第二章 学科素养微专题(二)　分子的空间结构及中心原子杂化轨道类型的判断-【正禾一本通】2023-2024学年新教材高二化学选择性必修2 同步课堂高效讲义配套课件（人教版2019）

化学 选择性必修第二册（人教） 第二章 分子结构与性质 学科素养微专题(二)　 分子的空间结构及中心原子杂化轨道类型的判断 一、分子的空间结构的判断 1．用价层电子对互斥模型判断 当中心原子无孤电子对时，分子的空间结构与VSEPR模型一致；当中心原子有孤电子对时，分子的空间结构与VSEPR模型不一致。ABn型分子空间结构的快速判断方法： ①n＝2时，中心原子无孤电子对的是直线形，中心原子有孤电子对为V形。如CO2为直线形，H2O为V形。 ②n＝3时，中心原子无孤电子对的为平面三角形，有孤电子对的为三角锥形。如BF3为平面三角形，H3O＋为三角锥形。 ③n＝4时，为正四面体形。 2．用杂化轨道理论判断 杂化类型 杂化轨道数目 杂化轨道 间夹角 分子的空 间结构 实例 sp 2 180° 直线形 BeCl2、 CH≡CH sp2 3 120° 平面三角形 BF3、BCl3 sp3 4 109°28′ 四面体形 CH4、CCl4 二、中心原子杂化轨道类型的判断 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 4 sp3 如ClO eq \o\al(\s\up24(－),\s\do8(3)) 、ClO eq \o\al(\s\up24(－),\s\do8(4)) 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) 3 sp2 2 sp 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 109°28′ sp3 120° sp2 180° sp 3.取代法 以常见的、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或离子，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： 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 eq \o\al(\s\up24(＋),\s\do8(2)) 与CO2互为等电子体，而CO2的中心原子碳原子为sp杂化，则NO eq \o\al(\s\up24(＋),\s\do8(2)) 的中心原子氮原子为sp杂化。 [典例] 根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断，下列分子或离子的中心原子杂化方式及空间结构正确的是(　　) 选项 分子或离子 中心原子杂化方式 价电子对 互斥模型 分子或离子的空间结构 A H2O sp 直线形 直线形 B BBr3 sp2 平面三角形 三角锥形 C PCl3 sp2 四面体形 平面三角形 D CO eq \o\al(\s\up24(2－),\s\do8(3)) sp2 平面三角形 平面三角形 解析：选D。H2O分子中O的价层电子对数＝2＋ eq \f(6－2,2) ＝4，含有2个孤电子对，VSEPR模型为四面体形，中心原子杂化方式为sp3，略去2个孤电子对，分子的空间结构为V形，故A错误；BBr3分子中B的价层电子对数＝3＋ eq \f(3－3,2) ＝3，无孤电子对，VSEPR模型为平面三角形，中心原子杂化方式为sp2，分子的空间结构为平面三角形，故B错误； PCl3分子中P的价层电子对数＝3＋ eq \f(5－3×1,2) ＝4，含有1个孤电子对，VSEPR模型为四面体形，中心原子杂化方式为sp3，略去1个孤电子对，分子的空间结构为三角锥形，故C错误；CO eq \o\al(\s