之間夾角一樣CC原子的4個價電子分別占據(jù)4個sp3雜化軌道DC原子有1個sp3雜化軌道由孤電子對占據(jù)答案D解析甲烷中碳原子采取sp3雜化，四個等同的雜化軌道分別與四個氫原子的s軌道重疊，形成正四面體形的分子。二、雜化軌道類型及其判斷4在BrCH=CHBr分子中，CBr鍵采用的成鍵軌道是()Asp1pBsp2sCsp2pDsp3p答案C解析分子中的兩個碳原子都是采用sp2雜化，溴原子的價電子排布為4s24p5,4p軌道上有一個單電子，與碳原子的1個sp2雜化軌道成鍵。5下列分子中的碳原子采用sp2雜化的是()AC2H2BCS2CHCHO DC3H8答案C解析乙炔是直線形分子，碳原子采取sp1雜化形成兩個sp1雜化軌道，碳原子上的另兩個p軌道未參與雜化，而是與另一個碳原子同樣的軌道形成兩個鍵；CS2類似于CO2，是直線形分子，也采取sp1雜化；HCHO是平面三角形分子，碳原子采取sp2雜化；C3H8是烷烴，類似于CH4，碳原子采取sp3雜化。6乙烯分子中含有4個CH鍵和1個C=C鍵，6個原子在同一平面上。下列關(guān)于乙烯分子的成鍵情況分析正確的是()每個C原子的2s軌道與2p軌道雜化，形成兩個sp1雜化軌道每個C原子的2s軌道與2個2p軌道雜化，形成3個sp2雜化軌道每個C原子的2s軌道與3個2p軌道雜化，形成4個sp3雜化軌道每個C原子的3個價電子占據(jù)3個雜化軌道，1個價電子占據(jù)1個2p軌道ABCD答案B解析乙烯分子中每個C原子與1個C原子和2個H原子成鍵，必須形成3個鍵，6個原子在同一平面上，則鍵角為120，為sp2雜化，形成3個sp2雜化軌道，1個價電子占據(jù)1個2p軌道，2個C原子成鍵時形成1個鍵。三、雜化軌道類型與分子構(gòu)型7下列推斷正確的是()ABF3為三角錐形分子BNH的電子式為HN,H，離子呈平面正方形結(jié)構(gòu)CCH4分子中的4個CH鍵都是氫原子的1s軌道與碳原子的2p軌道形成的sp鍵D甲醛分子為平面三角形，有一個鍵垂直于三角形平面答案D解析BF3為平面三角形，NH為正四面體形，CH4分子中碳原子的2s軌道與2p軌道形成4個sp3雜化軌道，然后與氫的1s軌道重疊，形成4個ssp3鍵。甲醛分子為平面三角形，為sp2雜化，還有一個未參與雜化的p軌道與O原子形成鍵，該鍵垂直于雜化軌道的平面。8下列關(guān)于苯分子結(jié)構(gòu)或性質(zhì)的描述錯誤的是()A苯分子呈平面正六邊形，六個碳碳鍵完全相同，鍵角皆為120B苯分子中的碳原子采取sp2雜化，6個碳原子中未參與雜化的2p軌道以“肩與肩”形式形成一個大鍵C苯分子中的碳碳鍵是介于單鍵和雙鍵之間的一種特殊類型的鍵D苯能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色答案D解析苯分子中的碳原子采取sp2雜化，六個碳碳鍵完全相同，呈平面正六邊形結(jié)構(gòu)，鍵角皆為120；在苯分子中有一個大鍵，因此苯分子中的碳碳鍵并不是單、雙鍵交替結(jié)構(gòu)，也就不能使溴水和酸性KMnO4溶液褪色。9下列分子中的中心原子的雜化方式為sp1雜化，分子的空間構(gòu)型為直線形且分子中沒有形成鍵的是()ACHCHBCO2CBeCl2DBF3答案C10下列分子的中心原子的雜化軌道類型相同的是()ACO2與SO2BCH4與NH3CBeCl2與BF3DC2H4與C2H2答案B解析能力提升11如圖是甲醛分子的模型，根據(jù)該圖和所學化學知識回答下列問題：(1)甲醛分子中碳原子的雜化方式是_，作出該判斷的主要理由是_。(2)下列是對甲醛分子中碳氧鍵的判斷，其中正確的是_(填序號)。單鍵雙鍵鍵鍵鍵和鍵(3)甲醛分子中CH鍵與CH鍵間的夾角_(填“”、“>”或“<”)120，出現(xiàn)該現(xiàn)象的主要原因是_。答案(1)sp2甲醛分子的空間構(gòu)型為平面三角形(2)(3)<碳氧雙鍵中存在鍵，它對CH鍵的排斥作用較強解析(1)原子的雜化軌道類型不同，分子的空間構(gòu)型也不同。由圖可知，甲醛分子為平面三角形，所以甲醛分子中的碳原子采用sp2雜化。(2)醛類分子中都含有C=O鍵，所以甲醛分子中的碳氧鍵是雙鍵。一般來說，雙鍵是鍵和鍵的組合。(3)由于碳氧雙鍵中存在鍵，它對CH鍵的排斥作用較強，所以甲醛分子中CH鍵與CH鍵間的夾角小于120。12通過計算判斷下列中心原子的雜化軌道類型(點“”的原子為中心原子)。微粒雜化軌道數(shù)雜化軌道類型H3OCH2=CH2CCl4NCl3PH3答案4sp33sp24sp34sp34sp3解析根據(jù)雜化軌道數(shù)中心原子孤電子對數(shù)中心原子結(jié)合的原子數(shù)，以及雜化軌道數(shù)為2時雜化方式為sp1，雜化軌道數(shù)為3時雜化方式為sp2，雜化軌道數(shù)為4時雜化方式為sp3，可得出正確答案。13中國古代四大發(fā)明之一黑火藥，它的爆炸反應為2KNO33CSAN23CO2(已配平)(1)除S外，上列元素的電負性從大到小依次為_。(2)在生成物中，A的晶體類型為_，含極性共價鍵的分子的中心原子軌道雜化類型為_。(3)已知CN與N2結(jié)構(gòu)相似，推算HCN分子中鍵與鍵數(shù)目之比為_。答案(1)O>N>C>K(2)離子晶體sp1(3)11解析由原子守恒可知A為K2S，其晶體類型為離子晶體，含有極性共價鍵的分子為CO2，其中心原子軌道雜化為sp1雜化，N2中含有1個鍵和2個鍵，所以CN中也含有1個鍵和2個鍵，在HCN中又多了一個HC鍵，所以在HCN中鍵和鍵各為2個。14已知：紅磷在氯氣中燃燒可以生成兩種化合物PCl3和PCl5，氮與氫也可形成兩種化合物NH3和NH5。PCl5分子中，P原子的1個3s軌道、3個3p軌道和1個3d軌道發(fā)生雜化形成5個sp3d雜化軌道，PCl5分子呈三角雙錐型(ClPClClClCl)。(1)NH3、PCl3和PCl5分子中，所有原子的最外層電子數(shù)都是8個的是_(填分子式)，該分子的空間構(gòu)型是_。(2)有同學認為，NH5與PCl5類似，N原子的1個2s軌道、3個2p軌道和1個2d軌道可能發(fā)生sp3d雜化。請你對該同學的觀點進行評價：_。(3)經(jīng)測定，NH5中存在離子鍵，N原子最外層電子數(shù)是8，所有氫原子的最外層電子數(shù)都是2，則NH5中H元素的化合價為_和_；該化合物中N原子的雜化方式_。答案(1)PCl3三角錐形(2)不對，因為N原子沒有2d軌道(3)11sp3拓展探究15“三鹿奶粉事件”在社會上引起了人們對食品質(zhì)量的恐慌，三鹿奶粉中被摻雜了被稱為“蛋白精”的工業(yè)原料三聚氰胺。已知三聚氰胺的結(jié)構(gòu)簡式如圖所示。三聚氰胺是氰胺(H2NCN)的三聚體，請回答下列問題：(1)寫出基態(tài)碳原子的電子排布式_。(2)氰胺中CN中的氮原子、三聚氰胺環(huán)狀結(jié)構(gòu)中的氮原子和氨基中的氮原子，這三種氮原子的雜化軌道類型分別是_、_、_。(3)一個三聚氰胺分子中有_個鍵。(4)三聚氰胺與三聚氰酸(NHNNHHOOO)分子相互之間通過氫鍵結(jié)合，在腎臟內(nèi)易形成結(jié)石。三聚氰酸分子中C原子采取_雜化。該分子的結(jié)構(gòu)簡式中，每個碳氧原子之間的共價鍵是_(填字母)。A2個鍵B2個鍵C1個鍵，1個鍵答案(1)1s22s22p2(2)sp1sp2sp3(3)15(4)sp2C解析(2)CN中的N原子、環(huán)上的N原子、NH2中的N原子分別形成1、2、3個鍵且均有一對未成鍵電子，所以分別采取sp1、sp2、sp3雜化。(3)除每個雙鍵上有1個鍵外，其余均為鍵，共15個。(4)由于該分子中C與O形成雙鍵，則應采取sp2方式成鍵，sp2雜化的C原子與氧原子間有1個鍵、1個鍵。