专题03 VSEPR模型与分子空间构型的快速判断（重难点讲义）化学沪科版选择性必修2

专题07VSEPR模型与分子空间构型的快速判断 1．结合实例了解共价分子具有特定的空间结构，体会共价分子的多样性和复杂性。能借助实物模型等建立对分子的空间结构的直观认识。 2．能运用价层电子对互斥模型预测简单分子或离子的空间结构。 一、价层电子对互斥模型 1．理论要点 (1)价层电子对在空间上彼此相距最远时，排斥力最小，体系的能量最低。 (2)孤电子对排斥力较大，孤电子对越多，排斥力越强，键角越小。 2．价层电子对互斥模型推测分子(离子)的空间结构的关键——价层电子对数的计算 价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子上的孤电子对数 说明：σ键电子对数＝中心原子结合的原子数； 中心原子上的孤电子对数＝(a－xb)，其中 (1)a表示中心原子的价电子数。 对于主族元素：a＝原子的最外层电子数。 对于阳离子：a＝中心原子的价电子数－离子的电荷数。 对于阴离子：a＝中心原子的价电子数＋离子的电荷数(绝对值)。 (2)x表示与中心原子结合的原子数。 (3)b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数(氢为1，其他原子＝8－该原子的价电子数。如氧和氧族元素中的S、Se等均为2，卤族元素均为1)。 例如，SOCl2的空间结构的判断：SOCl2的中心原子为S，σ键电子对数为3，孤电子对数为×(6－1×2－2×1)＝1，价层电子对数为4，这些价层电子对互相排斥，形成四面体形的VSEPR模型，由于中心原子上有1个孤电子对，则SOCl2的空间结构为三角锥形。 二、利用价层电子对互斥模型判断分子或离子的空间结构 1．价层电子对互斥模型要点 (1)对于ABx型分子中，几何构型主要取决于中心原子A价层电子对的相互排斥。价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子的孤电子对数。 (2)中心原子的价层电子对数和立体构型的关系 价层电子对数 2 3 4 5 6 立体构型 直线形 平面三角形 正四面体 三角双锥 正八面体 (3)价层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．用价层电子对互斥模型判断共价分子或离子立体构型 (1)确定中心原子的价层电子对数 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＝2 (1)(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中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子的孤电子对数 (2)根据中心原子价层电子对数确定VSEPR模型 (3)略去孤电子对，确定分子构型 σ键电子对数＋孤电子对数＝价层电子对数价层电子对VSEPR模型分子或离子的空间结构。 3．价层电子对之间的斥力大小 (1)由于孤电子对比成键电子对更靠近中心原子的原子核，因而价层电子对之间的斥力大小顺序：孤电子对与孤电子对之间的斥力>孤电子对与成键电子对之间的斥力>成键电子对与成键电子对之间的斥力。 (2)孤电子对数越多，与成键电子对斥力越大，成键原子所形成的键角越小。例如H3O＋和H2O键角大小，H3O＋中O只有一个孤电子对，而H2O中O有两个孤电子对，所以H3O＋的键角大于H2O分子的键角。 (3)结构相同的物质，元素的电负性越大，吸引电子的能力越强，成键电子对距离中心原子较近，成键电子对之间的斥力越大，键角越大。例如NH3、PH3、AsH3中，中心原子都是sp3杂化，都有1对孤电子对，NH3分子的中心原子N的电负性大，成键电子对距离中心原子较近，键角越大，所以这三种物质键角由大到小的顺序为NH3＞PH3＞AsH3。 三、熟记常见分子(离子)的空间结构 微粒组成(A为中心原子) 实例 中心原子的孤电子对数 中心原子的杂化方式 微粒空间结构 AB2 BeCl2、CO2、HCN 0 sp 直线形 SO2、SnBr2、NO2- 1 sp2 V形 H2O、OF2、NH2- 2 _sp3 V形 AB3 BF3 、SO3、CO32- 0 sp2 平面三角形 NH3、PCl3、SO32- 1 sp3 三角锥形 AB4 CH4、CHCl3、NH4+、SO42- 0 sp3 四面体形 题型01孤电子对数的计算 【典例】下列分子或离子中，中心原子含有孤电子对的是_______。 A．PCl5 B．NO3- C．SiCl4 D．PbCl2 【答案】D 【解析】A项，PCl5中心原子碳原子孤电子对个数=(5-5×1)=0，没有孤对电子，故A不选；B项，NO3-中心原子碳原子孤电子对个数=(5+1-3×2)=0，没有孤对电子，故B不选；C项，SiCl4中心原子碳原子孤电子对个数=(4-4×1)=0，没有孤对电子，故C不选；D项，PbCl2中心原子碳原子孤电子对个数=(4-2×1)=1，有孤对电子，故D选；故选D。 提分速记 分子中孤电子对个数=(中心原子价电子数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数)。 阳离子中孤电子对个数=(中心原子价电子数-电荷数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数)。 阴离子中孤电子对个数=(中心原子价电子数+电荷数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数)。 【变式】有关NH3分子的结构分析正确的是_______。 A．中心原子孤电子对数为0，分子为平面三角形，键角为120° B．中心原子孤电子对数为0，分子为三角锥形，键角为107° C．中心原子孤电子对数为1，分子为三角锥形，键角为107° D．中心原子孤电子对数为1，分子为平面三角形，键角为109°28′ 【答案】C 【解析】N原子上的孤电子对数＝(5－3×1)＝1，NH3为三角锥形。 题型02共价分子空间结构的预测 【典例】用VSEPR模型预测下列分子或离子的立体结构，其中正确的是_______。 A．CH4与CH2Cl2均为正四面体 B．BeCl2与SO2为直线形 C．BF3与PCl3为三角锥形 D．NO3-与CO32-为平面三角形 【答案】D 【解析】A项，CH4分子中价层电子对个数= ，采用sp3杂化，不含孤电子对，所以其空间构型为正四面体，CH2Cl2分子中价层电子对个数=，采用sp3杂化，不含孤电子对，有H和Cl，所以其空间构型为四面体，A错误；B项，BeCl2分子中价层电子对个数= ，采用sp杂化，且不含孤电子对，所以其空间构型为直线型结构，SO2分子中价层电子对个数= ，采用sp2杂化，含1个孤电子对，所以其空间构型为V形结构，B错误；C项，BF3分子中价层电子对个数= ，采用sp2杂化，且不含孤电子对，所以其空间构型为平面三角形结构，PCl3分子中价层电子对个数= ，采用sp3杂化，且含1个孤电子对，所以其空间构型为三角锥形结构，C错误；D项，NO3- 离子中价层电子对个数= ，采用sp2杂化，且不含孤电子对，所以其空间构型为平面三角形结构，CO32- 离子中价层电子对个数= ，采用sp2杂化，且不含孤电子对，所以其空间构型为平面三角形结构，D正确；故选D。 提分速记 方法I：计算出σ键电子对数和中心原子上的孤电子对数，在确定了σ键电子对数和中心原子上的孤电子对数后，可以依据下面的方法确定相应的较稳定的分子或离子的空间结构：σ键电子对数+孤电子对数=价层电子对数VSEPR模型分子的空间结构。 方法II：由价层电子对的相互排斥，得到含有孤电子对的VSEPR模型，然后，略去VSEPR模型中的中心原子上的孤电子对，便可得到分子的空间结构。 价层电子对数VSEPR模型分子的空间结构 【变式】用价层电子对互斥理论()可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小。下列判断正确的是_______。 A．H2O、H2S、H2Se分子的空间结构均为V形，且键角：H2O＜H2S＜H2Se B．AlCl3、SO3都是平面三角形的分子 C．BF3和NF3均为非极性分子 D．ClO3-的空间结构为平面三角形 【答案】B 【解析】A项，H2O、H2S、H2Se的中心原子的价层电子对数均为2+=4，含有2个孤电子对，分子的空间结构均为V形，由于电负性O＞S＞Se，中心原子电子云密度H2O＞H2S＞H2Se，故键角H2O＞H2S＞H2Se，故A错误；B项，AlCl3的中心原子的价层电子对数为3+=3，不含孤电子对，空间构型为平面三角形；SO3中心原子的价层电子对数均为3+=3，不含孤电子对，空间构型为平面三角形，故B正确；C项，BF3中心原子的价层电子对数为3+=3，不含孤电子对，空间构型为平面三角形，是非极性分子，NF3中心原子的价层电子对数为3+=4，含1个孤电子对，是三角锥形分子，为极性分子，故C错误；D项，ClO3-的中心原子的价层电子对数为3+=4，含1个孤电子对，空间构型为三角锥形，故D错误；故选B。 【巩固训练】 1．用价层电子对互斥模型判断下列微粒中心原子的价层电子对数。 微粒 AsH3 H3O＋ H2Se CO SO2 BF3 价层电子对数 【答案】4 4 4 3 3 3 【解析】AsH3中心原子的价层电子对数＝3＋×(5－3×1)＝4；H3O＋的中心原子的价层电子对数＝3＋ ×(6－1－3×1)＝4；H2Se中心原子的价层电子对数＝2＋ ×(6－2×1)＝4；CO中心原子的价层电子对数＝3＋×(4＋2－3×2)＝3；SO2分子中，S原子价层电子对数＝＋2＝3；BF3分子中中心硼原子的价层电子对数＝＋3＝3。 2．用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体构型，两个结论都正确的是_______。 A．直线形 三角锥形 B．V形 三角锥形 C．直线形 平面三角形 D．V形 平面三角形 【答案】D 【解析】H2S分子中心原子S有未用于形成共价键的孤电子对，占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥使H2S分子呈V形；而BF3分子中心原子B的价电子都用于形成共价键，故BF3是平面三角形。故选D。 3．下列离子的VSEPR模型与其立体构型一致的是_______。 A．SO32- B．ClO4- C．NO2- D．ClO3- 【答案】B 【解析】SO32-中的价层电子对数为4，且含一对孤电子对，所以其VSEPR模型为四面体结构，而SO32-立体构型为三角锥形，A项错误；ClO4-中价层电子对数为4，不含孤电子对，所以其VSEPR模型与其立体构型一致，B项正确；NO2-的价层电子对数为3，其中含有一对孤电子对，其VSEPR模型与其立体构型不一致，C项错误；ClO3-的价层电子对数为4，也含有一对孤电子对，D项错误。故选B。 4．用价层电子对互斥模型可以预测许多分子或离子的空间结构。下列判断正确的是 _______。 A．SO2、CS2、HI都是直线形分子 B．BF3键角为120°，SnBr2键角大于120° C．COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子 D．PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形分子 【答案】C 【解析】SO2是V形分子，CS2、HI是直线形分子，A错误；BF3键角为120°，是平面三角形结构，在SnBr2中Sn原子上有一个孤电子对，对成键电子对排斥作用较大，使键角小于120°，B错误；COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子，键角是120°，C正确；PCl3、NH3都是三角锥形分子，而PCl5是三角双锥形结构，D错误。 5．下列说法正确的是_______。 A．SO2的VSEPR模型与分子的空间结构相同 B．H2S、NF3、CH4这一组粒子的中心原子杂化类型相同，分子或离子的键角不相等 C．的电子式为，离子呈平面正方形结构，SF6分子是正八面体形 D．SO32-中心S原子的孤电子对数为0，故其结构为平面三角形 【答案】B 【详解】A．SO2中S原子的价层电子对数=2+(6-2×2)/2=3，含一对孤电子对，VSEPR模型为平面三角形，空间结构为V形，故A错误；B．H2S中S原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=2+(6-2)/2=4，所以采取sp3杂化，分子构型为V型，NF3中氮原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=3+(5-3)/2=4，所以采取sp3杂化，分子构型为四面体型，CH4中C原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=4+0=4，所以采取sp3杂化，分子构型为正四面体型，中心原子都是sp3杂化，孤电子对数不同，分子的键角不相同，故B正确；C．铵根离子与甲烷分子结构相似，都是正四面体结构，故C错误；D．SO中S原子孤电子对数=(6+2-2×3)/2=1，价层电子对数=1+3=4，空间构型为三角锥形；故D错误；故选B。 6．2NaClO3+4HCl=2NaCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O可用于制备含氯消毒剂。二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色气体，易溶于水，在水中的溶解度约为Cl2的5倍，其水溶液在较高温度与光照下会生成ClO2-与ClO3-。ClO2是一种极易爆炸的强氧化性气体。下列关于ClO2、ClO2-和ClO3-的说法正确的是_______。 A．ClO2的空间结构为直线形 B．ClO2-中含有非极性键 C．ClO3-的空间结构为三角锥形 D．ClO2-与ClO3-的键角相等 【答案】C 【解析】A项，ClO2中心原子价层电子对数为，孤电子对数为2，空间结构为V形，A错误；B项，ClO2-中Cl和O以极性共价键结合，B错误；C项，ClO3-中心原子Cl形成3个σ键，孤电子对数为，空间结构为三角锥形，C正确；D项，ClO2-中心原子Cl的孤电子对数为，ClO3-中心原子Cl的孤电子对数为1，孤电子对之间的斥力>孤电子对与成键电子对之间的斥力>成键电子对之间的斥力，因此ClO3-键角ClO2-键角，D错误；故选C。 7．(2026·上海大同中学高三测试)BF3分子的空间构型是 ，HF能与BF3化合得到HBF4，从化学键形成角度分析HF与BF3能化合的原因： 。 【答案】平面(正)三角形 BF3中硼原子有空轨道，HF中氟原子有孤电子对，两者之间可形成配位键 【解析】BF3分子的价电子对数为，为sp2杂化，分子空间构型为平面三角形；BF3中硼原子有空轨道，HF中氟原子有孤电子对，两者之间可形成配位键。 8．(2025·上海川沙中学高二期末)V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠(Na3VO4)，已知VO43-空间构型与SO42-相同。 (1) VO43-中心原子价层孤电子对数目为_______。 A．0 B．1 C．2 D．3 (2)短周期元素形成的各微粒中，与VO43-空间构型相同的微粒有 (任写一种)。 【答案】(1)A (2)CH4、NH4+、PO43-、CCl4等任写一种 【解析】(1)由题干信息可知，VO43-空间构型与SO42-相同即为正四面体形，则VO43-中心原子周围的价层电子对数为4，则可知VO43-中心原子价层孤电子对数目为0，故答案为：A； (2)由题干信息可知，VO43-空间构型与SO42-相同即为正四面体形，短周期元素形成的各微粒中，与VO43-空间构型相同的微粒有CH4、NH4+、PO43-、CCl4等。 9．试回答下列问题： (1)利用价层电子对互斥理论推断下列分子或离子的立体构型： SeO3________；SCl2________；NO2+________； NO2-________；HCHO________；HCN________。 (2)利用价层电子对互斥理论推断键角的大小： ①甲醛中H—C—H的键角________120°(填“＞”“＜”或“＝”，下同)； ②SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角________120°； ③PCl3分子中，Cl—P—Cl的键角________109.5°。 【答案】(1)平面三角形 V形 直线形 V形 平面三角形 直线形 (2)①＜ ②＜ ③＜ 【解析】(1)SeO3中，Se的价层电子对数为2 (1)×(6＋0)＝3，孤电子对数为0，SeO3为平面三角形；SCl2中，S的价层电子对数为2 (1)×(6＋2)＝4，孤电子对数为2，SCl2为V形；NO2+中，N的价层电子对数为2 (1)×(5－1)＝2，孤电子对数为0，NO2+为直线形；NO2-中，N的价层电子对数为2 (1)×(5＋1)＝3，孤电子对数为1，NO2-为V形；HCHO分子中有1个双键，看作1对成键电子，2个C—H单键为2对成键电子，C原子的价层电子对数为3，且无孤电子对，所以HCHO分子的空间构型为平面三角形；HCN分子的结构式为H—C≡N，含有1个C≡N三键，看作1对成键电子，1个C—H单键为1对成键电子，故C原子的价层电子对数为2，且无孤电子对，所以HCN分子的空间构型为直线形。(2)甲醛为平面形分子，由于C===O与C—H之间的排斥作用大于2个C—H之间的排斥作用，所以甲醛分子中C—H键与C—H键的夹角小于120°。SnBr2分子中，Sn原子的价电子对数目是＝3，成键电子对数＝2，孤电子对数＝1，由于孤电子对与Sn—Br键的排斥作用大于Sn—Br键之间的排斥作用，故Br—Sn—Br的键角＜120°。PCl3分子中，P的价层电子对数为2 (1)×(5＋3)＝4，含有1对孤电子对，由于孤电子对与P—Cl键的排斥作用大于P—Cl键之间的排斥作用，所以Cl—P—Cl的键角小于109.5°。 【强化训练】 1．(2025·上海市朱家角中学高三第一阶段测试)OF2分子的空间构型为_______。 A．直线形 B．角形 C．三角锥形 D．四面体形 【答案】B 【解析】OF2分子中O原子的价层电子对个数为2+=4，且含有2个孤电子对，该分子空间结构为角形；故选B。 2．用价层电子对互斥模型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，下列判断错误的是_______。 A．NO2、HI都是直线形的分子 B．NO3-的空间结构为平面三角形 C．BF3、SO3都是平面三角形的分子 D．NCl3是三角锥形的分子 【答案】A 【解析】NO2分子中孤电子对数为×(5-2×2)=0.5，孤电子对数不是整数，这时应当作1来处理，因为单电子也要占据一个轨道，价层电子对数=2+1=3，NO2的VSEPR模型为平面三角形，NO2的空间构型为V形，HI的空间构型为直线形，A错误；NO3-中N原子的价层电子对数=3+×(5+1-2×3)=3，没有孤电子对，空间结构为平面三角形，B正确；BF3、SO3中中心原子价层电子对数都是3且不含孤电子对，所以这两种分子都是平面三角形结构，C正确；NCl3中价层电子对数=3+×(5-3×1)=4，且含有1个孤电子对，所以NCl3为三角锥形结构，D正确。 3．下列离子的VSEPR模型与其空间结构一致的是_______。 A．ClO4- B．SO32- C．NO2- D．ClO3- 【答案】A 【解析】A项，ClO4-中心Cl原子孤电子对数=、价层电子对数=4+0=4，VSEPR模型为正四面体、空间构型为正四面体形，A符合题意；B项，SO32-中心S原子孤电子对数=、价层电子对数=3+1=4，VSEPR模型为四面体、空间构型为三角锥形，B不符合题意；C项，NO2-中心N原子价层电子对数为2+=3，有一对孤电子对，VSEPR模型为平面三角形，空间构型为V形，C不符合题意；D项，ClO3-中心Cl原子的价层电子对数为，有一对孤电子对，VSEPR模型为四面体形，空间结构为三角锥形，D不符合题意； 故选A。 4．下列分子或离子的空间结构相同的是_______。 A．BeCl2和SO2 B．BF3和PCl3 C．SO42-和NH4+ D．SO3和ClO3- 【答案】C 【解析】A项，BeCl2分子中中心原子σ键数为2，孤电子对数为，空间结构为直线形，SO2分子中中心原子σ键数为2，孤电子对数为，空间结构为V形，故A错误；B项，BF3分子中中心原子σ键数为3，孤电子对数为，空间结构为平面三角形，PCl3分子中中心原子σ键数为3，孤电子对数为，空间结构为三角锥形，故B错误；C项，SO42-中中心原子原子σ键数为4，孤电子对数为，空间结构为正四面体形，NH4+中中心原子σ键数为4，孤电子对数为，空间结构为正四面体形，故C正确；D项，SO3分子中中心原子σ键数为3，孤电子对数为，空间结构为平面三角形，ClO3-中中心原子σ键数为3，孤电子对数为，空间结构为三角锥形，故D错误；故选C。 5．氯的含氧酸根离子有ClO2-、ClO3-、ClO4-等，下列关于它们的说法不正确的是_______。 A．ClO4-的中心氯原子采取sp3杂化 B．ClO3-的空间结构为三角锥形 C．ClO2-的空间结构为直线形 D．键角O-Cl-O：ClO4-＞ClO3-＞ClO2- 【答案】C 【解析】A项，ClO4-的中心氯原子的孤电子对数为0，与中心氯原子结合的氧原子数为4，则氯原子采取sp3杂化，A正确；B项，ClO3-的中心氯原子的价层电子对数为，有1个孤电子对，空间结构为三角锥形，B正确；C项，ClO2-的中心氯原子的价层电子对数为，有2个孤电子对，空间结构为V形，C错误；D项，由于ClO4-、ClO3-和ClO2-的中心原子都采用sp3杂化，且孤电子对数分别为0、1、2，所以键角O-Cl-O：ClO4-＞ClO3-＞ClO2-，D正确；故选C。 6．(1)利用VSEPR模型推断分子或离子的空间构型。 ClO4-________；AlBr3(共价分子)________。 (2)有两种活性反应中间体，它们的粒子中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种粒子的球棍模型，写出相应的化学式： ________________； ________________。 (3)按要求写出由第二周期非金属元素的原子构成的中性分子的化学式。 平面形分子________，三角锥形分子________，四面体形分子________。 【答案】(1)四面体形 平面三角形 (2)CH3+ CH3- (3)BF3 NF3 CF4 【解析】(1)ClO4-是AB4型分子，成键电子对数是4，为四面体形。AlBr3是AB3型分子，成键电子对数是3，是平面三角形。(2)AB3型分子中，中心原子无孤电子对的呈平面三角形，有一对孤电子对的呈三角锥形，所以分别是CH3+、CH3-。(3)由第二周期非金属元素构成的中性分子中，呈三角锥形的是NF3，呈平面三角形的是BF3，呈四面体形的是CF4。 7．短周期元素D、E、X、Y、Z的原子序数逐渐增大，它们的最简单氢化物分子的空间结构依次是正四面体形、三角锥形、正四面体形、V形、直线形。回答下列问题： (1)Z的氢化物的结构式为________，HZO分子的中心原子价层电子对数的计算式为____________________________________，该分子的空间结构为____________。 (2)Y的价层电子排布式为__________，Y的最高价氧化物的VSEPR模型为_______________。 (3)X与Z形成的最简单化合物的化学式是________________，该分子中的键角是________。 (4)D、E的最简单氢化物的分子空间结构分别是正四面体形与三角锥形，这是因为______(填字母)。 a．两种分子的中心原子的价层电子对数不同 b．D、E的非金属性不同 c．E的氢化物分子中有一个孤电子对，而D的氢化物分子中没有 【答案】(1)H—Cl 2＋×(6－1×1－1×1) V形 (2)3s23p4 平面三角形 (3)SiCl4 109°28′ (4)c 【解析】由题意可推出D、E、X、Y、Z分别为C、N、Si、S、Cl。(1)HClO中氧原子是中心原子，其价层电子对数为2＋×(6－1×1－1×1)＝4，所以HClO分子的空间结构为V形。(2)SO3中硫原子的价层电子对数为3，VSEPR模型为平面三角形。(3)SiCl4是正四面体结构，键角为109°28′。(4)CH4、NH3的中心原子价层电子对数均为4，分子空间结构不同的根本原因是NH3分子中有孤电子对而CH4分子中没有，分子空间结构与元素的非金属性强弱无关。 8．价层电子对互斥理论(简称VSEPR理论)可用于预测简单分子的立体构型。其要点可以概括为： Ⅰ.用AXnEm表示只含一个中心原子的分子组成，A为中心原子，X为与中心原子相结合的原子，E为中心原子最外层未参与成键的电子对(称为孤电子对)，(n＋m)称为价层电子对数。分子中的价层电子对总是互相排斥，均匀地分布在中心原子周围的空间； Ⅱ.分子的立体构型是指分子中的原子在空间的排布，不包括中心原子未成键的孤电子对； Ⅲ.分子中价层电子对之间的斥力主要顺序为： ⅰ.孤电子对之间的斥力>孤电子对与共用电子对之间的斥力>共用电子对之间的斥力；ⅱ.双键与双键之间的斥力>双键与单键之间的斥力>单键与单键之间的斥力；ⅲ.X原子得电子能力越弱，A—X形成的共用电子对之间的斥力越强；ⅳ.其他。请仔细阅读上述材料，回答下列问题： (1)根据要点Ⅰ可以画出AXnEm的VSEPR理想模型，请填写下表： n＋m 2 VSEPR理想模型 正四面体形 价层电子对之间的理想键角 109°28′ (2)请用VSEPR模型解释CO2为直线形分子的原因： __________________________________________________________________； (3)H2O分子的立体构型为________，请你预测水分子中∠H—O—H的大小范围并解释原因：___________________________________________________________________； (4)用价层电子对互斥理论(VSEPR)判断下列分子或离子的立体构型： 分子或离子 SnCl2 CCl4 ClO4 (－) 立体构型 【答案】(1) n＋m 2 4 VSEPR理想模型 直线形 正四面体形 价层电子对之间的理想键角 180° 109°28′ (2)CO2属AX2E0，n＋m＝2，故为直线形 (3)V形 水分子属AX2E2，n＋m＝4，VSEPR理想模型为正四面体形，价层电子对之间的夹角均为109°28′。根据Ⅲ中的ⅰ和ⅱ，应有∠H—O—H<109°28′ (4) 分子或离子 SnCl2 CCl4 ClO4 (－) 立体构型 V形 正四面体形 正四面体形 【解析】AXnEm中n＋m＝2时，最理想的模型是直线形，键角是180°；若是正四面体，n＋m＝4；CO2属AX2E0，n＋m＝2，故为直线形。水分子属AX2E2，n＋m＝4，有两对孤电子对，应是V形。又由于孤电子对之间的作用力强于成键的共用电子对，所以使其角度小于109°28′。 11 / 12 学科网（北京）股份有限公司 $ 专题07VSEPR模型与分子空间构型的快速判断 1．结合实例了解共价分子具有特定的空间结构，体会共价分子的多样性和复杂性。能借助实物模型等建立对分子的空间结构的直观认识。 2．能运用价层电子对互斥模型预测简单分子或离子的空间结构。 一、价层电子对互斥模型 1．理论要点 (1)价层电子对在空间上彼此相距最远时，排斥力最_____，体系的能量最_____。 (2)孤电子对排斥力较大，孤电子对越_____，排斥力越_____，键角越_____。 2．价层电子对互斥模型推测分子(离子)的空间结构的关键——价层电子对数的计算 价层电子对数＝_________电子对数＋________________电子对数 说明：σ键电子对数＝中心原子结合的原子数； 中心原子上的孤电子对数＝(a－xb)，其中 (1)a表示中心原子的价电子数。 对于主族元素：a＝原子的最外层_________数。 对于阳离子：a＝中心原子的价电子数_____离子的电荷数。 对于阴离子：a＝中心原子的价电子数_____离子的电荷数(绝对值)。 (2)x表示与中心原子结合的原子数。 (3)b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数(氢为1，其他原子＝8－该原子的价电子数。如氧和氧族元素中的S、Se等均为2，卤族元素均为1)。 例如，SOCl2的空间结构的判断：SOCl2的中心原子为S，σ键电子对数为3，孤电子对数为×(6－1×2－2×1)＝1，价层电子对数为4，这些价层电子对互相排斥，形成四面体形的VSEPR模型，由于中心原子上有1个孤电子对，则SOCl2的空间结构为_________形。 二、利用价层电子对互斥模型判断分子或离子的空间结构 1．价层电子对互斥模型要点 (1)对于ABx型分子中，几何构型主要取决于中心原子A价层电子对的相互排斥。价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子的孤电子对数。 (2)中心原子的价层电子对数和立体构型的关系 价层电子对数 2 3 4 5 6 立体构型 _________ _________ _________ _________ _________ (3)价层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．用价层电子对互斥模型判断共价分子或离子立体构型 (1)确定中心原子的价层电子对数 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＝2 (1)(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中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子的孤电子对数 (2)根据中心原子价层电子对数确定VSEPR模型 (3)略去孤电子对，确定分子构型 σ键电子对数＋孤电子对数＝价层电子对数价层电子对VSEPR模型分子或离子的空间结构。 3．价层电子对之间的斥力大小 (1)由于孤电子对比成键电子对更靠近中心原子的原子核，因而价层电子对之间的斥力大小顺序：孤电子对与孤电子对之间的斥力>孤电子对与成键电子对之间的斥力>成键电子对与成键电子对之间的斥力。 (2)孤电子对数越多，与成键电子对斥力越大，成键原子所形成的键角越小。例如H3O＋和H2O键角大小，H3O＋中O只有一个孤电子对，而H2O中O有两个孤电子对，所以H3O＋的键角大于H2O分子的键角。 (3)结构相同的物质，元素的电负性越大，吸引电子的能力越强，成键电子对距离中心原子较近，成键电子对之间的斥力越大，键角越大。例如NH3、PH3、AsH3中，中心原子都是sp3杂化，都有1对孤电子对，NH3分子的中心原子N的电负性大，成键电子对距离中心原子较近，键角越大，所以这三种物质键角由大到小的顺序为NH3＞PH3＞AsH3。 三、熟记常见分子(离子)的空间结构 微粒组成(A为中心原子) 实例 中心原子的孤电子对数 中心原子的杂化方式 微粒空间结构 AB2 BeCl2、CO2、HCN _________ _________ _________ SO2、SnBr2、NO2- _________ _________ _________ H2O、OF2、NH2- _________ _________ _________ AB3 BF3 、SO3、CO32- _________ _________ _________ NH3、PCl3、SO32- _________ _________ _________ AB4 CH4、CHCl3、NH4+、SO42- _________ _________ _________ 题型01孤电子对数的计算 【典例】下列分子或离子中，中心原子含有孤电子对的是_______。 A．PCl5 B．NO3- C．SiCl4 D．PbCl2 提分速记 分子中孤电子对个数=(中心原子价电子数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数)。 阳离子中孤电子对个数=(中心原子价电子数-电荷数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数)。 阴离子中孤电子对个数=(中心原子价电子数+电荷数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数)。 【变式】有关NH3分子的结构分析正确的是_______。 A．中心原子孤电子对数为0，分子为平面三角形，键角为120° B．中心原子孤电子对数为0，分子为三角锥形，键角为107° C．中心原子孤电子对数为1，分子为三角锥形，键角为107° D．中心原子孤电子对数为1，分子为平面三角形，键角为109°28′ 题型02共价分子空间结构的预测 【典例】用VSEPR模型预测下列分子或离子的立体结构，其中正确的是_______。 A．CH4与CH2Cl2均为正四面体 B．BeCl2与SO2为直线形 C．BF3与PCl3为三角锥形 D．NO3-与CO32-为平面三角形 提分速记 方法I：计算出σ键电子对数和中心原子上的孤电子对数，在确定了σ键电子对数和中心原子上的孤电子对数后，可以依据下面的方法确定相应的较稳定的分子或离子的空间结构：σ键电子对数+孤电子对数=价层电子对数VSEPR模型分子的空间结构。 方法II：由价层电子对的相互排斥，得到含有孤电子对的VSEPR模型，然后，略去VSEPR模型中的中心原子上的孤电子对，便可得到分子的空间结构。 价层电子对数VSEPR模型分子的空间结构 【变式】用价层电子对互斥理论()可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小。下列判断正确的是_______。 A．H2O、H2S、H2Se分子的空间结构均为V形，且键角：H2O＜H2S＜H2Se B．AlCl3、SO3都是平面三角形的分子 C．BF3和NF3均为非极性分子 D．ClO3-的空间结构为平面三角形 【巩固训练】 1．用价层电子对互斥模型判断下列微粒中心原子的价层电子对数。 微粒 AsH3 H3O＋ H2Se CO SO2 BF3 价层电子对数 2．用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体构型，两个结论都正确的是_______。 A．直线形 三角锥形 B．V形 三角锥形 C．直线形 平面三角形 D．V形 平面三角形 3．下列离子的VSEPR模型与其立体构型一致的是_______。 A．SO32- B．ClO4- C．NO2- D．ClO3- 4．用价层电子对互斥模型可以预测许多分子或离子的空间结构。下列判断正确的是 _______。 A．SO2、CS2、HI都是直线形分子 B．BF3键角为120°，SnBr2键角大于120° C．COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子 D．PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形分子 5．下列说法正确的是_______。 A．SO2的VSEPR模型与分子的空间结构相同 B．H2S、NF3、CH4这一组粒子的中心原子杂化类型相同，分子或离子的键角不相等 C．的电子式为，离子呈平面正方形结构，SF6分子是正八面体形 D．SO32-中心S原子的孤电子对数为0，故其结构为平面三角形 6．2NaClO3+4HCl=2NaCl+2ClO2↑+Cl2↑+2H2O可用于制备含氯消毒剂。二氧化氯(ClO2)是一种黄绿色气体，易溶于水，在水中的溶解度约为Cl2的5倍，其水溶液在较高温度与光照下会生成ClO2-与ClO3-。ClO2是一种极易爆炸的强氧化性气体。下列关于ClO2、ClO2-和ClO3-的说法正确的是_______。 A．ClO2的空间结构为直线形 B．ClO2-中含有非极性键 C．ClO3-的空间结构为三角锥形 D．ClO2-与ClO3-的键角相等 7．(2026·上海大同中学高三测试)BF3分子的空间构型是 ，HF能与BF3化合得到HBF4，从化学键形成角度分析HF与BF3能化合的原因： 。 8．(2025·上海川沙中学高二期末)V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠(Na3VO4)，已知VO43-空间构型与SO42-相同。 (1) VO43-中心原子价层孤电子对数目为_______。 A．0 B．1 C．2 D．3 (2)短周期元素形成的各微粒中，与VO43-空间构型相同的微粒有 (任写一种)。 9．试回答下列问题： (1)利用价层电子对互斥理论推断下列分子或离子的立体构型： SeO3________；SCl2________；NO2+________； NO2-________；HCHO________；HCN________。 (2)利用价层电子对互斥理论推断键角的大小： ①甲醛中H—C—H的键角________120°(填“＞”“＜”或“＝”，下同)； ②SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角________120°； ③PCl3分子中，Cl—P—Cl的键角________109.5°。 【强化训练】 1．(2025·上海市朱家角中学高三第一阶段测试)OF2分子的空间构型为_______。 A．直线形 B．角形 C．三角锥形 D．四面体形 2．用价层电子对互斥模型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，下列判断错误的是_______。 A．NO2、HI都是直线形的分子 B．NO3-的空间结构为平面三角形 C．BF3、SO3都是平面三角形的分子 D．NCl3是三角锥形的分子 3．下列离子的VSEPR模型与其空间结构一致的是_______。 A．ClO4- B．SO32- C．NO2- D．ClO3- 4．下列分子或离子的空间结构相同的是_______。 A．BeCl2和SO2 B．BF3和PCl3 C．SO42-和NH4+ D．SO3和ClO3- 5．氯的含氧酸根离子有ClO2-、ClO3-、ClO4-等，下列关于它们的说法不正确的是_______。 A．ClO4-的中心氯原子采取sp3杂化 B．ClO3-的空间结构为三角锥形 C．ClO2-的空间结构为直线形 D．键角O-Cl-O：ClO4-＞ClO3-＞ClO2- 6．(1)利用VSEPR模型推断分子或离子的空间构型。 ClO4-________；AlBr3(共价分子)________。 (2)有两种活性反应中间体，它们的粒子中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种粒子的球棍模型，写出相应的化学式： ________________； ________________。 (3)按要求写出由第二周期非金属元素的原子构成的中性分子的化学式。 平面形分子________，三角锥形分子________，四面体形分子________。 7．短周期元素D、E、X、Y、Z的原子序数逐渐增大，它们的最简单氢化物分子的空间结构依次是正四面体形、三角锥形、正四面体形、V形、直线形。回答下列问题： (1)Z的氢化物的结构式为________，HZO分子的中心原子价层电子对数的计算式为____________________________________，该分子的空间结构为____________。 (2)Y的价层电子排布式为__________，Y的最高价氧化物的VSEPR模型为_______________。 (3)X与Z形成的最简单化合物的化学式是________________，该分子中的键角是________。 (4)D、E的最简单氢化物的分子空间结构分别是正四面体形与三角锥形，这是因为______(填字母)。 a．两种分子的中心原子的价层电子对数不同 b．D、E的非金属性不同 c．E的氢化物分子中有一个孤电子对，而D的氢化物分子中没有 8．价层电子对互斥理论(简称VSEPR理论)可用于预测简单分子的立体构型。其要点可以概括为： Ⅰ.用AXnEm表示只含一个中心原子的分子组成，A为中心原子，X为与中心原子相结合的原子，E为中心原子最外层未参与成键的电子对(称为孤电子对)，(n＋m)称为价层电子对数。分子中的价层电子对总是互相排斥，均匀地分布在中心原子周围的空间； Ⅱ.分子的立体构型是指分子中的原子在空间的排布，不包括中心原子未成键的孤电子对； Ⅲ.分子中价层电子对之间的斥力主要顺序为： ⅰ.孤电子对之间的斥力>孤电子对与共用电子对之间的斥力>共用电子对之间的斥力；ⅱ.双键与双键之间的斥力>双键与单键之间的斥力>单键与单键之间的斥力；ⅲ.X原子得电子能力越弱，A—X形成的共用电子对之间的斥力越强；ⅳ.其他。请仔细阅读上述材料，回答下列问题： (1)根据要点Ⅰ可以画出AXnEm的VSEPR理想模型，请填写下表： n＋m 2 VSEPR理想模型 正四面体形 价层电子对之间的理想键角 109°28′ (2)请用VSEPR模型解释CO2为直线形分子的原因： __________________________________________________________________； (3)H2O分子的立体构型为________，请你预测水分子中∠H—O—H的大小范围并解释原因：___________________________________________________________________； (4)用价层电子对互斥理论(VSEPR)判断下列分子或离子的立体构型： 分子或离子 SnCl2 CCl4 ClO4 (－) 立体构型 7 / 7 学科网（北京）股份有限公司 $