2.2分子的空间构型 知识清单 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

选修二 第二章 第二节 分子的空间构型 知识点总结 ( 1 )选修2 第二章第二节 分子的空间结构 学科网（北京）股份有限公司 知识点一：分子结构的测定 许多现代仪器和方法可测定分子结构，如红外光谱、晶体X射线衍射等。红外光谱可以测定分子中含有哪些化学键或官能团。 知识点二：多样的分子结构 1、分子的立体结构 （1） 概念：指多原子构成的共价分子中的原子的空间关系问题。共价分子中一定存在共价键，共价键的方向性使得分子中的原子按一定的空间结构排列，形成了分子的构型。例如，三原子分子的立体结构有直线形和V形两种。如CO2分子呈直线形，而H2O分子呈V形，两个H-O键的键角为105º。 （2） 作用：分子构型对物质的活泼性、极性、状态、颜色、磁性和生物活性等性质起着决定性的作用。 注意：双原子分子均为直线形结构，所以不存在立体结构。 2、形形色色的分子 不同分子，构型不同。常见分子立体构型见下表： 分子类型 化学式 立体构型 结构式 键角 比例模型 球棍模型 三原子分子 CO2 直线形 O=C=O 180º H2O V形 105º 四原子分子 CH2O 平面三角形 120º NH3 三角锥形 107º 五原子分子 CH4 正四面体形 109º28， 3、分子空间结构的测定： 分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。所谓分子立体结构其实只是分子中的原子处于平衡位置时的模型。当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现吸收峰。通过计算机模拟，可以得知各吸收峰是由哪一个化学键、哪种振动方式引起的，综合这些信息，分析出分子的立体结构。 知识点三：价层电子对互斥模型 1、价层电子对互斥理论（VSEPR theory） （1）内容：分子中的价层电子对（包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对）由于相互排斥作用，尽可能趋向于彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间构型。电子对之间的夹角越大，排斥力越小。 （2）VSEPR模型特征：用有区别的标记表示分子中的孤电子对和成键电子，如NH3的VSEPR模型为： （3）路易斯结构式：用短线表示共用电子对，用小黑点表示未成键价电子的结构式。 如HF的路易斯结构式为；HCN的路易斯结构式为。 2、利用价层电子对互斥理论判断分子的空间构型 （1）VSEPR模型把分子分成以下两大类： ①中心原子上的价电子都用于形成共价键，如CO2、CH2O、CH4等分子中的碳原子，它们的立体结构可用中心原子周围的原子数n来预测。 中心原子周围的原子数 价电子对数 电子对排布方式 空间构型 键角 范例 n=2 2 直线形 180º CO2、BeCl2、CS2 n=3 3 平面三角形 120º CH2O、BF3 n=4 4 正四面体形 109º28， CH4、CCl4 ②中心原子上有孤电子对的分子或离子，如NH3，HCN和H3O+，中心原子的孤电子对也要占据中心原子周围的空间，并参与相互排斥 化学式 结构式 VSEPR模型 立体构型 空间构型 NH3 三角锥形 HCN H-C≡N: 直线形 H3O+ ( .. ) 三角锥形 （1） （2） （2）中心原子上的孤电子对数的确定： 中心原子上的孤电子对数。式中的a为中心原子的价电子数，对于主族元素来说，价电子数等于原子的最外层电子数；x为与中心原子结合的原子数；b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子等于“8-该原子的价电子数”。例如，SO2的中心原子为S，S的价电子数为6（即S的最外层电子数为6），则a=6。与中心原子S结合的O的个数为2，则x=2。与中心原子结合的O原子最多能接受的电子数为2，则b=2.所以，SO2中的中心原子S上的孤电子对数。 对于阳离子来说，a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数，x和b的计算方法不变。对于阴离子来说，a为中心原子的价电子数加上离子的电荷数（绝对值），x和b的计算方法也不变。例如NH4+中N的孤电子对数；CO32-中C的孤电子对数。 知识点四：杂化轨道理论简介 1、 杂化与杂化轨道的概念 （1） 轨道的杂化：在形成多原子分子时，中心原子内部能量相近的原子轨道重新组合生成与原轨道数相等的一组新轨道的过程。 （2） 杂化轨道：杂化后形成的新的能量相同的一组原子轨道。 注意： ①杂化前后轨道数目不变。杂化后轨道伸展方向、形状发生改变。电子云一头大，一头小，成键时重叠程度更大。 ②杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤对电子。 2、 杂化的过程 杂化轨道理论认为在形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。如CH4分子的形成过程：碳原子2s轨道中1个电子吸收能量跃迁到2p空轨道上，这个过程称为激发，但此时各个轨道的能量并不完全相同，于是1个2s轨道和3个2p轨道“混合”起来，形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道（其中每个杂化轨道中s成分占1/4，p成分占3/4），然后4个sp3杂化轨道上的电子间相互排斥，使四个杂化轨道指向空间距离最远的正四面体的四个顶点，碳原子以4个sp3杂化轨道分别于4个氢原子的1s轨道形成4个C-Hσ键，从而形成CH4分子。由于4个C-H键完全相同，所以形成的CH4分子为正四面体形，键角是109º28，。 ( sp 3 ) ( 2p ) ( 2s ) ( 2p ) ( 2s ) 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1个p轨道 1个s轨道2个p轨道 1个s轨道3个p轨道 杂化轨道的数目 2 3 4 杂化轨道间的夹角 180º 120º 109º28， 空间构型 直线型 平面三角形 正四面体形 实例 CO2、C2H2 BF3、苯、乙烯 CH4、CCl4 拓展应用 拓展一：利用价层电子对互斥理论确定分子或离子空间构型的方法 1、确定中心原子A的价层电子对数目 中心原子A的价层电子数与配位体X提供的电子数之和的一半，就是中心原子A价层电子对的数目。例如：BF3分子，B原子有3个价电子，三个F原子各提供一个价层电子，共有6个价电子，所以B原子价层电子对数为3。如果是离子，则应加上或减去与离子电荷数相应的电子数。如PO43-中P原子的价层电子对数应加上3，而NH4+中N原子的价层电子对数应减去1。 2、确定价层电子对的空间构型 由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能地相互远离。价层电子对的空间构型与价层电子对数目的关系如下表： 价层电子对数目 价层电子对构型 2 直线形 3 三角形 4 四面体形 5 三角双锥形 6 八面体形 3、分子空间构型的确定 价层电子对有成键电子对和孤电子对之分，价层电子对的总数减去成键电子对数，得孤电子对数。根据成键电子对数和孤电子对数，可以确定相应的较稳定的分子几何构型，如下表所示： 价层电子对数目 价层电子对的空间构型 成键电子对数 孤电子对数 电子对的排列方式 分子的空间构型 实例 2 直线形 2 0 直线形 BeCl2、CO2 3 三角形 3 0 平面三角形 BF3、SO3 2 1 V形 SnBr2、PbCl2 4 四面体形 4 0 四面体形 CH4、CCl4 3 1 三角锥形 NH3、PCl3 2 2 V形 H2O 注意：利用上表判断分子几何构型时注意： ①如果在价层电子对中出现孤电子对时，价层电子对空间构型还与下列斥力顺序有关：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。因此价层电子对空间构型为三角形和四面体形时，孤电子对的存在会改变成键电子对的分布空间。所以NH3、H2O分子的键角应小于109º28，。 ②对于分子中有双键、三键等多重键时，使用价层电子对理论判断其分子构型时，双键的两对电子和三键的三对电子只能作为一对电子来处理，或者说在确定中心原子的价层电子对总数时不包括π电子。 拓展二：判断分子的中心原子杂化轨道类型的方法 1、看中心原子有没有形成双键或三键，如果有1个三键，则其中有2个π键，用去了2个p轨道，形成的是sp杂化；如果有1个双键则其中有1个π键，形成的是sp2杂化；如果全部是单键，则形成的是sp3杂化。没有填充电子的空轨道一般不参与杂化，1对孤电子对占据1个杂化轨道。 2、根据杂化轨道的空间分布构型判断 ①若杂化轨道在空间的分布为正四面体或三角锥形，则分子的中心原子发生sp3杂化。 ②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子的中心原子发生sp2杂化。 ③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子的中心原子发生sp杂化。 3、 根据杂化轨道之间的夹角判断 若杂化轨道之间的夹角为109º28，，则分子的中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120º，则分子的中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180º，则分子的中心原子发生sp杂化。 ( 1 )选修2 第二章第二节 分子的空间结构 学科网（北京）股份有限公司 $