第02讲 分子的空间结构（寒假预习讲义）高二化学人教版

第02讲 分子的空间结构 内容导航——预习四步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 第二步：练 练习题 强方法：教材习题学解题、强化关键解题方法 练考点 会应用：核心考点精准练、快速掌握知识应用 第三步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第四步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点1 分子结构的测定 1．早年的科学家主要靠对物质的化学性质进行系统总结得出规律后推测分子的结构。 2．如今，科学家应用红外光谱、晶体X射线衍射等现代仪器和方法测定分子的结构。 3．红外光谱工作原理 (1)原理：红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键的 相同的红外线，再记录到谱图上呈现吸收峰。通过和已有谱图库比对，或通过量子化学计算，可以分析出分子中含有何种 或官能团的信息。 (2)红外光谱仪原理示意图 【方法导引】 用红外光谱仪测定化学键或官能团信息。用质谱法测定分子的相对分子质量，在质谱图中质荷比最大的数据代表所测物质的相对分子质量。 知识点2 多样的分子空间结构 分子 类型 化学式 空间结构 结构式 键角 空间填 充模型 球棍模型 三原子 分子 CO2 180° H2O 105° 四原子 分子 CH2O 120° NH3 107° 五原子 分子 CH4 109°28′ 知识点3 价层电子对互斥模型 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”相互 的结果。 2．中心原子上价层电子对的计算 (1)价层电子对 (2)计算 ①σ键电子对的计算 由分子式确定，即中心原子形成几个σ键，就有几对σ键电子对。如H2O分子中，O有 个σ键电子对，NH3分子中，N有 个σ键电子对。 ②中心原子上的孤电子对的计算 中心原子上的孤电子对数＝(a－xb) a．a表示中心原子的 。 对于主族元素：a＝ 。 对于阳离子：a＝ － 。 对于阴离子：a＝ ＋ 。 b．x表示与 。 c．b表示与中心原子结合的原子 ，氢为 ，其他原子＝ 。 (3)VSEPR模型与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模型分子或离子的空间结构。 分子或离子 孤电子对数 价层电子对数 VSEPR 模型名称 分子或离子的空间结构名称 CO2 0 2 直线形 直线形 SO2 1 3 平面三角形 V形 CO 0 3 平面三角形 平面三角形 H2O 2 4 四面体形 V形 NH3 1 4 四面体形 三角锥形 CH4 0 4 正四面体形 正四面体形 【特别提醒】 1．利用价层电子对互斥模型判断分子或离子的空间结构解题思路 说明：(1)若ABn型分子中，A与B之间通过两对或三对电子(即通过双键或三键)结合而成，则价层电子对互斥模型把双键或三键作为一对电子对看待。 (2)价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律：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。随着孤电子对数目的增多，成键电子对与成键电子对之间的斥力减小，键角也减小。如CH4、NH3和H2O分子中的键角依次减小。 2．用价层电子对互斥模型推测分子或离子的空间结构时的常见错误 1计算阴、阳离子的中心原子的价层电子对数时未考虑离子所带电荷而计算错误。 2由电子式或路易斯结构式判断中心原子价层电子对数时未将双键或三键当作一对价层电子对计算。 3不能准确区分和判断孤电子对和成键电子对。判断ABn型分子中孤电子对数的简单方法为孤电子对数＝价层电子对数－n。 4误将VSEPR模型当作分子或离子的空间结构。 5错误地利用相似性规律判断分子或离子的空间结构。 知识点3 杂化轨道理论 1．用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成 在形成CH4分子时，碳原子的一个 轨道和三个 轨道发生混杂，形成4个能量相等的 杂化轨道。4个 杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道重叠形成4个C—H 键，所以4个C—H是等同的。 2．杂化轨道的形成及其特点 3．杂化轨道类型及其空间结构 (1)sp3杂化轨道 sp3杂化轨道是由 个s轨道和 个p轨道杂化形成的。sp3杂化轨道间的夹角是109°28′，空间结构为 (如下图所示)。 (2)sp2杂化轨道 sp2杂化轨道是由 个s轨道和 个p轨道杂化而成的。sp2杂化轨道间的夹角是 ，呈 (如下图所示)。 (3)sp杂化轨道 sp杂化轨道是由 个s轨道和 个p轨道杂化而成的。sp杂化轨道间的夹角是 ，呈 (如下图所示)。 【提醒】：sp、sp2两种杂化形式中还有未参与杂化的p轨道，可用于形成π键，而杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。 (4)VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型 杂化轨道类型 VSEPR模型 典型分子 空间结构 sp CO2 形 sp2 SO2 形 sp3 H2O 形 sp2 SO3 形 sp3 NH3 形 sp3 CH4 形 【方法技巧】 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．中心原子杂化轨道类型的判断 (1)利用价层电子对互斥模型、杂化轨道理论判断分子构型的思路： 价层电子对杂化轨道数杂化类型杂化轨道构型。 (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。 3．根据分子的空间结构判断中心原子杂化轨道类型的方法 1若分子的空间结构为正四面体形或三角锥形，则分子的中心原子采取sp3杂化。 2若分子的空间结构为平面三角形，则分子的中心原子采取sp2杂化。 3若分子的空间结构为直线形，则分子的中心原子采取sp杂化。 4若分子的空间结构为V形，则分子的中心原子采取sp2杂化或sp3杂化。 教材习题01（P50） 下列说法中，正确的是 A．杂化轨道只用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子对 B．凡是中心原子采取杂化的分子，其空间结构都是正四面体形 C．凡是型的共价化合物，其中心原子A均采用杂化轨道成键 D．属于型共价化合物，中心原子S采取杂化轨道成键 解题方法 1.杂化轨道只用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子对； 2.中心原子采取杂化的分子，其空间结构不一定是正四面体形，如果四个杂化轨道的成键情况不一样，就不是正四面体； 3.型的共价化合物，其中心原子A不一定采用杂化轨道成键，其中心原子还可能采用杂化轨道成键。 【答案】 教材习题05（P50） 下列粒子的VSEPR模型为四面体且其空间结构为Ⅴ形的是。 A． B． C．D． 解题方法 1.二氧化硫分子中硫原子的价层电子对数为3，孤对电子对数为1； 2.三氟化氮分子中氮原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1； 3.水合氢离子中氧原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1； 【答案】 考点一 价层电子对互斥模型的应用 1．水分子的价层电子对的空间结构为 A．角形 B．四面体形 C．三角锥形 D．平面三角形 2．下列微粒的VSEPR模型与其空间结构一致的是 A．BF3 B．NF3 C．SO D．H3O+ 3．下列化学用语表示错误的是 A．的VSEPR模型： B．的电子式： C．基态Cr原子的价层电子轨道表示式： D．键形成的轨道重叠示意图： 4．用价层电子对互斥模型可以判断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．中心原子的价层电子对数为3，是平面三角形结构 B．键角为，的键角大于 C．是平面三角形的离子 D．、都是三角锥形的分子 考点三 杂化轨道类型及微粒空间结构的判断 5．下列说法中，正确的是 A．杂化轨道能用于形成键和键，还能用于形成离子键 B．中心原子采取杂化的分子，空间结构均为平面三角形 C．所有型的共价化合物，中心原子A都采用杂化成键 D．气态的中心原子采取杂化成键 6．下列有关杂化轨道理论的说法不正确的是 A．杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变 B．杂化轨道全部参与形成化学键 C．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28'、120°、180° D．四面体形、三角锥形的分子结构可以用sp3杂化轨道理论解释 7．下列关于丙炔()的说法错误的是 A．丙炔分子中有6个键和2个键 B．丙炔分子中碳原子采取和杂化 C．丙炔分子中存在非极性键和极性键 D．丙炔分子中最多有5个原子在同一平面上 8．下列描述正确的是 A．为V形的极性分子 B．的立体构型为平面三角形 C．NO中所有原子都在一个平面上 D．和的中心原子均为杂化 知识导图记忆 知识目标复核 【学习目标】 1．了解分子结构的测定方法。 2．认识共价分子结构的多样性和复杂性。 3．理解价层电子对互斥模型的含义。 4．能根据有关理论判断简单分子或离子的空间结构。 5．知道杂化轨道理论的基本内容。 6．能根据杂化轨道理论确定简单分子的空间结构。 【学习重难点】 1．价层电子对互斥模型 2．杂化轨道理论 1．下列化学用语表示正确的是 A．电子的电子云轮廓图： B．H2中共价键的电子云图： C．的结构示意图： D．的VSEPR模型为 2．下列分子或离子中，VSEPR模型和空间结构不一致的是 A． B． C． D． 3．下列微粒的中心原子是杂化的是 A． B． C． D． 4．、、分子的VSEPR模型均为四面体构型，孤电子对的存在会影响到键角，那么三个分子的键角从大到小依次为 A．、、 B．、、 C．、、 D．、、 5．根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论，下列说法不正确的是 A．的VSEPR模型为四面体形 B．与空间构型都是三角锥形 C．分子的中心原子杂化方式为 D．与都属于含极性键的非极性分子 6．下列有关分子空间构型的说法中正确的是 A．HClO、、分子中所有原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构 B．和都是正四面体形分子且键角都为 C．键角：NH3>PH3>AsH3 D．的空间结构是正四面体形 7．下列化学用语错误的是 A．的电子式： B．HCl分子中σ键的形成： C．基态铅原子的简化电子排布式：[Xe]5d106s26p2 D．sp2杂化轨道模型： 8．下列说法中，正确的是 A．杂化轨道能用于形成键和键，还能用于形成离子键 B．中心原子采取杂化的分子，空间结构均为平面三角形 C．所有型的共价化合物，中心原子A都采用杂化成键 D．气态的中心原子采取杂化成键 9．ⅤA族元素的R原子与Cl原子结合形成的在气态和液态时，分子结构如图所示，下列关于分子的说法错误的是 A．每个原子都达到8电子稳定结构 B．键角(Cl-R-Cl)有90°、120°、180°三种 C．的空间构型为三角锥形 D．分子中五个最容易断裂的是上下垂直的两个键 10．世界上产量最大的通用塑料聚氯乙烯的一种制备流程如下： 对于该流程中涉及的几种物质及反应，下列说法正确的是 A．乙炔分子中C原子用sp杂化轨道形成了一个键和两个键 B．氯乙烯分子中所有原子都在同一平面上 C．氯乙烯和聚氯乙烯分子中C原子的杂化方式相同 D．加成反应和加聚反应的过程中，C原子的杂化方式不发生改变 11．用价层电子对互斥模型预测和的空间结构，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 12．关于下表所列四种微粒的各项描述完全正确的一项是 A B C D 分子或离子的化学式 H2F+ PCl3 NO BH 中心原子的杂化轨道类型 sp sp3 sp2 sp3 VSEPR模型名称 直线形 四面体形 平面三角形 正四面体形 分子或离子的空间结构名称 直线形 四面体形 V形 三角锥形 A．A B．B C．C D．D 13．下列关于原子轨道的说法正确的是 A．杂化轨道形成共价键时，只能形成σ键不能形成π键 B．凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键 C．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 D．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 14．下列描述中正确的是 A．BeCl2的空间结构为V形 B．的空间结构为三角锥形 C．BF3和PCl3的中心原子均为sp2杂化 D．SnCl2的空间结构为直线形 15．下列分子或离子中，各分子或离子的空间结构和中心原子的杂化方式均正确的是 A．  平面三角形  杂化 B．  正四面体  杂化 C．  正四面体  杂化 D．  平面三角形  杂化 16．有下列微粒：① ②③ ④⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ 填写下列空白填序号： (1)粒子结构呈正四面体的是 。 (2)中心原子为sp2杂化的是 。 (3)所有原子共平面的是 ，共线的是 。 17．试回答下列问题： (1)指出下列分子或离子的空间构型： ；CS2 。 (2)有两种活性反应中间体微粒，它们的微粒中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据如图所示的两种微粒的球棍模型，写出相应的化学式：A ；B 。 (3)按要求写出由第2周期非金属主族元素原子构成的分子的化学式： 平面三角形分子 ，三角锥形分子 ，正四面体形分子 。 (4)下列微粒的键角由大到小的顺序为 (填序号)。 ①HCN　②SiF4　③SCl2　④　⑤H3O＋ 18．按要求回答下列问题： (1)中C原子的杂化轨道类型是 。 (2)醛基中碳原子的杂化轨道类型是 。 (3)化合物中阳离子的空间结构为 ，阴离子的中心原子采取 杂化。 (4)的单质与氢气可化合生成气体的水溶液的。分子中原子的杂化轨道类型是 。 (5)单质的常见形式为，其环状结构如图所示，原子采取的轨道杂化方式是 。 (6)可与形成中O原子采取 杂化。中夹角比中夹角大，为什么？ 。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 第02讲 分子的空间结构 内容导航——预习四步曲 第一步：学 析教材 学知识：教材精讲精析、全方位预习 第二步：练 练习题 强方法：教材习题学解题、强化关键解题方法 练考点 会应用：核心考点精准练、快速掌握知识应用 第三步：记 串知识 识框架：思维导图助力掌握知识框架、学习目标复核内容掌握 第四步：测 过关测 稳提升：小试牛刀检测预习效果、查漏补缺快速提升 知识点1 分子结构的测定 1．早年的科学家主要靠对物质的化学性质进行系统总结得出规律后推测分子的结构。 2．如今，科学家应用红外光谱、晶体X射线衍射等现代仪器和方法测定分子的结构。 3．红外光谱工作原理 (1)原理：红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到谱图上呈现吸收峰。通过和已有谱图库比对，或通过量子化学计算，可以分析出分子中含有何种化学键或官能团的信息。 (2)红外光谱仪原理示意图 【方法导引】 用红外光谱仪测定化学键或官能团信息。用质谱法测定分子的相对分子质量，在质谱图中质荷比最大的数据代表所测物质的相对分子质量。 知识点2 多样的分子空间结构 分子 类型 化学式 空间结构 结构式 键角 空间填 充模型 球棍模型 三原子 分子 CO2 直线形 O==C==O 180° H2O V形 105° 四原子 分子 CH2O 平面三角形 120° NH3 三角锥形 107° 五原子 分子 CH4 四面体形 109°28′ 知识点3 价层电子对互斥模型 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”相互排斥的结果。 2．中心原子上价层电子对的计算 (1)价层电子对 (2)计算 ①σ键电子对的计算 由分子式确定，即中心原子形成几个σ键，就有几对σ键电子对。如H2O分子中，O有2个σ键电子对，NH3分子中，N有3个σ键电子对。 ②中心原子上的孤电子对的计算 中心原子上的孤电子对数＝(a－xb) a．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)。 b．x表示与中心原子结合的原子数。 c．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。 (3)VSEPR模型与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模型分子或离子的空间结构。 分子或离子 孤电子对数 价层电子对数 VSEPR 模型名称 分子或离子的空间结构名称 CO2 0 2 直线形 直线形 SO2 1 3 平面三角形 V形 CO 0 3 平面三角形 平面三角形 H2O 2 4 四面体形 V形 NH3 1 4 四面体形 三角锥形 CH4 0 4 正四面体形 正四面体形 【特别提醒】 1．利用价层电子对互斥模型判断分子或离子的空间结构解题思路 说明：(1)若ABn型分子中，A与B之间通过两对或三对电子(即通过双键或三键)结合而成，则价层电子对互斥模型把双键或三键作为一对电子对看待。 (2)价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律：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。随着孤电子对数目的增多，成键电子对与成键电子对之间的斥力减小，键角也减小。如CH4、NH3和H2O分子中的键角依次减小。 2．用价层电子对互斥模型推测分子或离子的空间结构时的常见错误 1计算阴、阳离子的中心原子的价层电子对数时未考虑离子所带电荷而计算错误。 2由电子式或路易斯结构式判断中心原子价层电子对数时未将双键或三键当作一对价层电子对计算。 3不能准确区分和判断孤电子对和成键电子对。判断ABn型分子中孤电子对数的简单方法为孤电子对数＝价层电子对数－n。 4误将VSEPR模型当作分子或离子的空间结构。 5错误地利用相似性规律判断分子或离子的空间结构。 知识点3 杂化轨道理论 1．用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成 在形成CH4分子时，碳原子的一个2s轨道和三个2p轨道发生混杂，形成4个能量相等的sp3杂化轨道。4个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道重叠形成4个C—Hσ键，所以4个C—H是等同的。 2．杂化轨道的形成及其特点 3．杂化轨道类型及其空间结构 (1)sp3杂化轨道 sp3杂化轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的。sp3杂化轨道间的夹角是109°28′，空间结构为正四面体形(如下图所示)。 (2)sp2杂化轨道 sp2杂化轨道是由1个s轨道和2个p轨道杂化而成的。sp2杂化轨道间的夹角是120°，呈平面三角形(如下图所示)。 (3)sp杂化轨道 sp杂化轨道是由1个s轨道和1个p轨道杂化而成的。sp杂化轨道间的夹角是180°，呈直线形(如下图所示)。 【提醒】：sp、sp2两种杂化形式中还有未参与杂化的p轨道，可用于形成π键，而杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。 (4)VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型 杂化轨道类型 VSEPR模型 典型分子 空间结构 sp CO2 直线形 sp2 SO2 V形 sp3 H2O V形 sp2 SO3 平面三角形 sp3 NH3 三角锥形 sp3 CH4 正四面体形 【方法技巧】 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．中心原子杂化轨道类型的判断 (1)利用价层电子对互斥模型、杂化轨道理论判断分子构型的思路： 价层电子对杂化轨道数杂化类型杂化轨道构型。 (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。 3．根据分子的空间结构判断中心原子杂化轨道类型的方法 1若分子的空间结构为正四面体形或三角锥形，则分子的中心原子采取sp3杂化。 2若分子的空间结构为平面三角形，则分子的中心原子采取sp2杂化。 3若分子的空间结构为直线形，则分子的中心原子采取sp杂化。 4若分子的空间结构为V形，则分子的中心原子采取sp2杂化或sp3杂化。 教材习题01（P50） 下列说法中，正确的是 A．杂化轨道只用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子对 B．凡是中心原子采取杂化的分子，其空间结构都是正四面体形 C．凡是型的共价化合物，其中心原子A均采用杂化轨道成键 D．属于型共价化合物，中心原子S采取杂化轨道成键 解题方法 1.杂化轨道只用于形成键或用于容纳未参与成键的孤电子对； 2.中心原子采取杂化的分子，其空间结构不一定是正四面体形，如果四个杂化轨道的成键情况不一样，就不是正四面体； 3.型的共价化合物，其中心原子A不一定采用杂化轨道成键，其中心原子还可能采用杂化轨道成键。 【答案】A 教材习题05（P50） 下列粒子的VSEPR模型为四面体且其空间结构为Ⅴ形的是。 A． B． C．D． 解题方法 1.二氧化硫分子中硫原子的价层电子对数为3，孤对电子对数为1； 2.三氟化氮分子中氮原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1； 3.水合氢离子中氧原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1； 【答案】D 考点一 价层电子对互斥模型的应用 1．水分子的价层电子对的空间结构为 A．角形 B．四面体形 C．三角锥形 D．平面三角形 【答案】B 【解析】水分子中氧原子的价层电子对数为：，孤电子对数为，则价层电子对的空间结构为四面体形。 答案选B。 2．下列微粒的VSEPR模型与其空间结构一致的是 A．BF3 B．NF3 C．SO D．H3O+ 【答案】A 【解析】A ．：B的价层电子对数为，无孤对电子，VSEPR模型和结构均为平面三角形，A符合题意； B． ：N的价层电子对数为，含1对孤电子对，VSEPR模型为四面体，实际结构为三角锥形，B不符合题意； C． ：S的价层电子对数为，含1对孤电子对，VSEPR模型为四面体，实际结构为三角锥形，C不符合题意； D．：O的价层电子对数为，含1对孤电子对，VSEPR模型为四面体，实际结构为三角锥形，D不符合题意； 故选A。 3．下列化学用语表示错误的是 A．的VSEPR模型： B．的电子式： C．基态Cr原子的价层电子轨道表示式： D．键形成的轨道重叠示意图： 【答案】C 【解析】 A．H2O分子中中心O原子价层电子对数为，O原子采用sp3杂化，O原子上含有2对孤电子对，VSEPR模型：，A正确； B．是由钠离子和次氯酸根离子构成的，电子式正确，B正确； C．Cr原子的价电子排布图：，C错误； D．键是肩并肩形成的共价键，D正确； 故选C。 4．用价层电子对互斥模型可以判断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．中心原子的价层电子对数为3，是平面三角形结构 B．键角为，的键角大于 C．是平面三角形的离子 D．、都是三角锥形的分子 【答案】C 【解析】A．的中心原子S原子的价层电子对数为，为sp3杂化，有一对孤对电子，空间构型为三角锥形，A错误；    B．的中心原子的价层电子对数为，为sp2杂化，键角为；的中心原子的价层电子对数为，为sp3杂化，空间构型为正四面体形，键角约109.5°，小于120°，B错误； C．中C原子的价层电子对数为，为sp2杂化，呈平面三角形，C正确； D．PCl3价层电子对数为，为sp3杂化，为三角锥形，CCl4中心原子的价层电子对数为，为正四面体，D错误； 故选C。 考点三 杂化轨道类型及微粒空间结构的判断 5．下列说法中，正确的是 A．杂化轨道能用于形成键和键，还能用于形成离子键 B．中心原子采取杂化的分子，空间结构均为平面三角形 C．所有型的共价化合物，中心原子A都采用杂化成键 D．气态的中心原子采取杂化成键 【答案】D 【解析】A．杂化轨道用于形成σ键，而π键由未杂化的p轨道形成；离子键是静电作用，不涉及轨道重叠，因此杂化轨道不能形成离子键，A错误； B．sp2杂化若存在孤对电子（如SO2），则结构为V形而非平面三角形，B错误； C．XeF4为AB4型，但中心原子Xe采用sp3d2杂化，并非sp3杂化，C错误； D．气态BeCl2中Be的价层电子对数为2，采用sp杂化，呈直线型，D正确； 故选D。 6．下列有关杂化轨道理论的说法不正确的是 A．杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变 B．杂化轨道全部参与形成化学键 C．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28'、120°、180° D．四面体形、三角锥形的分子结构可以用sp3杂化轨道理论解释 【答案】B 【解析】A．杂化过程中，杂化轨道的数目与参与杂化的原子轨道数目相等，杂化后各个轨道尽可能分散、对称分布，导致轨道的形状发生了改变，故A正确； B．杂化轨道不一定全部参与形成化学键，杂化轨道用于形成σ键和容纳孤电子对，如氨分子中氮原子形成4个sp3杂化轨道，但是只有3个杂化轨道参与形成化学键，故B错误； C．sp3、sp2、sp杂化轨道的空间构型分别是正四面体形、平面三角形、直线形，夹角分别为109°28'、120°、180°，故C正确； D．四面体形、三角锥形的分子结构可以用sp3杂化轨道理论解释，如空间构型为正四面体形的甲烷分子中碳原子的杂化方式和空间构型为三角锥形的氨分子中氮原子的杂化方式都为sp3杂化，故D正确； 故选B。 7．下列关于丙炔()的说法错误的是 A．丙炔分子中有6个键和2个键 B．丙炔分子中碳原子采取和杂化 C．丙炔分子中存在非极性键和极性键 D．丙炔分子中最多有5个原子在同一平面上 【答案】B 【解析】A．单键为键，1个三键中含1个键和2个键，故丙炔分子中有6个键和2个键，A正确； B．形成4个单键的碳原子采取杂化，形成三键的碳原子采取杂化，故丙炔分子中碳原子采取和杂化，B错误； C．丙炔分子中存在C—C非极性键和C—H极性键，C正确； D．,如图中结构所示，丙炔分子中最多有5个原子在同一平面上，D正确； 故选B。 8．下列描述正确的是 A．为V形的极性分子 B．的立体构型为平面三角形 C．NO中所有原子都在一个平面上 D．和的中心原子均为杂化 【答案】C 【解析】A．的中心原子C的价层电子对数为2+=2，没有孤电子对，为直线形的非极性分子，故A错误； B．的中心原子Cl的价层电子对数为3+=4，有1个孤电子对，立体构型为三角锥形，故B错误； C．NO的中心原子N的价层电子对数为3+=3，没有孤电子对，立体构型为平面三角形，所有原子都在一个平面上，故C正确； D．的中心原子C的价层电子对数为3+=3，C为sp2杂化；的中心原子S的价层电子对数为3+=4，S为sp3杂化，故D错误； 答案选C。 知识导图记忆 知识目标复核 【学习目标】 1．了解分子结构的测定方法。 2．认识共价分子结构的多样性和复杂性。 3．理解价层电子对互斥模型的含义。 4．能根据有关理论判断简单分子或离子的空间结构。 5．知道杂化轨道理论的基本内容。 6．能根据杂化轨道理论确定简单分子的空间结构。 【学习重难点】 1．价层电子对互斥模型 2．杂化轨道理论 1．下列化学用语表示正确的是 A．电子的电子云轮廓图： B．H2中共价键的电子云图： C．的结构示意图： D．的VSEPR模型为 【答案】C 【解析】A．电子的电子云轮廓图为哑铃形，是S电子的电子云轮廓图，故A错误； B．H2中的共价键为s-s σ键，电子云图应体现两氢原子s轨道重叠后电子云密度的分布(中间密度大、两端小)，，故B错误； C．Fe3+的电子排布式为1s22s22p63s23p63d5，Fe3+的结构示意图，故C正确； D．H2O分子中氧原子价层电子对数为，有2对孤电子对，VSEPR模型为，故D错误； 答案选C。 2．下列分子或离子中，VSEPR模型和空间结构不一致的是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A．NH3的VSEPR模型为四面体形，但存在1对孤电子对导致其空间结构为三角锥形，两者不一致，A符合题意； B．的价层电子对数为4且无孤电子对，VSEPR模型和空间结构均为正四面体形，B不符合题意； C．SO3的价层电子对数为3且无孤电子对，VSEPR模型和空间结构均为平面三角形，C不符合题意； D．的价层电子对数为4且无孤电子对，VSEPR模型和空间结构均为正四面体形，D不符合题意； 故选A。 3．下列微粒的中心原子是杂化的是 A． B． C． D． 【答案】D 【解析】A．中心原子价层电子对，中心原子采取杂化，A错误； B．中心原子价层电子对，中心原子采取杂化，B错误； C．中心原子价层电子对，中心原子采取杂化，C错误； D．中心原子价层电子对，中心原子采取杂化，D正确； 故答案选D。 4．、、分子的VSEPR模型均为四面体构型，孤电子对的存在会影响到键角，那么三个分子的键角从大到小依次为 A．、、 B．、、 C．、、 D．、、 【答案】B 【解析】氨分子中氮原子的价层电子对数为3+(5-1×3) ×=4、孤对电子对数为(5-1×3) ×=1，水分子中氧原子的价层电子对数为2+(6-1×2) ×=4、孤对电子对数为(6-1×2) ×=2，甲烷分子中碳原子的价层电子对数为4+(4-1×4) ×=4、孤对电子对数为(4-1×4) ×=0，由VSEPR理论可知，分子中中心原子的孤对电子对数越多，对成键电子对的斥力越强，分子的键角越小，则键角的大小顺序为：CH4 > NH3 > H2O，故选B。 5．根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论，下列说法不正确的是 A．的VSEPR模型为四面体形 B．与空间构型都是三角锥形 C．分子的中心原子杂化方式为 D．与都属于含极性键的非极性分子 【答案】B 【解析】A．的中心S原子价层电子对数为4（孤对1对，成键3对），VSEPR模型为四面体形，A正确； B．NH3的VSEPR模型为四面体，孤对导致空间构型为三角锥形；BF3的价层电子对数为3，无孤对，空间构型为平面三角形，B错误； C．O3的中心O原子价层电子对数为3（2对成键，1对孤对），杂化方式为sp2，C正确； D．CH4和SiH4均为正四面体结构，含极性键但分子对称，属于非极性分子，D正确； 故选B。 6．下列有关分子空间构型的说法中正确的是 A．HClO、、分子中所有原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构 B．和都是正四面体形分子且键角都为 C．键角：NH3>PH3>AsH3 D．的空间结构是正四面体形 【答案】C 【解析】A．HClO中H的最外层电子数为2，不满足8电子；中B的最外层电子数为6，也不满足；中N和Cl均满足，A错误； B．是正四面体结构，但键角为60°，而的键角为109°28′，两者键角不同，B错误； C．、、中心原均为sp3杂化，有1对孤电子，中心原子电负性越大，对成键电子对的吸引力越强，导致成键电子对之间的排斥力增大，键角越大，故键角＞＞，C正确； D．中As的价层电子对数为，有1对孤电子对，因此空间构型为三角锥形，价层电子对互斥模型是四面体形，D错误； 故答案选C。 7．下列化学用语错误的是 A．的电子式： B．HCl分子中σ键的形成： C．基态铅原子的简化电子排布式：[Xe]5d106s26p2 D．sp2杂化轨道模型： 【答案】C 【解析】A．CaC2为离子化合物，由Ca2+和构成，两个碳原子形成碳碳三键，电子式为，每个碳原子均满足8电子稳定结构，A正确； B．HCl中的共价键是由氢原子提供的未成对电子的1s原子轨道和氯原子提供的未成对电子的3p原子轨道重叠形成的σ键，故HCl分子中σ键的形成可表示为：，B正确； C．铅为82号元素，位于第六周期，与碳元素同主族，基态原子电子排布式为[Xe]4f145d106s26p2，简化电子排布式需包含4f14，C错误； D．sp2杂化轨道含有的s轨道成分和的p轨道成分，杂化轨道间夹角为120°，呈平面三角形，故sp2杂化轨道模型为，D正确； 故选C。 8．下列说法中，正确的是 A．杂化轨道能用于形成键和键，还能用于形成离子键 B．中心原子采取杂化的分子，空间结构均为平面三角形 C．所有型的共价化合物，中心原子A都采用杂化成键 D．气态的中心原子采取杂化成键 【答案】D 【解析】A．杂化轨道用于形成σ键，而π键由未杂化的p轨道形成；离子键是静电作用，不涉及轨道重叠，因此杂化轨道不能形成离子键，A错误； B．sp2杂化若存在孤对电子（如SO2），则结构为V形而非平面三角形，B错误； C．XeF4为AB4型，但中心原子Xe采用sp3d2杂化，并非sp3杂化，C错误； D．气态BeCl2中Be的价层电子对数为2，采用sp杂化，呈直线型，D正确； 故选D。 9．ⅤA族元素的R原子与Cl原子结合形成的在气态和液态时，分子结构如图所示，下列关于分子的说法错误的是 A．每个原子都达到8电子稳定结构 B．键角(Cl-R-Cl)有90°、120°、180°三种 C．的空间构型为三角锥形 D．分子中五个最容易断裂的是上下垂直的两个键 【答案】A 【解析】A．一个Cl原子最外层有7个电子，与一个R原子共用一对电子后，Cl达到8电子稳定结构；R为第ⅤA族元素，则原子最外层有5个电子，图中一个R原子分别与5个Cl各共用一对电子，则R的最外层电子数为10，不满足8电子稳定结构，A错误； B．图中上下垂直方向的两个Cl-R键形成的键角为180°，中间水平方向为平面三角形，平面三角形上的Cl-R键形成的键角为120°，垂直方向上的Cl-R键与水平方向的Cl-R键形成的键角为90°，所以键角(Cl-R-Cl)有90°、120°、180°三种，B正确； C．的中心原子R的价层电子对数为，R原子的孤电子对数为1，则的空间构型为三角锥形，C正确； D．分子中五个的键长不完全相同，由于键长越短，键能越大，断键越困难，则五个最容易断裂的是上下垂直的两个键，D正确； 故选A。 10．世界上产量最大的通用塑料聚氯乙烯的一种制备流程如下： 对于该流程中涉及的几种物质及反应，下列说法正确的是 A．乙炔分子中C原子用sp杂化轨道形成了一个键和两个键 B．氯乙烯分子中所有原子都在同一平面上 C．氯乙烯和聚氯乙烯分子中C原子的杂化方式相同 D．加成反应和加聚反应的过程中，C原子的杂化方式不发生改变 【答案】B 【解析】A．乙炔分子中C原子采取sp杂化，形成的杂化轨道分别用于形成键和键，没有杂化的p轨道“肩并肩”重叠形成键，A项错误； B．氯乙烯分子中的C原子采取杂化，所有原子都在同一平面上，B项正确； C．氯乙烯分子中C原子采取杂化，聚氯乙烯分子中C原子全部形成单键，均采取杂化，C项错误； D．加成反应和加聚反应中，均有键的断裂，C原子的杂化方式也将随之发生改变，D项错误； 答案选B。 11．用价层电子对互斥模型预测和的空间结构，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】的价层电子对数为，孤电子对数为2，空间结构为V形；的价层电子对数为，孤电子对数为0，空间结构为平面三角形，故选D。 12．关于下表所列四种微粒的各项描述完全正确的一项是 A B C D 分子或离子的化学式 H2F+ PCl3 NO BH 中心原子的杂化轨道类型 sp sp3 sp2 sp3 VSEPR模型名称 直线形 四面体形 平面三角形 正四面体形 分子或离子的空间结构名称 直线形 四面体形 V形 三角锥形 A．A B．B C．C D．D 【答案】C 【解析】A．中心原子F的价层电子对数为4，采用sp3杂化，VSEPR模型为四面体形，孤对电子2对，离子空间结构为V形，A错误； B．PCl3中心原子P的价层电子对数为4，采用sp3杂化，VSEPR模型为四面体形，孤对电子1对，分子空间结构为三角锥形，B错误； C．中心原子N的价层电子对数为3，采用sp2杂化，VSEPR模型为平面三角形，孤对电子1对，离子空间结构为V形，C正确； D．中心原子B的价层电子对数为4，采用sp3杂化，VSEPR模型为正四面体形，无孤对电子，离子空间结构为正四面体形，D错误； 故答案为：C。 13．下列关于原子轨道的说法正确的是 A．杂化轨道形成共价键时，只能形成σ键不能形成π键 B．凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键 C．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 D．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 【答案】A 【解析】A．杂化轨道形成共价键时，只能形成键，键由未杂化的p轨道形成（如乙烯中的双键），A正确； B．型分子中，的中心原子B采用杂化而非，B错误； C．杂化的分子可能因孤电子对导致结构变形（如为三角锥形，为V形），C错误； D．的杂化是C原子自身和轨道混合形成，与H的轨道无关，D错误； 故选A。 14．下列描述中正确的是 A．BeCl2的空间结构为V形 B．的空间结构为三角锥形 C．BF3和PCl3的中心原子均为sp2杂化 D．SnCl2的空间结构为直线形 【答案】B 【解析】A．Be的价层电子对数目为2，形成直线形结构，而非V形，A错误； B．中S的价层电子对数目为4（3对成键，1对孤对），空间结构为三角锥形，B正确； C．BF3中B为sp2杂化，而PCl3中P为sp3杂化，杂化方式不同，C错误； D．SnCl2中Sn的价层电子对数目为3（2对成键，1对孤对），空间结构为V形，而非直线形，D错误； 答案选B。 15．下列分子或离子中，各分子或离子的空间结构和中心原子的杂化方式均正确的是 A．  平面三角形  杂化 B．  正四面体  杂化 C．  正四面体  杂化 D．  平面三角形  杂化 【答案】C 【解析】A．的中心N原子有3个成键电子对和1个孤对电子，价层电子对数为4，杂化方式为，空间结构为三角锥形，A错误； B．的中心C原子有4个成键电子对，价层电子对数为4，杂化方式为，空间结构为正四面体，B错误； C．的中心As原子有4个成键电子对且无孤对电子，价层电子对数为4，杂化方式为，空间结构为正四面体，C正确； D．的中心S原子有3个成键电子对和1个孤对电子，价层电子对数为4，杂化方式为，空间结构为三角锥形，D错误； 故答案为：C。 16．有下列微粒：① ②③ ④⑤ ⑥ ⑦ ⑧ ⑨ 填写下列空白填序号： (1)粒子结构呈正四面体的是 。 (2)中心原子为sp2杂化的是 。 (3)所有原子共平面的是 ，共线的是 。 【答案】(1)①⑤⑦ (2)②⑥ (3) ②③⑥⑧ ③ 【解析】（1）粒子结构呈正四面体的是、、，故答案为：①⑤⑦； （2）中心原子为sp2杂化的是、，故答案为：②⑥； （3）所有原子共平面的是、、、H2O；共线的是，故答案为：②③⑥⑧；③； 17．试回答下列问题： (1)指出下列分子或离子的空间构型： ；CS2 。 (2)有两种活性反应中间体微粒，它们的微粒中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据如图所示的两种微粒的球棍模型，写出相应的化学式：A ；B 。 (3)按要求写出由第2周期非金属主族元素原子构成的分子的化学式： 平面三角形分子 ，三角锥形分子 ，正四面体形分子 。 (4)下列微粒的键角由大到小的顺序为 (填序号)。 ①HCN　②SiF4　③SCl2　④　⑤H3O＋ 【答案】(1) 正四面体形 直线形 (2) CH CH (3) BF3 NF3 CF4 (4)①④②⑤③ 【解析】（1）中P原子采取sp3杂化，空间构型为正四面体形；CS2中S原子采取sp杂化，分子的空间构型与CO2一样，直线形。故答案为：正四面体形；直线形； （2）A含有1个碳原子和3个氢原子且为平面结构的微粒应该是CH，中心碳原子采取sp2杂化；B含有1个碳原子和3个氢原子且为三角锥形结构的微粒应该是CH，中心碳原子采取sp3杂化。故答案为：CH；CH； （3）第2周期的五种非金属主族元素原子B、C、N、O、F构成的分子中，平面三角形分子为BF3，三角锥形分子为NF3，正四面体形分子为CF4.。故答案为：BF3；NF3；CF4； （4）①HCN为直线形分子(中心碳原子采取sp杂化)，键角为180°；②SiF4为正四面体形结构，键角为109.5°；③SCl2为V形结构，键角接近104.5°；④为平面三角形结构，键角为120°；⑤H3O＋为三角锥形结构，键角接近107.3°。所以键角由大到小的顺序为①④②⑤③。故答案为：①④②⑤③。 18．按要求回答下列问题： (1)中C原子的杂化轨道类型是 。 (2)醛基中碳原子的杂化轨道类型是 。 (3)化合物中阳离子的空间结构为 ，阴离子的中心原子采取 杂化。 (4)的单质与氢气可化合生成气体的水溶液的。分子中原子的杂化轨道类型是 。 (5)单质的常见形式为，其环状结构如图所示，原子采取的轨道杂化方式是 。 (6)可与形成中O原子采取 杂化。中夹角比中夹角大，为什么？ 。 【答案】(1) (2) (3) 三角锥形 (4) (5) (6) 中O原子只有1对孤电子对，中O原子有2对孤电子对，前者键电子对与孤电子对的排斥力较小，因而键角大 【解析】（1）分子中，上的碳原子为饱和碳原子，因此碳原子的杂化轨道类型是，上的碳原子为碳氧双键，因此碳原子的杂化轨道类型是。 （2） 上的碳原子形成3个键和1个键，采取杂化。 （3）的中心O原子的价层电子对数为，含有一对孤电子对，因此阳离子的空间结构为三角锥形； 阴离子的中心B原子的价层电子对数为，因此中心原子采取杂化。 （4）与氢气化合产生气体，且气体溶于水碱性，可知X为氮元素，G是，的中心原子N原子的价层电子对数为，因此N原子采取杂化。 （5）分子中每个硫原子形成2个键，还有2对孤电子对，价层电子对数为4对，因此S原子杂化方式为。 （6）根据分析可知，的中心O原子的价层电子对数为，采取杂化，的中心O原子的价层电子对数为，采取杂化，因此均采取杂化，其键角的差异是由键电子对与孤电子对的斥力差异所造成的，中O原子只有1对孤电子对，中O原子有2对孤电子对，前者键电子对与孤电子对的排斥力较小，因而键角大。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $