应用课
第二章 分子结构与性质
课时6 杂化轨道类型的判断方法
【学习目标】
掌握分子（离子）中心原子杂化轨道类型的判断方法。
【学习活动】
学习任务
目标：掌握分子（离子）中心原子杂化轨道类型的判断方法。 任务： 判断分子中心原子的杂化类型的常见方法 1．根据杂化轨道数目判断 内容杂化轨道数目杂化轨道类型举例对于ABm型分子(或离子)，中心原子A的价层电子对数为其杂化轨道数。可先确定分子或离子的VSEPR模型，然后确定中心原子的杂化轨道类型4sp3如ClO、ClO的价层电子对数均为4，则杂化轨道数均为4，所以氯原子均采用sp3杂化(但二者的空间结构不同，前者为三角锥形，后者为正四面体形)3sp22sp
2．根据杂化轨道间的夹角判断 内容夹角杂化轨道类型不同的杂化方式，其杂化轨道之间的夹角不同，所以可根据杂化轨道间的夹角判断分子或离子的中心原子的杂化轨道类型109°28′sp3120° sp2180°sp
3．取代法 以中学常见的、熟悉的物质分子为基础，用其他原子或原子团取代分子中的部分原子或原子团，得到的新分子的中心原子与原分子对应的中心原子的杂化轨道类型相同。如： (1)CH3CH===CH2分子可看作乙烯基取代了CH4分子中的一个氢原子而得，则甲基中碳原子为sp3杂化，也可看作甲基取代了CH2===CH2分子中的一个氢原子而得，故两个不饱和碳原子均为sp2杂化。 (2)(CH3)3N可看作三个甲基取代了NH3分子中的三个氢原子而得，所以其分子中氮原子采用sp3杂化。 4．根据共价键类型判断 由杂化轨道理论可知，原子之间成键时，未参与杂化的轨道用于形成π键，杂化轨道用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。对于能明确结构式的分子、离子，其中心原子的杂化轨道数n＝中心原子形成的σ键数＋中心原子上的孤电子对数。例如： (1)在SiF4分子中，基态硅原子有4个价电子，与4个氟原子形成4个σ键，没有孤电子对，n＝4，则SiF4分子中硅原子采用sp3杂化。 (2)在HCHO分子中，基态碳原子有4个价电子，与2个氢原子形成2个σ键，与氧原子形成C===O，C===O中有1个σ键、1个π键，没有孤电子对，n＝3，则HCHO分子中碳原子采用sp2杂化。 5．等电子原理的应用 原子总数相同、价电子总数相同的粒子互为等电子体。等电子体具有相同的结构特征，一般来说，等电子体的中心原子的杂化轨道类型相同。对于结构模糊或复杂的分子、离子，可将其转化成熟悉的等电子体，然后进行判断。如NO与CO2互为等电子体，而CO2的中心原子碳原子为sp杂化，则NO的中心原子氮原子为sp杂化。 针对训练1.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 B．CO2 C．BeCl2 D．BF3 答案：C 解析：CH≡CH中含有碳碳三键，分子中有π键，A项不符合题意；CO2的结构式为O===C===O，分子中含有碳氧双键，含有π键，B项不符合题意；氯化铍分子中，铍原子含有两个共价单键，不含孤电子对，所以价层电子对数是2，中心原子以sp杂化轨道成键，分子中不含π键，C项符合题意；BF3中B原子含有3个共价单键，不含孤电子对，所以价层电子对数是3，中心原子以sp2杂化轨道成键，D项不符合题意。 针对训练2.下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是( ) A．CO2与SO2 B．CH4与NH3 C．BeCl2与BF3 D．C2H4与C2H2 答案：B 解析：CO2中C原子的价层电子对数为2，采取sp杂化，SO2中S原子的价层电子对数为3，采取sp2杂化，二者杂化方式不同，故A错误；CH4中C原子的价层电子对数为4，采取sp3杂化，NH3中N原子的价层电子对数为4，采取sp3杂化，二者杂化方式相同，故B正确；BeCl2中Be原子的价层电子对数为2，采取sp杂化，BF3中B原子的价层电子对数为3，采取sp2杂化，二者杂化方式不同，故C错误；C2H2分子中含有碳碳三键，C原子采取sp杂化，C2H4分子中含有碳碳双键，C原子采取sp2杂化，二者杂化方式不同，故D错误。 针对训练3.BF3是典型的平面三角形分子，它溶于氢氟酸或NaF溶液中都形成BF，则BF3和BF中B原子的杂化轨道类型分别是( ) A．sp2、sp2 B．sp3、sp3 C．sp2、sp3 D．sp、sp2 答案：C 解析：BF3中B原子的价层电子对数为3，所以为sp2杂化，BF中B原子的价层电子对数为4，所以为sp3杂化。 针对训练4.下列分子的空间结构可用sp2杂化轨道来解释的是( ) ①BF3、②CH2===CH2、③、④CH≡CH、⑤NH3、⑥CH4。 A．①②③ B．①⑤⑥ C．②③④ D．③⑤⑥ 答案：A 解析：sp2杂化轨道形成夹角为120°的平面三角形，①BF3为平面三角形且B—F夹角为120°；②C2H4中碳原子以sp2杂化，且未杂化的2p轨道形成π键；③同②相似；④乙炔中的碳原子为sp杂化；⑤NH3中的氮原子为sp3杂化；⑥CH4中的碳原子为sp3杂化。 针对训练5.在BrCH=CHBr分子中，C—Br采用的成键轨道是( ) A．sp—p B．sp2—s C．sp2—p D．sp3—p 答案：C 解析：BrCH=CHBr分子中的两个碳原子都采取sp2杂化，溴原子的价层电子排布为4s24p5，4p轨道上有一个未成对电子，与碳原子的一个sp2杂化轨道成键，C项正确。 针对训练6.下列说法正确的是( ) A．有机物CH2==CH—CH3中C原子的杂化类型有sp3和sp2，分子中含有2个π键和7个σ键 B．CO和N2的原子总数、价电子总数均相等，故二者的性质完全相同 C．COCl2分子中所有原子的最外层都不满足8电子稳定结构 D．已知Zn2＋的4s轨道和4p轨道可以形成sp3杂化轨道，则[ZnCl4]2－的立体构型为正四面体形 答案：D 解析：双键两端的C原子均采取sp2杂化，甲基中的C原子采取sp3杂化，该有机物分子中含有8个σ键和1个π键，A项错误；CO和N2互为等电子体，某些性质相似，B项错误；COCl2的结构为，由此可知，分子中所有原子的最外层均满足8电子稳定结构，C项错误；由CH4的立体构型可判断[ZnCl4]2－的立体构型为正四面体形，D项正确。 针对训练7.下列说法正确的是( ) A．C2H2分子中σ键与π键的数目之比为1∶1，且σ键的原子轨道重叠程度比π键大，形成的共价键更牢固 B．SO2和CS2均为V形分子 C．NCl3的键角比CH4的键角大 D．SiF4和SO的中心原子均为sp3杂化 答案：D 解析：C2H2分子中σ键与π键数目比为3∶2，A错误。CS2中中心原子C的价层电子对数＝2＋×(4－2×2)＝2，中心原子C为sp杂化，且无孤电子对，所以CS2为直线形分子，B错误。NCl3、CH4的中心原子均采取sp3杂化，且N原子上有1个孤电子对，孤电子对与成键电子对间的排斥力较大，所以NCl3的键角比CH4的键角小，C错误。SiF4中中心原子Si的价层电子对数＝4＋×(4－4×1)＝4，SO中中心原子S的价层电子对数＝3＋×(6＋2－3×2)＝4，所以SiF4和SO的中心原子均为sp3杂化，D正确。
2应用课
第二章 分子结构与性质
课时6 杂化轨道类型的判断方法
【学习目标】
掌握分子（离子）中心原子杂化轨道类型的判断方法。
【学习活动】
学习任务
目标：掌握分子（离子）中心原子杂化轨道类型的判断方法。 任务： 判断分子中心原子的杂化类型的常见方法 1．根据杂化轨道数目判断 内容杂化轨道数目杂化轨道类型举例对于ABm型分子(或离子)，中心原子A的价层电子对数为其杂化轨道数。可先确定分子或离子的VSEPR模型，然后确定中心原子的杂化轨道类型4sp3如ClO、ClO的价层电子对数均为4，则杂化轨道数均为4，所以氯原子均采用sp3杂化(但二者的空间结构不同，前者为三角锥形，后者为正四面体形)3sp22sp
2．根据杂化轨道间的夹角判断 内容夹角杂化轨道类型不同的杂化方式，其杂化轨道之间的夹角不同，所以可根据杂化轨道间的夹角判断分子或离子的中心原子的杂化轨道类型109°28′sp3120° sp2180°sp
3．取代法 以中学常见的、熟悉的物质分子为基础，用其他原子或原子团取代分子中的部分原子或原子团，得到的新分子的中心原子与原分子对应的中心原子的杂化轨道类型相同。如： (1)CH3CH===CH2分子可看作乙烯基取代了CH4分子中的一个氢原子而得，则甲基中碳原子为sp3杂化，也可看作甲基取代了CH2===CH2分子中的一个氢原子而得，故两个不饱和碳原子均为sp2杂化。 (2)(CH3)3N可看作三个甲基取代了NH3分子中的三个氢原子而得，所以其分子中氮原子采用sp3杂化。 4．根据共价键类型判断 由杂化轨道理论可知，原子之间成键时，未参与杂化的轨道用于形成π键，杂化轨道用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。对于能明确结构式的分子、离子，其中心原子的杂化轨道数n＝中心原子形成的σ键数＋中心原子上的孤电子对数。例如： (1)在SiF4分子中，基态硅原子有4个价电子，与4个氟原子形成4个σ键，没有孤电子对，n＝4，则SiF4分子中硅原子采用sp3杂化。 (2)在HCHO分子中，基态碳原子有4个价电子，与2个氢原子形成2个σ键，与氧原子形成C===O，C===O中有1个σ键、1个π键，没有孤电子对，n＝3，则HCHO分子中碳原子采用sp2杂化。 5．等电子原理的应用 原子总数相同、价电子总数相同的粒子互为等电子体。等电子体具有相同的结构特征，一般来说，等电子体的中心原子的杂化轨道类型相同。对于结构模糊或复杂的分子、离子，可将其转化成熟悉的等电子体，然后进行判断。如NO与CO2互为等电子体，而CO2的中心原子碳原子为sp杂化，则NO的中心原子氮原子为sp杂化。 针对训练1.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 B．CO2 C．BeCl2 D．BF3 针对训练2.下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是( ) A．CO2与SO2 B．CH4与NH3 C．BeCl2与BF3 D．C2H4与C2H2 针对训练3.BF3是典型的平面三角形分子，它溶于氢氟酸或NaF溶液中都形成BF，则BF3和BF中B原子的杂化轨道类型分别是( ) A．sp2、sp2 B．sp3、sp3 C．sp2、sp3 D．sp、sp2 针对训练4.下列分子的空间结构可用sp2杂化轨道来解释的是( ) ①BF3、②CH2===CH2、③、④CH≡CH、⑤NH3、⑥CH4。 A．①②③ B．①⑤⑥ C．②③④ D．③⑤⑥ 针对训练5.在BrCH=CHBr分子中，C—Br采用的成键轨道是( ) A．sp—p B．sp2—s C．sp2—p D．sp3—p 针对训练6.下列说法正确的是( ) A．有机物CH2==CH—CH3中C原子的杂化类型有sp3和sp2，分子中含有2个π键和7个σ键 B．CO和N2的原子总数、价电子总数均相等，故二者的性质完全相同 C．COCl2分子中所有原子的最外层都不满足8电子稳定结构 D．已知Zn2＋的4s轨道和4p轨道可以形成sp3杂化轨道，则[ZnCl4]2－的立体构型为正四面体形 针对训练7.下列说法正确的是( ) A．C2H2分子中σ键与π键的数目之比为1∶1，且σ键的原子轨道重叠程度比π键大，形成的共价键更牢固 B．SO2和CS2均为V形分子 C．NCl3的键角比CH4的键角大 D．SiF4和SO的中心原子均为sp3杂化
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