第二节 分子的空间结构（举一反三专项训练，天津专用）【上好课】化学人教版选择性必修2

第二节 分子的空间结构 题型01 分子结构的测定 题型02 常见分子的空间结构 题型03 孤电子对数的计算 题型04 价层电子对互斥模型 题型05 根据VSEPR模型模型判断微粒的空间结构 题型06 杂化轨道理论 题型07 杂化轨道理论与分子空间构型的关系 题型08 等电子体原理与分子结构 题型01 分子结构的测定 分子结构的测定是研究分子性质的基础，核心测定方法包括 和 ，其中红外光谱法因操作便捷、信息反馈直观，应用最为广泛。分子中的原子处于持续 状态，振动具有固定频率，不同化学键或官能团对应的振动频率存在显著差异，且各类振动频率均对应红外光谱图中特定位置的 。 红外光谱法测定分子结构的核心原理，是“结构决定性质”规律的延伸，分子结构差异会导致化学键与官能团振动频率不同，对应红外吸收峰的位置、强度及形状也不同。通过专业仪器分析红外光谱图，可精准判断分子中含有的 和 ，初步推断分子结构框架，为精准确定分子具体结构提供方向。 质谱法的核心用途是测定分子的 ，原理为将分子 后，根据离子的质荷比分析确定相对分子质量。实际测定中，常将两种方法结合使用，先用质谱法确定相对分子质量，再用红外光谱法确定化学键和官能团，二者互补，可精准确定分子结构，为后续研究分子空间构型、极性及化学性质提供坚实基础。 【典例1】（24-25高二下·天津·期中）随着科学技术的发展，人们可以利用很多先进的方法和手段来测定有机物的组成和结构。下列说法不正确的是 A．分析有机物的红外光谱图可获得分子中所含有的化学键或官能团的信息 B．质谱法是快速精确测定有机物相对分子质量的重要方法 C．李比希元素分析仪可以测定有机物的结构简式 D．X射线衍射技术可用于测定有机化合物的晶体结构 【变式1-1】（24-25高二下·天津滨海新·期末）下列关于仪器的分析方法描述不正确的是 A．红外光谱可鉴别苯乙烯和苯甲醛 B．质谱法可测定乙醇的相对分子质量 C．核磁共振氢谱可测定乙酸中氢原子的种类和个数 D．根据X射线衍射实验的数据可以推断青蒿素的键长和键角 【变式1-2】（24-25高二下·天津南开·期中）下列图示正确的是 A．质子数和中子数均为16的核素：S B．2p电子的电子云轮廓图： C．H－Cl的形成过程： D．测定CH3OH相对分子质量的质谱图如图 【变式1-3】（22-23高二下·天津静海·月考）下列说法不正确的是 A．霓虹灯光、激光、焰火、物理成像都与电子跃迁释放能量有关 B．通过红外光谱可以得知分子中含有的化学键或官能团信息 C．可用质谱法快速、精确测定分子的相对分子质量 D．利用X射线衍射仪鉴别金刚石和石墨 题型02 常见分子的空间结构 分子的空间结构（又称立体构型），指分子中所有原子的空间排布方式，是分子结构模块的核心知识点。其结构特征由分子中的 、 、键角及原子成键方式共同决定，成键原子的种类、数目及成键方式不同，形成的空间结构也不同，且每种空间结构对应特定能量状态，能量越低，分子稳定性越强。 常见分子空间结构包括 、平面三角形、三角锥形和正四面体，涵盖高中阶段绝大多数常见分子。直线形分子中所有原子共线，键角180°；V形分子因中心原子有孤电子对，键角小于180°；平面三角形分子中所有原子共面，键角120°；三角锥形和正四面体为空间立体结构，正四面体键角109°28′，三角锥形键角因孤电子对排斥作用略小。 分子空间结构的差异，直接影响其 与 。物理性质上，对称性越高的分子，熔沸点、溶解性等越具规律性；化学性质上，空间结构决定化学键受力状态，进而影响分子化学活性和反应规律。掌握常见分子空间结构，是分析分子性质、解决相关题型的重要前提，也是衔接后续理论的基础。 分子空间结构与分子极性密切相关，对称结构分子多为非极性分子，不对称结构分子多为极性分子，该关联是分子性质研究的重要内容，需结合空间结构重点理解。 【典例2】（24-25高二下·天津南开·开学考试）下列描述中，正确的是 A．NH3是空间结构为平面三角形的极性分子 B．CS2、H2O、C2H2都是直线形分子 C．中所有的原子不都在一个平面上 D．SiF4和的中心原子的杂化轨道类型均为sp3杂化 【变式2-1】．（24-25高二上·天津南开·期末）下列说法正确的是 A．和分子空间结构、VSEPR模型均相同，但由于中心原子C与Si电负性不同。因此键角不同 B．和分子中原子个数比相同，因此空间结构相同，均为直线形 C．氟的电负性大于氯，因此酸性强于 D．价电子排布式为的元素位于第四周期第ⅠA族，是s区元素 【变式2-2】（24-25高二下·天津·期中）下列关于物质的空间结构和性质说法正确的是 A．BF3、NCl3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．H2SO4是强电解质，硫酸晶体是能导电的 C．CH4分子间的氢键表示为：C-H…C-，三个原子共线 D．分子中键角的大小：CO2>SO3>CCl4>H2O 【变式2-3】（24-25高二下·天津·阶段练习）PO、NH这两种离子中各原子的空间排列情况和CH4分子相似。关于几种微粒的说法中，不正确的是 A．离子半径N3->O2- B．NH离子中四个N-H键键长完全相同 C．相同物质的量的PO、NH、CH4、P4(白磷)四种微粒所含的σ键个数相同 D．PO、NH的空间结构为四面体形 题型03 孤电子对数的计算 孤电子对（又称未共用电子对），指分子或离子中未参与共价键形成的电子对，主要分布于中心原子周围，其数目直接影响分子的 和 大小。孤电子对越多，对成键电子对的排斥作用越强，键角越小、空间构型偏移越明显，因此孤电子对数计算是价层电子对互斥模型应用的核心前提，也是基础解题步骤。 孤电子对数的计算公式为：孤电子对数=1/2（中心原子的价电子数-配位原子成键电子数±离子电荷数），适用于高中阶段绝大多数分子和离子的计算，核心参数需精准把握。中心原子的价电子数即其最外层电子数，主族元素价电子数等于其主族序数；配位原子成键电子数，指其与中心原子成键时提供的电子数，通常形成1个共价键提供1个电子。 计算时需重点注意 的处理：阳离子需减去离子电荷数，阴离子需加上离子电荷数，计算结果取整数。例如NH₃分子中，中心N原子价电子数为5，配位H原子成键电子数总和为3，无离子电荷，孤电子对数=1/2（5-3）=1，该结果为推断其三角锥形构型提供关键依据。 准确计算孤电子对数，需先明确 与 区分，避免原子判断错误导致偏差；同时熟练掌握常见元素价电子数，确保参数取值准确，为后续价层电子对总数计算、分子空间构型推断奠定基础，减少解题误差。 【典例3】（24-25高二下·天津静海·阶段练习）下列说法不正确的是 A．杂化轨道只能用于形成σ键或容纳孤电子对 B．某元素气态基态原子的逐级电离能(kJ•mol-1)分别为496、4562、6912、9543，可推测该原子最外层电子数为2 C．等离子体是整体上呈电中性的气态物质，其中含有带电粒子 D．金属具有良好导电性，是因为金属晶体中“电子气”在电场作用下作定向移动 【变式3-1】（24-25高二下·天津·月考）下列关于物质的结构或性质的描述及解释都正确的是 A．沸点：对羟基苯甲醛>邻羟基苯甲醛，是由于对羟基苯甲醛分子间范德华力更强 B．键角：，是由于中O上孤电子对数比H2O分中O上的少 C．稳定性：，是由于水分子间存在氢键 D．酸性：，是由于的羧基中羟基极性更小 【变式3-2】（24-25高二下·天津·期末）下列关于物质的结构或性质及解释都正确的是 选项 物质的结构或性质 解释 A 的键能小于的键能 的键长小于的键长 B 熔点高于 分子间作用力大于 C 键角大于 中的孤电子对数比中的孤电子对数多 D 甘氨酸既能与盐酸反应，又能与溶液反应 甘氨酸分子中有氨基和羧基 A．A B．B C．C D．D 【变式3-3】（24-25高二下·天津·期末）下列化学用语表示或描述不正确的是 A．Ca的电子排布式是［Ar］3d2 B．BF3 的VSEPR的模型名称是平面三角形 C．NH4+中心原子N上的孤电子对数为0 D．在[Cu(NH3)4]2+里，NH3的氮原子给出孤电子对，形成配位键 题型04 价层电子对互斥模型 价层电子对互斥模型（简称 ），是分子空间构型推断的核心理论，核心思想基于电子对间的排斥作用，使分子或离子空间结构趋于 、 状态，模型通俗易懂、实用性强，是高中阶段的核心解题工具。 模型核心假设：分子或离子中，中心原子周围的价层电子对（含成键电子对和孤电子对）存在相互排斥作用，排斥力大小关系为：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，该差异是分子空间构型与价层电子对排布方式不同的关键原因。 价层电子对的空间排布方式由其总数决定，规律明确：2对价层电子对呈 排布，3对价层电子对呈 排布，4对价层电子对呈正四面体排布（高中阶段重点掌握此三种），电子对通过最大化远离彼此降低体系能量，实现结构稳定。 应用模型的关键的是准确计算中心原子的价层电子对总数，计算公式为：价层电子对总数=成键电子对数+孤电子对数，其中成键电子对数通常等于配位原子数目（多重共价键按1对计算）。计算出总数后，确定其空间排布方式，结合孤电子对数和排斥力差异，即可推断分子或离子的实际空间构型。 【典例4】（24-25高二上·天津和平·期末）下列说法正确的是 A．的价层电子对互斥模型和空间构型均为正四面体 B．若型分子的空间构型相同，其中心原子的杂化方式也相同 C．干冰和冰的结构表明范德华力和氢键通常都具有方向性 D．和都是既含键又含键的非极性分子 【变式4-1】（24-25高二下·天津滨海新·期末）价层电子对互斥理论可以预测某些微粒的空间结构。下列说法不正确的是 A．SO2和SO3的VSEPR模型均为平面三角形 B．PCl3、NCl3的空间构型都是三角锥形 C．BF3和NF3均为sp2杂化 D．CO2与的键角相等 【变式4-2】（24-25高二上·天津和平·期末）价层电子对互斥理论可以预测某些微粒的空间结构。下列说法正确的是 A．和的VSEPR模型均为四面体 B．和的空间构型均为平面三角形 C．和均为非极性分子 D．与的键角相等 【变式4-3】（24-25高二上·天津和平·期末）根据价层电子对互斥模型，判断下列分子或者离子的空间构型是三角锥形的是 A．H3O+ B．HCHO C．BCl3 D．O3 题型05 根据VSEPR模型模型判断微粒的空间结构 根据VSEPR模型判断微粒空间结构，需遵循标准化解题步骤，核心基于 和 逐步推导，适配各类相关题型，熟练掌握可提升解题准确性和效率，是分子结构模块的重点应用内容。 第一步，确定微粒构成，精准区分中心原子与配位原子。中心原子通常为成键数目多、电负性相对较小的原子，配位原子为与中心原子成键的原子；同时明确中心原子价电子数、配位原子成键电子数及微粒电荷数，梳理计算参数，避免遗漏或错误。 第二步，计算核心参数，确定价层电子对总数。先按公式计算中心原子孤电子对数，再确定成键电子对数（多重共价键按1对计算），最后汇总得到价层电子对总数，确保计算无偏差。 第三步，根据价层电子对总数，确定 。核心对应关系：2对呈直线形、3对呈平面三角形、4对呈 排布，该对应关系需熟练记忆，是构型推断的基础。 第四步，结合孤电子对数，推断微粒实际空间构型。价层电子对排布方式与实际构型不一定一致，中心原子无孤电子对时二者相同；有孤电子对时，孤电子对排斥作用使成键电子对偏移，需结合排斥力大小完成最终推断，确保与标准表述一致。 【典例5】（24-25高二下·天津南开·期末）下列有关化学用语表示正确的是 A．的VSEPR模型：V形 B．乙醚的结构简式： C．乙醇的分子式： D．顺-1，2-二溴乙烯的结构式： 【变式5-1】（24-25高二下·天津滨海新·期末）下列离子的VSEPR模型与其空间结构一致的是 A． B． C． D． 【变式5-2】（24-25高二下·天津·期中）下列化学用语或图示表达正确的是 A．2-丁炔的键线式为： B．羟基的电子式： C．的VSEPR模型： D．基态Cr原子的价层电子排布式：3d44s2 【变式5-3】（24-25高二下·天津·月考）下列化学用语表达正确的是 A．基态24Cr的简化电子排布式：   B．Cl2中共价键的电子云图： C．NH3的VSEPR模型： D．基态O原子的价层电子轨道表示式： 题型06 杂化轨道理论 杂化轨道理论是解释分子空间构型和 的重要理论，可补充VSEPR模型的成键原理盲区，核心思想：原子成键时，为增强 、提升化学键稳定性，会将自身能量相近的不同类型原子轨道重新组合，形成能量、形状完全相同的新轨道，该过程称为杂化，新轨道即为杂化轨道。 杂化轨道的形成遵循能量最低原理，成键前原子会根据成键需求，将能量相近的原子轨道（高中阶段主要为s轨道和p轨道）杂化，杂化后轨道能量介于原轨道之间，形状更易与其他原子轨道最大程度重叠，形成稳定共价键，降低体系总能量。 核心规则：杂化轨道仅用于形成 或容纳中心原子孤电子对， 由未参与杂化的p轨道“肩并肩”重叠形成，该规则可解释多重共价键的形成原理。此外，杂化轨道数目等于参与杂化的原子轨道数目，不同杂化方式对应的轨道数目和空间排布不同。 高中阶段重点掌握三种杂化类型： 、 和sp³杂化，涵盖绝大多数分子的杂化情况。不同杂化类型对应不同的杂化轨道数目和空间排布，直接决定分子空间构型和化学键类型，是理解分子构型形成原理、衔接后续题型的关键。 【典例6】（24-25高二下·天津滨海新·阶段练习）鲍林提出杂化轨道理论能解释分子的空间结构，下列关于粒子的描述正确的是 选项 粒子 空间结构 解释 A V形 S原子采取杂化 B 直线形 C原子采取杂化 C 平面形 C原子采取杂化 D 四面体形 Cl原子采取杂化 A．A B．B C．C D．D 【变式6-1】（24-25高二下·天津南开·月考）如图所示，在乙烯分子，下列说法正确的是 A．sp2杂化轨道形成σ键，未杂化的2p轨道形成π键 B．sp2杂化轨道形成π键，未杂化的2p轨道形成σ键 C．碳碳双键的键能分别是碳碳单键键能的两倍 D．乙烯分子中的π键比σ键稳定 【变式6-2】（24-25高二下·天津红桥·期中）下列说法正确的是 A．比稳定原因：原子半径，键长，键能 B．、、HCHO分子中均一定既有键又有键 C．分子晶体中共价键键能越大，熔点和沸点越高 D．三氧化硫有单分子气体和三聚分子固体（）两种存在形式，两种形式中S原子的杂化轨道类型相同 【变式6-3】（24-25高二下·天津静海·阶段练习）下列说法不正确的是 A．等离子体具有良好的导电性，冠醚能识别碱金属离子 B．杂化轨道只能用来形成σ键或容纳未成键的孤电子对 C．某元素气态基态原子的逐级电离能(kJ•mol﹣1)分别为 738、1451、7733、10540、13630、17995、21703， 当它与氯气反应时可能生成的阳离子是 X3+ D．金属具有良好导电性，是因为金属晶体中“电子气”在电场作用下作定向移动 题型07 杂化轨道理论与分子空间构型的关系 杂化轨道理论与分子空间构型密切相关、相互支撑，中心原子的 直接决定杂化轨道的 ，进而决定分子空间构型，二者存在明确对应规律，是解释和推断分子构型的重要依据，也是分子结构模块的重点难点。 sp杂化由1个s轨道和1个p轨道杂化形成，产生2个杂化轨道，呈 排布，夹角180°，无孤电子对时，分子构型为直线形，成键电子对无排斥偏移。 sp²杂化由1个s轨道和2个p轨道杂化形成，产生3个杂化轨道，呈 排布，夹角120°。无孤电子对时，杂化轨道全部用于形成σ键，分子构型为平面三角形；有1对孤电子对时，孤电子对占据1个杂化轨道，排斥成键电子对，分子构型偏移为V形。 sp³杂化由1个s轨道和3个p轨道杂化形成，产生4个杂化轨道，呈 排布，夹角109°28′。无孤电子对时，分子构型为正四面体；有1对孤电子对时，构型变为三角锥形；有2对孤电子对时，排斥作用增强，构型变为V形。 杂化轨道仅用于形成σ键或容纳孤电子对，π键由未参与杂化的p轨道重叠形成，不影响杂化类型和轨道排布，该特点解释了多重共价键分子构型可通过杂化轨道理论推断的原因，也是区分杂化轨道与普通轨道作用的核心。 【典例7】（24-25高二下·天津·月考）向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水至过量，在得到溶液中加入95%乙醇，静置后有晶体析出。下列对此现象说法正确的是 A．中所含的化学键有离子键、极性键和配位键 B．的空间构型为平面正方形， 中心离子采用杂化 C．会与乙醇发生反应生成深蓝色晶体 D．加入氨水后，先生成蓝色沉淀，后沉淀溶解变为无色溶液 【变式7-1】（24-25高二下·天津南开·期中）下列说法正确的是 A．次氯酸分子式为HClO，其分子为直线形的极性分子 B．乳酸()分子中含有一个手性碳原子 C．和分子中心原子分别为：和杂化，空间构型分别为V形、平面三角形 D．溴乙烷和NaOH乙醇溶液共热，产生的气体通入酸性溶液，发现溶液褪色，证明溴乙烷发生了消去反应 【变式7-2】（24-25高二下·天津西青·期末）干冰分子晶体的结构模型属于面心立方最密堆积，该晶胞中最近的相邻两个分子间距为a pm，阿伏加德罗常数为，下列说法正确的是 A．一个晶胞中平均含6个分子 B．晶胞中一个分子的配位数是8 C．晶胞的密度表达式是g/cm D．分子的空间构型是直线形，中心C原子的杂化类型是杂化 【变式7-3】（24-25高二下·天津红桥·期中）磷酸聚合可以生成链状多磷酸和环状多磷酸，三分子磷酸聚合形成的链状三磷酸结构如图所示。下列说法正确的是 A．键能：P―O>P=O B．元素的电负性：O>P>H C．的空间构型：平面四边形 D．链状三磷酸分子中的P原子的轨道杂化类型为 题型08 等电子体原理与分子结构 等电子体原理是判断分子结构和性质的重要原理，核心定义： 相同、 相同的分子或离子，称为等电子体。等电子体具有相似的化学键特征和空间结构，可简化分子结构推断过程，是重要解题技巧。 等电子体判断需遵循两个核心条件，缺一不可：一是原子总数相同，二是价电子总数相同。价电子总数计算需结合各原子价电子数和微粒电荷数，规则为：价电子总数=各原子价电子数之和±离子电荷数（阳离子减、阴离子加）。 原子种类可不同，但需满足核心条件，例如CO₂与CS₂、N₂O，NH₃与H₃O⁺，均互为等电子体。等电子体结构相似的本质，是价电子总数相同导致 一致，进而使 和空间构型相似。 等电子体原理的核心应用有两方面：一是利用已知分子的空间结构和性质，快速推断未知等电子体的相关特征；二是解释等电子体化学性质相似的原因，为分析分子性质、解决推断题提供便捷思路，同时帮助快速记忆常见分子空间构型，提升复习效率。 【典例8】（24-25高二上·天津和平·期末）下列说法正确的是 A．N2F4的电子式为： B．N2H4中N的杂化轨道： C．I3AsF6晶体中，I的空间构型与水分子不同 D．对羟基苯甲酸的沸点高于邻羟基苯甲酸 【变式8-1】（2024高二·天津·竞赛）下列分子中， 所有原子都满足最外层为8电子结构的是 A．H2O B．BCl3 C．CCl4 D．PCl5 【变式8-2】（24-25高二下·天津和平·阶段练习）N2的结构可以表示为 ，CO的结构可以表示为 ，其中椭圆框表示 π键，下列说法不正确的是 A．N2分子与 CO 分子中都含有三键 B．CO 分子中有一个 π 键是配位键 C．N2与 CO 互为等电子体 D．N2与 CO 的化学性质相同 【变式8-3】（24-25高二上·天津·期末）通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同，则下列有关说法中正确的是 A．CH4和是等电子体，键角均为60° B．和是等电子体，均为平面三角形结构 C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构 D．B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节 分子的空间结构 题型01 分子结构的测定 题型02 常见分子的空间结构 题型03 孤电子对数的计算 题型04 价层电子对互斥模型 题型05 根据VSEPR模型模型判断微粒的空间结构 题型06 杂化轨道理论 题型07 杂化轨道理论与分子空间构型的关系 题型08 等电子体原理与分子结构 题型01 分子结构的测定 分子结构的测定是研究分子性质的基础，核心测定方法包括红外光谱和质谱，其中红外光谱法因操作便捷、信息反馈直观，应用最为广泛。分子中的原子处于持续振动状态，振动具有固定频率，不同化学键或官能团对应的振动频率存在显著差异，且各类振动频率均对应红外光谱图中特定位置的吸收峰。 红外光谱法测定分子结构的核心原理，是“结构决定性质”规律的延伸，分子结构差异会导致化学键与官能团振动频率不同，对应红外吸收峰的位置、强度及形状也不同。通过专业仪器分析红外光谱图，可精准判断分子中含有的化学键类型和官能团，初步推断分子结构框架，为精准确定分子具体结构提供方向。 质谱法的核心用途是测定分子的相对分子质量，原理为将分子离子化后，根据离子的质荷比分析确定相对分子质量。实际测定中，常将两种方法结合使用，先用质谱法确定相对分子质量，再用红外光谱法确定化学键和官能团，二者互补，可精准确定分子结构，为后续研究分子空间构型、极性及化学性质提供坚实基础。 【典例1】（24-25高二下·天津·期中）随着科学技术的发展，人们可以利用很多先进的方法和手段来测定有机物的组成和结构。下列说法不正确的是 A．分析有机物的红外光谱图可获得分子中所含有的化学键或官能团的信息 B．质谱法是快速精确测定有机物相对分子质量的重要方法 C．李比希元素分析仪可以测定有机物的结构简式 D．X射线衍射技术可用于测定有机化合物的晶体结构 【答案】C 【详解】A．红外光谱图能反映出有机物分子中化学键或官能团的振动吸收情况，所以分析有机物的红外光谱图可获得分子中所含有的化学键或官能团的信息，A正确； B．质谱法通过将有机物分子离子化后，根据离子的质荷比来确定有机物的相对分子质量，一般情况下，最大质荷比对应的就是有机物的相对分子质量，是快速精确测定有机物相对分子质量的重要方法，B正确； C．李比希元素分析仪主要用于测定有机物中各元素的含量，进而确定有机物的实验式，不能测定有机物的结构简式，结构简式还需结合核磁共振氢谱、红外光谱等方法确定，C错误； D．X射线衍射技术用于测定晶体结构，通过分析X射线在晶体中的衍射图案来推断晶体的结构(包括晶胞参数等)，D正确； 故选C。 【变式1-1】（24-25高二下·天津滨海新·期末）下列关于仪器的分析方法描述不正确的是 A．红外光谱可鉴别苯乙烯和苯甲醛 B．质谱法可测定乙醇的相对分子质量 C．核磁共振氢谱可测定乙酸中氢原子的种类和个数 D．根据X射线衍射实验的数据可以推断青蒿素的键长和键角 【答案】C 【详解】A．苯乙烯中含碳碳双键，苯甲醛中含醛基，红外光谱通过检测官能团差异可区分苯乙烯和苯甲醛，A正确； B．质谱法通过分子离子峰的质荷比可测定乙醇的相对分子质量，B正确； C．核磁共振氢谱仅能测定不同化学环境氢原子的种类和比例，无法直接确定绝对个数，C错误； D．X射线衍射实验通过分析晶体结构可精确推断青蒿素的键长和键角，D正确； 故选C。 【变式1-2】（24-25高二下·天津南开·期中）下列图示正确的是 A．质子数和中子数均为16的核素：S B．2p电子的电子云轮廓图： C．H－Cl的形成过程： D．测定CH3OH相对分子质量的质谱图如图 【答案】A 【详解】A．核素的表示方法为：元素符号左下角为质子数，左上角为质量数；中子数为16的硫原子的质量数、质子数分别为32、16，表示为：，A正确； B．2p电子的电子云轮廓图：，B错误； C．HCl为共价化合物，的形成过程：，C错误； D．甲醇的相对分子质量为32，测定相对分子质量的质谱图：，D错误； 故选A。 【变式1-3】（22-23高二下·天津静海·月考）下列说法不正确的是 A．霓虹灯光、激光、焰火、物理成像都与电子跃迁释放能量有关 B．通过红外光谱可以得知分子中含有的化学键或官能团信息 C．可用质谱法快速、精确测定分子的相对分子质量 D．利用X射线衍射仪鉴别金刚石和石墨 【答案】A 【详解】A．物理成像是光的直线传播，而霓虹灯光、激光、焰火均是由于电子处于激发态不稳定跃迁到较低能级而释放能量，A项错误； B．红外光谱是利用原子间的相对振动和分子的转动来确定分子结构和鉴别物质的方法。不同化学键和官能团振动频率是不同，所以红外光谱可以用于确定分子中的化学键或官能团，B项正确； C．质谱法即用电场和磁场将运动的离子（带电荷的原子、分子或分子碎片，有分子离子、同位素离子、碎片离子、重排离子、多电荷离子、亚稳离子、负离子和离子－分子相互作用产生的离子）按它们的质荷比分离后进行检测的方法。质谱法是纯物质鉴定的最有力工具之一，其中包括相对分子量测定、化学式的确定及结构鉴定等，C项正确； D．X射线衍射用于确定晶体及内部结构，D项正确； 故选A。 题型02 常见分子的空间结构 分子的空间结构（又称立体构型），指分子中所有原子的空间排布方式，是分子结构模块的核心知识点。其结构特征由分子中的化学键类型、键长、键角及原子成键方式共同决定，成键原子的种类、数目及成键方式不同，形成的空间结构也不同，且每种空间结构对应特定能量状态，能量越低，分子稳定性越强。 常见分子空间结构包括直线形、V形、平面三角形、三角锥形和正四面体，涵盖高中阶段绝大多数常见分子。直线形分子中所有原子共线，键角180°；V形分子因中心原子有孤电子对，键角小于180°；平面三角形分子中所有原子共面，键角120°；三角锥形和正四面体为空间立体结构，正四面体键角109°28′，三角锥形键角因孤电子对排斥作用略小。 分子空间结构的差异，直接影响其物理性质与化学性质。物理性质上，对称性越高的分子，熔沸点、溶解性等越具规律性；化学性质上，空间结构决定化学键受力状态，进而影响分子化学活性和反应规律。掌握常见分子空间结构，是分析分子性质、解决相关题型的重要前提，也是衔接后续理论的基础。 分子空间结构与分子极性密切相关，对称结构分子多为非极性分子，不对称结构分子多为极性分子，该关联是分子性质研究的重要内容，需结合空间结构重点理解。 【典例2】（24-25高二下·天津南开·开学考试）下列描述中，正确的是 A．NH3是空间结构为平面三角形的极性分子 B．CS2、H2O、C2H2都是直线形分子 C．中所有的原子不都在一个平面上 D．SiF4和的中心原子的杂化轨道类型均为sp3杂化 【答案】D 【详解】A．NH3中N原子的价层电子对数为 ，其中有一对孤电子对，N原子采取sp3杂化 ，空间结构为三角锥形，由于分子结构不对称，正负电荷中心不重合，是极性分子，并非平面三角形，A错误； B．H2O分子中O原子为sp3杂化，有2对孤电子对，空间构型为V形，B错误； C．中N原子的价层电子对数为，不含孤电子对，空间构型为平面三角形，所有原子在同一平面上，C错误； D．SiF4中心Si原子价层电子对数为4，为sp3杂化，中心S原子价层电子对数为，为sp3杂化，D正确； 故选D。 【变式2-1】．（24-25高二上·天津南开·期末）下列说法正确的是 A．和分子空间结构、VSEPR模型均相同，但由于中心原子C与Si电负性不同。因此键角不同 B．和分子中原子个数比相同，因此空间结构相同，均为直线形 C．氟的电负性大于氯，因此酸性强于 D．价电子排布式为的元素位于第四周期第ⅠA族，是s区元素 【答案】C 【详解】A．和分子都是正四面体形，键角都是109，故A错误； B．中O都采用sp3杂化，不是直线形，为sp杂化，是直线形分子，故B错误； C．F的电负性比Cl的大，F-C的极性大于Cl-C的极性，使F3C-的极性大于Cl3C-的极性，导致CF3COOH中羧基中的羟基的极性更大，更易电离出H+，则CF3COOH的酸性强于CCl3COOH，故C正确； D．价电子排布式为的元素位于第四周期第ⅠB族，是ds区元素，故D错误； 答案选C。 【变式2-2】（24-25高二下·天津·期中）下列关于物质的空间结构和性质说法正确的是 A．BF3、NCl3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．H2SO4是强电解质，硫酸晶体是能导电的 C．CH4分子间的氢键表示为：C-H…C-，三个原子共线 D．分子中键角的大小：CO2>SO3>CCl4>H2O 【答案】D 【详解】A．分子中的原子的最外层未达到8电子稳定结构，B原子最外层为6电子；三氯化氮分子中，氮原子作为中心原子，通过三个单键分别与三个氯原子相连，同时氮原子上保留一对孤对电子，三氯化氮中所有原子都满足8电子稳定结构，A错误； B．是强电解质，硫酸晶体中没有自由移动的离子，不能导电，B错误； C．分子间不存在氢键，C错误； D．二氧化碳是直线形分子，键角为180°；三氧化硫中硫的价层电子对数为：，无孤对电子，空间结构是平面三角形，键角是；中碳的价层电子对数为：，无孤对电子，空间结构是正四面体，键角为是；水分子中氧的价层电子对数为：，有两对孤对电子，空间结构是形，键角是：，故键角大小为：，D正确； 故选D。 【变式2-3】（24-25高二下·天津·阶段练习）PO、NH这两种离子中各原子的空间排列情况和CH4分子相似。关于几种微粒的说法中，不正确的是 A．离子半径N3->O2- B．NH离子中四个N-H键键长完全相同 C．相同物质的量的PO、NH、CH4、P4(白磷)四种微粒所含的σ键个数相同 D．PO、NH的空间结构为四面体形 【答案】C 【详解】A．N3-和O2-电子结构相同，N3-的核电荷数小，半径大，故A正确； B．NH中存在四个N-H共价键，四个N-H键完全相同，故B正确； C．PO、NH、CH4的空间构型为正四面体形，均含有中心原子，P4的空间构型也为正四面体形，但无中心原子，含有6个P-Pσ键，即PO、NH、CH4所含的σ键个数均为4，P4 (白磷)所含的σ键个数为6，故C错误； D．PO的中心原子是P，价层电子对数为4+=4，不含孤电子对，NH的中心原子是N，价层电子对数为4+=4，无孤电子对，它们的空间构型均为正四面体，故D正确； 答案选C。 题型03 孤电子对数的计算 孤电子对（又称未共用电子对），指分子或离子中未参与共价键形成的电子对，主要分布于中心原子周围，其数目直接影响分子的空间构型和键角大小。孤电子对越多，对成键电子对的排斥作用越强，键角越小、空间构型偏移越明显，因此孤电子对数计算是价层电子对互斥模型应用的核心前提，也是基础解题步骤。 孤电子对数的计算公式为：孤电子对数=1/2（中心原子的价电子数-配位原子成键电子数±离子电荷数），适用于高中阶段绝大多数分子和离子的计算，核心参数需精准把握。中心原子的价电子数即其最外层电子数，主族元素价电子数等于其主族序数；配位原子成键电子数，指其与中心原子成键时提供的电子数，通常形成1个共价键提供1个电子。 计算时需重点注意离子电荷数的处理：阳离子需减去离子电荷数，阴离子需加上离子电荷数，计算结果取整数。例如NH₃分子中，中心N原子价电子数为5，配位H原子成键电子数总和为3，无离子电荷，孤电子对数=1/2（5-3）=1，该结果为推断其三角锥形构型提供关键依据。 准确计算孤电子对数，需先明确中心原子与配位原子的区分，避免原子判断错误导致偏差；同时熟练掌握常见元素价电子数，确保参数取值准确，为后续价层电子对总数计算、分子空间构型推断奠定基础，减少解题误差。 【典例3】（24-25高二下·天津静海·阶段练习）下列说法不正确的是 A．杂化轨道只能用于形成σ键或容纳孤电子对 B．某元素气态基态原子的逐级电离能(kJ•mol-1)分别为496、4562、6912、9543，可推测该原子最外层电子数为2 C．等离子体是整体上呈电中性的气态物质，其中含有带电粒子 D．金属具有良好导电性，是因为金属晶体中“电子气”在电场作用下作定向移动 【答案】B 【详解】A．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，不能用来形成π键，A正确； B．该元素第二电离能剧增，最外层应有1个电子，B错误； C．等离子体气态物质在高温或者在外加电场激发下，产生电子和阳离子等，这种由电子、阳离子和电中性粒子组成的整体上呈电中性的物质聚集体称为等离子体，C正确； D．金属内部有自由电子，形成“电子气”，当有外加电压时电子定向移动，因此金属可以导电，D正确； 故选B。 【变式3-1】（24-25高二下·天津·月考）下列关于物质的结构或性质的描述及解释都正确的是 A．沸点：对羟基苯甲醛>邻羟基苯甲醛，是由于对羟基苯甲醛分子间范德华力更强 B．键角：，是由于中O上孤电子对数比H2O分中O上的少 C．稳定性：，是由于水分子间存在氢键 D．酸性：，是由于的羧基中羟基极性更小 【答案】B 【详解】A．沸点：对羟基苯甲醛>邻羟基苯甲醛，是因为对羟基苯甲醛形成分子间氢键，邻羟基苯甲醛形成分子内氢键，所以对羟基苯甲醛分子间作用力较大，熔沸点也较高，A错误； Ｂ．中心原子价层电子对数相同时，随着孤电子对数增多，成键电子对与成键电子对之间的斥力减小，键角也减小， H2O的孤电子对数=，H3O+的孤电子对数=，所以键角大小为，B正确； C．稳定性：，是因为H-O键键能比H-S键大，C错误； D．Cl的电负性大于H，电负性越大，形成共价键的极性越强，因此，的极性大于的极性，导致的羧基中的羟基极性更大，更容易电离出氢离子，酸性，D错误； 答案选B。 【变式3-2】（24-25高二下·天津·期末）下列关于物质的结构或性质及解释都正确的是 选项 物质的结构或性质 解释 A 的键能小于的键能 的键长小于的键长 B 熔点高于 分子间作用力大于 C 键角大于 中的孤电子对数比中的孤电子对数多 D 甘氨酸既能与盐酸反应，又能与溶液反应 甘氨酸分子中有氨基和羧基 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．由于原子半径Cl<Br，因此键长：<，键长越短，键能越大，因此的键能大于的键能，A错误； B．二氧化硅为共价晶体、二氧化碳为分子晶体，导致熔点高于，B错误； C．、中心原子均为sp3杂化，均存在1对孤电子对，但是氮原子半径更小、电负性更强，使得成键电子对之间斥力更大，导致键角大于，C错误； D．甘氨酸分子中有氨基，导致其具有碱性，含有羧基，导致其具有酸性，D正确； 故选D。 【变式3-3】（24-25高二下·天津·期末）下列化学用语表示或描述不正确的是 A．Ca的电子排布式是［Ar］3d2 B．BF3 的VSEPR的模型名称是平面三角形 C．NH4+中心原子N上的孤电子对数为0 D．在[Cu(NH3)4]2+里，NH3的氮原子给出孤电子对，形成配位键 【答案】A 【详解】A. Ca的电子排布式是1s22s22p63s23p64s2或[Ar]4s2，故A错误； B. 价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数，根据BF3的电子式可知，中心原子B有没有孤电子对，有3个σ键电子对，共3个价层电子对，VSEPR模型名称为平面三角形，故C正确； C. NH4+的电子式为，中心原子N上的孤电子对数为0，故C正确； D. NH3的电子式为，所以在[Cu(NH3)4]2+里，NH3的氮原子给出孤电子对，形成配位键，故D正确； 综上所述，本题正确答案为A。 题型04 价层电子对互斥模型 价层电子对互斥模型（简称VSEPR模型），是分子空间构型推断的核心理论，核心思想基于电子对间的排斥作用，使分子或离子空间结构趋于能量最低、最稳定状态，模型通俗易懂、实用性强，是高中阶段的核心解题工具。 模型核心假设：分子或离子中，中心原子周围的价层电子对（含成键电子对和孤电子对）存在相互排斥作用，排斥力大小关系为：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，该差异是分子空间构型与价层电子对排布方式不同的关键原因。 价层电子对的空间排布方式由其总数决定，规律明确：2对价层电子对呈直线形排布，3对价层电子对呈平面三角形排布，4对价层电子对呈正四面体排布（高中阶段重点掌握此三种），电子对通过最大化远离彼此降低体系能量，实现结构稳定。 应用模型的关键的是准确计算中心原子的价层电子对总数，计算公式为：价层电子对总数=成键电子对数+孤电子对数，其中成键电子对数通常等于配位原子数目（多重共价键按1对计算）。计算出总数后，确定其空间排布方式，结合孤电子对数和排斥力差异，即可推断分子或离子的实际空间构型。 【典例4】（24-25高二上·天津和平·期末）下列说法正确的是 A．的价层电子对互斥模型和空间构型均为正四面体 B．若型分子的空间构型相同，其中心原子的杂化方式也相同 C．干冰和冰的结构表明范德华力和氢键通常都具有方向性 D．和都是既含键又含键的非极性分子 【答案】A 【详解】A．甲烷分子中心原子形成四个σ键，没有孤电子对，所以价层电子对互斥模型和空间构型均为正四面体，A正确； B．SO2和OF2分子的空间构型均为V形，但前者中心原子为sp2杂化，后者中心原子为sp3杂化，B错误； C．冰的结构是水分子通过氢键结合形成的有空隙的空间结构，表明了氢键通常具有方向性，干冰的结构表现为分子密堆积，范德华力没有方向性，C错误； D．CO2和CCl4都是极性键形成的非极性分子，CO2既含σ键又含π键而CCl4只含σ键不含π键，D错误； 故选A。 【变式4-1】（24-25高二下·天津滨海新·期末）价层电子对互斥理论可以预测某些微粒的空间结构。下列说法不正确的是 A．SO2和SO3的VSEPR模型均为平面三角形 B．PCl3、NCl3的空间构型都是三角锥形 C．BF3和NF3均为sp2杂化 D．CO2与的键角相等 【答案】C 【详解】A．SO2分子中S原子价层电子对数为2+=3，SO3分子中S原子价层电子对个数为3+=3，VSEPR模型均为平面三角形，选项A正确； B．PCl3分子中P原子价层电子对数为3+=4且含有1个孤电子对，NCl3中N原子价层电子对个数为3+=4且含有1个孤电子对，空间构型两者都是三角锥形，选项B正确； C．BF3分子中B原子价层电子对数为3+=3，NF3中N原子价层电子对个数为3+=4，B原子采用sp2杂化、N原子采用sp3杂化，选项C错误； D．CO2和互为等电子体，结构相似，所以键角相等，选项D正确； 答案选C。 【变式4-2】（24-25高二上·天津和平·期末）价层电子对互斥理论可以预测某些微粒的空间结构。下列说法正确的是 A．和的VSEPR模型均为四面体 B．和的空间构型均为平面三角形 C．和均为非极性分子 D．与的键角相等 【答案】A 【详解】A．甲烷分子的中心原子的价层电子对为4，水分子的中心原子价层电子对也为4，所以他们的VSEPR模型都是四面体，A正确； B．SO的孤电子对为1，CO的孤电子对为0，所以SO的空间构型为三角锥形，CO的空间构型为平面三角形，B错误， C．CF4为正四面体结构，为非极性分子，SF4中心原子有孤电子对，为极性分子，C错误； D．XeF2和XeO2分子中，孤电子对不相等，孤电子对越多，排斥力越大，所以键角不等，D错误； 故选A。 【变式4-3】（24-25高二上·天津和平·期末）根据价层电子对互斥模型，判断下列分子或者离子的空间构型是三角锥形的是 A．H3O+ B．HCHO C．BCl3 D．O3 【答案】A 【详解】A．H3O+中，价层电子对数=3+(6-1-3×1)=4，且含有一个孤电子对，所以其空间构型是三角锥型，故A符合； B．甲醛分子中，价层电子对数=3+(4-2×1-1×2)=3，且不含孤电子对，所以其空间构型是平面三角形，故B不符合； C．BCl3中，价层电子对数=3+(3-3×1)=3，且无孤电子对，所以其空间构型是平面三角形，故C不符合； D．O3分子中，价层电子对数=2+(6-2×2)=3，且含有一个孤电子对，所以其空间构型是V形，故D不符合； 故选A。 题型05 根据VSEPR模型模型判断微粒的空间结构 根据VSEPR模型判断微粒空间结构，需遵循标准化解题步骤，核心基于价层电子对总数和孤电子对数逐步推导，适配各类相关题型，熟练掌握可提升解题准确性和效率，是分子结构模块的重点应用内容。 第一步，确定微粒构成，精准区分中心原子与配位原子。中心原子通常为成键数目多、电负性相对较小的原子，配位原子为与中心原子成键的原子；同时明确中心原子价电子数、配位原子成键电子数及微粒电荷数，梳理计算参数，避免遗漏或错误。 第二步，计算核心参数，确定价层电子对总数。先按公式计算中心原子孤电子对数，再确定成键电子对数（多重共价键按1对计算），最后汇总得到价层电子对总数，确保计算无偏差。 第三步，根据价层电子对总数，确定价层电子对排布方式。核心对应关系：2对呈直线形、3对呈平面三角形、4对呈正四面体排布，该对应关系需熟练记忆，是构型推断的基础。 第四步，结合孤电子对数，推断微粒实际空间构型。价层电子对排布方式与实际构型不一定一致，中心原子无孤电子对时二者相同；有孤电子对时，孤电子对排斥作用使成键电子对偏移，需结合排斥力大小完成最终推断，确保与标准表述一致。 【典例5】（24-25高二下·天津南开·期末）下列有关化学用语表示正确的是 A．的VSEPR模型：V形 B．乙醚的结构简式： C．乙醇的分子式： D．顺-1，2-二溴乙烯的结构式： 【答案】D 【详解】A．的中心原子价层电子对数为4，VSEPR模型为四面体形，A项错误； B．乙醚的结构简式为，B项错误； C．乙醇的分子式为，C项错误； D．顺-1，2-二溴乙烯的结构式为，反-1，2-二溴乙烯的结构式为，D项正确； 答案选D。 【变式5-1】（24-25高二下·天津滨海新·期末）下列离子的VSEPR模型与其空间结构一致的是 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．中心Cl价层电子对数为，孤电子对数为0，VSEPR模型为正四面体，空间构型为正四面体，A正确； B．中心S价层电子对数为，孤电子对数为1，VSEPR模型为四面体，空间构型为三角锥形，B错误； C．中心N价层电子对数为，孤电子对数为1，VSEPR模型为平面三角形，空间构型为V形，C错误； D．中心Cl价层电子对数为，孤电子对数为1，VSEPR模型为四面体，空间结构为三角锥形，D错误； 故选A。 【变式5-2】（24-25高二下·天津·期中）下列化学用语或图示表达正确的是 A．2-丁炔的键线式为： B．羟基的电子式： C．的VSEPR模型： D．基态Cr原子的价层电子排布式：3d44s2 【答案】C 【详解】 A．2-丁炔是直线形，其键线式为，A错误； B．羟基中氧原子最外层有6个电子，与H原子共用一个电子对，羟基的电子式为，B错误； C．的中心S原子的价层电子对数为，故其VSEPR模型为四面体形，C正确； D．基态Cr的3d轨道是半满结构，其价层电子排布式为3d54s1，D错误； 故答案选C。 【变式5-3】（24-25高二下·天津·月考）下列化学用语表达正确的是 A．基态24Cr的简化电子排布式：   B．Cl2中共价键的电子云图： C．NH3的VSEPR模型： D．基态O原子的价层电子轨道表示式： 【答案】C 【详解】A．铬元素的原子序数为24，基态原子的简化电子排布式为[Ar] 3d54s1，故A错误； B．氯气分子中存在的共价键为p—pσ键，电子云图为，故B错误； C．氨分子中氮原子的孤对电子对数为，价层电子对数为4，分子的VSEPR模型为，故C正确； D．氧元素的原子序数为8，基态原子的价层电子排布式为2s22p4，根据泡利不相容原理，轨道表示式为，故D错误； 故选C。 题型06 杂化轨道理论 杂化轨道理论是解释分子空间构型和化学键形成的重要理论，可补充VSEPR模型的成键原理盲区，核心思想：原子成键时，为增强成键能力、提升化学键稳定性，会将自身能量相近的不同类型原子轨道重新组合，形成能量、形状完全相同的新轨道，该过程称为杂化，新轨道即为杂化轨道。 杂化轨道的形成遵循能量最低原理，成键前原子会根据成键需求，将能量相近的原子轨道（高中阶段主要为s轨道和p轨道）杂化，杂化后轨道能量介于原轨道之间，形状更易与其他原子轨道最大程度重叠，形成稳定共价键，降低体系总能量。 核心规则：杂化轨道仅用于形成σ键或容纳中心原子孤电子对，π键由未参与杂化的p轨道“肩并肩”重叠形成，该规则可解释多重共价键的形成原理。此外，杂化轨道数目等于参与杂化的原子轨道数目，不同杂化方式对应的轨道数目和空间排布不同。 高中阶段重点掌握三种杂化类型：sp杂化、sp²杂化和sp³杂化，涵盖绝大多数分子的杂化情况。不同杂化类型对应不同的杂化轨道数目和空间排布，直接决定分子空间构型和化学键类型，是理解分子构型形成原理、衔接后续题型的关键。 【典例6】（24-25高二下·天津滨海新·阶段练习）鲍林提出杂化轨道理论能解释分子的空间结构，下列关于粒子的描述正确的是 选项 粒子 空间结构 解释 A V形 S原子采取杂化 B 直线形 C原子采取杂化 C 平面形 C原子采取杂化 D 四面体形 Cl原子采取杂化 A．A B．B C．C D．D 【答案】A 【详解】A．二氧化硫分子中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=2+=3，含有一个孤电子对，所以硫原子采用sp2杂化，为V形结构，A正确； B．CO2中C原子价层电子对数=2+=2，且C原子不含孤电子对，则C原子采用sp杂化，CO2为直线形，B错误； C．SO3中S原子价层电子对数=3+=3，为sp2杂化，SO3是平面三角形，C错误； D．中Cl原子价层电子对数=3+=4，且Cl原子含有1对孤电子对，则离子中Cl原子采用sp3杂化，为三角锥形结构，D错误； 故答案为：A。 【变式6-1】（24-25高二下·天津南开·月考）如图所示，在乙烯分子，下列说法正确的是 A．sp2杂化轨道形成σ键，未杂化的2p轨道形成π键 B．sp2杂化轨道形成π键，未杂化的2p轨道形成σ键 C．碳碳双键的键能分别是碳碳单键键能的两倍 D．乙烯分子中的π键比σ键稳定 【答案】A 【分析】 如图为乙烯分子中的C原子杂化过程。乙烯分子中的C原子的2s轨道和2个2p轨道杂化之后形成3个sp2杂化轨道，其中2个sp2杂化轨道分别与2个H原子的1s轨道形成2个σ键，剩余的1个sp2杂化轨道与另一个C原子的sp2杂化轨道形成σ键，而C原子未杂化的2p轨道与另一个C原子未杂化的2p轨道肩并肩形成1个π键。 【详解】A．由上述分析可知，sp2杂化轨道形成σ键，未杂化的2p轨道形成π键，A正确； B．由A可知B错误； C．1个碳碳双键中含有1个σ键和1个π键，且C原子之间形成的σ键的键能比π键键能更大，C错误； D．乙烯分子中的π键键能比σ键键能小，容易断裂，故更不稳定，D错误； 故答案选A。 【变式6-2】（24-25高二下·天津红桥·期中）下列说法正确的是 A．比稳定原因：原子半径，键长，键能 B．、、HCHO分子中均一定既有键又有键 C．分子晶体中共价键键能越大，熔点和沸点越高 D．三氧化硫有单分子气体和三聚分子固体（）两种存在形式，两种形式中S原子的杂化轨道类型相同 【答案】A 【详解】A．同主族元素，从上到下原子半径依次增大、非金属性依次减弱、电负性依次减小，则最简单氢化物中键长，键能，则共价键，最简单氢化物分子中共价键越强，氢化物越稳定，所以甲烷比硅烷稳定，故A正确； B．三氯甲烷分子中碳原子为饱和碳原子，分子中只含有σ键，不含有π键，故B错误； C．分子晶体的构成微粒为分子，分子的分子间作用力越大，熔点和沸点越高，故C错误； D．三氧化硫分子中硫原子的价层电子对数为3，原子的杂化方式为sp2杂化；三聚三氧化硫分子中硫原子形成4个键，杂化方式为sp3杂化，所以两种形式中硫原子的杂化轨道类型不同，故D错误； 故选A。 【变式6-3】（24-25高二下·天津静海·阶段练习）下列说法不正确的是 A．等离子体具有良好的导电性，冠醚能识别碱金属离子 B．杂化轨道只能用来形成σ键或容纳未成键的孤电子对 C．某元素气态基态原子的逐级电离能(kJ•mol﹣1)分别为 738、1451、7733、10540、13630、17995、21703， 当它与氯气反应时可能生成的阳离子是 X3+ D．金属具有良好导电性，是因为金属晶体中“电子气”在电场作用下作定向移动 【答案】C 【详解】A．等离子体包含大量的自由电子和自由离子，具有良好的导电性，冠醚可以和碱金属形成配位键，A项正确； B．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，不能用来形成π键，B项正确； C．该元素第三电离能剧增，最外层应有2个电子，表现+2价，当它与氯气反应时最可能生成的阳离子是X2+，C项错误； D．金属内部有自由电子，当有外加电压时电子定向移动，因此金属可以导电，D项正确； 故选C。 题型07 杂化轨道理论与分子空间构型的关系 杂化轨道理论与分子空间构型密切相关、相互支撑，中心原子的杂化类型直接决定杂化轨道的空间排布方式，进而决定分子空间构型，二者存在明确对应规律，是解释和推断分子构型的重要依据，也是分子结构模块的重点难点。 sp杂化由1个s轨道和1个p轨道杂化形成，产生2个杂化轨道，呈直线形排布，夹角180°，无孤电子对时，分子构型为直线形，成键电子对无排斥偏移。 sp²杂化由1个s轨道和2个p轨道杂化形成，产生3个杂化轨道，呈平面三角形排布，夹角120°。无孤电子对时，杂化轨道全部用于形成σ键，分子构型为平面三角形；有1对孤电子对时，孤电子对占据1个杂化轨道，排斥成键电子对，分子构型偏移为V形。 sp³杂化由1个s轨道和3个p轨道杂化形成，产生4个杂化轨道，呈正四面体排布，夹角109°28′。无孤电子对时，分子构型为正四面体；有1对孤电子对时，构型变为三角锥形；有2对孤电子对时，排斥作用增强，构型变为V形。 杂化轨道仅用于形成σ键或容纳孤电子对，π键由未参与杂化的p轨道重叠形成，不影响杂化类型和轨道排布，该特点解释了多重共价键分子构型可通过杂化轨道理论推断的原因，也是区分杂化轨道与普通轨道作用的核心。 【典例7】（24-25高二下·天津·月考）向盛有硫酸铜水溶液的试管里加入氨水至过量，在得到溶液中加入95%乙醇，静置后有晶体析出。下列对此现象说法正确的是 A．中所含的化学键有离子键、极性键和配位键 B．的空间构型为平面正方形， 中心离子采用杂化 C．会与乙醇发生反应生成深蓝色晶体 D．加入氨水后，先生成蓝色沉淀，后沉淀溶解变为无色溶液 【答案】A 【详解】A．中与间存在离子键，中NH3的N给出孤对电子，接受电子对，形成配位键，配体NH3中存在键，属于极性键，A正确； B．的空间构型为平面正方形，中心离子采用杂化，B错误； C．在得到溶液中加入95%乙醇，静置后析出的晶体是，晶体不是与乙醇发生反应生成的，加入乙醇的作用是降低配合物的溶解度，促使晶体析出，C错误； D．加入氨水后，先生成蓝色沉淀，后沉淀溶解，生成，得到深蓝色透明溶液，D错误； 故选A。 【变式7-1】（24-25高二下·天津南开·期中）下列说法正确的是 A．次氯酸分子式为HClO，其分子为直线形的极性分子 B．乳酸()分子中含有一个手性碳原子 C．和分子中心原子分别为：和杂化，空间构型分别为V形、平面三角形 D．溴乙烷和NaOH乙醇溶液共热，产生的气体通入酸性溶液，发现溶液褪色，证明溴乙烷发生了消去反应 【答案】B 【详解】A．次氯酸分子式为HClO，其中O原子的杂化方式为sp3杂化，有2对孤电子对，所以是V形，A项错误； B．手性碳原子指连有4个不同原子或原子团的碳原子，乳酸( )分子中连羟基的碳原子为手性碳原子，即其含有一个手性碳原子，B项正确； C．和的价层电子对数都为3，杂化轨道类型均为sp2杂化，SO2中的S原子有一对孤电子对，而SO3中S原子无孤电子对，空间构型分别为V形、平面三角形，C项错误； D．实验中挥发的乙醇蒸气也能使酸性高锰酸钾溶液褪色‌，因此溶液褪色可能是由乙醇引起，不能证明溴乙烷发生了消去反应，D项错误； 答案选B。 【变式7-2】（24-25高二下·天津西青·期末）干冰分子晶体的结构模型属于面心立方最密堆积，该晶胞中最近的相邻两个分子间距为a pm，阿伏加德罗常数为，下列说法正确的是 A．一个晶胞中平均含6个分子 B．晶胞中一个分子的配位数是8 C．晶胞的密度表达式是g/cm D．分子的空间构型是直线形，中心C原子的杂化类型是杂化 【答案】C 【详解】A．晶胞中二氧化碳分子数为，A错误； B．干冰晶胞结构属于面心立方最密堆积，以顶点二氧化碳分析，每个面的面心的二氧化碳与顶点等距离，因此晶胞中一个CO2分子的配位数是12，B错误； C．根据前面A选项分析一个晶胞中平均含4个CO2分子，相邻的二氧化碳间距是面对角线的一半，因此晶胞参数为，晶胞的密度表达式是，C正确； D．CO2中心C原子价层电子对数为，其杂化类型是sp杂化，则CO2分子的空间构型是直线形，D错误； 故选C。 【变式7-3】（24-25高二下·天津红桥·期中）磷酸聚合可以生成链状多磷酸和环状多磷酸，三分子磷酸聚合形成的链状三磷酸结构如图所示。下列说法正确的是 A．键能：P―O>P=O B．元素的电负性：O>P>H C．的空间构型：平面四边形 D．链状三磷酸分子中的P原子的轨道杂化类型为 【答案】B 【详解】A．双键键能大于单键键能，故键能P―O<P=O，A错误； B．根据元素电负性的一般规律，同一周期主族元素，从左到右逐渐变大，从上到下电负性逐渐变小，电负性 O>P，在磷化氢(PH3)中，磷元素显负价，而氢元素显正价，磷原子对电子对吸引能力大于氢，磷原子电负性比氢大，所以电负性：O>P>H， B正确； C．的价层电子对数，无孤电子对，故空间构型为正四面体形，C错误； D．链状三磷酸分子中的磷原子形成4个σ键（与四个氧原子形成共价键），没有孤对电子，因此其杂化类型为sp3，D错误； 故选B。 题型08 等电子体原理与分子结构 等电子体原理是判断分子结构和性质的重要原理，核心定义：原子总数相同、价电子总数相同的分子或离子，称为等电子体。等电子体具有相似的化学键特征和空间结构，可简化分子结构推断过程，是重要解题技巧。 等电子体判断需遵循两个核心条件，缺一不可：一是原子总数相同，二是价电子总数相同。价电子总数计算需结合各原子价电子数和微粒电荷数，规则为：价电子总数=各原子价电子数之和±离子电荷数（阳离子减、阴离子加）。 原子种类可不同，但需满足核心条件，例如CO₂与CS₂、N₂O，NH₃与H₃O⁺，均互为等电子体。等电子体结构相似的本质，是价电子总数相同导致价层电子对排布方式一致，进而使化学键类型和空间构型相似。 等电子体原理的核心应用有两方面：一是利用已知分子的空间结构和性质，快速推断未知等电子体的相关特征；二是解释等电子体化学性质相似的原因，为分析分子性质、解决推断题提供便捷思路，同时帮助快速记忆常见分子空间构型，提升复习效率。 【典例8】（24-25高二上·天津和平·期末）下列说法正确的是 A．N2F4的电子式为： B．N2H4中N的杂化轨道： C．I3AsF6晶体中，I的空间构型与水分子不同 D．对羟基苯甲酸的沸点高于邻羟基苯甲酸 【答案】D 【详解】 A．N2F4的电子式为，故A错误； B． N2H4中N的杂化轨道为sp3，故B错误； C．I3AsF6晶体中，I与OF2是等电子体，I的空间构型是V形，与水分子相同，故C错误； D．对羟基苯甲酸易形成分子间氢键，邻羟基苯甲酸易形成分子内氢键，对羟基苯甲酸的沸点高于邻羟基苯甲酸，故D正确； 选D。 【变式8-1】（2024高二·天津·竞赛）下列分子中， 所有原子都满足最外层为8电子结构的是 A．H2O B．BCl3 C．CCl4 D．PCl5 【答案】C 【解析】略 【变式8-2】（24-25高二下·天津和平·阶段练习）N2的结构可以表示为 ，CO的结构可以表示为 ，其中椭圆框表示 π键，下列说法不正确的是 A．N2分子与 CO 分子中都含有三键 B．CO 分子中有一个 π 键是配位键 C．N2与 CO 互为等电子体 D．N2与 CO 的化学性质相同 【答案】D 【详解】A．根据图象知，氮气和CO都含有两个π键和一个σ键，N2分子与CO分子中都含有三键，故A正确； B．氮气中π键由每个N原子各提供一个电子形成，而CO分子中其中一个π键由O原子提供1对电子形成属于配位键，故B正确； C．N2分子与CO分子中原子总数相同、价电子总数也相同，二者互为等电子体，故C正确； D．N2与CO的化学性质不相同，如CO具有较强的还原性，而氮气的性质比较稳定，还原性较差，故D错误； 故选D。 【变式8-3】（24-25高二上·天津·期末）通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同，则下列有关说法中正确的是 A．CH4和是等电子体，键角均为60° B．和是等电子体，均为平面三角形结构 C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构 D．B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道 【答案】B 【详解】A．CH4和是正四面体结构，键角是109°28′，故A错误； B．和是等电子体，均为平面三角形结构，故B正确； C．H3O＋和PCl3的价电子总数不相等，不互为等电子体，故C错误； D．苯分子中存在“肩并肩”式重叠的轨道，故其等电子体B3N3H6分子中也存在，故D错误； 故答案选B。 / 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $