2020-2021学年人教版高二化学选修3-2.2.2《杂化轨道理论和配合物简介》PPT课件（共34张）
文档属性
| 名称 | 2020-2021学年人教版高二化学选修3-2.2.2《杂化轨道理论和配合物简介》PPT课件（共34张） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 2.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2021-06-22 10:29:55 | ||
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文档简介
第二课时
杂化轨道理论和配合物简介
第二节 分子的立体构型
第二章 分子结构与性质
核心素养发展目标
1.通过阅读思考、讨论交流，了解杂化轨道理论的内容，知道原子轨道杂化的条件及原子轨道与杂化轨道数目的关系。
2．通过问题探究、典析剖析，能根据杂化理论判断简单分子或离子的立体构型。
3．通过实验探究配位键的特点及配合物理论，能说明简单配合物的成键情况，培养学生实验探究问题的能力。
【情景导入】上节课我们学习了价层电子对互斥理论，现在请同学们用价层电子对互斥理论预测甲烷分子的空间构型如何？从键数、键能、键长、键角、构型各方面观察，我们发现C的价电子排布与CH4的结构之间的出现了矛盾。这是什么原因呢？事实上，任何一种理论都不是十全十美的，都有它的局限性，当然价层电子对互斥理论理论页不例外。所以，这节课我们将要学习推测分子空间构型的另一种理论——杂化轨道理论。
活动一、杂化轨道理论简介
【阅读思考】阅读教材P39页内容三，思考什么叫轨道的杂化？能用于杂化的原子轨道的条件是什么？杂化轨道有何特点？
【温馨提示】(1)概念：在形成多原子分子时，中心原子价电子层上的某些能量相近的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程，叫做轨道的杂化。双原子分子中，不存在杂化过程。
（2）条件：只有能量相近的轨道才能杂化(ns，np)。
（3）特点：①杂化过程中，原子轨道总数不变，即杂化轨道的数目与参与杂化的原子轨道数目相等；
②杂化过程中，轨道的形状发生变化；
③杂化轨道的形状相同，能量相等。
④杂化轨道之间要满足最小排斥原理。
⑤杂化轨道只能形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对，不能形成π键，未参与杂化的p轨道可形成π键。
【讨论交流】杂化轨道类型和空间结构的关系是什么？并完成表格内容。
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}杂化类型
sp
sp2
sp3
参与杂化的原子轨道及数目
杂化轨道的数目
杂化轨道间的夹角
空间构型
实例
1个s和1个p轨道
1个s和2个p轨道
1个s和3个p轨道
2
3
4
180°
120°
109°28′
直线形
平面三角形
正四面体形
CO2、C2H2
BF3、苯、乙烯
CH4、CCl4
Sp杂化：
Sp2杂化：
Sp3杂化：
【问题探究1】（1）分析上述杂化过程可知，杂化轨道与参与杂化的原子轨道在数量和能量上有何不同？
【温馨提示】①参与杂化的原子轨道数等于形成的杂化轨道数。②原子轨道的杂化改变了原子轨道的形状、方向。原子轨道的杂化使原子的成键能力增强。③杂化轨道为使电子相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同。在多原子分子中，两个化学键之间的夹角叫键角。键角与分子的形状(空间结构)密切联系。
【问题探究2】（2）2s轨道与3p轨道能否形成sp2杂化轨道？
【温馨提示】不能。只有能量相近的原子轨道才能形成杂化轨道。2s与3p不在同一能级，能量相差较大。
【问题探究3】（3）用杂化轨道理论分析CH4、H2O的立体构型分别是什么？
【温馨提示】①在形成CH4分子时，碳原子的一个2s轨道与三个2p轨道混杂，形成4个能量相等的sp3杂化轨道，分别与四个氢原子的1s轨道重叠成键形成CH4分子，4个σ键之间作用力相等，键角相等形成正四面体形。
杂化过程可用图表示为：
或
等性杂化:杂化轨道上全部为成键的单电子。
②H2O分子中O原子的价电子排布式为2s22p4。1个2s轨道和3个2p轨道经杂化后形成4个sp3杂化轨道，其中2个杂化轨道中各有1个未成对电子，分别与H原子的1s轨道形成共价键，另2个杂化轨道是成对电子，不与H原子形成共价键，sp3杂化轨道为正四面体形，但由于2对孤电子对的排斥作用，使2个O—H键的键角变得更小，成为V形的立体构型。杂化过程可用图表示为：
不等性杂化:杂化轨道上有孤电子对。
【问题探究4】（4）如何利用杂化轨道理论快速正确判断分子中中心原子杂化轨道类型？
【温馨提示】①根据杂化轨道的空间分布构型判断
A.若杂化轨道在空间的分布为正四面体形，则分子的中心原子发生sp3杂化。B.若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子的中心原子发生sp2杂化。C.若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子的中心原子发生sp杂化。
②根据杂化轨道之间的夹角判断：若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则分子的中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则分子的中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则分子的中心原子发生sp杂化。
③由杂化轨道数判断：因为杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳孤电子对，而两个原子之间只能形成一个σ键，故有下列关系：杂化轨道数＝中心原子的孤电子对数＋中心原子结合的原子数。例如：
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}代表物
杂化轨道数
杂化轨道类型
CO2
CH2O
CH4
SO2
NH3
H2O
sp
sp2
sp3
sp2
sp3
sp3
0＋2＝2
0＋3＝3
0＋4＝4
1＋2＝3
1＋3＝4
2＋2＝4
④根据共价键类型判断：由于杂化轨道形成σ键或容纳孤电子对，未参与杂化的轨道可用于形成π键，故有如下规律：
(1)中心原子形成1个三键，则其中有2个π键，是sp杂化，如CH≡CH。
(2)中心原子形成2个双键，则其中有2个π键，是sp杂化，如O===C===O。
(3)中心原子形成1个双键，则其中有1个π键，是sp2杂化，如：HCOH，CH2CH2。
【问题探究4】(5)CH4、NH3、H2O中心原子的杂化类型都为sp3，键角为什么依次减小？从杂化轨道理论的角度比较键角大小时有什么方法？
【温馨提示】 CH4、NH3、H2O中心原子都采取sp3杂化，中心原子的孤电子对数依次为0个、1个、2个。由于孤电子对对共用电子对的排斥作用使键角变小，孤电子对数越多排斥作用越大，键角越小。比较键角时，先看中心原子杂化类型，杂化类型不同时：一般键角按sp、sp2、sp3顺序依次减小；杂化类型相同时，中心原子孤电子对数越多，键角越小。
【对应训练】
1．关于原子轨道的说法正确的是( )
A．凡是中心原子采取sp3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sp3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．sp3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同的新轨道
D．凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化成键
【答案】C【解析】中心原子采取sp3杂化，轨道形状是正四面体，但如果中心原子还有孤电子对，分子的空间构型不是正四面体。CH4分子中的sp3杂化轨道是C原子的一个2s轨道与三个2p轨道杂化而成的。AB3型的共价化合物，A原子可能采取sp2杂化或sp3杂化。
2．下列说法正确的是( )
A．PCl3分子呈三角锥形，这是磷原子采取sp2杂化结果
B．sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混杂形成的4个新轨道
C．中心原子采取sp3杂化的分子，其立体构型可能是四面体形或三角锥形或V形
D．AB3型分子的立体构型必为平面三角形
【答案】C【解析】PCl3分子的中心原子磷的价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数＝3＋2(5－3×1)＝4，因此PCl3分子中磷原子采取sp3杂化，A项错误。sp3杂化轨道是原子最外电子层上的s轨道和3个p轨道混杂形成的4个新轨道，B项错误。一般采取sp3杂化的分子，其立体构型呈四面体形，但如果有杂化轨道被中心原子上的孤电子对占据，则分子的立体构型会发生变化，如NH3、PCl3分子呈三角锥形，H2O分子呈V形，C项正确，D项错误。
活动二、配合物的结构及对物质性质的影响
【实验探究】结合教材P41—42页实验2-1、实验2-2，完成下表内容。
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}实验操作
实验现象
有关离子方程式
①Cu2＋＋2NH3·H2O==
Cu(OH)2↓＋2NH4+；②Cu(OH)2＋4NH3==
[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－
③
溶液颜色呈血红色
①滴加氨水后，试管中首先出现蓝色沉淀；②氨水过量后沉淀溶解，得深蓝色溶液；③滴加乙醇后析出深蓝色晶体
Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3Fe(SCN)3、[Fe(SCN)]2＋等的颜色均是血红色。
【阅读思考1】（1）阅读教材P41页内容，思考什么叫配位键？其表示方法是什么？
【温馨提示】①概念：硫酸铜溶液中呈天蓝色的物质是水合铜离子，可表示为[Cu(H2O)4]2＋，叫做四水合铜离子。在这种离子中铜离子与水分子之间的化学键是由水分子提供孤对电子给予铜离子，铜离子接受水分子的孤对电子形成的。配位键是一种特殊的共价键。
②配位键的表示方法：配位键可以用A→B来表示，其中A是提供孤对电子的原子，叫做给予体(也称配位原子)；B具有空轨道，是接受电子的原子，叫做接受体。
【阅读思考2】（2）阅读教材P41—42页内容，思考什么叫配合物？配合物有哪些应用？
【温馨提示】①概念：金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物。②配合物的应用：a．检验Fe3＋的存在：Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。Fe(SCN)3的溶液常被用于电影特技和魔术表演。b．[Ag(NH3)2]OH(银氨溶液)可用于检验醛基的存在。c．在生命科学中的应用：生命体中存在着许多金属配合物，如叶绿素、血红素和维生素B12都是配合物。其中心离子分别是镁离子、亚铁离子和钴离子。d．判断离子共存：由于配位离子很难电离，所以形成配位键的两种离子一般不能大量共存。例如，Fe3＋与SCN－不能大量共存。
【问题探究1】(1)NH4＋中的配位键与其他三个N—H键的键参数是否相同？
【温馨提示】 相同。NH4＋可看成NH3分子结合1个H＋后形成的，在NH3中中心原子氮采取sp3杂化，孤电子对占据一个轨道，3个未成键电子占据另3个杂化轨道，分别结合3个H原子形成3个σ键，由于孤电子对的排斥，所以立体构型为三角锥形，键角压缩至107°。但当有H＋时，N原子的孤电子对会进入H＋的空轨道，以配位健形成NH4＋，这样N原子就不再存在孤电子对，键角恢复至109°28′，故NH4＋为正四面体形，4个N—H键完全一致，配位键与普通共价键形成过程不同，但性质相同。
【问题探究2】(2)在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是如何形成的？该化学键如何表示？
【温馨提示】在四水合铜离子中，Cu2＋与H2O分子之间的化学键是由水分子提供孤电子对给予Cu2＋，Cu2＋接受H2O分子的孤电子对形成的。该化学键可表示为：
【问题探究3】(3))配合物的形成条件是什么？性质有何特点？
【温馨提示】①形成配合物的条件：配体有孤电子对；中心原子有空轨道。②配合物具有一定的稳定性。配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心原子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关③颜色的改变，如Fe(SCN)3的形成；溶解度的改变，如AgCl―→[Ag(NH3)2]＋。 硫酸铜溶液+氨水等。
【问题探究4】(4)NH3和BF3可以通过配位键形成NH3·BF3，试分析提供孤电子对、空轨道的分别是哪种原子？你能写出NH3·BF3的结构式吗？
【温馨提示】 N原子提供孤电子对，B原子提供空轨道，NH3·BF3的结构式可表示为
【问题探究5】(5)配制银氨溶液时，向AgNO3溶液中滴加氨水，先生成白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，为什么？
【温馨提示】因为氨水呈弱碱性，滴入AgNO3溶液中，会形成AgOH白色沉淀，继续滴加氨水时，NH3分子与Ag＋形成[Ag(NH3)2]＋配合离子，配合离子很稳定，会使AgOH逐渐溶解，反应过程如下：Ag＋＋NH3·H2O===AgOH↓＋NH4＋，
AgOH＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋OH－＋2H2O。
【拓展探究】配合物的组成有何特点？
【温馨提示】（1） 在
[Cu(NH3)4]2＋中Cu2＋称为中心离子，NH3称为配体，4称为配位数。颜色是深蓝色。
（2）配合物[Cu(NH3)4]SO4的组成如下图表示：
①中心原子：提供空轨道能接受孤电子对的原子或金属阳离子。配合物的中心原子一般是带正电荷的阳离子，最常见的是过渡金属的原子或离子。
②配体：含有孤电子对的原子、分子或阴离子。
阴离子：如X－(卤素离子)、OH－、SCN－、CN－、RCOO－、PO43－等。
分子：如H2O、NH3、CO、醇、胺、醚等。
原子：常为ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的原子。
③配位数：直接同中心原子配位的原子或离子的数目叫中心原子的配位数。如[Fe(CN)6]4－中Fe2＋的配位数为6，[Cu(NH3)4]Cl2中Cu2＋的配位数为4。
④配合物离子的电荷数：等于中心原子或离子与配位体总电荷数的代数和。如[Co(NH3)5Cl]n＋中，中心离子为
Co3＋，n＝2。
【对应训练】
1．下列关于配位化合物的叙述中，不正确的是( )
A．配位化合物中必定存在配位键
B．配位化合物中只有配位键
C．[Cu(H2O)4]2＋中的Cu2＋提供空轨道，H2O中的氧原子提供孤电子对形成配位键
D．配位化合物在半导体等尖端技术、医学科学、催化反应和材料化学等领域都有着广泛的应用
【答案】B【解析】含有配位键的化合物就是配位化合物，但配位化合物还会含有共价键、离子键等，B错误。
2．已知Ti3＋可形成配位数为6，颜色不同的两种配合物晶体，一种为紫色，另一种为绿色。两种晶体的组成皆为TiCl3·6H2O。为测定这两种晶体的化学式，设计了如下实验：
a．分别取等质量的两种配合物晶体的样品配成待测溶液；
b．分别往待测溶液中滴入AgNO3溶液，均产生白色沉淀；
c．沉淀完全后分别过滤得两份沉淀，经洗涤干燥后称量，发现原绿色晶体的水溶液得到的白色沉淀质量为紫色晶体的水溶液反应得到沉淀质量的2/3。绿色晶体配合物的化学式为_______，由Cl所形成的化学键类型是__________。
【答案】[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O 离子键、配位键(或共价键)
课堂检测
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对( )
(2)分子中中心原子若通过sp3杂化轨道成键，则该分子一定为正四面体结构( )
(3)NH3分子为三角锥形，N原子发生sp2杂化( )
(4)只要分子构型为平面三角形，中心原子均为sp2杂化( )
(5)中心原子是sp杂化的，其分子构型不一定为直线形( )
(6)价层电子对互斥理论中，π键电子对数不计入中心原子的价层电子对数( )
√
√
√
×
×
×
2．下列关于杂化轨道的叙述正确的是( )
A．杂化轨道可用于形成σ键，也可用于形成π键
B．杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对
C．NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的3个p轨道与H原子s轨道杂化而成的
D．在乙烯分子中1个碳原子的3个sp2杂化轨道与3个氢原子的s轨道重叠形成3个C—H σ键
【答案】B【解析】杂化轨道可用于形成σ键，或用来容纳未参与成键的孤电子对，不能用来形成π键，故B正确，A不正确；NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的1个s轨道和3个p轨道杂化而成，C不正确；在乙烯分子中，1个碳原子的3个sp2杂化轨道中的2个sp2杂化轨道与2个氢原子的s轨道重叠形成2个C—H σ键，剩下的1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成1个C—C σ键，D不正确。
3．下列关于配位化合物的叙述中，不正确的是( )
A．配位化合物中必定存在配位键
B．配位化合物中只有配位键
C．[Cu(H2O)4]2＋中的Cu2＋提供空轨道，H2O中的O原子提供孤对电子，两者结合形成配位键
D．配位化合物在半导体等尖端技术、医学科学、催化反应和材料化学等领域都有广泛的应用
【答案】B【解析】配位化合物中一定含有配位键，但也含有其他化学键；Cu2＋提供空轨道，H2O中的O原子提供孤对电子，两者结合形成配位键。
4．下列说法中错误的是( )
A．当中心原子的配位数为6时，配合单元常呈八面体空间结构
B．[Ag(NH3)2]＋中Ag＋空的5s轨道和5p轨道以sp杂化成键
C．配位数为4的配合物均为正四面体结构
D．已知[Cu(NH3)2]2＋的中心原子采用sp杂化，则它的空间构型为直线形
【答案】C【解析】配位数为6时，配离子的空间构型一般是八面体，这样分布可以使电荷分散，A项正确；[Ag(NH3)2]＋和[Cu(NH3)2]2＋为直线形结构，中心原子以sp杂化成键，B、D项正确；配位数为4的配合物，可能是四面体，也可能是正方形，C项错误。
5.下列说法正确的是( )
A．NCl3分子是三角锥形，这是因为氮原子是sp2杂化的结果
B．sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道
C．中心原子采取sp3杂化的分子，其几何构型可能是四面体形或三角锥形或V形
D．AB3型的分子空间构型必为平面三角形
【答案】C【解析】由于NCl3分子中N原子上有1对孤电子对和3个σ键，所以为sp3杂化，A项错误；sp3杂化轨道是由中心原子的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道，不是任意的1个s轨道，B项错误；中心原子采取sp3杂化的分子，如果没有孤电子对，其几何构型为四面体形，若有1对孤电子对，其几何构型为三角锥形，若有2对孤电子对，其几何构型为V形，C项正确；AB3型的分子空间构型也有可能为三角锥形，如NCl3分子，D项错误。
谢谢聆听！
杂化轨道理论和配合物简介
第二节 分子的立体构型
第二章 分子结构与性质
核心素养发展目标
1.通过阅读思考、讨论交流，了解杂化轨道理论的内容，知道原子轨道杂化的条件及原子轨道与杂化轨道数目的关系。
2．通过问题探究、典析剖析，能根据杂化理论判断简单分子或离子的立体构型。
3．通过实验探究配位键的特点及配合物理论，能说明简单配合物的成键情况，培养学生实验探究问题的能力。
【情景导入】上节课我们学习了价层电子对互斥理论，现在请同学们用价层电子对互斥理论预测甲烷分子的空间构型如何？从键数、键能、键长、键角、构型各方面观察，我们发现C的价电子排布与CH4的结构之间的出现了矛盾。这是什么原因呢？事实上，任何一种理论都不是十全十美的，都有它的局限性，当然价层电子对互斥理论理论页不例外。所以，这节课我们将要学习推测分子空间构型的另一种理论——杂化轨道理论。
活动一、杂化轨道理论简介
【阅读思考】阅读教材P39页内容三，思考什么叫轨道的杂化？能用于杂化的原子轨道的条件是什么？杂化轨道有何特点？
【温馨提示】(1)概念：在形成多原子分子时，中心原子价电子层上的某些能量相近的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程，叫做轨道的杂化。双原子分子中，不存在杂化过程。
（2）条件：只有能量相近的轨道才能杂化(ns，np)。
（3）特点：①杂化过程中，原子轨道总数不变，即杂化轨道的数目与参与杂化的原子轨道数目相等；
②杂化过程中，轨道的形状发生变化；
③杂化轨道的形状相同，能量相等。
④杂化轨道之间要满足最小排斥原理。
⑤杂化轨道只能形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对，不能形成π键，未参与杂化的p轨道可形成π键。
【讨论交流】杂化轨道类型和空间结构的关系是什么？并完成表格内容。
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}杂化类型
sp
sp2
sp3
参与杂化的原子轨道及数目
杂化轨道的数目
杂化轨道间的夹角
空间构型
实例
1个s和1个p轨道
1个s和2个p轨道
1个s和3个p轨道
2
3
4
180°
120°
109°28′
直线形
平面三角形
正四面体形
CO2、C2H2
BF3、苯、乙烯
CH4、CCl4
Sp杂化：
Sp2杂化：
Sp3杂化：
【问题探究1】（1）分析上述杂化过程可知，杂化轨道与参与杂化的原子轨道在数量和能量上有何不同？
【温馨提示】①参与杂化的原子轨道数等于形成的杂化轨道数。②原子轨道的杂化改变了原子轨道的形状、方向。原子轨道的杂化使原子的成键能力增强。③杂化轨道为使电子相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同。在多原子分子中，两个化学键之间的夹角叫键角。键角与分子的形状(空间结构)密切联系。
【问题探究2】（2）2s轨道与3p轨道能否形成sp2杂化轨道？
【温馨提示】不能。只有能量相近的原子轨道才能形成杂化轨道。2s与3p不在同一能级，能量相差较大。
【问题探究3】（3）用杂化轨道理论分析CH4、H2O的立体构型分别是什么？
【温馨提示】①在形成CH4分子时，碳原子的一个2s轨道与三个2p轨道混杂，形成4个能量相等的sp3杂化轨道，分别与四个氢原子的1s轨道重叠成键形成CH4分子，4个σ键之间作用力相等，键角相等形成正四面体形。
杂化过程可用图表示为：
或
等性杂化:杂化轨道上全部为成键的单电子。
②H2O分子中O原子的价电子排布式为2s22p4。1个2s轨道和3个2p轨道经杂化后形成4个sp3杂化轨道，其中2个杂化轨道中各有1个未成对电子，分别与H原子的1s轨道形成共价键，另2个杂化轨道是成对电子，不与H原子形成共价键，sp3杂化轨道为正四面体形，但由于2对孤电子对的排斥作用，使2个O—H键的键角变得更小，成为V形的立体构型。杂化过程可用图表示为：
不等性杂化:杂化轨道上有孤电子对。
【问题探究4】（4）如何利用杂化轨道理论快速正确判断分子中中心原子杂化轨道类型？
【温馨提示】①根据杂化轨道的空间分布构型判断
A.若杂化轨道在空间的分布为正四面体形，则分子的中心原子发生sp3杂化。B.若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子的中心原子发生sp2杂化。C.若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子的中心原子发生sp杂化。
②根据杂化轨道之间的夹角判断：若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则分子的中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则分子的中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则分子的中心原子发生sp杂化。
③由杂化轨道数判断：因为杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳孤电子对，而两个原子之间只能形成一个σ键，故有下列关系：杂化轨道数＝中心原子的孤电子对数＋中心原子结合的原子数。例如：
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}代表物
杂化轨道数
杂化轨道类型
CO2
CH2O
CH4
SO2
NH3
H2O
sp
sp2
sp3
sp2
sp3
sp3
0＋2＝2
0＋3＝3
0＋4＝4
1＋2＝3
1＋3＝4
2＋2＝4
④根据共价键类型判断：由于杂化轨道形成σ键或容纳孤电子对，未参与杂化的轨道可用于形成π键，故有如下规律：
(1)中心原子形成1个三键，则其中有2个π键，是sp杂化，如CH≡CH。
(2)中心原子形成2个双键，则其中有2个π键，是sp杂化，如O===C===O。
(3)中心原子形成1个双键，则其中有1个π键，是sp2杂化，如：HCOH，CH2CH2。
【问题探究4】(5)CH4、NH3、H2O中心原子的杂化类型都为sp3，键角为什么依次减小？从杂化轨道理论的角度比较键角大小时有什么方法？
【温馨提示】 CH4、NH3、H2O中心原子都采取sp3杂化，中心原子的孤电子对数依次为0个、1个、2个。由于孤电子对对共用电子对的排斥作用使键角变小，孤电子对数越多排斥作用越大，键角越小。比较键角时，先看中心原子杂化类型，杂化类型不同时：一般键角按sp、sp2、sp3顺序依次减小；杂化类型相同时，中心原子孤电子对数越多，键角越小。
【对应训练】
1．关于原子轨道的说法正确的是( )
A．凡是中心原子采取sp3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sp3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．sp3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同的新轨道
D．凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化成键
【答案】C【解析】中心原子采取sp3杂化，轨道形状是正四面体，但如果中心原子还有孤电子对，分子的空间构型不是正四面体。CH4分子中的sp3杂化轨道是C原子的一个2s轨道与三个2p轨道杂化而成的。AB3型的共价化合物，A原子可能采取sp2杂化或sp3杂化。
2．下列说法正确的是( )
A．PCl3分子呈三角锥形，这是磷原子采取sp2杂化结果
B．sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混杂形成的4个新轨道
C．中心原子采取sp3杂化的分子，其立体构型可能是四面体形或三角锥形或V形
D．AB3型分子的立体构型必为平面三角形
【答案】C【解析】PCl3分子的中心原子磷的价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数＝3＋2(5－3×1)＝4，因此PCl3分子中磷原子采取sp3杂化，A项错误。sp3杂化轨道是原子最外电子层上的s轨道和3个p轨道混杂形成的4个新轨道，B项错误。一般采取sp3杂化的分子，其立体构型呈四面体形，但如果有杂化轨道被中心原子上的孤电子对占据，则分子的立体构型会发生变化，如NH3、PCl3分子呈三角锥形，H2O分子呈V形，C项正确，D项错误。
活动二、配合物的结构及对物质性质的影响
【实验探究】结合教材P41—42页实验2-1、实验2-2，完成下表内容。
{5940675A-B579-460E-94D1-54222C63F5DA}实验操作
实验现象
有关离子方程式
①Cu2＋＋2NH3·H2O==
Cu(OH)2↓＋2NH4+；②Cu(OH)2＋4NH3==
[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－
③
溶液颜色呈血红色
①滴加氨水后，试管中首先出现蓝色沉淀；②氨水过量后沉淀溶解，得深蓝色溶液；③滴加乙醇后析出深蓝色晶体
Fe3＋＋3SCN－=Fe(SCN)3Fe(SCN)3、[Fe(SCN)]2＋等的颜色均是血红色。
【阅读思考1】（1）阅读教材P41页内容，思考什么叫配位键？其表示方法是什么？
【温馨提示】①概念：硫酸铜溶液中呈天蓝色的物质是水合铜离子，可表示为[Cu(H2O)4]2＋，叫做四水合铜离子。在这种离子中铜离子与水分子之间的化学键是由水分子提供孤对电子给予铜离子，铜离子接受水分子的孤对电子形成的。配位键是一种特殊的共价键。
②配位键的表示方法：配位键可以用A→B来表示，其中A是提供孤对电子的原子，叫做给予体(也称配位原子)；B具有空轨道，是接受电子的原子，叫做接受体。
【阅读思考2】（2）阅读教材P41—42页内容，思考什么叫配合物？配合物有哪些应用？
【温馨提示】①概念：金属离子(或原子)与某些分子或离子(称为配体)以配位键结合形成的化合物。②配合物的应用：a．检验Fe3＋的存在：Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3。Fe(SCN)3的溶液常被用于电影特技和魔术表演。b．[Ag(NH3)2]OH(银氨溶液)可用于检验醛基的存在。c．在生命科学中的应用：生命体中存在着许多金属配合物，如叶绿素、血红素和维生素B12都是配合物。其中心离子分别是镁离子、亚铁离子和钴离子。d．判断离子共存：由于配位离子很难电离，所以形成配位键的两种离子一般不能大量共存。例如，Fe3＋与SCN－不能大量共存。
【问题探究1】(1)NH4＋中的配位键与其他三个N—H键的键参数是否相同？
【温馨提示】 相同。NH4＋可看成NH3分子结合1个H＋后形成的，在NH3中中心原子氮采取sp3杂化，孤电子对占据一个轨道，3个未成键电子占据另3个杂化轨道，分别结合3个H原子形成3个σ键，由于孤电子对的排斥，所以立体构型为三角锥形，键角压缩至107°。但当有H＋时，N原子的孤电子对会进入H＋的空轨道，以配位健形成NH4＋，这样N原子就不再存在孤电子对，键角恢复至109°28′，故NH4＋为正四面体形，4个N—H键完全一致，配位键与普通共价键形成过程不同，但性质相同。
【问题探究2】(2)在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是如何形成的？该化学键如何表示？
【温馨提示】在四水合铜离子中，Cu2＋与H2O分子之间的化学键是由水分子提供孤电子对给予Cu2＋，Cu2＋接受H2O分子的孤电子对形成的。该化学键可表示为：
【问题探究3】(3))配合物的形成条件是什么？性质有何特点？
【温馨提示】①形成配合物的条件：配体有孤电子对；中心原子有空轨道。②配合物具有一定的稳定性。配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心原子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关③颜色的改变，如Fe(SCN)3的形成；溶解度的改变，如AgCl―→[Ag(NH3)2]＋。 硫酸铜溶液+氨水等。
【问题探究4】(4)NH3和BF3可以通过配位键形成NH3·BF3，试分析提供孤电子对、空轨道的分别是哪种原子？你能写出NH3·BF3的结构式吗？
【温馨提示】 N原子提供孤电子对，B原子提供空轨道，NH3·BF3的结构式可表示为
【问题探究5】(5)配制银氨溶液时，向AgNO3溶液中滴加氨水，先生成白色沉淀，后沉淀逐渐溶解，为什么？
【温馨提示】因为氨水呈弱碱性，滴入AgNO3溶液中，会形成AgOH白色沉淀，继续滴加氨水时，NH3分子与Ag＋形成[Ag(NH3)2]＋配合离子，配合离子很稳定，会使AgOH逐渐溶解，反应过程如下：Ag＋＋NH3·H2O===AgOH↓＋NH4＋，
AgOH＋2NH3·H2O===[Ag(NH3)2]＋＋OH－＋2H2O。
【拓展探究】配合物的组成有何特点？
【温馨提示】（1） 在
[Cu(NH3)4]2＋中Cu2＋称为中心离子，NH3称为配体，4称为配位数。颜色是深蓝色。
（2）配合物[Cu(NH3)4]SO4的组成如下图表示：
①中心原子：提供空轨道能接受孤电子对的原子或金属阳离子。配合物的中心原子一般是带正电荷的阳离子，最常见的是过渡金属的原子或离子。
②配体：含有孤电子对的原子、分子或阴离子。
阴离子：如X－(卤素离子)、OH－、SCN－、CN－、RCOO－、PO43－等。
分子：如H2O、NH3、CO、醇、胺、醚等。
原子：常为ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的原子。
③配位数：直接同中心原子配位的原子或离子的数目叫中心原子的配位数。如[Fe(CN)6]4－中Fe2＋的配位数为6，[Cu(NH3)4]Cl2中Cu2＋的配位数为4。
④配合物离子的电荷数：等于中心原子或离子与配位体总电荷数的代数和。如[Co(NH3)5Cl]n＋中，中心离子为
Co3＋，n＝2。
【对应训练】
1．下列关于配位化合物的叙述中，不正确的是( )
A．配位化合物中必定存在配位键
B．配位化合物中只有配位键
C．[Cu(H2O)4]2＋中的Cu2＋提供空轨道，H2O中的氧原子提供孤电子对形成配位键
D．配位化合物在半导体等尖端技术、医学科学、催化反应和材料化学等领域都有着广泛的应用
【答案】B【解析】含有配位键的化合物就是配位化合物，但配位化合物还会含有共价键、离子键等，B错误。
2．已知Ti3＋可形成配位数为6，颜色不同的两种配合物晶体，一种为紫色，另一种为绿色。两种晶体的组成皆为TiCl3·6H2O。为测定这两种晶体的化学式，设计了如下实验：
a．分别取等质量的两种配合物晶体的样品配成待测溶液；
b．分别往待测溶液中滴入AgNO3溶液，均产生白色沉淀；
c．沉淀完全后分别过滤得两份沉淀，经洗涤干燥后称量，发现原绿色晶体的水溶液得到的白色沉淀质量为紫色晶体的水溶液反应得到沉淀质量的2/3。绿色晶体配合物的化学式为_______，由Cl所形成的化学键类型是__________。
【答案】[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O 离子键、配位键(或共价键)
课堂检测
1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。
(1)杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对( )
(2)分子中中心原子若通过sp3杂化轨道成键，则该分子一定为正四面体结构( )
(3)NH3分子为三角锥形，N原子发生sp2杂化( )
(4)只要分子构型为平面三角形，中心原子均为sp2杂化( )
(5)中心原子是sp杂化的，其分子构型不一定为直线形( )
(6)价层电子对互斥理论中，π键电子对数不计入中心原子的价层电子对数( )
√
√
√
×
×
×
2．下列关于杂化轨道的叙述正确的是( )
A．杂化轨道可用于形成σ键，也可用于形成π键
B．杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对
C．NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的3个p轨道与H原子s轨道杂化而成的
D．在乙烯分子中1个碳原子的3个sp2杂化轨道与3个氢原子的s轨道重叠形成3个C—H σ键
【答案】B【解析】杂化轨道可用于形成σ键，或用来容纳未参与成键的孤电子对，不能用来形成π键，故B正确，A不正确；NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的1个s轨道和3个p轨道杂化而成，C不正确；在乙烯分子中，1个碳原子的3个sp2杂化轨道中的2个sp2杂化轨道与2个氢原子的s轨道重叠形成2个C—H σ键，剩下的1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成1个C—C σ键，D不正确。
3．下列关于配位化合物的叙述中，不正确的是( )
A．配位化合物中必定存在配位键
B．配位化合物中只有配位键
C．[Cu(H2O)4]2＋中的Cu2＋提供空轨道，H2O中的O原子提供孤对电子，两者结合形成配位键
D．配位化合物在半导体等尖端技术、医学科学、催化反应和材料化学等领域都有广泛的应用
【答案】B【解析】配位化合物中一定含有配位键，但也含有其他化学键；Cu2＋提供空轨道，H2O中的O原子提供孤对电子，两者结合形成配位键。
4．下列说法中错误的是( )
A．当中心原子的配位数为6时，配合单元常呈八面体空间结构
B．[Ag(NH3)2]＋中Ag＋空的5s轨道和5p轨道以sp杂化成键
C．配位数为4的配合物均为正四面体结构
D．已知[Cu(NH3)2]2＋的中心原子采用sp杂化，则它的空间构型为直线形
【答案】C【解析】配位数为6时，配离子的空间构型一般是八面体，这样分布可以使电荷分散，A项正确；[Ag(NH3)2]＋和[Cu(NH3)2]2＋为直线形结构，中心原子以sp杂化成键，B、D项正确；配位数为4的配合物，可能是四面体，也可能是正方形，C项错误。
5.下列说法正确的是( )
A．NCl3分子是三角锥形，这是因为氮原子是sp2杂化的结果
B．sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道
C．中心原子采取sp3杂化的分子，其几何构型可能是四面体形或三角锥形或V形
D．AB3型的分子空间构型必为平面三角形
【答案】C【解析】由于NCl3分子中N原子上有1对孤电子对和3个σ键，所以为sp3杂化，A项错误；sp3杂化轨道是由中心原子的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道，不是任意的1个s轨道，B项错误；中心原子采取sp3杂化的分子，如果没有孤电子对，其几何构型为四面体形，若有1对孤电子对，其几何构型为三角锥形，若有2对孤电子对，其几何构型为V形，C项正确；AB3型的分子空间构型也有可能为三角锥形，如NCl3分子，D项错误。
谢谢聆听！