必修三 第二章 学案7 班级 姓名 2014-03-06
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. 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
【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 。
2 3. sp 杂化由 轨道和 轨道杂化而成，得到 条夹角为 的 形轨道。sp 杂化由 轨道和 轨道杂化而成，得到 条夹角为
的 形轨道。应当注意的是这两种杂化方式中未参与杂化的p 轨道用于形成
______键，而杂化轨道只用于形成_____键或者用来容纳未参与成键的___________。
4. 杂化轨道类型的确定：
1
（1）由价层电子对互斥理论确定分子或离子的VSEPR 模型，然后就可以确定中心原子的杂化轨道类型。
【练习】①H 2O 价电子对数为________，为________杂化；分子构型___________。
②BeCl 2价电子对数为________，为________杂化；分子构型___________。
③SO 2 价电子对数为________，为________杂化；分子构型___________。
④BF 3价电子对数为________，为________杂化；分子构型___________。
⑤NH 3价电子对数为________，为________杂化；分子构型___________。
⑥NH 4价电子对数为________，为________杂化；分子构型___________。
（2）通过看中心原子有没有形成双键或三键来判断中心原子的杂化类型。
规律：如果有1个三键或两个双键，则其中有2个π键，用去2个p 轨道，形成的是sp 杂化；如果有1个双键则其中必有1个π键，用去1个p 轨道，形成的是sp 杂化；如果全部是单键，则形成sp 杂化。
【练习】⑦CH 2O 碳原子形成________键，为________杂化；分子构型___________。
⑧CH 4碳原子形成________键，为________杂化；分子构型___________。
⑨CH 2=CH2碳原子形成________键，为________杂化；分子构型___________。 ⑩CH ≡CH 碳原子形成________键，为________杂化；分子构型___________。
【典型例题】
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sp 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sp 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
2 2232+
例2：在乙烯分子中有5个σ键、一个π键，它们分别是 （ ）
A ．sp 杂化轨道形成σ键、未杂化的2p 轨道形成π键
B ．sp 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sp 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sp 形成的σ键，C-H 之间是未参加杂化的2p 轨道形成的π键
例3：氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为( )
A．两种分子的中心原子的杂化轨道类型不同，NH 3为sp 型杂化，而CH 4是sp 型杂化
B．NH 3分子中N 原子形成3个杂化轨道，CH 4分子中C 原子形成4个杂化轨道
C．NH 3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强
D．氨气分子是极性分子而甲烷是非极性分子
例4：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
【课后作业】
1. 下列分子中心原子是sp 杂化的是（ ）
A.PBr3 B.CH4 C.BF 3 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.CH 4分子中的sp 杂化轨道是由4个H 原子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AB 3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 [**************]22B ．CO 2 C ．BeCl 2 D ．BF 3
3
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．在乙烯分子中有5个σ键、一个π键，它们分别是( )
A ．sp 2杂化轨道形成σ键、未杂化的2p 轨道形成π键
B ．sp 2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sp 2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sp 2形成的σ键，C —H 之间是未参加杂化的2p 轨道形成的π键
6．下列分子中，杂化类型相同，空间构型也相同的是( )
A ．H 2O 、SO 2 B ．BeCl 2、CO 2 C ．H 2O 、NH 3 D ．NH 3、CH 2O
7. 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
8．下列对于NH 3和CO 2的说法中正确的是( )
A ．都是直线形结构
B ．中心原子都采取sp 杂化
C ．NH 3为三角锥形结构，CO 2为直线形结构
D ．N 原子和C 原子上都没有孤对电子
9. ClO 、ClO 2、ClO 3、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
----332332CO 2 ， CO3
H 2S ， PH3
11. 为什么H 2O 分子的键角既不是90°也不是109°28′而是104.5°？
2-
4
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H 2O 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°；O 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°
3233
5
必修三 第二章 学案7 班级 姓名 2014-03-06
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. 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
【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 。
2 3. sp 杂化由 轨道和 轨道杂化而成，得到 条夹角为 的 形轨道。sp 杂化由 轨道和 轨道杂化而成，得到 条夹角为
的 形轨道。应当注意的是这两种杂化方式中未参与杂化的p 轨道用于形成
______键，而杂化轨道只用于形成_____键或者用来容纳未参与成键的___________。
4. 杂化轨道类型的确定：
1
（1）由价层电子对互斥理论确定分子或离子的VSEPR 模型，然后就可以确定中心原子的杂化轨道类型。
【练习】①H 2O 价电子对数为________，为________杂化；分子构型___________。
②BeCl 2价电子对数为________，为________杂化；分子构型___________。
③SO 2 价电子对数为________，为________杂化；分子构型___________。
④BF 3价电子对数为________，为________杂化；分子构型___________。
⑤NH 3价电子对数为________，为________杂化；分子构型___________。
⑥NH 4价电子对数为________，为________杂化；分子构型___________。
（2）通过看中心原子有没有形成双键或三键来判断中心原子的杂化类型。
规律：如果有1个三键或两个双键，则其中有2个π键，用去2个p 轨道，形成的是sp 杂化；如果有1个双键则其中必有1个π键，用去1个p 轨道，形成的是sp 杂化；如果全部是单键，则形成sp 杂化。
【练习】⑦CH 2O 碳原子形成________键，为________杂化；分子构型___________。
⑧CH 4碳原子形成________键，为________杂化；分子构型___________。
⑨CH 2=CH2碳原子形成________键，为________杂化；分子构型___________。 ⑩CH ≡CH 碳原子形成________键，为________杂化；分子构型___________。
【典型例题】
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sp 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sp 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
2 2232+
例2：在乙烯分子中有5个σ键、一个π键，它们分别是 （ ）
A ．sp 杂化轨道形成σ键、未杂化的2p 轨道形成π键
B ．sp 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sp 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sp 形成的σ键，C-H 之间是未参加杂化的2p 轨道形成的π键
例3：氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为( )
A．两种分子的中心原子的杂化轨道类型不同，NH 3为sp 型杂化，而CH 4是sp 型杂化
B．NH 3分子中N 原子形成3个杂化轨道，CH 4分子中C 原子形成4个杂化轨道
C．NH 3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强
D．氨气分子是极性分子而甲烷是非极性分子
例4：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
【课后作业】
1. 下列分子中心原子是sp 杂化的是（ ）
A.PBr3 B.CH4 C.BF 3 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.CH 4分子中的sp 杂化轨道是由4个H 原子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AB 3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 [**************]22B ．CO 2 C ．BeCl 2 D ．BF 3
3
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．在乙烯分子中有5个σ键、一个π键，它们分别是( )
A ．sp 2杂化轨道形成σ键、未杂化的2p 轨道形成π键
B ．sp 2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sp 2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sp 2形成的σ键，C —H 之间是未参加杂化的2p 轨道形成的π键
6．下列分子中，杂化类型相同，空间构型也相同的是( )
A ．H 2O 、SO 2 B ．BeCl 2、CO 2 C ．H 2O 、NH 3 D ．NH 3、CH 2O
7. 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
8．下列对于NH 3和CO 2的说法中正确的是( )
A ．都是直线形结构
B ．中心原子都采取sp 杂化
C ．NH 3为三角锥形结构，CO 2为直线形结构
D ．N 原子和C 原子上都没有孤对电子
9. ClO 、ClO 2、ClO 3、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
----332332CO 2 ， CO3
H 2S ， PH3
11. 为什么H 2O 分子的键角既不是90°也不是109°28′而是104.5°？
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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H 2O 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°；O 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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