第2章 第2节 第1课时 分子空间结构的理论分析-【金版新学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2同步课堂高效讲义教师用书word（鲁科版，单选）

本讲义聚焦共价分子空间结构的理论分析，系统梳理杂化轨道理论（sp、sp²、sp³杂化类型及实例）、价电子对互斥理论（价电子对数与空间结构关系）、等电子原理，构建从甲烷结构引入到理论应用的学习支架。 资料通过表格对比杂化类型、孤电子对计算实例（如H₂O、NH₃）及探究活动，培养科学思维（模型建构、证据推理），练习题强化理解，课中辅助教学，课后助力查漏补缺，深化“结构决定性质”的化学观念。

第2节　共价键与分子的空间结构 第1课时　分子空间结构的理论分析 [素养发展目标]　1．结合实例了解共价分子具有特定的空间结构，并可运用相关理论和模型进行解释和预测。　2．了解一些杂化轨道理论的基本思想，并能用杂化轨道知识解释甲烷、乙烯、乙炔、氨、苯等分子中共价键的形成原因以及相应分子的空间结构。　3．理解价电子对互斥理论和等电子原理。 一、杂化轨道理论 1．甲烷分子的组成和结构 分子式 空间结构 空间填充模型 球棍模型 CH4 2．杂化轨道理论 (1)杂化原子轨道(杂化轨道) ①原子轨道的杂化：原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的原子轨道的过程。 ②杂化轨道：原子轨道杂化后形成的一组新的原子轨道叫杂化原子轨道，简称杂化轨道。 ③特点：形成杂化轨道可以使原子与其他原子的原子轨道成键时重叠的程度更大，形成的共价键更牢固。 (2)甲烷中碳原子的杂化类型 3．杂化轨道的类型 杂化类型 sp sp2 sp3 参与杂化的原子轨道及数目 1个s轨道和1个p轨道 1个s轨道和2个p轨道 1个s轨道和3个p轨道 杂化轨道的数目 2个 3个 4个 杂化轨道间的夹角 180° 120° 109°28′ 空间构型 直线形 平面三角形 正四面体形 实例 C2H2、BeCl2 C2H4、BF3 CH4、CCl4 4．苯分子的空间结构分析 (1)苯的空间结构 (2)苯分子中的大π键：六个碳原子上各有一个未参与杂化的垂直于碳环平面的2p轨道，这六个轨道以“肩并肩”的方式重叠形成含有六个电子、属于六个碳原子的大π键。 学生用书第28页 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。　　 二、价电子对互斥理论 1．价电子对互斥理论 (1)基本观点：分子中的中心原子的价电子对——成键电子对和孤电子对由于相互排斥作用，处于不同的空间取向且尽可能趋向于彼此远离。 (2)空间取向的说明 ①两个原子之间的成键电子不论是单键还是多重键，均看作一个空间取向； ②一对孤电子对可以看作一个空间取向。 (3)孤电子对的计算方法 中心原子的孤电子对数＝(中心原子的价电子数－其他原子的未成对电子数之和)/2。 例：H2O的中心原子为O原子，其价电子数为6，H原子的未成对电子数为1，可知：氧原子上的孤电子对数＝＝2。 2．价电子对与分子空间结构的对应关系表 ABn 价电子对数 空间结构模型 分子的空间结构 键角 n＝2 2 直线形 180° n＝3 3 平面三角形 120° 续表 ABn 价电子对数 空间结构模型 分子的空间结构 键角 n＝4 4 正四面体 109°28′ n＝5 5 三角双锥 90°、120° n＝6 6 正八面体 90° 3．等电子原理 (1)基本观点：化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子具有相同的空间结构和相同的化学键类型等结构特征。 (2)举例 离子 通式 中心原子杂化类型 空间结构 SO和PO AX4 sp3 正四面体 SO和ClO AX3 sp3 三角锥形 1．(2022·山东临沂期末)下列关于杂化轨道的叙述中，不正确的是(　　) A．s轨道和p轨道杂化不可能出现sp4杂化 B．杂化轨道可用于形成σ键、π键或用于容纳未参与成键的孤电子对 C．杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变 D．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180° B　[由于np能级只有3个原子轨道，所以s轨道和p轨道杂化只有sp3、sp2、sp 3种，不可能出现sp4杂化，A正确；杂化轨道只能用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对，不能用于形成π键，B错误；原子轨道发生杂化时，轨道数不变，但轨道的形状发生了改变，C正确；sp3杂化轨道夹角是109°28′，sp2杂化轨道夹角是120°，sp杂化轨道的夹角为180°，D正确。] 2．下列分子或离子的VSEPR模型与其空间结构一致的是(　　) A．BF3　　　　　　　 B．NH3 C．H2O D．ClO A　[BF3价电子对数为3＋×(3－1×3)＝3＋0＝3，VSEPR模型为平面三角形，空间结构为平面三角形，故A符合题意；NH3价电子对数为3＋×(5－1×3)＝3＋1＝4，VSEPR模型为四面体形，空间结构为三角锥形，故B不符合题意；H2O价电子对数为2＋×(6－1×2)＝2＋2＝4，VSEPR模型为四面体形，空间结构为角形，故C不符合题意；ClO价电子对数为3＋×(7＋1－2×3)＝3＋1＝4，VSEPR模型为四面体形，空间结构为三角锥形，故D不符合题意。] 学生用书第29页 探究一　中心原子杂化轨道类型的判断 1．碳原子的轨道表示式为。根据共价键理论每个C原子可以结合几个H原子？ 提示：C原子有2个未成对电子，所以仅能结合2个H原子形成化合物CH2。 2．甲烷分子的中心碳原子采用的是什么杂化类型？ 提示：sp3。 3．已知硼氮苯的结构与苯的结构相似，均是平面正六边形结构，则硼氮苯中N原子和B原子的轨道杂化方式是什么？ 提示：由于B原子和N原子均为平面结构，故二者的杂化方式均是sp2杂化。 判断中心原子杂化轨道类型的方法 1．根据杂化轨道的空间结构判断 (1)若杂化轨道在空间的分布为四面体，则中心原子发生sp3杂化； (2)若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则中心原子发生sp2杂化； (3)若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则中心原子发生sp杂化。 2．根据杂化轨道之间的夹角判断 (1)若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则中心原子发生sp3杂化； (2)若杂化轨道之间的夹角为120°，则中心原子发生sp2杂化； (3)若杂化轨道之间的夹角为180°，则中心原子发生sp杂化。 3．根据中心原子的价电子对数判断 (1)若价电子对数为2，则中心原子发生sp杂化； (2)若价电子对数为3，则中心原子发生sp2杂化； (3)若价电子对数为4，则中心原子发生sp3杂化。 1．下列各项中分子的中心原子形成的杂化轨道类型相同的是(　　) A．CO2与H2O　　　　　　 B．CH4与NH3 C．BeCl2与BF3 D．C2H2与C2H4 B　[C2H2、CO2和BeCl2的中心原子都是采取sp杂化，C2H4、BF3的中心原子都是采取sp2杂化，CH4、H2O和NH3的中心原子都是采取sp3杂化。故B项正确。] 学生用书第30页 探究二　价电子对互斥理论对分子空间结构的判断 1．VSEPR模型和分子的空间结构二者相同吗？ 提示：不一定相同。VSEPR模型指的是包括σ键电子对和孤电子对在内的空间构型；分子的空间结构指的是组成分子的所有原子(只考虑分子内的σ键)所形成的空间结构。若分子中没有孤电子对，VSEPR模型和分子空间结构一致；若分子中有孤电子对，VSEPR模型和分子空间结构不一致。 2．SiCl4、SO、SiO、PO四种微粒是等电子体吗？为什么？若是，微粒的空间结构是什么？ 提示：SiCl4、SO、SiO、PO四种微粒的组成通式和价电子总数都相等，互为等电子体，都呈四面体结构。 3．NH3和H3O＋两种微粒是等电子体吗？为什么？若是，微粒的空间结构是什么？ 提示：NH3和H3O＋两种微粒的组成通式和价电子总数都相等，是等电子体，其空间结构是三角锥形。 VSEPR模型预测分子或离子的立体构型 1．中心原子上的价电子都用于形成共价键的分子 ABn n＝2 n＝3 n＝4 价电子对数 2 3 4 电子对排布方式　　 立体构型名称 直线形 平面三角形 正四面体形 键角 180° 120° 109°28′ 实例 CO2 BF3 CH4 2．中心原子上有孤电子对的分子 对于中心原子上有孤电子对(未用于形成共价键的电子对)的分子，中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间，并互相排斥使分子呈现不同的立体构型。 化学式 含孤电子对的VSEPR 模型 分子或离子的立体构型 分子或离子的 立体构型名称 H2O 角形 续表 化学式 含孤电子对的VSEPR模型 分子或离子的 立体构型 分子或离子的立体构型名称 NH3 三角锥形 HCN 直线形 H3O＋ 三角锥形 SO2 角形 学生用书第31页 2．有下列分子或离子：①CS2，②PCl3，③H2S，④CH2O，⑤H3O＋，⑥NH，⑦BF3，⑧SO2。 粒子的空间结构为直线形的有________；粒子的空间结构为角形的有________；粒子的空间结构为平面三角形的有________；粒子的空间结构为三角锥形的有________；粒子的空间结构为正四面体形的有________。 解析：　中心原子上孤电子对数及粒子的空间结构如下表。 ABn 中心原子孤电子对数 分子或离子 分子或离子的空间结构 AB2 0 CS2 直线形 AB3 CH2O、BF3 平面三角形 AB4 NH 正四面体 AB2 1 SO2 角形 AB3 PCl3、H3O＋ 三角锥形 AB2 2 H2S 角形 答案：　①　③⑧　④⑦　②⑤　⑥ 1．下列关于杂化轨道的叙述正确的是(　　) A．杂化轨道可用于形成σ键，也可用于形成π键 B．杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对 C．NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的3个p轨道与H原子的s轨道杂化而成的 D．在乙烯分子中1个碳原子的3个sp2杂化轨道与3个氢原子的s轨道重叠形成3个C—H σ键 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正确，A错误；NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的1个s轨道和3个p轨道杂化而成的，C错误；在乙烯分子中，1个碳原子的3个sp2杂化轨道中的2个sp2杂化轨道与2个氢原子的1s轨道重叠形成2个C—H σ键，剩下的1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成1个C—C σ键，D错误。] 2．下列分子中，中心原子的杂化类型相同，分子的空间结构也相同的是(　　) A．H2O、SO2　　　　　　 B．BeCl2、CO2 C．H2O、NH3 D．NH3、HCHO B　[A项，H2O中氧原子为sp3杂化，分子的空间结构为角形，SO2中硫原子为sp2杂化，分子的空间结构为角形；B项，BeCl2和CO2的中心原子都是sp杂化，分子的空间结构为直线形；C项，NH3中氮原子为sp3杂化，分子的空间结构为三角锥形；D项，HCHO中碳原子为sp2杂化，分子的空间结构为平面三角形。] 3．用VSEPR模型预测下列分子或离子的空间结构，其中不正确的是(　　) A．NH为正四面体形 B．CS2为直线形 C．HCN为折线形(角形) D．PCl3为三角锥形 C　[NH、CS2、HCN、PCl3结构中价电子对数分别为4对、2对、2对、4对，VSEPR模型分别为正四面体形、直线形、直线形、四面体形，其中前三者中心原子均参与成键，空间结构就是VSEPR模型，PCl3分子中有1对孤电子对，所以空间结构为三角锥形。] 4．(1)在形成氨气分子时，氮原子中的原子轨道发生sp3杂化形成4个________________，形成的4个杂化轨道中，只有________个含有未成对电子，所以只能与________个氢原子形成共价键，又因为4个sp3杂化轨道有一对____________，所以氨气分子中的键角与甲烷不同。 (2)H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋中O原子采用________杂化。H3O＋中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大，原因为____________________________________________ ________________________________________________________________________。 解析：　(1)在形成NH3分子时，氮原子的2p轨道和2s轨道发生sp3杂化，形成4个杂化轨道，含有一对孤电子对，3个未成键的单电子，可以与3个氢原子形成3个σ键。(2)H3O＋的价电子对数为4对，所以杂化方式为sp3杂化；H3O＋中只有一对孤电子对，H2O中有两对孤电子对，对形成共价键的排斥力H2O大于H3O＋，使得H3O＋中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大。 答案：　(1)sp3杂化轨道　3　3　孤电子对 (2)sp3　H3O＋离子中有一对孤电子对，H2O分子中有两对孤电子对，对形成的H—O键的排斥力：H2O大于H3O＋，造成H3O＋中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大 学科网（北京）股份有限公司 $