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第2課時(shí)　雜化軌道理論
［核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)］　1.通過(guò)對(duì)雜化軌道理論的學(xué)習(xí)，能從微觀角度理解中心原子的雜化軌道類型對(duì)分子空間結(jié)構(gòu)的影響。2.掌握中心原子雜化軌道類型判斷的方法，建立分子空間結(jié)構(gòu)分析的思維模型。
一、雜化軌道及其類型
1.用雜化軌道理論解釋甲烷分子的形成
當(dāng)碳原子與4個(gè)氫原子形成甲烷分子時(shí)，碳原子的2s軌道和3個(gè)2p軌道發(fā)生混雜，混雜時(shí)保持軌道總數(shù)不變，卻得到4個(gè)新的能量相同、方向不同的軌道，各指向正面體的4個(gè)頂角，夾角為109°28'，稱為sp3雜化軌道。當(dāng)碳原子跟4個(gè)氫原子結(jié)合時(shí)，碳原子以4個(gè)sp3雜化軌道分別與4個(gè)H原子的1s軌道重疊，形成4個(gè)C—H σ鍵，因此呈現(xiàn)正四面體形的空間結(jié)構(gòu)。
2.雜化軌道的形成及特點(diǎn)
3.雜化軌道的類型
(1)sp3雜化軌道
sp3雜化軌道是由1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道雜化而成的，sp3雜化軌道間的夾角為109°28'，空間結(jié)構(gòu)為正四面體形(如圖所示)。
(2)sp2雜化軌道
sp2雜化軌道是由1個(gè)s軌道和2個(gè)p軌道雜化而成的。sp2雜化軌道間的夾角都是120°，呈平面三角形(如圖所示)。
(3)sp雜化軌道
sp雜化軌道是由1個(gè)s軌道和1個(gè)p軌道雜化而成的。sp雜化軌道間的夾角為180°，呈直線形(如圖所示)。
1.正誤判斷
(1)發(fā)生軌道雜化的原子一定是中心原子 (　　)
(2)原子軌道的雜化只有在形成分子的過(guò)程中才會(huì)發(fā)生，孤立的原子是不可能發(fā)生雜化的 (　　)
(3)只有能量相近的軌道才能雜化 (　　)
(4)雜化軌道能量更集中，有利于牢固成鍵 (　　)
(5)雜化軌道只用于形成σ鍵或用來(lái)容納未參與成鍵的孤電子對(duì)，未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵 (　　)
(6)2s軌道和3p軌道能形成sp2雜化軌道 (　　)
答案　(1)√　(2)√　(3)√　(4)√　(5)√　(6)×
2.下列分子的中心原子雜化軌道類型相同的是 (　　)
A.CO2與SO2 B.CH4與NH3
C.BeCl2與BF3 D.C2H2與C2H4
答案　B
解析　CO2的C原子為sp雜化，SO2的S原子為sp2雜化，A項(xiàng)錯(cuò)誤；CH4和NH3的中心原子均為sp3雜化，B項(xiàng)正確；BeCl2的Be原子為sp雜化，BF3的B原子為sp2雜化，C項(xiàng)錯(cuò)誤；C2H2的C原子為sp雜化，C2H4的C原子為sp2雜化，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
3.下列分子或離子的中心原子為sp3雜化，且雜化軌道容納了1個(gè)孤電子對(duì)的是 (　　)
A.CH4、NH3 B.BBr3、S
C.SO2、BeCl2 D.PCl3、H3O+
答案　D
解析　CH4中碳原子為sp3雜化但不含孤電子對(duì)，故A錯(cuò)誤；BBr3中B原子為sp2雜化且不含孤電子對(duì)，故B錯(cuò)誤；SO2中S原子為sp2雜化，含有1個(gè)孤電子對(duì)，BeCl2中Be原子為sp雜化且不含孤電子對(duì)，故C錯(cuò)誤。
4.下列分子中的中心原子的雜化方式為sp雜化，分子的空間結(jié)構(gòu)為直線形且分子中沒(méi)有形成π鍵的是 (　　)
A.CH≡CH B.CO2
C.BeCl2 D.BF3
答案　C
解析　CH≡CH中含有三鍵，有π鍵，故不選A；CO2的結(jié)構(gòu)式為O==C==O，分子中含有碳氧雙鍵，含有π鍵，故不選B；BeCl2分子中，Be原子含有兩個(gè)共價(jià)單鍵，不含孤電子對(duì)，所以價(jià)層電子對(duì)數(shù)是2，中心原子以sp雜化軌道成鍵，分子中不含π鍵，故選C；BF3中B原子含有3個(gè)共價(jià)單鍵，所以價(jià)層電子對(duì)數(shù)是3，中心原子以sp2雜化軌道成鍵，故不選D。
以碳原子為中心原子的分子中碳原子的雜化軌道類型
(1)沒(méi)有形成π鍵，采取sp3雜化，如CH4、CCl4等。
(2)形成一個(gè)π鍵，采取sp2雜化，如CH2==CH2等。
(3)形成兩個(gè)π鍵，采取sp雜化，如CH≡CH、CO2等。
二、雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系
1.雜化軌道用于形成σ鍵或用來(lái)容納未參與成鍵的孤電子對(duì)。
(1)沒(méi)有孤電子對(duì)：能量相同的雜化軌道彼此遠(yuǎn)離→形成的分子為對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
(2)有孤電子對(duì)：孤電子對(duì)占據(jù)一定空間且對(duì)成鍵電子對(duì)產(chǎn)生排斥→形成的分子的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。
2.雜化軌道與分子的空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系
(1)雜化軌道全部用于形成σ鍵
雜化類型 sp sp2 sp3
軌道組成 一個(gè)ns和一個(gè)np 一個(gè)ns和兩個(gè)np 一個(gè)ns和三個(gè)np
軌道夾角 180° 120° 109°28'
雜化軌道示意圖
實(shí)例 BeCl2 BF3 CH4
分子的空間結(jié)構(gòu) 直線形 平面三角形 正四 面體形
(2)雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對(duì)
雜化類型 sp2 sp3
中心原子所在族 第ⅥA族 第ⅤA族 第ⅥA族
中心原子的孤電子對(duì)數(shù) 1 1 2
分子空間結(jié)構(gòu) V形 三角錐形 V形
實(shí)例 SO2 NH3、PCl3、PH3 H2O、H2S
CH4、NH3、H2O中心原子的雜化軌道類型都是sp3，鍵角為什么依次減小？從雜化軌道理論的角度比較鍵角大小。
提示　CH4、NH3、H2O中心原子都采取sp3雜化，中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)依次為0、1、2。由于孤電子對(duì)對(duì)共用電子對(duì)的排斥作用使鍵角變小，孤電子對(duì)數(shù)越多排斥作用越大，鍵角越小。比較鍵角時(shí)，先看中心原子雜化軌道類型，雜化軌道類型不同時(shí)，鍵角一般按sp、sp2、sp3順序依次減小；雜化軌道類型相同時(shí)，中心原子孤電子對(duì)數(shù)越多，鍵角越小。
1.正誤判斷
(1)雜化軌道的空間結(jié)構(gòu)與分子的空間結(jié)構(gòu)不一定一致 (　　)
(2)雜化軌道間的夾角與分子內(nèi)的鍵角一定相同 (　　)
(3)凡AB3型共價(jià)化合物，其中心原子A均采用sp3雜化軌道成鍵 (　　)
(4)NH3分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，則氮原子的雜化方式為sp3 (　　)
(5)C2H4分子中的鍵角都約是120°，則碳原子的雜化方式是sp2 (　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√
2.下列分子的空間結(jié)構(gòu)可用sp2雜化軌道來(lái)解釋的是 (　　)
①BF3?、贑H2==CH2?、?br/>④CH≡CH?、軳H3?、轈H4
A.①②③ B.①⑤⑥ C.②③④ D.③⑤⑥
答案　A
解析　sp2雜化軌道形成夾角為120°的平面三角形，①BF3為平面三角形且B—F夾角為120°；②C2H4中碳原子以sp2雜化，未雜化的2p軌道重疊形成π鍵；③與②相似；④乙炔中的碳原子為sp雜化，未雜化的2p軌道重疊形成π鍵；⑤NH3中的氮原子為sp3雜化；⑥CH4中的碳原子為sp3雜化。
3.下列中心原子的雜化軌道類型和分子空間結(jié)構(gòu)不正確的是 (　　)
A.PCl3中P原子為sp3雜化，三角錐形
B.N中N原子為sp3雜化，正四面體形
C.H2S中S原子為sp雜化，直線形
D.SO2中S原子為sp2雜化，V形
答案　C
解析　PCl3中P原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+=4，含有一個(gè)孤電子對(duì)，則P原子為sp3雜化，分子空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，故A正確；N中N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4+=4，不含孤電子對(duì)，則N原子為sp3雜化，分子空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，故B正確；H2S中S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=2+=4，含有兩個(gè)孤電子對(duì)，則S原子為sp3雜化，分子空間結(jié)構(gòu)為V形，故C錯(cuò)誤；SO2中S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=2+=3，含有一個(gè)孤電子對(duì)，則S原子為sp2雜化，分子空間結(jié)構(gòu)為V形，故D正確。
4.(2024·蘇州高二檢測(cè))已知某XY2分子屬于V形分子，下列說(shuō)法正確的是 (　　)
A.X原子一定是sp2雜化
B.X原子一定為sp3雜化
C.X原子上一定存在孤電子對(duì)
D.VSEPR模型一定是平面三角形
答案　C
解析　若X原子無(wú)孤電子對(duì)，則它一定是直線形分子，若X有1個(gè)孤電子對(duì)或2個(gè)孤電子對(duì)，則XY2一定為V形分子，此種情況下X的原子軌道可能為sp2雜化，也可能是sp3雜化，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；若X有2個(gè)孤電子對(duì)，則該分子的VSEPR模型為四面體形，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
5.按要求回答下列問(wèn)題：
(1)CH3COOH中C原子的雜化軌道類型是　　　　　　　　　　　　　。
(2)醛基中碳原子的雜化軌道類型是　　　　。
(3)化合物中陽(yáng)離子的空間結(jié)構(gòu)為　　　　　　　，陰離子的中心原子采取　　　　　雜化。
(4)X的單質(zhì)與氫氣可化合生成氣體G，G的水溶液的pH>7。G分子中X原子的雜化軌道類型是　　　。
答案　(1)sp3、sp2　(2)sp2　(3)三角錐形　sp3　(4)sp3
解析　(1)CH3COOH分子中，—CH3和—COOH上的碳原子的雜化軌道類型分別是sp3和sp2。
(2)上的碳原子形成3個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵，采取sp2雜化。(4)G是NH3，N原子采取sp3雜化。
常見(jiàn)物質(zhì)中心原子的雜化方式
(1)采取sp3雜化：有機(jī)物中飽和碳原子、NH3、H2O、金剛石中的碳原子、晶體硅中的硅原子、SiO2、N等。
(2)采取sp2雜化：有機(jī)物中的雙鍵碳原子、BF3、石墨中的碳原子、苯環(huán)中的碳原子等。
(3)采取sp雜化：有機(jī)物中的三鍵碳原子、CO2、BeCl2等。
說(shuō)明　注意結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，如CO2與CS2、BF3與BBr3等的中心原子的雜化軌道類型分別相同。
課時(shí)對(duì)點(diǎn)練?。鄯种担?00分］
(選擇題1~13題，每小題6分，共78分)
題組一　雜化軌道理論
1.下列有關(guān)雜化軌道的說(shuō)法不正確的是 (　　)
A.原子中能量相近的某些軌道，在成鍵時(shí)能重新組合成能量相等的新軌道
B.軌道雜化前后軌道數(shù)目可以相等，也可以不等
C.雜化軌道成鍵時(shí)，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sp、sp2、sp3雜化等
答案　B
解析　原子中能量相近的某些軌道，在成鍵時(shí)能重新組合成能量相等的新軌道，軌道數(shù)不變，軌道形狀發(fā)生變化，A正確、B錯(cuò)誤；雜化軌道成鍵時(shí)，要滿足原子軌道最大重疊原理、最小排斥原理，這樣形成的分子才能最穩(wěn)定，C正確。
2.(2023·長(zhǎng)沙南雅中學(xué)高二檢測(cè))能正確表示CH4中碳原子成鍵方式的示意圖為 (　　)
A.
B.
C.
D.
答案　D
解析　碳原子中的2s軌道與2p軌道形成4個(gè)等性的雜化軌道，因此碳原子最外層上的4個(gè)電子分占在4個(gè)sp3雜化軌道上并且自旋狀態(tài)相同。
3.在乙烯分子中有5個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵，它們分別是 (　　)
A.sp2雜化軌道形成σ鍵、未雜化的2p軌道形成π鍵
B.sp2雜化軌道形成π鍵、未雜化的2p軌道形成σ鍵
C.碳與氫原子之間是sp2雜化軌道形成的σ鍵，碳與碳原子之間是未參加雜化的2p軌道形成的π鍵
D.碳與碳原子之間是sp2雜化軌道形成的σ鍵，碳與氫原子之間是未參加雜化的2p軌道形成的π鍵
答案　A
解析　乙烯分子中存在4個(gè)C—H和1個(gè)C==C，碳原子上沒(méi)有孤電子對(duì)，成鍵電子對(duì)數(shù)為3，則C原子采取sp2雜化，碳?xì)滏I是sp2雜化軌道形成的σ鍵，碳碳雙鍵中有1個(gè)是sp2雜化軌道形成的σ鍵，還有1個(gè)是未參加雜化的2p軌道形成的π鍵，A項(xiàng)正確。
4.(2023·西安第一中學(xué)高二檢測(cè))s軌道與s軌道重疊形成的共價(jià)鍵可用符號(hào)表示為s s σ鍵，p軌道與p軌道以“頭碰頭”方式重疊形成的共價(jià)鍵可用符號(hào)表示為p p σ鍵，請(qǐng)你指出下列分子中含有s sp2 σ鍵的是 (　　)
A.N2 B.C2H4 C.C2H2 D.HCl
答案　B
解析　N2存在p p σ鍵和π鍵，A項(xiàng)錯(cuò)誤；C2H4中，C原子為sp2雜化，存在s sp2 σ鍵，B項(xiàng)正確；C2H2中，中心C原子發(fā)生sp雜化，形成s sp σ鍵，C項(xiàng)錯(cuò)誤；HCl中只存在s p σ鍵，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
5.BF3是典型的平面三角形分子，它溶于氫氟酸或NaF溶液中都形成B，則BF3和B中B原子的雜化軌道類型分別是 (　　)
A.sp2、sp2 B.sp3、sp3
C.sp2、sp3 D.sp、sp2
答案　C
解析　BF3中B原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，所以為sp2雜化，B中B原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，所以為sp3雜化。
6.下列分子所含原子中，既有sp3雜化，又有sp2雜化的是 (　　)
A.乙醛［］
B.丙烯腈［］
C.甲醛［］
D.丙炔［］
答案　A
解析　甲基中C原子為sp3雜化，—CHO中C原子為sp2雜化，A項(xiàng)正確；碳碳雙鍵中C原子為sp2雜化，—CN中C原子為sp雜化，B項(xiàng)錯(cuò)誤；—CHO中C原子為sp2雜化，C項(xiàng)錯(cuò)誤；甲基中C原子為sp3雜化，碳碳三鍵中C原子為sp雜化，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
題組二　雜化軌道理論的應(yīng)用
7.N的空間結(jié)構(gòu)和氮的雜化方式分別為 (　　)
A.直線形，sp B.V形，sp2
C.三角錐形，sp3 D.平面三角形，sp2
答案　A
解析　N中N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+×(5-1-2×2)=2，因此雜化類型為sp，陽(yáng)離子空間結(jié)構(gòu)為直線形，A項(xiàng)正確。
8.下列關(guān)于N、NH3、N三種微粒的說(shuō)法不正確的是 (　　)
A.三種微粒所含有的電子數(shù)相等
B.三種微粒中氮原子的雜化方式相同
C.三種微粒的空間結(jié)構(gòu)相同
D.鍵角大小關(guān)系：N>NH3>N
答案　C
解析　N、NH3、N中含有的電子數(shù)均為10，A正確；N、NH3、N三種微粒中氮原子的雜化方式均為sp3雜化，B正確；N為正四面體形，NH3為三角錐形，N為V形，C錯(cuò)誤；N、NH3、N三種微粒的鍵角大小關(guān)系為N>NH3>N，D正確。
9.氯化亞砜(SOCl2)是一種很重要的化學(xué)試劑，可以作為氯化劑和脫水劑。下列關(guān)于氯化亞砜分子的VSEPR模型、分子的空間結(jié)構(gòu)和中心原子(S)采取的雜化方式的說(shuō)法正確的是 (　　)
A.四面體形、三角錐形、sp3
B.平面三角形、V形、sp2
C.平面三角形、平面三角形、sp2
D.四面體形、三角錐形、sp2
答案　A
解析　SOCl2分子中S原子形成2個(gè)S—Cl、1個(gè)SO，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)=3+×(6-1×2-2)=4，雜化軌道數(shù)是4，故S原子采取sp3雜化，SOCl2分子的VSEPR模型為四面體形，且S原子含1個(gè)孤電子對(duì)，則其分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，A項(xiàng)正確。
10.下列說(shuō)法不正確的是 (　　)
A.雜化前后的軌道數(shù)不變，但軌道的形狀發(fā)生了改變
B.sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角分別為109°28'、120°、180°
C.ⅠA族元素成鍵時(shí)不可能有雜化軌道
D.雜化軌道全部參與形成共價(jià)鍵
答案　D
解析　雜化過(guò)程中，原子軌道總數(shù)不變，即雜化軌道的數(shù)目與參與雜化的原子軌道數(shù)目相等，雜化后軌道的形狀發(fā)生變化，A正確；sp3、sp2與sp雜化軌道的空間結(jié)構(gòu)分別為正四面體形、平面三角形和直線形，因此其雜化軌道的夾角分別為109°28'、120°和180°，B正確；雜化軌道可以部分參與形成共價(jià)鍵，部分容納孤電子對(duì)，D錯(cuò)誤。
11.下列說(shuō)法正確的是 （　?。?br/>A.PCl3分子是三角錐形，這是因?yàn)榱自邮莝p2雜化的結(jié)果
B.sp3雜化軌道是由任意的1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道混合形成的4個(gè)sp3雜化軌道
C.中心原子采取sp3雜化的分子，其空間結(jié)構(gòu)可能是四面體形或三角錐形或V形
D.AB3型的分子空間結(jié)構(gòu)必為平面三角形
答案　C
解析　PCl3中P原子形成3個(gè)σ鍵，有1個(gè)孤電子對(duì)，采取sp3雜化，PCl3分子是三角錐形，A項(xiàng)錯(cuò)誤；sp3雜化軌道是由能量相近的1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道混合形成的4個(gè)sp3雜化軌道，B項(xiàng)錯(cuò)誤；中心原子采取sp3雜化的分子，其空間結(jié)構(gòu)可能是四面體形(如CH3Cl)或三角錐形(如NH3)或V形(如H2O)，C項(xiàng)正確；AB3型的分子空間結(jié)構(gòu)可能為平面三角形(如BF3)或三角錐形(如NH3)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
12.下列說(shuō)法正確的是 (　　)
A.含有四個(gè)原子的分子的空間結(jié)構(gòu)不可能為正四面體形
B.分子式為AB2的分子的空間結(jié)構(gòu)一定為V形
C.在S中硫原子的雜化方式為sp2，是正四面體形結(jié)構(gòu)
D.C中心碳原子的孤電子對(duì)數(shù)為0，故其結(jié)構(gòu)為平面三角形
答案　D
解析　P4分子的空間結(jié)構(gòu)是正四面體形，A錯(cuò)誤；BeCl2中鈹原子成鍵電子對(duì)數(shù)是2，無(wú)孤電子對(duì)，是sp雜化，分子是直線形，B錯(cuò)誤；在S中硫原子的孤電子對(duì)數(shù)是0，與其相連的原子數(shù)為4，根據(jù)雜化軌道理論可推知硫原子為sp3雜化，S的空間結(jié)構(gòu)是正四面體形，C錯(cuò)誤；C中心碳原子的成鍵電子對(duì)數(shù)為3，孤電子對(duì)數(shù)為×(4+2-3×2)=0，該離子是平面三角形結(jié)構(gòu)，D正確。
13.(2024·杭州學(xué)軍中學(xué)高二月考)下表中各粒子對(duì)應(yīng)的空間結(jié)構(gòu)及解釋均錯(cuò)誤的是 (　　)
選項(xiàng) 粒子 空間結(jié)構(gòu) 解釋
A NF3 三角錐形 N原子采用sp3雜化
B SeO2 平面三角形 Se原子采用sp2雜化，與H2O中的O原子雜化方式不同
C C2H2 直線形 C原子采用sp2雜化且C原子的價(jià)電子均參與成鍵
D SCl2 V形 S原子采用sp3雜化
答案　C
解析　NF3的中心N原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+=4，含有1個(gè)孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型知，該分子為三角錐形，N原子采用sp3雜化，故A正確；SeO2的中心Se原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+=3，且含有1個(gè)孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型知，該分子為V形，Se原子采用sp2雜化，水分子的中心O原子采用sp3雜化，故B正確；C2H2中每個(gè)碳原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)都是2，都不含孤電子對(duì)，該分子為直線形，C原子采用sp雜化，且C原子的價(jià)電子均參與成鍵，故C錯(cuò)誤；SCl2的中心S原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+=4，含2個(gè)孤電子對(duì)，該分子為V形，S原子采用sp3雜化，故D正確。
14.(10分)已知：①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。
②PCl5分子中，P原子的1個(gè)3s軌道、3個(gè)3p軌道和1個(gè)3d軌道發(fā)生雜化形成5個(gè)sp3d雜化軌道，PCl5分子呈三角雙錐形()。
(1)NH3、PCl3和PCl5分子中，所有原子的最外層電子數(shù)都是8個(gè)的是　　　　(填分子式)，該分子的空間結(jié)構(gòu)是　　　　。
(2)下列關(guān)于PCl5分子的說(shuō)法正確的有　　　　(填字母)。
A.PCl5分子中磷原子沒(méi)有孤電子對(duì)
B.PCl5分子中沒(méi)有形成π鍵
C.PCl5分子中所有的Cl—P—Cl鍵角都相等
(3)N、P是同一族元素，P能形成PCl3、PCl5兩種氯化物，而N只能形成一種氯化物NCl3，而不能形成NCl5，原因是　　　　。
(4)經(jīng)測(cè)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(jià)為　　　　和　　　　；該化合物中N原子的雜化方式為　　　　雜化。
答案　(1)PCl3　三角錐形　(2)AB　(3)N原子最外層無(wú)d軌道，不能發(fā)生sp3d雜化，故無(wú)NCl5
(4)+1　-1　sp3
15.(12分)根據(jù)雜化軌道理論可以判斷分子的空間結(jié)構(gòu)，試根據(jù)相關(guān)知識(shí)填空：
(1)AsCl3分子的空間結(jié)構(gòu)為　　　　　　　　，其中As的雜化軌道類型為　　　　。
(2)CH3COOH中C原子的雜化軌道類型為　　　　。
(3)一種有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如下：
①該分子中有　　　　個(gè)sp2雜化的碳原子；　　　　個(gè)sp3雜化的碳原子。
②該分子中有　　　　個(gè)sp2 sp3σ鍵；　　　　sp3 sp3σ鍵。
(4)SCN-與N的結(jié)構(gòu)相同，空間結(jié)構(gòu)呈　　　　形，中心原子都采取　　　　雜化。
(5)C、N等粒子具有相同的原子個(gè)數(shù)，它們的價(jià)電子總數(shù)都是　　　　，空間結(jié)構(gòu)呈　　　　形，中心原子都采取　　　　雜化。
答案　(1)三角錐形　sp3　(2)sp3、sp2　(3)①2　6　②3　3　(4)直線　sp　(5)24　平面三角　sp2
解析　(1)AsCl3中As的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+，As的雜化方式為sp3雜化，AsCl3分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形。(2)CH3COOH的結(jié)構(gòu)式為，分子中甲基上的碳原子采取sp3雜化，羧基中碳原子采取sp2雜化。(3)有機(jī)物中飽和碳原子采取sp3雜化，雙鍵上的碳原子采取sp2雜化。①該分子中有2個(gè)sp2雜化碳原子；6個(gè)sp3雜化碳原子。②該分子中有3個(gè)sp2 sp3 σ鍵；3個(gè)sp3 sp3 σ鍵。(4)SCN-與N的中心原子采取sp雜化，形成直線形分子。(5)C、N的價(jià)電子總數(shù)都是24，中心原子均采取sp2雜化，形成平面三角形分子。第2課時(shí)　雜化軌道理論
［核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)］　1.通過(guò)對(duì)雜化軌道理論的學(xué)習(xí)，能從微觀角度理解中心原子的雜化軌道類型對(duì)分子空間結(jié)構(gòu)的影響。2.掌握中心原子雜化軌道類型判斷的方法，建立分子空間結(jié)構(gòu)分析的思維模型。
一、雜化軌道及其類型
1.用雜化軌道理論解釋甲烷分子的形成
當(dāng)碳原子與4個(gè)氫原子形成甲烷分子時(shí)，碳原子的　　　軌道和3個(gè)　　　軌道發(fā)生混雜，混雜時(shí)保持軌道總數(shù)不變，卻得到4個(gè)新的能量相同、方向不同的軌道，各指向正面體的4個(gè)頂角，夾角為109°28'，稱為sp3雜化軌道。當(dāng)碳原子跟4個(gè)氫原子結(jié)合時(shí)，碳原子以4個(gè)　　　雜化軌道分別與4個(gè)H原子的1s軌道重疊，形成4個(gè)C—H σ鍵，因此呈現(xiàn) 　形的空間結(jié)構(gòu)。
2.雜化軌道的形成及特點(diǎn)
3.雜化軌道的類型
(1)sp3雜化軌道
sp3雜化軌道是由　　個(gè)s軌道和　　個(gè)p軌道雜化而成的，sp3雜化軌道間的夾角為　　　，空間結(jié)構(gòu)為　　　　(如圖所示)。
(2)sp2雜化軌道
sp2雜化軌道是由　　個(gè)s軌道和　　個(gè)p軌道雜化而成的。sp2雜化軌道間的夾角都是　　　　，呈　　　　　(如圖所示)。
(3)sp雜化軌道
sp雜化軌道是由　　個(gè)s軌道和　　個(gè)p軌道雜化而成的。sp雜化軌道間的夾角為　　　，呈　　　　(如圖所示)。
1.正誤判斷
(1)發(fā)生軌道雜化的原子一定是中心原子 (　　)
(2)原子軌道的雜化只有在形成分子的過(guò)程中才會(huì)發(fā)生，孤立的原子是不可能發(fā)生雜化的 (　　)
(3)只有能量相近的軌道才能雜化 (　　)
(4)雜化軌道能量更集中，有利于牢固成鍵 (　　)
(5)雜化軌道只用于形成σ鍵或用來(lái)容納未參與成鍵的孤電子對(duì)，未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵 (　　)
(6)2s軌道和3p軌道能形成sp2雜化軌道 (　　)
2.下列分子的中心原子雜化軌道類型相同的是 (　　)
A.CO2與SO2 B.CH4與NH3
C.BeCl2與BF3 D.C2H2與C2H4
3.下列分子或離子的中心原子為sp3雜化，且雜化軌道容納了1個(gè)孤電子對(duì)的是 (　　)
A.CH4、NH3 B.BBr3、S
C.SO2、BeCl2 D.PCl3、H3O+
4.下列分子中的中心原子的雜化方式為sp雜化，分子的空間結(jié)構(gòu)為直線形且分子中沒(méi)有形成π鍵的是 (　　)
A.CH≡CH B.CO2
C.BeCl2 D.BF3
以碳原子為中心原子的分子中碳原子的雜化軌道類型
(1)沒(méi)有形成π鍵，采取sp3雜化，如CH4、CCl4等。
(2)形成一個(gè)π鍵，采取sp2雜化，如CH2CH2等。
(3)形成兩個(gè)π鍵，采取sp雜化，如CH≡CH、CO2等。
二、雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系
1.雜化軌道用于形成σ鍵或用來(lái)容納未參與成鍵的孤電子對(duì)。
(1)沒(méi)有孤電子對(duì)：能量相同的雜化軌道彼此遠(yuǎn)離→形成的分子為對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
(2)有孤電子對(duì)：孤電子對(duì)占據(jù)一定空間且對(duì)成鍵電子對(duì)產(chǎn)生排斥→形成的分子的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。
2.雜化軌道與分子的空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系
(1)雜化軌道全部用于形成σ鍵
雜化類型 sp sp2 sp3
軌道組成 一個(gè)ns和一個(gè)np 一個(gè)ns和兩個(gè)np 一個(gè)ns和三個(gè)np
軌道夾角 180° 120° 109°28'
雜化軌道示意圖
實(shí)例 BeCl2 BF3 CH4
分子的空間結(jié)構(gòu)
(2)雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對(duì)
雜化類型 sp2 sp3
中心原子所在族 第ⅥA族 第ⅤA族 第ⅥA族
中心原子的孤電子對(duì)數(shù) 1 1 2
分子空間結(jié)構(gòu) V形 三角錐形 V形
實(shí)例 SO2 NH3、PCl3、PH3 H2O、H2S
CH4、NH3、H2O中心原子的雜化軌道類型都是sp3，鍵角為什么依次減?。繌碾s化軌道理論的角度比較鍵角大小。


1.正誤判斷
(1)雜化軌道的空間結(jié)構(gòu)與分子的空間結(jié)構(gòu)不一定一致 (　　)
(2)雜化軌道間的夾角與分子內(nèi)的鍵角一定相同 (　　)
(3)凡AB3型共價(jià)化合物，其中心原子A均采用sp3雜化軌道成鍵 (　　)
(4)NH3分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，則氮原子的雜化方式為sp3 (　　)
(5)C2H4分子中的鍵角都約是120°，則碳原子的雜化方式是sp2 (　　)
2.下列分子的空間結(jié)構(gòu)可用sp2雜化軌道來(lái)解釋的是 (　　)
①BF3　②CH2CH2?、邸、蹸H≡CH　⑤NH3　⑥CH4
A.①②③ B.①⑤⑥ C.②③④ D.③⑤⑥
3.下列中心原子的雜化軌道類型和分子空間結(jié)構(gòu)不正確的是 (　　)
A.PCl3中P原子為sp3雜化，三角錐形
B.N中N原子為sp3雜化，正四面體形
C.H2S中S原子為sp雜化，直線形
D.SO2中S原子為sp2雜化，V形
4.(2024·蘇州高二檢測(cè))已知某XY2分子屬于V形分子，下列說(shuō)法正確的是 (　　)
A.X原子一定是sp2雜化
B.X原子一定為sp3雜化
C.X原子上一定存在孤電子對(duì)
D.VSEPR模型一定是平面三角形
5.按要求回答下列問(wèn)題：
(1)CH3COOH中C原子的雜化軌道類型是　　　　　　　　　　　　　。
(2)醛基中碳原子的雜化軌道類型是_____________________________。
(3)化合物［H3O］+［］-中陽(yáng)離子的空間結(jié)構(gòu)為　　　　　　　，陰離子的中心原子采取　　　　　雜化。
(4)X的單質(zhì)與氫氣可化合生成氣體G，G的水溶液的pH>7。G分子中X原子的雜化軌道類型是　　　。
常見(jiàn)物質(zhì)中心原子的雜化方式
(1)采取sp3雜化：有機(jī)物中飽和碳原子、NH3、H2O、金剛石中的碳原子、晶體硅中的硅原子、SiO2、N等。
(2)采取sp2雜化：有機(jī)物中的雙鍵碳原子、BF3、石墨中的碳原子、苯環(huán)中的碳原子等。
(3)采取sp雜化：有機(jī)物中的三鍵碳原子、CO2、BeCl2等。
說(shuō)明　注意結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，如CO2與CS2、BF3與BBr3等的中心原子的雜化軌道類型分別相同。
答案精析
一、
1.2s　2p　sp3　正四面體
3.(1)1　3　109°28'　正四面體形　(2)1　2　120°
平面三角形　(3)1　1　180°　直線形
應(yīng)用體驗(yàn)
1.(1)√　(2)√　(3)√　(4)√　(5)√　(6)×
2.B?。跜O2的C原子為sp雜化，SO2的S原子為sp2雜化，A項(xiàng)錯(cuò)誤；CH4和NH3的中心原子均為sp3雜化，B項(xiàng)正確；BeCl2的Be原子為sp雜化，BF3的B原子為sp2雜化，C項(xiàng)錯(cuò)誤；C2H2的C原子為sp雜化，C2H4的C原子為sp2雜化，D項(xiàng)錯(cuò)誤。］
3.D?。跜H4中碳原子為sp3雜化但不含孤電子對(duì)，故A錯(cuò)誤；BBr3中B原子為sp2雜化且不含孤電子對(duì)，故B錯(cuò)誤；SO2中S原子為sp2雜化，含有1個(gè)孤電子對(duì)，BeCl2中Be原子為sp雜化且不含孤電子對(duì)，故C錯(cuò)誤。］
4.C?。跜H≡CH中含有三鍵，有π鍵，故不選A；CO2的結(jié)構(gòu)式為OCO，分子中含有碳氧雙鍵，含有π鍵，故不選B；BeCl2分子中，Be原子含有兩個(gè)共價(jià)單鍵，不含孤電子對(duì)，所以價(jià)層電子對(duì)數(shù)是2，中心原子以sp雜化軌道成鍵，分子中不含π鍵，故選C；BF3中B原子含有3個(gè)共價(jià)單鍵，所以價(jià)層電子對(duì)數(shù)是3，中心原子以sp2雜化軌道成鍵，故不選D。］
二、
2.(1)直線形　平面三角形　正四面體形
深度思考
CH4、NH3、H2O中心原子都采取sp3雜化，中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)依次為0、1、2。由于孤電子對(duì)對(duì)共用電子對(duì)的排斥作用使鍵角變小，孤電子對(duì)數(shù)越多排斥作用越大，鍵角越小。比較鍵角時(shí)，先看中心原子雜化軌道類型，雜化軌道類型不同時(shí)，鍵角一般按sp、sp2、sp3順序依次減小；雜化軌道類型相同時(shí)，中心原子孤電子對(duì)數(shù)越多，鍵角越小。
應(yīng)用體驗(yàn)
1.(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√
2.A　［sp2雜化軌道形成夾角為120°的平面三角形，①BF3為平面三角形且B—F夾角為120°；②C2H4中碳原子以sp2雜化，未雜化的2p軌道重疊形成π鍵；③與②相似；④乙炔中的碳原子為sp雜化，未雜化的2p軌道重疊形成π鍵；⑤NH3中的氮原子為sp3雜化；⑥CH4中的碳原子為sp3雜化。］
3.C?。跴Cl3中P原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+=4，含有一個(gè)孤電子對(duì)，則P原子為sp3雜化，分子空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，故A正確；N中N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4+=4，不含孤電子對(duì)，則N原子為sp3雜化，分子空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，故B正確；H2S中S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=2+=4，含有兩個(gè)孤電子對(duì)，則S原子為sp3雜化，分子空間結(jié)構(gòu)為V形，故C錯(cuò)誤；SO2中S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=2+=3，含有一個(gè)孤電子對(duì)，則S原子為sp2雜化，分子空間結(jié)構(gòu)為V形，故D正確。］
4.C?。廴鬤原子無(wú)孤電子對(duì)，則它一定是直線形分子，若X有1個(gè)孤電子對(duì)或2個(gè)孤電子對(duì)，則XY2一定為V形分子，此種情況下X的原子軌道可能為sp2雜化，也可能是sp3雜化，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；若X有2個(gè)孤電子對(duì)，則該分子的VSEPR模型為四面體形，D項(xiàng)錯(cuò)誤。］
5.(1)sp3、sp2　(2)sp2　(3)三角錐形　sp3　(4)sp3
解析　(1)CH3COOH分子中，—CH3和—COOH上的碳原子的雜化軌道類型分別是sp3和sp2。
(2)上的碳原子形成3個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵，采取sp2雜化。(4)G是NH3，N原子采取sp3雜化。(共74張PPT)
雜化軌道理論
第2課時(shí)
第二章　第二節(jié)
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核心素養(yǎng)
發(fā)展目標(biāo)
1.通過(guò)對(duì)雜化軌道理論的學(xué)習(xí)，能從微觀角度理解中心原子的雜化軌道類型對(duì)分子空間結(jié)構(gòu)的影響。
2.掌握中心原子雜化軌道類型判斷的方法，建立分子空間結(jié)構(gòu)分析的思維模型。
內(nèi)容索引
一、雜化軌道及其類型
二、雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系
課時(shí)對(duì)點(diǎn)練
雜化軌道及其類型
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一
1.用雜化軌道理論解釋甲烷分子的形成
當(dāng)碳原子與4個(gè)氫原子形成甲烷分子時(shí)，碳原子的 軌道和3個(gè) 軌道發(fā)生混雜，混雜時(shí)保持軌道總數(shù)不變，卻得到4個(gè)新的能量相同、方向不同的軌道，各指向正面體的4個(gè)頂角，夾角為109°28'，稱為sp3雜化軌道。當(dāng)碳原子跟4個(gè)氫原子結(jié)合時(shí)，碳原子以4個(gè) 雜化軌道分別與4個(gè)H原子的1s軌道重疊，形成4個(gè)C—H σ鍵，因此呈現(xiàn)_____
_____形的空間結(jié)構(gòu)。
一、雜化軌道及其類型
2s
2p
sp3
正四
面體
2.雜化軌道的形成及特點(diǎn)
3.雜化軌道的類型
(1)sp3雜化軌道
sp3雜化軌道是由 個(gè)s軌道和 個(gè)p軌道雜化而成的，sp3雜化軌道間的夾角為 ，空間結(jié)構(gòu)為_(kāi)_________
(如圖所示)。
1
3
109°28'
正四面體形
(2)sp2雜化軌道
sp2雜化軌道是由 個(gè)s軌道和 個(gè)p軌道雜化而成的。sp2雜化軌道間的夾角都是 ，呈 (如圖所示)。
1
2
120°
平面三角形
(3)sp雜化軌道
sp雜化軌道是由 個(gè)s軌道和 個(gè)p軌道雜化而成的。sp雜化軌道間的夾角為 ，呈 (如圖所示)。
1
1
180°
直線形
應(yīng)用體驗(yàn)
1.正誤判斷
(1)發(fā)生軌道雜化的原子一定是中心原子
(2)原子軌道的雜化只有在形成分子的過(guò)程中才會(huì)發(fā)生，孤立的原子是不可能發(fā)生雜化的
(3)只有能量相近的軌道才能雜化
(4)雜化軌道能量更集中，有利于牢固成鍵
√
√
√
√
應(yīng)用體驗(yàn)
(5)雜化軌道只用于形成σ鍵或用來(lái)容納未參與成鍵的孤電子對(duì)，未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵
(6)2s軌道和3p軌道能形成sp2雜化軌道
√
×
應(yīng)用體驗(yàn)
2.下列分子的中心原子雜化軌道類型相同的是
A.CO2與SO2 B.CH4與NH3
C.BeCl2與BF3 D.C2H2與C2H4
√
應(yīng)用體驗(yàn)
CO2的C原子為sp雜化，SO2的S原子為sp2雜化，A項(xiàng)錯(cuò)誤；
CH4和NH3的中心原子均為sp3雜化，B項(xiàng)正確；
BeCl2的Be原子為sp雜化，BF3的B原子為sp2雜化，C項(xiàng)錯(cuò)誤；
C2H2的C原子為sp雜化，C2H4的C原子為sp2雜化，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
應(yīng)用體驗(yàn)
3.下列分子或離子的中心原子為sp3雜化，且雜化軌道容納了1個(gè)孤電子對(duì)的是
A.CH4、NH3 B.BBr3、S
C.SO2、BeCl2 D.PCl3、H3O+
√
應(yīng)用體驗(yàn)
CH4中碳原子為sp3雜化但不含孤電子對(duì)，故A錯(cuò)誤；
BBr3中B原子為sp2雜化且不含孤電子對(duì)，故B錯(cuò)誤；
SO2中S原子為sp2雜化，含有1個(gè)孤電子對(duì)，BeCl2中Be原子為sp雜化且不含孤電子對(duì)，故C錯(cuò)誤。
應(yīng)用體驗(yàn)
4.下列分子中的中心原子的雜化方式為sp雜化，分子的空間結(jié)構(gòu)為直線形且分子中沒(méi)有形成π鍵的是
A.CH≡CH B.CO2
C.BeCl2 D.BF3
√
應(yīng)用體驗(yàn)
CH≡CH中含有三鍵，有π鍵，故不選A；
CO2的結(jié)構(gòu)式為O==C==O，分子中含有碳氧雙鍵，含有π鍵，故不選B；
BeCl2分子中，Be原子含有兩個(gè)共價(jià)單鍵，不含孤電子對(duì)，所以價(jià)層電子對(duì)數(shù)是2，中心原子以sp雜化軌道成鍵，分子中不含π鍵，故選C；
BF3中B原子含有3個(gè)共價(jià)單鍵，所以價(jià)層電子對(duì)數(shù)是3，中心原子以sp2雜化軌道成鍵，故不選D。
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歸納總結(jié)
以碳原子為中心原子的分子中碳原子的雜化軌道類型
(1)沒(méi)有形成π鍵，采取sp3雜化，如CH4、CCl4等。
(2)形成一個(gè)π鍵，采取sp2雜化，如CH2==CH2等。
(3)形成兩個(gè)π鍵，采取sp雜化，如CH≡CH、CO2等。
雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系
>
<
二
二、雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系
1.雜化軌道用于形成σ鍵或用來(lái)容納未參與成鍵的孤電子對(duì)。
(1)沒(méi)有孤電子對(duì)：能量相同的雜化軌道彼此遠(yuǎn)離→形成的分子為對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
(2)有孤電子對(duì)：孤電子對(duì)占據(jù)一定空間且對(duì)成鍵電子對(duì)產(chǎn)生排斥→形成的分子的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。
2.雜化軌道與分子的空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系
(1)雜化軌道全部用于形成σ鍵
雜化類型 sp sp2 sp3
軌道組成 一個(gè)ns和一個(gè)np 一個(gè)ns和兩個(gè)np 一個(gè)ns和三個(gè)np
軌道夾角 180° 120° 109°28'
雜化軌道示意圖
雜化類型 sp sp2 sp3
實(shí)例 BeCl2 BF3 CH4
分子的空間結(jié)構(gòu) _______ ___________ ___________
直線形
平面三角形
正四面體形
(2)雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對(duì)
雜化類型 sp2 sp3
中心原子所在族 第ⅥA族 第ⅤA族 第ⅥA族
中心原子的孤電子對(duì)數(shù) 1 1 2
分子空間結(jié)構(gòu) V形 三角錐形 V形
實(shí)例 SO2 NH3、PCl3、PH3 H2O、H2S
CH4、NH3、H2O中心原子的雜化軌道類型都是sp3，鍵角為什么依次減小？從雜化軌道理論的角度比較鍵角大小。
深度思考
提示　CH4、NH3、H2O中心原子都采取sp3雜化，中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)依次為0、1、2。由于孤電子對(duì)對(duì)共用電子對(duì)的排斥作用使鍵角變小，孤電子對(duì)數(shù)越多排斥作用越大，鍵角越小。比較鍵角時(shí)，先看中心原子雜化軌道類型，雜化軌道類型不同時(shí)，鍵角一般按sp、sp2、sp3順序依次減??；雜化軌道類型相同時(shí)，中心原子孤電子對(duì)數(shù)越多，鍵角越小。
應(yīng)用體驗(yàn)
1.正誤判斷
(1)雜化軌道的空間結(jié)構(gòu)與分子的空間結(jié)構(gòu)不一定一致
(2)雜化軌道間的夾角與分子內(nèi)的鍵角一定相同
(3)凡AB3型共價(jià)化合物，其中心原子A均采用sp3雜化軌道成鍵
(4)NH3分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，則氮原子的雜化方式為sp3
(5)C2H4分子中的鍵角都約是120°，則碳原子的雜化方式是sp2
√
×
×
√
√
應(yīng)用體驗(yàn)
2.下列分子的空間結(jié)構(gòu)可用sp2雜化軌道來(lái)解釋的是
①BF3?、贑H2==CH2　③ ④CH≡CH?、軳H3　⑥CH4
A.①②③ B.①⑤⑥ C.②③④ D.③⑤⑥
√
應(yīng)用體驗(yàn)
sp2雜化軌道形成夾角為120°的平面三角形，①BF3為平面三角形且B—F夾角為120°；
②C2H4中碳原子以sp2雜化，未雜化的2p軌道重疊形成π鍵；
③與②相似；
④乙炔中的碳原子為sp雜化，未雜化的2p軌道重疊形成π鍵；
⑤NH3中的氮原子為sp3雜化；
⑥CH4中的碳原子為sp3雜化。
應(yīng)用體驗(yàn)
3.下列中心原子的雜化軌道類型和分子空間結(jié)構(gòu)不正確的是
A.PCl3中P原子為sp3雜化，三角錐形
B.N中N原子為sp3雜化，正四面體形
C.H2S中S原子為sp雜化，直線形
D.SO2中S原子為sp2雜化，V形
√
應(yīng)用體驗(yàn)
PCl3中P原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+=4，含有一個(gè)孤電子對(duì)，則P原子為sp3雜化，分子空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，故A正確；
N中N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4+=4，不含孤電子對(duì)，則N原子為sp3雜化，分子空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，故B正確；
應(yīng)用體驗(yàn)
H2S中S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=2+=4，含有兩個(gè)孤電子對(duì)，則S原子為sp3雜化，分子空間結(jié)構(gòu)為V形，故C錯(cuò)誤；
SO2中S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=2+=3，含有一個(gè)孤電子對(duì)，則S原子為sp2雜化，分子空間結(jié)構(gòu)為V形，故D正確。
應(yīng)用體驗(yàn)
4.(2024·蘇州高二檢測(cè))已知某XY2分子屬于V形分子，下列說(shuō)法正確的是
A.X原子一定是sp2雜化
B.X原子一定為sp3雜化
C.X原子上一定存在孤電子對(duì)
D.VSEPR模型一定是平面三角形
√
應(yīng)用體驗(yàn)
若X原子無(wú)孤電子對(duì)，則它一定是直線形分子，若X有1個(gè)孤電子對(duì)或2個(gè)孤電子對(duì)，則XY2一定為V形分子，此種情況下X的原子軌道可能為sp2雜化，也可能是sp3雜化，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；
若X有2個(gè)孤電子對(duì)，則該分子的VSEPR模型為四面體形，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
應(yīng)用體驗(yàn)
5.按要求回答下列問(wèn)題：
(1)CH3COOH中C原子的雜化軌道類型是　　　 　。
sp3、sp2
CH3COOH分子中，—CH3和—COOH上的碳原子的雜化軌道類型分別是sp3和sp2。
應(yīng)用體驗(yàn)
(2)醛基中碳原子的雜化軌道類型是　　　。
sp2
上的碳原子形成3個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵，采取sp2雜化。
應(yīng)用體驗(yàn)
(3)化合物 中陽(yáng)離子的空間結(jié)構(gòu)為　　　　 ，陰離
子的中心原子采取　　　雜化。
(4)X的單質(zhì)與氫氣可化合生成氣體G，G的水溶液的pH>7。G分子中X原子的雜化軌道類型是　　 。
三角錐形
G是NH3，N原子采取sp3雜化。
sp3
sp3
歸納總結(jié)
返回
常見(jiàn)物質(zhì)中心原子的雜化方式
(1)采取sp3雜化：有機(jī)物中飽和碳原子、NH3、H2O、金剛石中的碳原子、晶體硅中的硅原子、SiO2、N等。
(2)采取sp2雜化：有機(jī)物中的雙鍵碳原子、BF3、石墨中的碳原子、苯環(huán)中的碳原子等。
(3)采取sp雜化：有機(jī)物中的三鍵碳原子、CO2、BeCl2等。
說(shuō)明　注意結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，如CO2與CS2、BF3與BBr3等的中心原子的雜化軌道類型分別相同。
課時(shí)對(duì)點(diǎn)練
題組一　雜化軌道理論
1.下列有關(guān)雜化軌道的說(shuō)法不正確的是
A.原子中能量相近的某些軌道，在成鍵時(shí)能重新組合成能量相等的新軌道
B.軌道雜化前后軌道數(shù)目可以相等，也可以不等
C.雜化軌道成鍵時(shí)，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sp、sp2、sp3雜化等
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原子中能量相近的某些軌道，在成鍵時(shí)能重新組合成能量相等的新軌道，軌道數(shù)不變，軌道形狀發(fā)生變化，A正確、B錯(cuò)誤；
雜化軌道成鍵時(shí)，要滿足原子軌道最大重疊原理、最小排斥原理，這樣形成的分子才能最穩(wěn)定，C正確。
2.(2023·長(zhǎng)沙南雅中學(xué)高二檢測(cè))能正確表示CH4中碳原子成鍵方式的示意圖為
A. B.
C. D.
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碳原子中的2s軌道與2p軌道形成4個(gè)等性的雜化軌道，因此碳原子最外層上的4個(gè)電子分占在4個(gè)sp3雜化軌道上并且自旋狀態(tài)相同。
3.在乙烯分子中有5個(gè)σ鍵、1個(gè)π鍵，它們分別是
A.sp2雜化軌道形成σ鍵、未雜化的2p軌道形成π鍵
B.sp2雜化軌道形成π鍵、未雜化的2p軌道形成σ鍵
C.碳與氫原子之間是sp2雜化軌道形成的σ鍵，碳與碳原子之間是未參加
雜化的2p軌道形成的π鍵
D.碳與碳原子之間是sp2雜化軌道形成的σ鍵，碳與氫原子之間是未參加
雜化的2p軌道形成的π鍵
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乙烯分子中存在4個(gè)C—H和1個(gè)C==C，碳原子上沒(méi)有孤電子對(duì)，成鍵電子對(duì)數(shù)為3，則C原子采取sp2雜化，碳?xì)滏I是sp2雜化軌道形成的σ鍵，碳碳雙鍵中有1個(gè)是sp2雜化軌道形成的σ鍵，還有1個(gè)是未參加雜化的2p軌道形成的π鍵，A項(xiàng)正確。
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4.(2023·西安第一中學(xué)高二檢測(cè))s軌道與s軌道重疊形成的共價(jià)鍵可用符號(hào)表示為s s σ鍵，p軌道與p軌道以“頭碰頭”方式重疊形成的共價(jià)鍵可用符號(hào)表示為p p σ鍵，請(qǐng)你指出下列分子中含有s sp2 σ鍵的是
A.N2 B.C2H4 C.C2H2 D.HCl
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N2存在p p σ鍵和π鍵，A項(xiàng)錯(cuò)誤；
C2H4中，C原子為sp2雜化，存在s sp2 σ鍵，B項(xiàng)正確；
C2H2中，中心C原子發(fā)生sp雜化，形成s sp σ鍵，C項(xiàng)錯(cuò)誤；
HCl中只存在s p σ鍵，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
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5.BF3是典型的平面三角形分子，它溶于氫氟酸或NaF溶液中都形成，則BF3和中B原子的雜化軌道類型分別是
A.sp2、sp2 B.sp3、sp3
C.sp2、sp3 D.sp、sp2
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BF3中B原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，所以為sp2雜化，中B原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，所以為sp3雜化。
6.下列分子所含原子中，既有sp3雜化，又有sp2雜化的是
A.乙醛［ ］ B.丙烯腈［ ］
C.甲醛［ ］ D.丙炔［ ］
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甲基中C原子為sp3雜化，—CHO中C原子為sp2雜化，A項(xiàng)正確；
碳碳雙鍵中C原子為sp2雜化，—CN中C原子為sp雜化，B項(xiàng)錯(cuò)誤；
—CHO中C原子為sp2雜化，C項(xiàng)錯(cuò)誤；
甲基中C原子為sp3雜化，碳碳三鍵中C原子為sp雜化，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
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題組二　雜化軌道理論的應(yīng)用
7.的空間結(jié)構(gòu)和氮的雜化方式分別為
A.直線形，sp B.V形，sp2
C.三角錐形，sp3 D.平面三角形，sp2
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中N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+×(5-1-2×2)=2，因此雜化類型為sp，陽(yáng)離子空間結(jié)構(gòu)為直線形，A項(xiàng)正確。
8.下列關(guān)于、NH3、三種微粒的說(shuō)法不正確的是
A.三種微粒所含有的電子數(shù)相等
B.三種微粒中氮原子的雜化方式相同
C.三種微粒的空間結(jié)構(gòu)相同
D.鍵角大小關(guān)系：>NH3>
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、NH3、中含有的電子數(shù)均為10，A正確；
、NH3、三種微粒中氮原子的雜化方式均為sp3雜化，B正確；
為正四面體形，NH3為三角錐形，為V形，C錯(cuò)誤；
、NH3、三種微粒的鍵角大小關(guān)系為>NH3>，D正確。
9.氯化亞砜(SOCl2)是一種很重要的化學(xué)試劑，可以作為氯化劑和脫水劑。下列關(guān)于氯化亞砜分子的VSEPR模型、分子的空間結(jié)構(gòu)和中心原子(S)采取的雜化方式的說(shuō)法正確的是
A.四面體形、三角錐形、sp3
B.平面三角形、V形、sp2
C.平面三角形、平面三角形、sp2
D.四面體形、三角錐形、sp2
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SOCl2分子中S原子形成2個(gè)S—Cl、1個(gè)S==O，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)=3+×(6-1×2-2)=4，雜化軌道數(shù)是4，故S原子采取sp3雜化，SOCl2分子的VSEPR模型為四面體形，且S原子含1個(gè)孤電子對(duì)，則其分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，A項(xiàng)正確。
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10.下列說(shuō)法不正確的是
A.雜化前后的軌道數(shù)不變，但軌道的形狀發(fā)生了改變
B.sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角分別為109°28'、120°、180°
C.ⅠA族元素成鍵時(shí)不可能有雜化軌道
D.雜化軌道全部參與形成共價(jià)鍵
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雜化過(guò)程中，原子軌道總數(shù)不變，即雜化軌道的數(shù)目與參與雜化的原子軌道數(shù)目相等，雜化后軌道的形狀發(fā)生變化，A正確；
sp3、sp2與sp雜化軌道的空間結(jié)構(gòu)分別為正四面體形、平面三角形和直線形，因此其雜化軌道的夾角分別為109°28'、120°和180°，B正確；
雜化軌道可以部分參與形成共價(jià)鍵，部分容納孤電子對(duì)，D錯(cuò)誤。
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11.下列說(shuō)法正確的是
A.PCl3分子是三角錐形，這是因?yàn)榱自邮莝p2雜化的結(jié)果
B.sp3雜化軌道是由任意的1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道混合形成的4個(gè)sp3雜化
軌道
C.中心原子采取sp3雜化的分子，其空間結(jié)構(gòu)可能是四面體形或三角錐
形或V形
D.AB3型的分子空間結(jié)構(gòu)必為平面三角形
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PCl3中P原子形成3個(gè)σ鍵，有1個(gè)孤電子對(duì)，采取sp3雜化，PCl3分子是三角錐形，A項(xiàng)錯(cuò)誤；
sp3雜化軌道是由能量相近的1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道混合形成的4個(gè)sp3雜化軌道，B項(xiàng)錯(cuò)誤；
中心原子采取sp3雜化的分子，其空間結(jié)構(gòu)可能是四面體形(如CH3Cl)或三角錐形(如NH3)或V形(如H2O)，C項(xiàng)正確；
AB3型的分子空間結(jié)構(gòu)可能為平面三角形(如BF3)或三角錐形(如NH3)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
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12.下列說(shuō)法正確的是
A.含有四個(gè)原子的分子的空間結(jié)構(gòu)不可能為正四面體形
B.分子式為AB2的分子的空間結(jié)構(gòu)一定為V形
C.在S中硫原子的雜化方式為sp2，是正四面體形結(jié)構(gòu)
D.C中心碳原子的孤電子對(duì)數(shù)為0，故其結(jié)構(gòu)為平面三角形
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P4分子的空間結(jié)構(gòu)是正四面體形，A錯(cuò)誤；
BeCl2中鈹原子成鍵電子對(duì)數(shù)是2，無(wú)孤電子對(duì)，是sp雜化，分子是直線形，B錯(cuò)誤；
在S中硫原子的孤電子對(duì)數(shù)是0，與其相連的原子數(shù)為4，根據(jù)雜化軌道理論可推知硫原子為sp3雜化，S的空間結(jié)構(gòu)是正四面體形，C錯(cuò)誤；
C中心碳原子的成鍵電子對(duì)數(shù)為3，孤電子對(duì)數(shù)為×(4+2-3×2)=0，該離子是平面三角形結(jié)構(gòu)，D正確。
13.(2024·杭州學(xué)軍中學(xué)高二月考)下表中各粒子對(duì)應(yīng)的空間結(jié)構(gòu)及解釋均錯(cuò)誤的是
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選項(xiàng) 粒子 空間結(jié)構(gòu) 解釋
A NF3 三角錐形 N原子采用sp3雜化
B SeO2 平面三角形 Se原子采用sp2雜化，與H2O中的O原子雜化方式不同
C C2H2 直線形 C原子采用sp2雜化且C原子的價(jià)電子均參與成鍵
D SCl2 V形 S原子采用sp3雜化
√
NF3的中心N原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+=4，含有1個(gè)孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型知，該分子為三角錐形，N原子采用sp3雜化，故A正確；
SeO2的中心Se原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+=3，且含有1個(gè)孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型知，該分子為V形，Se原子采用sp2雜化，水分子的中心O原子采用sp3雜化，故B正確；
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C2H2中每個(gè)碳原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)都是2，都不含孤電子對(duì)，該分子為直線形，C原子采用sp雜化，且C原子的價(jià)電子均參與成鍵，故C錯(cuò)誤；
SCl2的中心S原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+=4，含2個(gè)孤電子對(duì)，該分子為V形，S原子采用sp3雜化，故D正確。
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14.已知：①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。
②PCl5分子中，P原子的1個(gè)3s軌道、3個(gè)3p軌道和1個(gè)3d軌道發(fā)生雜化形
成5個(gè)sp3d雜化軌道，PCl5分子呈三角雙錐形( )。
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(1)NH3、PCl3和PCl5分子中，所有原子的最外層電子數(shù)都是8個(gè)的是____
(填分子式)，該分子的空間結(jié)構(gòu)是　　　 　。
(2)下列關(guān)于PCl5分子的說(shuō)法正確的有　 　(填字母)。
A.PCl5分子中磷原子沒(méi)有孤電子對(duì)
B.PCl5分子中沒(méi)有形成π鍵
C.PCl5分子中所有的Cl—P—Cl鍵角都相等
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PCl3
三角錐形
AB
(3)N、P是同一族元素，P能形成PCl3、PCl5兩種氯化物，而N只能形成一種氯化物NCl3，而不能形成NCl5，原因是__________________________
_______________________。
(4)經(jīng)測(cè)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(jià)為　 　和　 ??；該化合物中N原子的雜化方式為　 　雜化。
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N原子最外層無(wú)d軌道，不能
發(fā)生sp3d雜化，故無(wú)NCl5
+1
-1
sp3
15.根據(jù)雜化軌道理論可以判斷分子的空間結(jié)構(gòu)，試根據(jù)相關(guān)知識(shí)填空：
(1)AsCl3分子的空間結(jié)構(gòu)為　　　　 ，其中As的雜化軌道類型為　　 。
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三角錐形
sp3
AsCl3中As的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+，As的雜化方式為sp3雜化，AsCl3分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形。
(2)CH3COOH中C原子的雜化軌道類型為　　　 。
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sp3、sp2
CH3COOH的結(jié)構(gòu)式為 ，分子中甲基上的碳原子采取sp3
雜化，羧基中碳原子采取sp2雜化。
(3)一種有機(jī)化合物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如下：
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15
①該分子中有　　個(gè)sp2雜化的碳原子；　　個(gè)sp3雜化的碳原子。
2
6
有機(jī)物中飽和碳原子采取sp3雜化，雙鍵上的碳原子采取sp2雜化。
該分子中有2個(gè)sp2雜化碳原子；6個(gè)sp3雜化碳原子。
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②該分子中有　　個(gè)sp2 sp3σ鍵；　　sp3 sp3σ鍵。
3
3
該分子中有3個(gè)sp2 sp3 σ鍵；3個(gè)sp3 sp3 σ鍵。
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15
(4)SCN-與N的結(jié)構(gòu)相同，空間結(jié)構(gòu)呈　　　形，中心原子都采取_____雜化。
直線
sp
SCN-與N的中心原子采取sp雜化，形成直線形分子。
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15
(5)、等粒子具有相同的原子個(gè)數(shù)，它們的價(jià)電子總數(shù)都是 ，
空間結(jié)構(gòu)呈　　　　 形，中心原子都采取　 　雜化。
24
平面三角
C、N的價(jià)電子總數(shù)都是24，中心原子均采取sp2雜化，形成平面三角形分子。
sp2
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