第2章 第2节 第1课时 分子空间结构的理论分析-【创新教程】2025-2026学年高中化学选择性必修2五维课堂同步课件PPT（鲁科版2019）

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(2)苯分子中的大π键：六个碳原子上各有一个未参与杂化的垂直于碳环平面的　2p　轨道，这六个轨道以“　肩并肩　”的方式形成含有六个电子、属于六个碳原子的　大π键　。 4．杂化轨道的类型 [知识点二]　价电子对互斥理论　 1．价电子对互斥理论 (1)价电子对互斥理论基本观点：分子中的中心原子的价电子对——　成键电子对　(bp)和　孤电子对　(lp)由于相互排斥作用，处于不同的空间取向且尽可能趋向于彼此　远离　。 (3)若中心原子没有孤电子对，为使价电子对之间的斥力最小，使分子的结构尽可能采取　对称　的结构。 微点拨：多重键、成键电子对与孤电子对的斥力大小顺序为三键－三键＞三键－双键＞双键－双键＞双键－单键＞单键－单键，lp－lp≫lp－bp＞bp－bp。 2．等电子原理 (1)内容：化学通式相同且　价电子总数　相等的分子或离子具有相同的　空间结构　和相同的　化学键类型　等结构特征。 (2)应用 ①判断一些简单分子或原子团的　空间结构　。 a．SOeq \o\al(2－,4)、POeq \o\al(3－,4)等离子具有　AX4　通式，价电子总数为32，中心原子采取　sp3　杂化，呈　四面体形　空间结构。 b．SOeq \o\al(2－,3)、ClOeq \o\al(－,3)等离子具有　AX3　通式，价电子总数为26，中心原子采取　sp3　杂化，由于存在　孤电子对　，分子呈　三角锥形　空间结构。 ②利用等电子体在性质上的相似性制造新材料。 ③利用等电子原理针对某物质找等电子体。 [自我评价] 1．[判一判](对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”) (1)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(×) 提示：参与杂化的轨道能量相近。 (2)中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构可能是四面体形、三角锥形或V形(√) 提示：sp3杂化轨道中孤电子对数目为0、1、2时分别对应空间结构为四面体形、三角锥形、V形。 (3)杂化轨道与参与杂化的原子轨道的数目相同，但能量不同。(√) (4)杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同。(√) (5)凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其空间结构都是正四面体形。(×) (6)正四面体结构的分子的键角都是109°28′。(×) 提示：正四面体结构的分子的键角不一定为109°28′，如CCl4、CH4等分子的键角为109°28′，而P4分子的键角为60°。 (7)根据价电子对互斥理论，H3O＋的空间结构为平面正三角形。(×) (8)SO2分子与CO2分子的组成相似，故它们都是直线形分子。(×) 2．[想一想] 烯烃中与双键相连的C原子为sp2杂化，乙烯分子的成键情况如图： 试分析乙烯分子中碳碳双键的成键方式？ 提示：乙烯分子中碳原子采取sp2杂化，C＝C键是成键碳原子的sp2杂化轨道“头碰头”形成σ键，同时其余的p轨道垂直于平面，“肩并肩”形成π键。 3．[练一练] 将下列VSEPR模型、分子或离子和空间结构用短线连起来： VSEPR模型　　分子或离子　空间结构 A．正四面体 ①BF3 a．直线形 B．直线形 ②NHeq \o\al(＋,4) b．平面三角形 C．平面三角形 ③SOeq \o\al(2－,3) c．正四面体 D．四面体 ④BeCl2 d．三角锥形 提示：A－②－c，B－④－a，C－①－b，D－③－d. 　　　　杂化轨道理论 [情境素材] 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，叫作轨道的杂化。双原子分子中，不存在杂化过程。例如sp杂化、sp2杂化的过程如下： [思考探究] (1)观察上述杂化过程，分析原子轨道杂化后，数量和能量有什么变化？ 提示：杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同，但能量不同。s轨道与p轨道的能量不同，杂化后，形成的一组杂化轨道能量相同。 (2)2s轨道与3p轨道能否形成sp2杂化轨道？ 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。 (3)用杂化轨道理论解释NH3、H2O的空间结构？ 提示：NH3分子中N原子的价电子排布式为2s22p3。1个2s轨道和3个2p经杂化后形成4个sp3杂化轨道，其中3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1个杂化轨道中是成对电子，不与H原子形成共价键，sp3杂化轨道为正四面体形，但由于孤电子对的排斥作用，使3个N－H键的键角变小，成为三角锥形的空间结构。H2O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个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形的空间结构。 (4)CH4NH3、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？ 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。由于孤电子对对成键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。 [核心突破] 1．杂化轨道理论要点 (1)只有能量相近的原子轨道才能杂化。 (2)杂化轨道数目和参与杂化的原子轨道数目相等，杂化轨道能量相同。 (3)杂化改变原有轨道的形状和伸展方向，使原子形成的共价键更牢固。 (4)杂化轨道为使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。 (5)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。 (6)未参与杂化的p轨道可用于形成π键。 2．中心原子轨道杂化类型的判断 (1)利用价电子对互斥理论、杂化轨道理论判断分子构型的思路： 价电子对eq \o(――→,\s\up7(判断))杂化轨道数eq \o(――→,\s\up7(判断))杂化类型eq \o(――→,\s\up7(判断))杂化轨道构型。 (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′，则中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则中心原子发生sp杂化。 (3)有机物中碳原子杂化类型的判断：饱和碳原子采取sp3杂化，连接双键的碳原子采取sp2杂化，连接三键的碳原子采取sp杂化。 [典例示范] [典例1]　下列中心原子的杂化轨道类型和分子空间结构不正确的是(　　) A．PCl3中P原子sp3杂化，为三角锥形 B．NHeq \o\al(＋,4)中N原子sp3杂化，为正四面体形 C．H2S中S原子sp杂化，为直线形 D．SO2中S原子sp2杂化，为V形 [思维建模] 解答有关杂化轨道判断问题的思维流程如下： (1)根据杂化轨道的空间结构判断：①若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形，则中心原子发生sp3杂化。②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则中心原子发生sp2杂化。③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则中心原子发生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′，则中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则中心原子发生sp杂化。 [解析]　C　[该分子中P原子价电子对个数＝3＋eq \f(5－3×1,2)＝4且含有一个孤电子对，根据价电子对互斥模型判断其中心原子杂化类型是sp3，实际空间结构为三角锥形，故A正确；该离子中N原子价电子对个数＝4＋eq \f(5－1－4×1,2)＝4且不含孤电子对，根据价电子对互斥模型判断N原子为sp3杂化，为正四面体形，故B正确；该分子中S原子价电子对个数＝2＋eq \f(6－2×1,2)＝4且含有两对孤电子对，根据价电子对互斥理论判断S原子采用sp3杂化，为V形结构，故C错误；该分子中S原子价电子对个数＝2＋eq \f(6－2×2,2)＝3且含有一对孤电子对，根据价电子对互斥理论判断S原子为sp2杂化，为V形，故D正确。] (1)在形成多原子分子时，原子内部能量相近的原子轨道，重新组合形成新的原子轨道的过程，叫作杂化原子轨道，简称杂化轨道。双原子分子中，不存在杂化过程。 (2)只有能量相近的轨道才能杂化(ns，np)。 (3)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。 (4)杂化过程中，轨道的形状发生变化。 (5)杂化轨道的形状相同，能量相等。 (6)杂化轨道之间要满足最小排斥原理。 (7)杂化轨道只用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。 [学以致用] 1．下列有关杂化轨道的说法不正确的是(　　) A．杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理、最小排斥原理 B．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 C．轨道数目杂化前后可以相等，也可以不等 D．sp3杂化轨道是由同一个原子中能量最近的1个s轨道和三个p轨道混合起来形成的一组能量相同的新轨道 解析：C　[杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理、最小排斥原理，这样能量才能最小，分子才能最稳定，故A正确；杂化轨道只能用于形成σ键或容纳孤电子对，不能形成π键，π键是轨道之间肩并肩形成的，故B正确；杂化轨道的数目与杂化前的轨道数目相等，但轨道形状发生变化，故C错误；sp3杂化轨道是由同一个原子中能量最近的1个s轨道和3个p轨道混合起来形成的一组能量相同的新轨道，杂化后的各轨道能量完全相同，故D正确。] 2．根据价电子对互斥理论及原子的杂化轨道理论判断NF3分子的空间结构和中心原子的杂化方式为(　　) A．直线形　sp杂化 B．三角形　sp2杂化 C．三角锥形　sp2杂化 D．三角锥形　sp3杂化 解析：D　[在NF3分子中，N原子价电子对数为4，所以根据理论可推知中心原子的杂化方式为sp3杂化，空间结构为三角锥形，类似于NH3。] 3．计算下列各粒子中心原子的杂化轨道数、判断中心原子的杂化轨道类型、写出VSEPR模型名称。 (1)C　S2　2　、　sp　、　直线形　。 (2)N　Heq \o\al(＋,4)　4　、　sp3　、　正四面体形　。 (3)H2O　　4　、　sp3　、　四面体形　。 (4)P　Cl3　4　、　sp3　、　四面体形　。 (5)B　Cl3　3　、　sp2　、　平面三角形　。 　　　　价电子对互斥理论与分子结构 [情境素材] 在1940年希吉维克提出VSEPR理论后，又由吉列斯比等人发展了这一理论。目前，几经修改的VSEPR理论由于其在判断中心原子杂化方式方面的强大功能，对进一步推出微粒内部键的情况、研究化合物的化学性质有着很大的帮助，其在判断分子构型方面有着广泛的应用，是重要的共价键理论之一。 [思考探究] (1)为何孤电子对会影响分子的空间结构？ 提示：中心原子的孤电子对占有一定的空间，对其他成键电子对存在排斥力，从而影响其分子的空间结构。 (2)如何计算分子(离子)中心原子的孤电子对数？ 提示：ABm型分子的价电子对数n＝ eq \f(A原子的价电子数＋B原子提供的价电子总数±电荷数,2)利用上式计算A原子的价电子对数时，需注意： ①氧族元素的原子作为中心原子A时提供6个价电子，作为配位原子B时不提供价电子。 ②卤素原子作为中心原子A时提供7个价电子，作为配位原子B时提供1个价电子。 ③若为分子，电荷数为0；若为阳离子，则减去电荷数，如NHeq \o\al(＋,4)，n＝eq \f(5＋1×4－1,2)＝4；若为阴离子，则加上电荷数，如SOeq \o\al(2－,4)，n＝eq \f(6＋2,2)＝4。 (3)根据上面背景信息分析BCl3的价电子对数、价电子对空间结构、分子空间结构是怎样的？ 提示：BCl3的价电子对数有3对，价电子对空间结构为平面三角形，分子空间结构为平面三角形。 (4)NF3的价电子对、价电子对空间结构、分子空间结构是怎样的？ 提示：NF3的价电子对为4对，价电子对空间结构为四面体形，分子空间结构为三角锥形。 (5)通过(1)、(2)两例分析价电子对的空间结构与分子的空间结构一定相同吗？二者之间有何规律存在？ 提示：价电子对的空间结构与分子的空间结构不一定一致，分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构，不包括孤电子对(未用于形成共价键的电子对)。两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对，当中心原子上无孤电子对时，两者的空间结构一致；当中心原子上有孤电子对时，两者的空间结构不一致。 [核心突破] 1．价电子对互斥理论要点 (1)对于ABx型分子中，空间结构主要取决于中心原子A价电子对的相互排斥。价电子对数＝σ键电子对数＋中心原子的孤电子对数。 (2)中心原子的价电子对数和空间结构的关系 价电子对数 2 3 4 5 6 空间结构 直线形 平面三角形 正四面体形 三角双键形 正八面体形 (3)价电子对之间相互排斥作用大小孤电子对－孤电子对＞孤电子对－成键电子对＞成键电子对－成键电子对 2．用价电子对理论判断共价分子或离子空间结构 (1)确定中心原子的价电子对数 ①对于ABx型分子，σ键电子对＝B原子的个数，如H2O的中心原子是O，有2对σ键电子对。 ②中心原子上的孤电子对数＝eq \f(1,2)(a－xb)，其中a为中心原子的价电子数，x为B原子的个数，b为B最多能接受的电子数。 ③对于阳(或阴)离子来说，a为中心原子的价电子数减去(或加上)离子的电荷数。 ④中心原子价电子对数＝σ键电子对数＋中心原子的孤电子对数 (2)根据中心原子价电子对数确定VSEPR模型 (3)略去孤电子对，确定分子构型 [典例示范] [典例2]　用价电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间结构，有时也能用来推测键角大小。下列判断正确的是(　　) A．H2O、CS2都是直线形的分子 B．BF3键角为120°，SnBr2键角大于120° C．CH2O、BF3都是平面三角形的分子 D．PCl3、PCl5都是三角锥形的分子 [思维建模]　 解答有关分子空间结构问题的思维流程如下： [解析]　C　[CS2的中心原子只含有2对价电子对，没有孤电子对，分子空间结构为直线形，H2O中O原子的价电子对数＝2＋eq \f(1,2)(6－2×1)＝4，而且含有2对孤电子对，分子的空间结构为V形，故A错误；BF3中价电子对数＝3＋eq \f(1,2)×(3－3×1)＝3，所以为平面三角形结构，键角为120°；SnBr2中价电子对数＝2＋eq \f(1,2)×(4－2×1)＝3，且含有一对孤电子对，为V形结构，孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，所以BF3键角为120°，SnBr2键角小于120°，故B错误； CH2O中碳形成3个σ键，为平面三角形结构，BF3中价电子对数＝3＋eq \f(1,2)×(3－3×1)＝3，所以为平面三角形结构，所以CH2O、BF3都是平面三角形的分子，故C正确；PCl3中价电子对数＝3＋eq \f(1,2)×(5－3×1)＝4，且含有一对孤电子对，所以PCl3为三角锥形结构；PCl5中价电子对数＝5＋eq \f(1,2)×(5－5×1)＝5，且不含孤电子对，为三角双锥形结构，故D错误。] 价电子对的空间结构与分子的空间结构不一定一致，分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构，不包括孤电子对(未用于形成共价键的电子对)。两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对，当中心原子上无孤电子对时，两者的空间结构一致；当中心原子上有孤电子对时，两者的空间结构不一致。 [学以致用] 4．若ABn分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对，根据价电子对互斥理论，下列说法正确的是(　　) A．若n＝2，则分子的空间结构为V形 B．若n＝3，则分子的空间结构为三角锥形 C．若n＝4，则分子的空间结构为正四面体形 D．以上说法都不正确 解析：C　[若中心原子A上没有未用于成键的孤电于对，则根据斥力最小的原则，当n＝2时，分子的空间结构为直线形；当n＝3时，分子的空间结构为平面三角形；当n＝4时，分子的空间结构为正四面体形。] 5．下列描述中正确的是(　　) A．BeCl2为V形的极性分子 B．ClOeq \o\al(－,4)的空间结构为正四面体形 C．P4和CH4都是正四面体分子且键角都为109°28′ D．H2O和COeq \o\al(2－,3)空间结构均为平面三角形 解析：B　[BeCl2分子中，铍原子含有两个共价单键，不含孤电子对，所以价电子对数是2，分子的空间结构为直线形，正负电荷重心重合，为非极性分子，故A错误；由价电子对互斥理论可知ClOeq \o\al(－,4)中Cl原子的价电子对数＝4＋eq \f(1,2)×(7＋1－4×2)＝4，无孤电子对，所以ClOeq \o\al(－,4)是正四面体形，故B正确；P4键角为60°，CH4键角为109°28′，二者都是正四面体形分子，故C错误；水分子中氧原子形成2个O－H键，含有2对孤电子对，空间结构为V形，COeq \o\al(2－,3)的中心原子C原子上含有3个σ键，中心原子上的孤电子对数＝eq \f(1,2)×(4＋2－2×3)＝0，所以中心原子均为sp2杂化，故D错误。] 6．用价电子对互斥理论推测下列分子或离子的空间结构 分子或离子 VSEPR模型名称 空间结构名称 BeCl2 SCl2 BF3 PF3 NHeq \o\al(＋,4) SOeq \o\al(2－,3) 解析：根据各分子的电子式和结构式，分析中心原子的孤电子对数，依据中心原子连接的原子数和孤电子对数，确定VSEPR模型和分子的空间结构。 分子或离子 中心原子上的孤电子对数 价电子对数 VSEPR模型名称 空间结构名称 BeCl2 0 2 直线形 直线形 SCl2 2 4 四面体形 V形 BF3 0 3 平面三角形 平面三角形 PF3 1 4 四面体形 三角锥形 NHeq \o\al(＋,4) 0 4 四面体形 正四面体形 SOeq \o\al(2－,3) 1 4 四面体形 三角锥形 答案： 分子或离子 VSEPR模型名称 空间结构名称 BeCl2 直线形 直线形 SCl2 四面体形 V形 BF3 平面三角形 平面三角形 PF3 四面体形 三角锥形 NHeq \o\al(＋,4) 四面体形 正四面体形 SOeq \o\al(2－,3) 四面体形 三角锥形 1．下列分子的空间结构模型正确的是(　　) A B C D 解析：D　[CO2的空间结构是直线形，A项错误；H2O的空间结构为V形，B项错误；NH3的空间结构为三角锥形，C项错误；CH4是正四面体形结构，D项正确。] 2．氯化亚砜(SOCl2)是一种很重要的化学试剂，可以作为氯化剂和脱水剂。下列关于氯化亚砜分子的空间结构和中心原子(S)采取杂化方式的说法正确的是(　　) A．三角锥形、sp3　　　 B．V形、sp2 C．平面三角形、sp2 D．三角锥形、sp2 解析：A　[根据价电子对互斥理论确定微粒的空间结构，SOCl2中S原子形成2个S－Cl键，1个S＝O键，价电子对个数＝σ键个数＋孤电子对个数＝3＋eq \f(6－1－1－1×2,2)＝4，杂化轨道数是4，故S原子采取sp3杂化，含一对孤电子对，分子空间结构为三角锥形。] 3．下列描述中正确的是(　　) A．CS2为V形的极性分子 B．ClOeq \o\al(－,3)的空间结构为平面三角形 C．SF6中有6对完全相同的成键电子对 D．SiF4和SOeq \o\al(2－,3)的中心原子均为sp2杂化 解析：C　[CS2的结构式为S＝C＝S，中心C原子外围没有孤电子对，所以CS2分子是直线形的非极性分子，故A错误；ClOeq \o\al(－,3)中心原子Cl的价电子对数＝3＋eq \f(7＋1－3×2,2)＝4，含有一对孤电子对，所以ClOeq \o\al(－,3)的VSEPR模型为四面体，略去一对孤电子对，ClOeq \o\al(－,3)的空间结构为三角锥形，故B错误；SF6中心原子S的价电子对数＝6＋eq \f(6－6×1,2)＝6，无孤电子对，SF6中含有6个S－F键，所以SF6中有6对完全相同的成键电子对，故C正确；SiF4和SOeq \o\al(2－,3)的中心原子价电子对数分别为4＋eq \f(4－4×1,2)＝4、3＋eq \f(6＋2－3×2,2)＝4，VSEPR模型分别为正四面体形、四面体形，所以SiF4和SOeq \o\al(2－,3)的中心原子均为sp3杂化，故D错误。] 4．下列各组分子或离子的空间结构不相似的是(　　) A．NHeq \o\al(＋,4)、CH4 B．H3O＋、NH3 C．COeq \o\al(2－,3)、BF3 D．CO2、SO2 解析：D　[NHeq \o\al(＋,4)中N原子价电子对数＝4＋eq \f(5－1－4×1,2)＝4，且不含孤电子对，CH4中C原子价电子对数＝4＋eq \f(4－4×1,2)＝4，且不含孤电子对，所以二者都是正四面体形结构，故A不选；H3O＋中O原子价电子对数＝3＋eq \f(6－1－3×1,2)＝4，且含有一对孤电子对，NH3中N原子价电子对数＝3＋eq \f(5－3×1,2)＝4，且含有一对孤电子对，所以二者都是三角锥形，故B不选； COeq \o\al(2－,3)中C原子价电子对数＝3＋eq \f(4＋2－3×2,2)＝3，且不含孤电子对、BF3中B原子价电子对数＝3＋eq \f(3－3×1,2)＝3，且不含孤电子对，所以二者都是平面三角形，故C不选；二氧化碳是直线形分子，二氧化硫分子中S原子价电子对数＝2＋eq \f(6－2×2,2)＝3，且含有一对孤电子对，所以为V形，二者结构不相似，故D选。] 5．(1)根据杂化轨道理论可以判断分子的空间结构，试根据相关知识填空。 ①AsCl3分子的空间结构为　________　，其中As的杂化轨道类型为　________　。 ②CS2分子中C原子的杂化轨道类型是　________　。 ③CH3COOH中C原子的杂化轨道类型为　________　。 解析：①AsCl3中As元素价电子对数为4，As的杂化方式为sp3杂化，AsCl3分子的空间结构为三角锥形。②CS2的结构式为S＝C＝S，C原子形成2个双键，无孤电子对，所以为sp杂化。 ③CH3COOH的结构式为，分子中甲基上的碳原子采用sp3杂化，羧基中碳原子采用sp2杂化。 答案：①三角锥形　sp3　②sp　③sp3、sp2 (2)有下列分子或离子：①CS2，②PCl3，③H2S， ④COeq \o\al(2－,3)，⑤H3O＋，⑥NHeq \o\al(＋,4)，⑦BF3，⑧SO2。 粒子的空间结构为直线形的有　________　；粒子的空间结构为V形的有　________　；粒子的空间结构为平面三角形的有　________　；粒子的空间结构为三角锥形的有　________　；粒子的空间结构为正四面体形的有　________　。 解析：中心原子上孤电子对数及粒子的空间结构如表。 答案：①　③⑧　④⑦　②⑤　⑥ [课堂小结] 微专题三　分子空间结构的判断方法 [专题精讲] 1．用价电子对互斥模型判断 价电子对互斥模型说明价电子对的排斥作用对分子空间结构的影响，而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构，不包括孤电子对。 (1)当中心原子无孤电子对时，分子的空间结构与VSEPR模型一致。 (2)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。 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、CH3Cl 3.用键角判断 分子类型 分子的空间结构 键角 键的极性 分子极性 实例 A2 直线形(对称) － 非极性键 非极性 H2、O2、N2等 AB 直线形(不对称) － 极性键 极性 HX、CO、NO等 ABA 直线形(对称) 180° 极性键 非极性 CO2、CS2等 V形(不对称) － 极性键 极性 H2O、H2S等 AB3 平面三角形(对称) 120° 极性键 非极性 BF3、SO3等 三角锥形(不对称) － 极性键 极性 NH3、PCl3等 AB4 正四面体形(对称) 109°28′ 极性键 非极性 CH4、CCl4等 [专题精练] 1．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 解析：A　[①②③均为平面形分子，中心原子是sp2杂化；④为直线形分子，中心原子是sp杂化；NH3是三角锥形、CH4是正四面体形分子，中心原子均是sp3杂化。] 2．CHeq \o\al(＋,3)、－CH3、CHeq \o\al(－,3)都是重要的有机反应中间体，有关它们的说法正确的是(　　) A．三者电子总数相等，碳原子均采取sp2杂化 B．CHeq \o\al(－,3)与NH3、H3O＋中心原子均为sp3杂化，空间结构均为正四面体形 C．CHeq \o\al(＋,3)中的碳原子采取sp2杂化，所有原子共平面 D．CHeq \o\al(＋,3)中的碳原子采取sp3杂化，所有原子均共面 解析：C　[A项，CHeq \o\al(＋,3)、－CH3、CHeq \o\al(－,3)中电子总数不等，错误。B项，三者中心原子都为sp3杂化，空间结构都为三角锥形，错误。C项，CHeq \o\al(＋,3)中碳原子价电子对数是3且不含孤电子对，所以碳原子采取sp2杂化，为平面三角形，所有原子共平面，C项正确，D项错误。] 3．(双选)下列有关描述正确的是(　　) A．NOeq \o\al(－,3)为V形分子 B．ClOeq \o\al(－,3)的空间结构为平面三角形 C．NOeq \o\al(－,3)的VSEPR模型、空间结构均为平面三角形 D．ClOeq \o\al(－,3)的VSEPR模型、空间结构不相同 解析：CD　[NOeq \o\al(－,3)中N原子的价电子对数＝3＋eq \f(1,2)×(5－2×3＋1)＝3，没有孤电子对，故A项错误，C项正确；ClOeq \o\al(－,3)中氯原子的价电子对数＝3＋eq \f(1,2)×(7－3×2＋1)＝4，有1对孤电子对，VSEPR模型为四面体形而空间结构为三角锥形，B项错误，D项正确。] 4．下列分子中，中心原子杂化类型相同，分子的空间结构也相同的是(　　) A．BeCl2、CO2 B．H2O、SO2 C．SO2、CH4 D．NF3、CH2O 解析：A　[根据价电子对互斥理论可知，H2O中O原子的孤电子对数＝eq \f(6－2×1,2)＝2，σ键电子对数为2，采取sp3杂化，故H2O为V形结构，SO2中S原子的孤电子对数＝eq \f(6－2×2,2)＝1，σ键电子对数为2，采取sp2杂化，故SO2为V形结构，B项不符合题意； 同样分析可知，BeCl2中Be原子采取sp杂化，BeCl2是直线形结构，CO2中C原子采取sp杂化，CO2是直线形结构，A项符合题意；SO2中S原子采取sp2杂化，SO2是V形结构，CH4中C原子采取sp3杂化，CH4是正四面体形结构，C项不符合题意；NF3中N原子采取sp3杂化，NF3是三角锥形结构，CH2O中C原子采取sp2杂化，CH2O是平面三角形结构，D项不符合题意。] 5．(1)甲醇分子内C原子的杂化方式为　________　，甲醇分子内的O－C－H键角　________　(填“大于”“等于”或“小于”)甲醛分子内的O＝C－H键角。 (2)丙烯腈分子(H2C＝CH－C≡N)中碳原子杂化轨道类型是________________________________________________________________________。 解析：(1)甲醇()分子内C原子有4对σ键电子对，无孤电子对，为sp3杂化，O－C－H键角约109°28′；甲醛()分子内C原子为sp2杂化，为平面三角形，O－C－H键角为120°；故甲醇分子内O－C－H键角比甲醛分子内O＝C－H键角小。(2) 中的碳原子为sp2杂化，－C≡N中的碳原子为sp杂化。 答案：(1)sp3　小于　(2)sp2杂化和sp杂化 6．硼砂是含结晶水的四硼酸钠。以硼砂为原料，可以得到BF3、BN和硼酸等重要化合物，请根据下列信息回答有关问题： (1)硼砂中阴离子Xm－(含B、O、H三种元素)的球棍模型如图1所示，则在Xm－中，2号硼原子的杂化轨道类型为　________　；m＝　________　(填数字)。 (2)BN中B的化合价为　________　，请解释原因：___________________________________________________________ _______________________________________________________ ______________________________________________________。 (3)BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BFeq \o\al(－,4)的空间结构为　________　；NaBF4的电子式为　________　。 解析：(1)根据图示可知，2号B原子的价电子对数为3，且无孤电子对，故采取sp2杂化；根据图示可知，该阴离子的化学式为[H4B4O9]m－，其中H显＋1价，B显＋3价、O显－2价，所以m＝2。(2)由于电负性：N＞B，所以BN中B显＋3价。(3)BFeq \o\al(－,4)的空间结构为正四面体形，NaBF4的电子式为Na＋ 答案：(1)sp2　2　(2)＋3价　N的电负性大于B的电负性 (3)正四面体形　Na＋ $$