36第25讲　分子的空间结构-【优化指导】2026年化学一轮复习高中总复习·第1轮（云南专版）

高考总复习 化学 第五章　物质结构与性质　 元素周期律 第25讲　分子的空间结构 复习目标 1.结合实例了解共价分子具有特定的空间结构，并运用相关理论和模型进行解释和预测。 2．知道分子的结构可以通过光谱、X射线衍射等技术进行测定。 1．理论要点 (1)价层电子对互斥模型认为，分子的空间结构是中心原子周围的“价层电子对”________的结果。 (2)VSEPR的“价层电子对”是指分子中的中心原子与结合原子间的σ键电子对和中心原子上的________。 相互排斥 孤电子对 考点一 价层电子对互斥模型(VSEPR) 2．中心原子价层电子对数的计算 用价层电子对互斥模型推测分子的空间结构的关键是判断分子中心原子上的价层电子对数。 考点一 价层电子对互斥模型(VSEPR) 其中：a为中心原子的价电子数(对于主族元素等于原子的______电子数，阳离子要减去离子的电荷数，阴离子要加上离子的电荷数)；x为与中心原子结合的原子数；b为与中心原子结合的原子最多能____的电子数(氢为1，其他原子＝8－该原子的价电子数，如卤族元素均为1，氧和氧族元素中的S、Se等均为2)。 最外层 接受 考点一 价层电子对互斥模型(VSEPR) 3．VSEPR模型与分子(或离子)空间结构的关系 价层电 子对数 σ键电 子对数 孤电子 对数 VSEPR 模型名称 分子(或离子)的空间结构名称 实例 2 2 0 直线形 直线形 BeCl2 3 3 0 平面 三角形 平面三角形 BF3 2 1 V形(或角形) SnBr2 考点一 价层电子对互斥模型(VSEPR) 价层电 子对数 σ键电 子对数 孤电子 对数 VSEPR 模型名称 分子(或离子)的空间结构名称 实例 4 4 0 四面 体形 正四面体形 CH4 3 1 三角锥形 NH3 2 2 V形(或角形) H2O 考点一 价层电子对互斥模型(VSEPR) [微点归纳] (1)VSEPR模型反映中心原子上的价层电子对的空间结构，而分子或离子的空间结构是指σ键电子对的空间结构，不包括孤电子对，因此根据VSEPR模型判断分子或离子的空间结构时，要略去孤电子对。 (2)多重键只计其中的σ键电子对，不计π键电子对。 考点一 价层电子对互斥模型(VSEPR) 对的画“√”，错的画“×”。 (1)分子的空间结构是中心原子周围σ键电子对相互排斥作用的结果(　　 　　) (2)某分子的中心原子价层电子对数为4，则分子的空间结构可能为V形(　　 　　) × [易错辨析] √ 考点一 价层电子对互斥模型(VSEPR) (3)NF3分子中氮原子周围有3个σ键电子对，则其分子的空间结构为平面三角形(　　 　　) (4)若某化合物分子的中心原子不含孤电子对，则分子的空间结构与其VSEPR模型的结构相同(　　 　　) √ × 考点一 价层电子对互斥模型(VSEPR) A 考点一 价层电子对互斥模型(VSEPR) 考点一 价层电子对互斥模型(VSEPR) 考点一 价层电子对互斥模型(VSEPR) 解析：(1)CH4、NH3、H2O中心原子上的价层电子对数均为4，含有孤电子对数分别为0、1、2；含有孤电子对数越多，键角越小，故键角大小为CH4＞NH3＞H2O。(2)NH3、PH3、AsH3中心原子上的价层电子对数均为4，均含有1个孤电子对；由于电负性大小为N＞P＞As，中心原子价层电子对的排斥力由大到小为NH3、PH3、AsH3，故键角大小为NH3＞PH3＞AsH3。 考点一 价层电子对互斥模型(VSEPR) (1)利用VSEPR模型推测分子(或离子)空间结构的步骤 考点一 价层电子对互斥模型(VSEPR) 考点一 价层电子对互斥模型(VSEPR) (2)利用VSEPR模型比较键角的基本方法   比较方法 具体规律 ① 比较中心原子上 的价层电子对数 中心原子上的价层电子对数越少，键角越大 ② 比较中心原子上 的孤电子对数 中心原子上的价层电子对数相同时，孤电子对数越多，排斥力越大，键角越小 考点一 价层电子对互斥模型(VSEPR)   比较方法 具体规律 ③ 比较中心原子的电负性 同主族元素形成的化合物，中心原子的电负性越大，键角越大 ④ 比较成键原子的电负性 当中心原子相同时，成键原子的电负性越大，键角越小 考点一 价层电子对互斥模型(VSEPR) B 考点一 价层电子对互斥模型(VSEPR) 考点一 价层电子对互斥模型(VSEPR) 考点一 价层电子对互斥模型(VSEPR) A 考点一 价层电子对互斥模型(VSEPR) 考点一 价层电子对互斥模型(VSEPR) 1．理论要点 (1)当原子成键时，原子中能量相近的价电子轨道发生混杂，混杂时保持轨道总数____，得到与原轨道数目相等、方向____的一组新的杂化轨道。 (2)杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的空间结构也不同。 不变 不同 考点二 杂化轨道理论 2．杂化轨道的类型 考点二 杂化轨道理论 3．杂化轨道类型与分子或离子空间结构的关系 分子或离子(A为中心原子) 中心原子 上的孤电子对数 中心原子 的杂化方式 分子(或离子) 的空间结构名称 实例 AB2 0 ____ ______ BeCl2 1 sp2 V形 SO2 2 sp3 ____ H2O AB3 0 sp2 __________ BF3 1 sp3 ________ NH3 AB4 0 sp3 __________ CH4 sp 直线形 V形 平面三角形 三角锥形 正四面体形 考点二 杂化轨道理论 (1)未参与杂化的np轨道“肩并肩”重叠形成π键。 (2)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，杂化轨道不能形成π键。 [微点归纳] 考点二 杂化轨道理论 对的画“√”，错的画“×”。 (1)同一原子中，只有能量相近的原子轨道可以发生杂化(　　 　　) (2)若某分子的空间结构为V形，则其中心原子必定采取sp2杂化(　　 　　) × [易错辨析] √ 考点一 价层电子对互斥模型(VSEPR) (3)H2O→H3O＋过程中，氧原子的杂化方式由sp2变为sp3(　　 　　) (4)CH3C≡CH(丙炔)中碳原子采取sp、sp3两种杂化方式(　　 　　) (5)SF6中硫原子形成6条σ键，则硫原子可能采取sp3d2杂化(　　 　　) × √ √ 考点一 价层电子对互斥模型(VSEPR) 考向1　判断中心原子的杂化方式 【例1】 下列分子或离子的空间结构和中心原子的杂化方式不正确的是(　　) D 考点二 杂化轨道理论 考点二 杂化轨道理论 考点二 杂化轨道理论 考向2　分子的空间结构与中心原子的杂化方式 【例2】 在H2O、NH3、CS2、CH4、BF3中： (1)存在π键的共价化合物是________(填分子式，下同)。 (2)具有直线形结构的分子是________。 (3)具有正四面体形结构的分子是________。 (4)具有三角锥形结构的分子是________。 考点二 杂化轨道理论 (5)具有sp3杂化轨道类型的分子是___________________________。 (6)具有sp2杂化轨道类型的分子是__________________________。 答案：(1)CS2　(2)CS2 (3)CH4　(4)NH3 (5)H2O、NH3、CH4　(6)BF3 考点二 杂化轨道理论 解析：H2O中氧原子的价层电子对数为4，含有2个孤电子对，氧原子采取sp3杂化，则H2O的空间结构为V形；NH3中氮原子的价层电子对数为4，含有1个孤电子对，氮原子采取sp3杂化，则NH3的空间结构为三角锥形；CS2中碳原子的价层电子对数为2，不含孤电子对，碳原子采取sp杂化，则CS2的空间结构为直线形；CH4中碳原子的价层电子对数为4，不含孤电子对，碳原子采取sp3杂化，则CH4的空间结构为正四面体形；BF3分子中硼原子的价层电子对数为3，不含孤电子对，硼原子采取sp2杂化，则BF3的空间结构为平面三角形。 考点二 杂化轨道理论 判断中心原子杂化轨道类型的方法 　(1)根据中心原子价层电子对数判断 中心原子价层电子对数 2 3 4 杂化轨道类型 sp杂化 sp2杂化 sp3杂化 考点二 杂化轨道理论 (2)根据杂化轨道之间的夹角判断 杂化轨道之间的夹角 109°28′ 120° 180° 杂化轨道类型 sp3杂化 sp2杂化 sp杂化 考点二 杂化轨道理论 (3)根据分子或离子的空间结构判断 分子或离子的空间结构 杂化类型 四面体形或三角锥形 sp3 平面三角形 sp2 直线形 sp V形 有2个孤电子对 sp3 有1个孤电子对 sp2 考点二 杂化轨道理论 考点二 杂化轨道理论 答案：(1)sp2 (2)>　Cl—O键长：ClO2<Cl2O。ClO2中既存在σ键又存在大π键，Cl2O中只存在σ键 考点二 杂化轨道理论 考点二 杂化轨道理论 B 考点二 杂化轨道理论 考点二 杂化轨道理论 考点二 杂化轨道理论 (3)(2021·山东卷)Xe是第五周期的稀有气体元素，与F形成的XeF2室温下易升华。XeF2中心原子上的价层电子对数为________。OF2的空间结构为__________。 考点二 杂化轨道理论 考点二 杂化轨道理论 (1)(2023·浙江1月选考卷，节选)(1)Si(NH2)4分子的空间结构(以Si为中心)的名称为__________，分子中氮原子的杂化轨道类型是__________。 (2)Si(NH2)4受热分解生成Si3N4和NH3，其受热不稳定的原因是__________________________________。 答案：(1)四面体　sp3 (2)Si周围的—NH2基团体积较大，受热时斥力较强，Si(NH2)4中Si—N键能相对较小 考点二 杂化轨道理论 角度 杂化轨道理论及应用 2.(1)(2023·全国甲卷，节选)气态AlCl3通常以二聚体Al2Cl6的形式存在，其空间结构如图所示。二聚体中Al的轨道杂化类型为__________。 考点二 杂化轨道理论 (2)(2023·全国乙卷，节选)SiCl4的空间结构为______________，其中Si的轨道杂化形式为________________。 (3)(2023·湖南卷，节选)比较分子中的C—Ga—C键角大小：Ga(CH3)3________(填“>”“<”或“＝”)Ga(CH3)3(Et2O)，其原因是_________________________________________________________________ ________________________________________________________。 考点二 杂化轨道理论 答案：(1)sp3 (2)正四面体形　sp3 (3)>　Ga(CH3)3和Ga(CH3)3(Et2O)中Ga杂化类型分别为sp2、sp3 考点二 杂化轨道理论 解析：(1)Al2Cl6中Al形成4条σ键(其中一条由Cl提供孤电子对形成配位键)，则Al为sp3杂化。 (2)SiCl4的中心原子的价层电子对数为4，Si的杂化方式为sp3，空间结构为正四面体形。 (3)Ga(CH3)3分子中中心原子形成三个σ键，无孤电子对，中心原子Ga为sp2杂化，Ga(CH3)3分子为平面三角形，C—Ga—C键角为120°；Ga(CH3)3(Et2O)分子中中心原子Ga的价层电子对数为4，Ga杂化类型为sp3杂化，Ga(CH3)3(Et2O)形成四面体结构，C—Ga—C键角接近109°28′。 考点二 杂化轨道理论 考点二 杂化轨道理论 考点二 杂化轨道理论 请完成：跟踪练（25） 温馨提示 谢谢观看！ 考向1　利用VSEPR模型判断分子(或离子)的空间结构 【例1】 (2023·湖北卷)利用价层电子对互斥理论可以预测某些粒子的空间结构。下列说法正确的是(　　) A．CH4和H2O的VSEPR模型均为四面体 B．SO和CO的空间结构均为平面三角形 C．CF4和SF4均为非极性分子 D．XeF2与XeO2的键角相等 解析：CH4和H2O中心原子的价层电子对数均为4，VSEPR模型均为四面体形；SO中S的价层电子对数为4，含有1个孤电子对，故SO的空间结构为三角锥形，CO的价层电子对数是3，空间结构为平面三角形；CF4为正四面体结构，为非极性分子，SF4中S的价层电子对数为5，含有1个孤电子对，故分子结构不对称，为极性分子；Xe—F键长更短，成键电子对间的斥力更大，键角更大。 考向2　利用VSEPR模型比较键角的大小 【例2】 比较下列分子(或离子)中共价键的键角大小(填“＞”“＜”或“＝”)。 (1)CH4________NH3________H2O。 (2)NH3________PH3________AsH3。 (3)CH________CH4________CH。 答案：(1)＞　＞　(2)＞　＞　(3)＜　＜ 1．根据VSEPR模型判断，下列粒子中所有原子都在同一平面上的是 (　　) A.NH3和NO B．SO3和NO C．BF3和ClO D．H2O和PO 解析：NH3的空间结构为三角锥形，所有原子不在同一平面上；NO中心原子上的价层电子对数为3，有1个孤电子对，则NO的空间结构为V形。SO3和NO中心原子上的价层电子对数均为3，且不含孤电子对，故二者的空间结构均为平面三角形，所有原子都在同一平面上。BF3中心原子上的价层电子对数为3，没有孤电子对，则BF3的空间结构为平面三角形；ClO中心原子上的价层电子对数为4，含1个孤电子对，则ClO的空间结构为三角锥形，所有原子不在同一平面上。H2O中心原子上的价层电子对数为4，含2个孤电子对，则H2O的空间结构为V形；PO中心原子上的价层电子对数为4，不含孤电子对，则PO的空间结构为正四面体形，所有原子不在同一平面上。 原子上的价层电子对数为4，含2个孤电子对，则H2O的空间结构为V形；PO中心原子上的价层电子对数为4，不含孤电子对，则PO的空间结构为正四面体形，所有原子不在同一平面上。 2．下列分子或离子中的键角按由大到小排列是 (　　) ①BCl3　②NH3　③H2O　④PCl　⑤BeCl2 A．⑤①④②③ B．⑤④①②③ C．④①②⑤③ D．③②④①⑤ 解析：根据价层电子对互斥模型推知：BCl3中B的价层电子对数为3，无孤电子对，则BCl3的空间结构为平面三角形，键角为120°；NH3中N的价层电子对数为4，有1个孤电子对，排斥力较小，则NH3的空间结构为三角锥形，键角为107°；H2O中O的价层电子对数为4，有2个孤电子对，排斥力较大，则H2O的空间结构为V形，键角为105°；PCl中P的价层电子对数为4，无孤电子对，则PCl的空间结构为正四面体形，键角为109°28′；BeCl2中Be的价层电子对数目为2，无孤电子对，则BeCl2 为直线形结构，键角为180°。因此键角的大小顺序为BeCl2＞BCl3＞PCl＞NH3＞H2O。 分子或离子 空间结构 杂化方式 A 苯 平面正六边形 sp2 B SO 正四面体形 sp3 C CO 平面三角形 sp2 D SO2 直线形 sp 解析：SO2中硫原子的价层电子对数为2＋(6－2×2)＝3，含有2个σ键电子对和1个孤电子对，则VSEPR模型为平面三角形，略去孤电子对可知，SO2的空间结构为V形。结合杂化轨道理论推知，硫原子采取sp2杂化。 1．(2023·山东卷，节选)(1)ClO2中心原子为Cl，Cl2O中心原子为O，二者均为V形结构，但ClO2中存在大π键(∏)。ClO2中氯原子的轨道杂化方式为________。 (2)O—Cl—O键角________(填“>”“<”或“＝”)Cl—O—Cl键角。比较ClO2与Cl2O中Cl—O的键长并说明原因______________________。 解析：(1)ClO2中存在∏，说明中心原子Cl是sp2杂化。(2)在ClO2中，O—Cl—O键角约为120°，而Cl2O中氧原子为sp3杂化，Cl—O—Cl键角约为109°28′，故O—Cl—O的键角大于Cl—O—Cl。ClO2中存在π键，类似于双键，Cl2O中Cl—O为单键，单键键长大于双键。 2．磷酸亚铁锂(LiFePO4)常用作锂离子电池的正极材料，可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。下列说法正确的是(　　) A.FeCl3中存在σ键和π键 B.NH4H2PO4中NH的空间结构为正四面体形 C.NH4H2PO4中P的sp3杂化轨道与O的2p轨道形成π键 D.苯胺()中C和N均采取sp2杂化 解析：FeCl3中只存在Fe—Cl，属于σ键，不含π键；NH中N的价层电子对数为4，采取sp3杂化，则NH的空间结构为正四面体形；NH4H2PO4中P的价层电子对数为4，采取sp3杂化，杂化轨道只能用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对，不能形成π键，故P的sp3杂化轨道与O的2p轨道形成σ键；苯胺()中C和N的价层电子对数分别为3、4，则C采取sp2杂化，N采取sp3杂化。 角度 价层电子对互斥模型及应用 1.(1)(2022·广东卷)研究发现，给小鼠喂食适量硒酸钠(Na2SeO4)可减轻重金属铊引起的中毒。SeO的空间结构为__________。 (2)(2022·北京卷)比较SO和H2O中的键角大小并给出相应解释：__________________________________________________________________________________________________________________________。 答案：(1)正四面体形 (2)SO键角大于H2O键角；SO和H2O的中心原子均为sp3杂化，SO中的S不含孤电子对，而H2O中的O含有2个孤电子对，H2O中的孤电子对对成键电子对的排斥作用较大，故键角较小 (3)5　V形 解析：(3)XeF2中心原子上的价层电子对数为2＋(8－2×1)＝5。OF2中心原子上的价层电子对数为2＋(6－2×1)＝4，含2个孤电子对，则VSEPR模型为四面体形，略去孤电子对，推知OF2的空间结构为V形。 (1)(2022·全国乙卷)一氯乙烯分子(C2H3Cl)中，C的一个________杂化轨道与Cl的3px轨道形成C—Cl____键，并且Cl的3pz轨道与C的2pz轨道形成3中心4电子的大π键()。 (2)(2024·全国甲卷)一种光刻胶薄膜成分为聚甲基硅烷，其中电负性最大的元素是__________，硅原子的杂化轨道类型为________。 答案：(1)sp2　σ　(2)C　sp3 $$