归纳与整理板书设计及设计说明

2.2 分子的立体结构

教学目标

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

4．采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学

5．培养学生分析、归纳、综合的能力和空间想象能力

教学重点

杂化轨道理论的要点

教学难点

分子的立体结构，杂化轨道理论

[展示甲烷的分子模型] [创设问题情景] 碳的价电子构型是什么样的？甲烷的分子模型表明是空间正四面体，分子中的C—H键是等同的，键角是109°28′。说明什么？

[结论] 碳原子具有四个完全相同的轨道与四个氢原子的电子云重叠成键。

师：碳原子的价电子构型2s2p，是由一个2s轨道和三个2p轨道组成的，为什么有这四个相同的轨道呢？

为了解释这个构型Pauling提出了杂化轨道理论。

板：三、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。

[思考与交流] 甲烷分子的轨道是如何形成的呢？

形成甲烷分子时，中心原子的2s和2px，2py，2pz等四条原子轨道发生杂化，形成一组新的轨道，即四条sp杂化轨道，这些sp杂化轨道不同于s轨道，也不同于p轨道。

3322

1

根据参与杂化的s轨道与p轨道的数目，除了有sp杂化轨道外，还有sp

杂化和sp杂化，sp

杂化轨道表示由一个s轨道与两个p轨道杂化形成的，sp杂化轨道表示由一个s轨道与一个p轨道杂化形成的。

[讨论交流]： 应用轨道杂化理论，探究分子的立体结构。

化学式

CH4 C2H4 BF3 CH2O C2H2

[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。

中心原子孤对电化学式

子对数

CH4 C2H4 BF3 CH2O C2H2

[讨论]：怎样判断有几个轨道参与了杂化？（提示：原子个数）

[结论]：中心原子的孤对电子对数与相连的其他原子数之和，就是杂化轨道数。

[讨论总结]：三种杂化轨道的轨道形状，SP杂化夹角为180°的直线型杂化轨道，SP

杂化轨道为120°的平面三角形，SP杂化轨道为109°28′的正四面体构型。

[科学探究]：课本42页

32232杂化轨道数

杂化轨道类型

分子结构

杂化轨道数

杂化轨道类型

分子结构

2

[小结]：HCN中C原子以sp杂化，CH2O中C原子以sp杂化；HCN中含有2个σ键和2π键；CH2O中含有3σ键和1个π键

补充练习：

1、下列分子中心原子是sp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sp杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体

B CH4分子中的sp杂化轨道是由4个H原子的1s 轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的

C sp杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s 轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相近的新轨道

D 凡AB3型的共价化合物，其中中心原子A均采用sp杂化轨道成键

3、用Pauling的杂化轨道理论解释甲烷分子的四面体结构，下列说法

不正确的是（ ）

A、C原子的四个杂化轨道的能量一样

B、C原子的sp杂化轨道之间夹角一样

C、C原子的4个价电子分别占据4个sp杂化轨道

D、C原子有1个sp杂化轨道由孤对电子占据

4、下列对sp

、sp

、sp杂化轨道的夹角的比较，得出结论正确的是（ ）

A sp杂化轨道的夹角最大

B sp杂化轨道的夹角最大

C sp杂化轨道的夹角最大

D sp

、sp

、sp杂化轨道的夹角相等

5、乙烯分子中含有4个C—H和1个C=C双键，6个原子在同一平面上。下列关于乙烯分子的成键情况分析正确的是（ ）

A 每个C原子的2s轨道与2p轨道杂化，形成两个sp杂化轨道

B 每个C原子的1个2s轨道与2个2p轨道杂化，形成3个sp杂化轨道

C 每个C原子的2s轨道与3个2p轨道杂化，形成4个sp杂化轨道

D 每个C原子的3个价电子占据3个杂化轨道，1个价电子占据1个2p轨道

3 32323232333333322

6、ClO、ClO2、ClO3、ClO

4中Cl都是以sp杂化轨道与O原子成键的，试推测下列微粒的立体结构

微粒

ClO

-----3ClO2

-ClO3

-ClO4

-立体结构

7、根据杂化轨道理论，请预测下列分子或离子的几何构型：

CO2 ， CO3 H2S ， PH3 8、为什么H2O分子的键角既不是90°也不是109°28′而是104.5°？

参考答案：

1~5 C C D A BD 6、直线；V型；三角锥形；正四面体

7、sp杂化，直线；

sp杂化，

三角形；

sp杂化，V型；

sp杂化，三角锥形

8、因为H2O分子中中心原子不是单纯用2p轨道与H原子轨道成键，所以键角不是90°；O3原子在成键的同时进行了sp杂化,用其中2个含未成对电子的杂化轨道与2个H原子的1s轨道成键，2个含孤对电子的杂化轨道对成键电子对的排斥的结果使键角不是109°28′，而是104.5°。

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