第二节 分子的空间结构（举一反三专项训练，北京专用）【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 多样的分子空间结构 题型02 价层电子对互斥理论(VSEPR) 题型03 杂化轨道理论 题型04 化学用语  题型01 多样的分子空间结构 1．常见的分子空间结构 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 _______形 O==C==O _______ H2O _______形 _______ 四原子 分子 CH2O _______形 _______ NH3 _______形 _______ 五原子 分子 CH4 _______形 _______ 2．其他多原子分子的空间结构 【典例1】下列分子的空间结构为正四面体形的是( ) ①P4　 ②NH3　 ③CCl4　 ④CH4　⑤H2S　 ⑥CO2　 ⑦CHCl3　 ⑧SiF4 A．①③④⑦⑧　　 B．①③④⑤⑥ C．①③④⑧ D．②④⑤ 【变式1-1】下列分子或离子中，空间结构是平面三角形的是( ) A．CH4　　　　　B．NH C．HCHO D．CO2 【变式1-2】下列分子的空间结构模型正确的是( ) A．CO2： B．H2O： C．NH3： D．CH4： 【变式1-3】下列对应关系不正确的是( ) 选项 A B C D 中心原子所在族 ⅣA ⅤA ⅣA ⅥA 分子通式 AB4 AB3 AB2 AB2 空间结构 正四面体形 平面三角形 直线形 V形 题型02 价层电子对互斥理论(VSEPR) 1．价层电子对互斥理论的要点 价层电子对互斥理论认为，分子中的价层电子对之间总是尽可能地互相排斥，均匀地分布在分子中。分子的空间结构是“价层电子对”互相排斥的结果。 2．中心原子上的价层电子对的计算 (1)公式：中心原子的价层电子对数＝中心原子的______________＋中心原子上______________ (2)σ键电子对数的计算 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的中心原子为O，形成两个H—Oσ键，即O有两对σ键电子对。 (3)中心原子上的孤电子对数的计算 中心原子上的孤电子对数＝(a－xb) 上式中a表示中心原子的价电子数；对于主族元素，a＝最外层电子数；对于阳离子，a＝价电子数－离子电荷数；对于阴离子，a＝价电子数＋|离子电荷数|。 x表示与中心原子结合的原子数 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．计算中心原子上价层电子对数的另一种方法(速算法-----常用) 对ABm型分子或离子，其中心原子价层电子对数(n)的判断方法： n＝(中心A原子的_______数＋每个B原子提供的_______数×m ± 电荷数)。 规定B原子提供的价电子数：H或卤素原子X为____；氧族元素O或S原子为0；N原子为______ 例如NH3分子：价层电子对数＝(5＋1×3)=4；SO42-离子：价层电子对数＝(6＋0×4+2)=4； NO2分子：价层电子对数＝(5＋0×2)= 2.5 = 3(取整数) 4．价层电子对互斥理论判断分子或离子的空间构型的具体思路 由电子的排列方式VSEPR模型分子或离子的空间结构 价层电子对数 电子对的 排列方式 VSEPR模型 及名称 孤电子对数 略去孤电子对的空间结构 分子(或离子)的空间结构名称 2 直线形 0 直线形 1 直线形 3 平面三角形 0 平面三角形 1 V形 2 直线形 4 四面体形 0 正四面体形 1 三角锥形 2 V形 3 直线形 5．常见分子或离子的空间结构的推测 分子或离子 中心原子上的孤电子对数 中心原子上的价层电子对数 VSEPR模型 VSEPR模型名称 空间结构 空间结构名称 CO2、BeCl2 _______ _______ 直线形 直线形 CO32—、BF3 _______ _______ 平面三角形 平面三角形 SO2、PbCl2 _______ V形 CH4、CCl4 _______ _______ 正四面体形 正四面体形 NH3、NF3 _______ 四面体形 三角锥形 H2O、H2S _______ V形 6．孤电子对对键角影响的理论解释 (1)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)中心原子上有孤电子对(价电子中未参加形成共价键的电子对)，会占据中心原子周围空间，与成键电子互相排斥，使分子的空间结构发生变化，键角也相应变化。如：H2O和H2S的VSEPR构型为四面体形，有两个成键电子对和孤电子对；氧的半径比硫要小，氧的孤电子对对成键电子排斥力力度更大，所以H2O的键角会比H2S要大。 【典例2】(2025·北京西城高二期中)下列分子或离子中，VSEPR模型和空间结构不一致的是( ) A．SO32- B．CO2 C．BeCl2 D．N3- 【变式2-1】(2025·北京石景山高二期末)下列分子或离子中，VSEPR模型和空间结构不一致的是( ) A．NH3 B．NH4+ C．SO3 D．SO42- 【变式2-2】(2025·北京丰台高二期中)下列分子或离子的模型与其空间结构不一致的是( ) A．NH4+ B．CO32- C．IO3- D．N3- 【变式2-3】(2025·北京第二十二中学高三期中)下列对相关粒子的空间结构分类正确的是( ) A．平面三角形：SO3、NF3 B．形：O3、H2Se C．三角锥形：C2H2、PCl3 D．正四面体形：SiF4、CHCl3 题型03 杂化轨道理论 1．杂化轨道理论要点：中心原子上若干不同类型(主要是s、p轨道)、能量相近的________________混合起来，重新组合成同等数目、能量完全相同的新________。 2．杂化轨道的类型 (1)sp3杂化：sp3杂化轨道是由____个ns轨道和____个np轨道杂化而成，每个sp3杂化轨道都含有s和p的成分，sp3杂化轨道间的夹角为________，空间结构为________________形。如，CH4、CF4、CCl4 (2)sp2杂化：sp2杂化轨道是由____个ns轨道和____个np轨道杂化而成的，每个sp2杂化轨道含有s和p成分，sp2杂化轨道间的夹角都是________，呈________________形。如，BF3 (3)sp杂化：sp杂化轨道是由______个ns轨道和______个np轨道杂化而成的，每个sp杂化轨道含有s和p的成分，sp杂化轨道间的夹角为________，呈直线形。如，BeCl2 3．判断中心原子杂化轨道类型的方法 (1)根据价层电子对互斥模型判断中心原子的杂化类型、空间结构。 在确定了分子或离子的中心原子上的成键电子对数和孤电子对数后，可以依据下面的方法确定其中心原子的杂化轨道类型：________对数(成键电子对数)+ ________对数=________对数=杂化轨道数。 根据杂化类型及孤电子对数即可判断分子或离子的空间结构，列表如下： 价层电子对数 杂化轨道类型 成键电子对数 孤电子对数 杂化轨道数 分子空间结构 实例 2 ________ 2 0 2 ________形 BeCl2、CO2、HCN 3 ________ 3 0 3 ________形 BF3、SO3、CO32— 2 1 ________形 SnBr2、SO2、NO2— 4 ________ 4 0 4 ________形 CHCl3、SiCl4、PO43— 3 1 ________形 NH3、PCl3、SO32— 2 2 ________形 OF2、H2O、NH2— (2)有多个中心原子时，则根据：“杂化轨道数==价层电子对数==σ键电子对数＋孤电子对数”来判断 如：三聚氰胺分子的结构简式如图所示，分析氮原子、碳原子的杂化类型 杂化类型 价层电子对数 σ键电子对数 孤电子对数 孤电子对数确定方法 ①号氮原子 sp3 4 3 1 氮原子最外层有5个电子，形成了3对共用电子对，则有一对孤对电子 ②号氮原子 sp2 3 2 1 ③号碳原子 sp2 3 3 0 碳原子最外层4个电子，形成了4对共用电子对，所以碳上无孤对电子 (3)根据杂化轨道间的夹角判断 杂化轨道间的夹角 杂化轨道类型 109º28´ ________ 120º ________ 180º ________ (4)根据分子或离子的空间结构判断 分子或离子的空间结构 杂化轨道类型 正四面体形 ________ 平面三角形 ________ 直线形 ________ (5)根据共价键类型判断 由杂化轨道理论可知，原子之间成键时，未参与杂化的轨道用于形成π键，杂化轨道用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。对于能明确结构式的分子、离子，其中心原子的杂化轨道数n=中心原子形成的σ键数+中心原子上的孤电子对数，即可将结构式和电子式相结合，从而判断中心原子形成的σ键数和中心原子上的孤电子对数，进而判断杂化轨道数。例如： ①在SiF4分子中，基态硅原子有4个价电子，与4个氟原子形成4个σ键，没有孤电子对，n=4,则SiF4分子中硅原子采用sp3杂化。 ②在HCHO分子中，基态碳原子有4个价电子，与2个氢原子形成2个σ键，与氧原子形成C=O,C=O中有1个σ键、1个π键，没有孤电子对，n=3,则HCHO分子中碳原子采用sp2杂化。 ⑥以碳原子为中心原子的分子中碳原子的杂化类型 ①没有形成π键，为________杂化：CH4、CCl4、 ②形成一个π键，为________杂化：CH2=CH2、苯(大π键)、、 ③形成两个π键，为________杂化：CH≡CH、O=C=O(CO2)、S=C=S(CS2) 【典例3】(2025·北京东城高二期末)下图表示某原子在形成分子时的杂化过程。关于该过程，下列说法正确的是( ) A．该过程表示的是sp3杂化 B．图中的s轨道可能属于K层 C．杂化后，轨道可用于形成π键 D．杂化前，p轨道可能比s轨道的能量低 【变式3-1】(2025·北京第二中学高二期末)下列微粒的中心原子是sp2杂化的是( ) A．H2O B．SO42- C．CO2 D．CH3+ 【变式3-2】(2025·北京延庆高二期中)下列分子中，中心原子杂化轨道类型为sp3且分子构型为三角锥形的是( ) A．CH4 B．NH3 C．BF3 D．H2O 【变式3-3】(2025·北京第一中学高二期中)已知：NH3分子为三角锥形结构(如图)。下列说法不正确的是( ) A．N原子的3个轨道与3个氢原子的轨道重叠形成共价键 B．NH3分子中键的键长和键能均相同 C．N原子的价层有一对电子未参与成键 D．NH3分子中的化学键均为σ键 题型04 化学用语 1．基态原子核外电子排布的化学用语 (1)各类要求的电子排布式(以铁元素为例) ①电子排布式：_________________ ②简化电子排布式：_________________ ③价电子(外围电子、特征电子)排布式：_________________ ④最外层电子排布式：_________________ ⑤M层电子排布式：_________________ ⑥最高能级电子排布式：_________________ (2)各类要求的电子排布图 ①电子排布图： ②轨道表示式： ③价电子排布图： (3)原子结构示意图： 2．微粒模型 (1)原子轨道模型 符号 s p d 电子云形状 球形 纺锤形(哑铃形) 花瓣形 (2)球棍模型和比例(填充)模型 丙烷的球棍模拟：；乙烯的比例模型： (3)杂化轨道模型 杂化方式 sp sp2 sp3 杂化轨道构型 3．六式 (1)化学式：表示物质组成的总称，如氯化钠：_________________；明矾：_________________ (2)分子式：只有分子晶体的化学式才是分子式，如臭氧：________；氨气：__________ (3)最简式：将化学式写成最简整数比形式，如乙烯：__________；葡萄糖：___________ (4)结构式：用化学键将所有原子连接起来，不一定表示其真实结构 如HClO：_________________；CO2：_________________ (5)结构简式：碳氢键全部省略，碳碳单键可省可不省，官能团不能省略 如乙烯：_________________；乙酸：_________________ (6)键线式：碳氢原子全部省略，其他原子不可省略，官能团不能省略 如3－甲基戊烷： ； 乙酸甲酯： ；丙烯：；1－丙醇： 4．电子式 (1)不能漏写没有参与成键的电子对，如氨气的电子式是_________________，而不是。 (2)不能错误合并离子，如过氧化钠的电子式是_________________，而不是。 (3)不能混淆化学键的类别，如H2O2的电子式是_________________，而不是。 (4)离子(或根)带电荷，基团不显电性。如OH－为_________________，—OH为。 (5)书写化合物的电子式时首先要正确判断是离子化合物还是共价化合物。 【典例4】(2025·北京第十一中学高三期中)下列化学用语或图示表达正确的是( ) A．sp2杂化轨道示意图： B．激发态H原子的轨道表示式： C．N2的p-p键的形成： D．电子式表示MgCl2形成过程： 【变式4-1】(2025·北京昌平高二期末)下列图示表达不正确的是( ) A．基态碳原子的轨道表示式： B．乙烯的球棍模型： C．H2O 的 VSEPR 模型： D．1s 的电子云图： 【变式4-2】(2026·北京丰台高三开学考试)下列化学用语的表达不正确的是( ) A．基态C原子的电子排布式：1s22s22p4 B．SO2的VSEPR模型： C．HCl分子中σ键的形成： D．用电子式表示K2S的形成： 【变式4-3】下列表达物质或结构的形成过程错误的是( ) A．用电子式表示Na2O的形成过程： B．HF的s-pσ键的形成： C．C原子sp2杂化轨道形成： D．π键的形成： 1 / 1 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 多样的分子空间结构 题型02 价层电子对互斥理论(VSEPR) 题型03 杂化轨道理论 题型04 化学用语  题型01 多样的分子空间结构 1．常见的分子空间结构 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′ 2．其他多原子分子的空间结构 【典例1】下列分子的空间结构为正四面体形的是( ) ①P4　 ②NH3　 ③CCl4　 ④CH4　⑤H2S　 ⑥CO2　 ⑦CHCl3　 ⑧SiF4 A．①③④⑦⑧　　 B．①③④⑤⑥ C．①③④⑧ D．②④⑤ 【答案】C 【解析】NH3的空间结构是三角锥形，H2S的空间结构是V形，CO2的空间结构是直线形，CHCl3是四面体但不是正四面体，故选C。 【变式1-1】下列分子或离子中，空间结构是平面三角形的是( ) A．CH4　　　　　B．NH C．HCHO D．CO2 【答案】C 【解析】CH4的空间结构是正四面体形，A项不符合题意；NH的空间结构是正四面体形，B项不符合题意；HCHO的空间结构是平面三角形，C项符合题意；CO2分子的空间结构是直线形，D项不符合题意。故选C。 【变式1-2】下列分子的空间结构模型正确的是( ) A．CO2： B．H2O： C．NH3： D．CH4： 【答案】D 【解析】CO2的空间结构为直线形，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的空间结构为正四面体形，D项正确。故选D。 【变式1-3】下列对应关系不正确的是( ) 选项 A B C D 中心原子所在族 ⅣA ⅤA ⅣA ⅥA 分子通式 AB4 AB3 AB2 AB2 空间结构 正四面体形 平面三角形 直线形 V形 【答案】B 【解析】当中心原子在ⅤA族，AB3分子应是三角锥形,如NH3。当中心原子在ⅣA族，AB4分子是正四面体形，如CH4,AB2分子是直线形,如CO2。当中心原子在ⅥA族，AB2分子是V形,如SO2。故选B。 题型02 价层电子对互斥理论(VSEPR) 1．价层电子对互斥理论的要点 价层电子对互斥理论认为，分子中的价层电子对之间总是尽可能地互相排斥，均匀地分布在分子中。分子的空间结构是“价层电子对”互相排斥的结果。 2．中心原子上的价层电子对的计算 (1)公式：中心原子的价层电子对数＝中心原子的σ键电子对数＋中心原子上孤电子对数 (2)σ键电子对数的计算 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的中心原子为O，形成两个H—Oσ键，即O有两对σ键电子对。 (3)中心原子上的孤电子对数的计算 中心原子上的孤电子对数＝(a－xb) 上式中a表示中心原子的价电子数；对于主族元素，a＝最外层电子数；对于阳离子，a＝价电子数－离子电荷数；对于阴离子，a＝价电子数＋|离子电荷数|。 x表示与中心原子结合的原子数 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．计算中心原子上价层电子对数的另一种方法(速算法-----常用) 对ABm型分子或离子，其中心原子价层电子对数(n)的判断方法： n＝(中心A原子的价电子数＋每个B原子提供的价电子数×m ± 电荷数)。 规定B原子提供的价电子数：H或卤素原子X为1；氧族元素O或S原子为0；N原子为-1 例如NH3分子：价层电子对数＝(5＋1×3)=4；SO42-离子：价层电子对数＝(6＋0×4+2)=4； NO2分子：价层电子对数＝(5＋0×2)= 2.5 = 3(取整数) 4．价层电子对互斥理论判断分子或离子的空间构型的具体思路 由电子的排列方式VSEPR模型分子或离子的空间结构 价层电子对数 电子对的 排列方式 VSEPR模型 及名称 孤电子对数 略去孤电子对的空间结构 分子(或离子)的空间结构名称 2 直线形 0 直线形 1 直线形 3 平面三角形 0 平面三角形 1 V形 2 直线形 4 四面体形 0 正四面体形 1 三角锥形 2 V形 3 直线形 5．常见分子或离子的空间结构的推测 分子或离子 中心原子上的孤电子对数 中心原子上的价层电子对数 VSEPR模型 VSEPR模型名称 空间结构 空间结构名称 CO2、BeCl2 0 2 直线形 直线形 CO32—、BF3 0 3 平面三角形 平面三角形 SO2、PbCl2 1 V形 CH4、CCl4 0 4 正四面体形 正四面体形 NH3、NF3 1 四面体形 三角锥形 H2O、H2S 2 V形 6．孤电子对对键角影响的理论解释 (1)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)中心原子上有孤电子对(价电子中未参加形成共价键的电子对)，会占据中心原子周围空间，与成键电子互相排斥，使分子的空间结构发生变化，键角也相应变化。如：H2O和H2S的VSEPR构型为四面体形，有两个成键电子对和孤电子对；氧的半径比硫要小，氧的孤电子对对成键电子排斥力力度更大，所以H2O的键角会比H2S要大。 【典例2】(2025·北京西城高二期中)下列分子或离子中，VSEPR模型和空间结构不一致的是( ) A．SO32- B．CO2 C．BeCl2 D．N3- 【答案】A 【解析】A项，SO32-中心原子S价层电子对数：，含1对孤电子对，VSEPR模型是四面体形，空间结构式三角锥，A符合题意；B项，CO2中心原子C价层电子对数：，不含孤电子对，VSEPR模型和空间结构均为直线形，B不符题意；C项，BeCl2中心原子Be价层电子对数：，不含孤电子对，VSEPR模型和空间结构均为直线形，C不符题意；D项，N3-中心原子N价层电子对数：，不含孤电子对，VSEPR模型和空间结构均为直线形，D不符题意；故选A。 【变式2-1】(2025·北京石景山高二期末)下列分子或离子中，VSEPR模型和空间结构不一致的是( ) A．NH3 B．NH4+ C．SO3 D．SO42- 【答案】A 【解析】A项，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项，NH4+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项，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项，SO42-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。 【变式2-2】(2025·北京丰台高二期中)下列分子或离子的模型与其空间结构不一致的是( ) A．NH4+ B．CO32- C．IO3- D．N3- 【答案】C 【解析】A项，N的价层电子对数为，孤电子对数为0，故其VSEPR模型与空间结构均为正四面体形，A错误；B项，C的价层电子对数为，孤电子对数为0，故其VSEPR模型与空间结构均为平面三角形，B错误；C项，I的价层电子对数为，孤电子对数为1，故其VSEPR模型与空间结构不一致，C正确；D项，N的价层电子对数为，孤电子对数为0，故其VSEPR模型与空间结构均为直线形，D错误；故选C。 【变式2-3】(2025·北京第二十二中学高三期中)下列对相关粒子的空间结构分类正确的是( ) A．平面三角形：SO3、NF3 B．形：O3、H2Se C．三角锥形：C2H2、PCl3 D．正四面体形：SiF4、CHCl3 【答案】B 【解析】A项，NF3的中心原子N原子形成3个共价键且存在1对孤电子对，为三角锥形，A错误；B项，O3键角为116.5°，中间氧原子提供2个电子，旁边两个氧原子各提供1个电子，构成一个特殊的化学键——三个氧原子均等地享有这4个电子，分子呈V形：，H2Se中Se的价层电子对数为4，有两个孤电子对，为V形，B正确；C项，C2H2中的碳原子为sp杂化，是直线形分子，C错误；D项，CHCl3中氢和氯原子半径不同，不是正四面体，D错误； 故选B。 题型03 杂化轨道理论 1．杂化轨道理论要点：中心原子上若干不同类型(主要是s、p轨道)、能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成同等数目、能量完全相同的新轨道。 2．杂化轨道的类型 (1)sp3杂化：sp3杂化轨道是由1个ns轨道和3个np轨道杂化而成，每个sp3杂化轨道都含有s和p的成分，sp3杂化轨道间的夹角为109°28′，空间结构为正四面体形。如，CH4、CF4、CCl4 (2)sp2杂化：sp2杂化轨道是由1个ns轨道和2个np轨道杂化而成的，每个sp2杂化轨道含有s和p成分，sp2杂化轨道间的夹角都是120°，呈平面三角形。如，BF3 (3)sp杂化：sp杂化轨道是由1个ns轨道和1个np轨道杂化而成的，每个sp杂化轨道含有s和p的成分，sp杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形。如，BeCl2 3．判断中心原子杂化轨道类型的方法 (1)根据价层电子对互斥模型判断中心原子的杂化类型、空间结构。 在确定了分子或离子的中心原子上的成键电子对数和孤电子对数后，可以依据下面的方法确定其中心原子的杂化轨道类型：σ键电子对数(成键电子对数)+孤电子对数=价电子对数=杂化轨道数。 根据杂化类型及孤电子对数即可判断分子或离子的空间结构，列表如下： 价层电子对数 杂化轨道类型 成键电子对数 孤电子对数 杂化轨道数 分子空间结构 实例 2 sp 2 0 2 直线形 BeCl2、CO2、HCN 3 sp2 3 0 3 平面三角形 BF3、SO3、CO32— 2 1 V形 SnBr2、SO2、NO2— 4 sp3 4 0 4 四面体形 CHCl3、SiCl4、PO43— 3 1 三角锥形 NH3、PCl3、SO32— 2 2 V形 OF2、H2O、NH2— (2)有多个中心原子时，则根据：“杂化轨道数==价层电子对数==σ键电子对数＋孤电子对数”来判断 如：三聚氰胺分子的结构简式如图所示，分析氮原子、碳原子的杂化类型 杂化类型 价层电子对数 σ键电子对数 孤电子对数 孤电子对数确定方法 ①号氮原子 sp3 4 3 1 氮原子最外层有5个电子，形成了3对共用电子对，则有一对孤对电子 ②号氮原子 sp2 3 2 1 ③号碳原子 sp2 3 3 0 碳原子最外层4个电子，形成了4对共用电子对，所以碳上无孤对电子 (3)根据杂化轨道间的夹角判断 杂化轨道间的夹角 杂化轨道类型 109º28´ sp3 120º sp2 180º sp (4)根据分子或离子的空间结构判断 分子或离子的空间结构 杂化轨道类型 正四面体形 sp3 平面三角形 sp2 直线形 sp (5)根据共价键类型判断 由杂化轨道理论可知，原子之间成键时，未参与杂化的轨道用于形成π键，杂化轨道用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。对于能明确结构式的分子、离子，其中心原子的杂化轨道数n=中心原子形成的σ键数+中心原子上的孤电子对数，即可将结构式和电子式相结合，从而判断中心原子形成的σ键数和中心原子上的孤电子对数，进而判断杂化轨道数。例如： ①在SiF4分子中，基态硅原子有4个价电子，与4个氟原子形成4个σ键，没有孤电子对，n=4,则SiF4分子中硅原子采用sp3杂化。 ②在HCHO分子中，基态碳原子有4个价电子，与2个氢原子形成2个σ键，与氧原子形成C=O,C=O中有1个σ键、1个π键，没有孤电子对，n=3,则HCHO分子中碳原子采用sp2杂化。 ⑥以碳原子为中心原子的分子中碳原子的杂化类型 ①没有形成π键，为sp3杂化：CH4、CCl4、 ②形成一个π键，为sp2杂化：CH2=CH2、苯(大π键)、、 ③形成两个π键，为sp杂化：CH≡CH、O=C=O(CO2)、S=C=S(CS2) 【典例3】(2025·北京东城高二期末)下图表示某原子在形成分子时的杂化过程。关于该过程，下列说法正确的是( ) A．该过程表示的是sp3杂化 B．图中的s轨道可能属于K层 C．杂化后，轨道可用于形成π键 D．杂化前，p轨道可能比s轨道的能量低 【答案】C 【解析】A项，该过程为sp2杂化，同一能层上的1个s轨道和2个p轨道杂化形成键角为120°的3个sp2，还有1个pz轨道未参与杂化，A错误；B项，K层上只有1s轨道，没有p轨道，则图中的s轨道不可能属于K层，应该在L层及以后能层，B错误；C项，由图可知，该过程表示sp2杂化，未参与杂化的pz轨道用于形成派键，C正确；D项，由杂化原则可知，只有能量相近的轨道才能相互杂化，即同一能级上的ns和np轨道才能杂化，则杂化前，p轨道比s轨道的能量高，D错误；故选C。 【变式3-1】(2025·北京第二中学高二期末)下列微粒的中心原子是sp2杂化的是( ) A．H2O B．SO42- C．CO2 D．CH3+ 【答案】D 【解析】A项，H2O中心原子价层电子对，中心原子采取sp3杂化，A错误；B项，SO42-中心原子价层电子对，中心原子采取sp3杂化，B错误；C项，CO2中心原子价层电子对，中心原子采取sp杂化，C错误；D项，CH3+中心原子价层电子对，中心原子采取sp2杂化，D正确；故选D。 【变式3-2】(2025·北京延庆高二期中)下列分子中，中心原子杂化轨道类型为sp3且分子构型为三角锥形的是( ) A．CH4 B．NH3 C．BF3 D．H2O 【答案】B 【解析】A项，CH4的中心原子C原子的价层电子对数为：，则中心原子C为sp3杂化，无孤对电子，分子构型为正四面体形，故A不符合题意；B项，NH3的中心原子N原子的价层电子对数为：，则中心原子N为sp3杂化，有1对孤对电子，分子构型为三角锥形，故B符合题意；C项，BF3的中心原子B原子的价层电子对数为：，则中心原子B为sp2杂化，无孤对电子，分子构型为平面三角形，故C不符合题意；D项，H2O的中心原子O原子的价层电子对数为：，则中心原子O为sp3杂化，有2对孤对电子，分子构型为V形，故D不符合题意；故选B。 【变式3-3】(2025·北京第一中学高二期中)已知：NH3分子为三角锥形结构(如图)。下列说法不正确的是( ) A．N原子的3个轨道与3个氢原子的轨道重叠形成共价键 B．NH3分子中键的键长和键能均相同 C．N原子的价层有一对电子未参与成键 D．NH3分子中的化学键均为σ键 【答案】A 【解析】A项，NH3分子N原子的杂化方式为sp3，N原子的3个sp3杂化轨道与3个氢原子的1s轨道重叠形成共价键，故A错误；B项，NH3分子中N-H键均为sp3-sσ键，则NH3分子中N-H键的键长和键能均相同，故B正确；C项，由分子结构图可知，NH3分子中价层电子对数为4，含有1对孤电子对，且形成3个N-H键，孤电子对未参与成键，故C正确；D项，由分子结构图可知，NH3分子中含有3个N-H键，即化学键均为σ键，故D正确；故选A。 题型04 化学用语 1．基态原子核外电子排布的化学用语 (1)各类要求的电子排布式(以铁元素为例) ①电子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2 ②简化电子排布式：[Ar]3d64s2 ③价电子(外围电子、特征电子)排布式：3d64s2 ④最外层电子排布式：4s2 ⑤M层电子排布式：3s23p63d6 ⑥最高能级电子排布式：3d6 (2)各类要求的电子排布图 ①电子排布图： ②轨道表示式： ③价电子排布图： (3)原子结构示意图： 2．微粒模型 (1)原子轨道模型 符号 s p d 电子云形状 球形 纺锤形(哑铃形) 花瓣形 (2)球棍模型和比例(填充)模型 丙烷的球棍模拟：；乙烯的比例模型： (3)杂化轨道模型 杂化方式 sp sp2 sp3 杂化轨道构型 3．六式 (1)化学式：表示物质组成的总称，如氯化钠：NaCl；明矾：KAl(SO4)2·12H2O (2)分子式：只有分子晶体的化学式才是分子式，如臭氧：O3；氨气：NH3 (3)最简式：将化学式写成最简整数比形式，如乙烯：CH2；葡萄糖：CH2O (4)结构式：用化学键将所有原子连接起来，不一定表示其真实结构 如HClO：H－O－Cl；CO2：O＝C＝O (5)结构简式：碳氢键全部省略，碳碳单键可省可不省，官能团不能省略 如乙烯：CH2＝CH2；乙酸：CH3COOH (6)键线式：碳氢原子全部省略，其他原子不可省略，官能团不能省略 如3－甲基戊烷： ； 乙酸甲酯： ；丙烯：；1－丙醇： 4．电子式 (1)不能漏写没有参与成键的电子对，如氨气的电子式是，而不是。 (2)不能错误合并离子，如过氧化钠的电子式是，而不是。 (3)不能混淆化学键的类别，如H2O2的电子式是，而不是。 (4)离子(或根)带电荷，基团不显电性。如OH－为，—OH为。 (5)书写化合物的电子式时首先要正确判断是离子化合物还是共价化合物。 【典例4】(2025·北京第十一中学高三期中)下列化学用语或图示表达正确的是( ) A．sp2杂化轨道示意图： B．激发态H原子的轨道表示式： C．N2的p-p键的形成： D．电子式表示MgCl2形成过程： 【答案】A 【解析】A项，sp2杂化形成的原子轨道为平面三角形，其杂化轨道示意图为，A正确；B项，K层只有s能级，没有p能级，则H原子1s能级上的电子可以跃迁到L能层的s能级或p能级上，B错误；C项，N2的p-pσ键是头碰头方式重叠形成，电子云图为，C错误；D项，MgCl2为离子化合物，用电子式表示其形成过程时，应该是Mg失去电子，Cl得到电子：，D错误；故选A。 【变式4-1】(2025·北京昌平高二期末)下列图示表达不正确的是( ) A．基态碳原子的轨道表示式： B．乙烯的球棍模型： C．H2O 的 VSEPR 模型： D．1s 的电子云图： 【答案】A 【解析】A项，基态碳原子的轨道表示式应该为，A错误；B项，乙烯中含有碳碳双键且半径碳比氢大，B正确；C项，水的中心O原子的价层电子对数为，孤电子对数为2，VSEPR模型为四面体形，C正确；D项，电子云是处于一定空间运动状态的电子在原子核外空间的概率密度分布的形象化描述，1s电子云图为，D正确；故选A。 【变式4-2】(2026·北京丰台高三开学考试)下列化学用语的表达不正确的是( ) A．基态C原子的电子排布式：1s22s22p4 B．SO2的VSEPR模型： C．HCl分子中σ键的形成： D．用电子式表示K2S的形成： 【答案】A 【解析】A项，基态C原子的电子序数为6，核外电子数为6，其电子排布式应为1s22s22p2，A错误；B项，SO2中心原子S的价层电子对数为=3，且含有1个孤电子对，VSEPR模型为平面三角形，选项中模型符合平面三角形特征，B正确；C项，HCl分子中H的1s轨道与Cl的3p轨道通过头碰头重叠形成σ键，图示过程正确表示了s-p轨道重叠形成σ键的过程，C正确；D项，K2S为离子化合物，由2个K+和1个S2-构成。电子式形成过程中，2个K原子各失去1个电子，S原子得到2个电子形成S2-，S2-最外层满足8电子稳定结构，电子式书写正确，D正确；故选A。 【变式4-3】下列表达物质或结构的形成过程错误的是( ) A．用电子式表示Na2O的形成过程： B．HF的s-pσ键的形成： C．C原子sp2杂化轨道形成： D．π键的形成： 【答案】C 【解析】A项，Na2O是离子化合物，用电子式表示Na2O的形成过程：，A正确；B项，HF是共价化合物，H的s轨道与F的p轨道形成头碰头的s-pσ键，B正确；C项，C原子sp2杂化轨道形成： ，C错误；D项，π键的形成是p轨道肩并肩形成：，D正确； 故选C。 1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $