第28讲 两大理论与分子的空间结构 课件-2026届高三化学一轮复习

第七章 分子结构与性质 第28讲— 两大理论与分子的空间结构 新人教版 高中化学 2026届 一轮复习 教材回归 选必二 P44 【2025·广西】硅胶可由原硅酸脱水缩合制得，如图。下列说法正确的是 A．Cl-的电子式为 B．59Co的中子数为27 C．硅胶中O采取杂化sp2杂化 D．SiO44-的空间结构为正四面体 真题引入 【自主整理】完成P151页“考点一 价层电子对互斥模型（VSEPR model）” 【2min】 D 知识梳理 知识点一 价层电子对互斥模型 （VSEPR model） 指分子中的中心原子与结合原子间的σ键电子对和中心原子上的孤电子对 1、价层电子对互斥模型(VSEPR model)的用途？ 预测分子的空间结构 3、价层电子对互斥模型(VSEPR model)的内容？ 阅读教材P44，回答下列问题： 2、什么叫做价层电子对？ 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。 ABn型分子： 价层电子对 互相排斥 尽可能远离 能量最低最稳定 （排斥力最小原则） 【思考1】根据中心原子的价层电子对存在的空间取向尽量彼此远离的原则， 请写出不同价层电子对数相应的VSEPR模型 价层电子对数 2 3 4 5 6 VSEPR 模型 VSEPR 模型名称 直线形 平面三角形 四面体形 三角双锥 八面体形 重难点突破 知识点一 价层电子对互斥模型 （排斥力最小原则） 【思考2】中心原子价层电子对数如何确定？ 价层电子对数=σ 键电子对 + 中心原子上的孤电子对数 ①σ 键电子对数 -----“由化学式确定” σ键电子对数＝中心原子结合的原子数 化学式 中心原子 结构式 σ键数 σ键电子对数 H2O O NH3 N CO2 C CH2O C 2 3 2 3 注意：多重键只计其中σ键的电子对，不计π键电子对。 O=C=O H－O－H 2 3 3 2 重难点突破 知识点一 价层电子对互斥模型 【思考2】中心原子价层电子对数如何确定？ 价层电子对数=σ 键电子对 + 中心原子上的孤电子对数 ②中心原子上的孤电子对数 法一：已知结构，可以根据电子式直接确定 0 “孤电子对”指成对，但不成键的价电子。 1 2 0 【再思考】如果无法写出电子式如CO32- SO42-，如何分析孤电子对数？ 重难点突破 知识点一 价层电子对互斥模型 【思考2】中心原子价层电子对数如何确定？ 价层电子对数=σ 键电子对 + 中心原子上的孤电子对数 ②中心原子上的孤电子对数 中心原子上孤电子对数＝ (a-xb) 2 1 中心原子价电子数 与中心原子结合的原子数 与中心原子结合的原子最多能接受的电子数(H为1，其它原子为：8-价电子数) 对主族元素，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|。 法二：根据公式计算确定 重难点突破 知识点一 价层电子对互斥模型 【试一试】填写下表，总结VSEPR 构型与粒子实际的空间构型的关系？ 实例 σ键电子对数 孤电子对数 价层电子对数 VSEPR 模型 空间结构 BeCl2、CO2 ___ ___ ___ ___ ___ BF3、SO3、CO32- ___ ___ ___ ___ ___ O3、SO2 ___ ___ ___ CH4、 PO4 3- 、NH4+ ___ ___ ___ ___ ___ NH3、SO32- ___ ___ ___ H2O、I3+ ___ ___ ___ 2 2 0 直线形 直线形 3 3 0 平面三角形 平面三角形 1 2 V形（角形） 4 0 2 2 1 3 4 四面体形 正四面体形 三角锥形 V形（角形） 【练习】根据VSEPR模型判断ClO-、ClO2-、ClO3-、ClO4-的立体构型 直线形 V形 三角锥形 正四面体形 含孤电子对的VSEPR模型 粒子空间结构模型 略去孤电子对 VSEPR 构型与粒子实际的空间构型的关系 模型建立 思考一：N3- 离子的空间构型该如何判断？ 拆成ABn型 思考二：HCN和HCHO分子的空间构型该如何计算？ 写结构式 思考三：NO2空间构型该如何计算？ 在计算孤电子对数时，出现 0.5 或 1.5，则把小数进位为整数，即 1或 2 。 【2025·湖南卷】NO3-空间构型？ A的价层电子对数 成键电子对数 孤电子对数 A的价层电子对排布方式 分子空间构型 分子 类型 实 例 5 5 0 三角双锥 AB5 4 1 变形四面体 AB4 3 2 T形 AB3 2 3 直线形 AB2 ClF3 SF4 PCl5 拓展延申 l3- A的价层电子对数 成键电子对数 孤电子对数 A的价层电子对排布方式 分子空间构型 分子类型 实 例 6 6 0 正八面体形 5 1 四方锥形 4 2 平面正方形 IF5 AB6 AB5 AB4 SF6 拓展延申 ICl4- “四步法”推测分子(或离子)的空间结构 【思考3】：请总结预测分子(或离子)空间结构的步骤？ 思维建模 真题感悟 【2025·江西】C3O2的空间结构为直线形分子 【2025·四川】CO32-的VSEPR模型和空间结构都为平面三角形 √ 【2025·广东】SO3的VSEPR模型为平面三角形 √ 【2025·云南】NH3的VSEPR模型： √ 【2025·河北】CO32-的价层电子对互斥模型： ❌ 【2025·天津】H2S的VSEPR模型名称为 ，其空间结构为 。 四面体形 V形 【2024·天津】BH4-的空间结构为 正四面体形 【自主整理】完成P153页“考点二 杂化轨道理论” 【2min】 √ 知识点二 杂化轨道理论 原子轨道杂化： 成键时，中心原子能量相近的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程。 1、鲍林提出杂化轨道理论的目的？ 解释分子的空间结构 阅读教材P47，回答下列问题： 2、什么叫做原子轨道杂化？什么是杂化轨道？ 杂化轨道：原子轨道杂化后形成的一组新的原子轨道。 3、与杂化前的轨道相比，杂化轨道的数目？形状和伸展方向？作用？ ①杂化轨道数 = 参与杂化的原子轨道数 ②杂化改变了原子轨道的形状和方向 ③杂化轨道用于形成σ键和用来容纳未参与成键的孤电子对 ④杂化使原子的成键能力增强 知识梳理 【思考1】杂化轨道类型？杂化轨道与分子立体构型的关系如何？ 109°28′ 知识点二 杂化轨道理论 重难点突破 知识点二 杂化轨道理论 重难点突破 填写下表，思考：杂化轨道数和价层电子对数有何关系？ 实例 σ键电子对数 孤电子对数 价层电子对数 VSEPR模型 空间结构 中心原子杂化轨道类型 杂化轨道数 BeCl2、CO2 ___ ___ ___ ___ ___ ___ BF3、SO3、CO32- ___ ___ ___ ___ ___ ___ O3、SO2 ___ ___ ___ ___ CH4、NH4+ 、 PO43- ___ ___ ___ ___ ___ ___ NH3、SO32- ___ ___ ___ ___ H2O、I3+ ___ ___ ___ ___ sp sp2 sp2 sp3 sp3 sp3 4 3 2 2 0 3 0 0 1 2 2 2 1 3 4 直线形 直线形 平面三角形 平面三角形 V形（角形） 四面体形 正四面体形 三角锥形 V形（角形） 2 3 3 4 4 4 杂化轨道数=价层电子对数 【思考3】判断中心原子杂化类型的常见方法？ 方法一：利用价层电子对数（适用于中心原子） ①2对——_____ sp ②3对——_____ sp2 ③4对——_____ sp3 方法二：根据分子的结构(简)式判断 在结构(简)式中，若C原子形成单键时为sp3杂化，形成双键时为sp2杂化，形成三键时为sp杂化。 方法三：根据分子或离子的空间结构（适用于结构式已知的粒子） ①直线形——_____ sp ②平面三角形——_____ sp2 ③四面体形——_____ sp3 重难点突破 知识点二 杂化轨道理论 方法一：利用价层电子对数判断中心原子的杂化类型 （2）（2023年1月·浙江卷）硅材料在生活中占有重要地位。Si(NH2)4分子中氮原子的杂化轨道类型是 。 （3）（2022·河北卷）SnCl3-的中心离子杂化方式为 。 sp3 sp3 确定中心原子→得出价层电子对数→判断杂化方式 【练习1】 （4）（2022·全国甲卷）2008年北京奥运会的“水立方”，在2022年冬奥会上华丽转身为“冰立方”，实现了奥运场馆的再利用，其美丽的透光气囊材料由乙烯(CH2=CH2)与四氟乙烯(CF2=CF2)的共聚物(ETFE)制成。回答问题： CF2=CF2和ETFE分子中C的杂化轨道类型分别为 和____ sp2 sp3 （1）（2021·山东卷）Xe是第五周期的稀有气体元素，与F形成的XeF2室温下易升华。XeF2中心原子的价层电子对数为______，下列对XeF2中心原子杂化方式推断合理的是______(填标号)。 A. sp B. sp2 C. sp3 D. sp3d 5 D 模型应用 方法二：根据结构(简)式判断杂化类型 （1）(2023年6月·浙江卷)氮的化合物种类繁多，应用广泛。与碳氢化合物类似，N、H两元素之间也可以形成氮烷、氮烯。氮烷中N原子的杂化方式是： 。 【练习2】 sp3 （2）(2021·福建卷) g-C3N4具有和石墨相似的层状结构，其中一种二维平面结构如下图所示。回答下列问题：g-C3N4中，C原子的杂化轨道类型 ， N原子的配位数为 。 sp2 2，3 模型应用 【练习3】判断下列物质中指定原子的杂化类型。 C原子的杂化轨道类型为　　　　。 sp3、sp2 C原子的杂化轨道类型为　　　　。 sp、sp2 方法二：根据结构(简)式判断杂化类型 模型应用 方法二：根据结构(简)式判断杂化类型 【练习4】判断下列物质中指定原子的杂化类型。 N原子的杂化轨道类型为　　　。 sp3 Al原子的杂化轨道类型为　　　。 sp3 模型应用 【练习5】（2021·湖南卷）硅、锗(Ge)及其化合物广泛应用于光电材料领域。回答下列问题：②SiCl4与N-甲基咪唑反应可以得到M2+，其结构如图所示：N-甲基咪唑分子中碳原子的杂化轨道类型为_______ sp2 sp3 方法二：根据结构(简)式判断杂化类型 模型应用 【练习6】（2022·海南卷）酞菁的铜、锌配合物在光电传感器方面有着重要的应用价值。酞菁分子结构如图，分子中所有原子共平面，所有N原子的杂化轨道类型相同，均采取 杂化。 sp2 模型应用 真题感悟 【2025·福建】头孢菌素虚框内 有5个sp2杂化碳原子 × 【2025·江西】SO2和SO3 中S的杂化轨道类型不同 × 【2025·全国卷】 碳原子轨道的杂化存在从sp到sp2的转变 √ 【2025·云南】Na2[Be(OH)4]中Be原子的杂化方式为sp3 √ 【2025·陕晋青宁】 中Ag和B的杂化方式均为sp3 √ 真题感悟 【2025·重庆】三种氮氧化物的结构如下所示： 下列说法正确的是 A．氮氮键的键能：N2O＞N2O3 B．熔点：N2O3＞N2O4 C．分子的极性：N2O4＞N2O D．N-N-O的键角：a＞b √ 分子间作用力 比较下列分子或离子中的键角大小(填“＞”“＜”或“＝”)： ①BF3______NCl3，H2O_______CS2。 ＞　 ＜ 中心原子的杂化类型 【问题】如何比较下列分子或离子中的键角大小？ 答题模板：×××中心原子采取×××杂化，键角为×××，而×××中心原子 采取×××杂化，键角为×××。 “一看” 杂化方式，杂化方式不相同，键角：sp>sp2>sp3。 思维建模 【变式1】Si与C元素位于同一主族，SiO2键角小于CO2的原因是： SiO2中中心Si原子采取sp3杂化，键角为109°28′；CO2中中心C原子采取sp杂化，键角为180° 【变式2】H3BO3 分子中的 O—B—O 的键角_____(填“大于”“等于”或“小于”) BH4-中的 H—B—H 的键角，判断依据是： 大于 H3BO3分子中的B采取sp2杂化，而BH4- 中的B采取sp3杂化，sp2杂化形成的键角大于sp3杂化 比较下列分子或离子中的键角大小(填“＞”“＜”或“＝”)： ＜　 ＜　 ＜ 中心原子孤电子对数 【问题】如何比较下列分子或离子中的键角大小？ 答题模板： ×××分子中无孤电子对，×××分子中含有n个孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用较大，因而键角较小。 杂化方式相同，“二看”电子对间的斥力（孤电子对的数目）。 斥力大小顺序可定性地表示为: 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 思维建模 【变式1】高温陶瓷材料Si3N4晶体中键角N—Si—N______(填“>”“<”或“＝”)Si—N—Si，原因是： > N原子上有孤电子对，由于孤电子对与成键电子对的排斥力更大，使得Si—N—Si键角较小 比较下列分子或离子中的键角大小(填“＞”“＜”或“＝”)： ③H2O_______H2S，NCl3_______PCl3。 ④NF3_______NCl3，PCl3_______PBr3。 ＞ 　＞ ＜ 　＜ 中心原子的电负性 成键原子的电负性 【问题】如何比较下列分子或离子中的键角大小？ 答题模板： (1)中心原子不同，配位原子相同(AC3与BC3，若电负性：A＞B，则键角：AC3 ——BC3)。 原因：中心原子的电负性A强于B，中心原子的电负性越大， 成键电子对离中心原子越近，斥力越大，键角也越大。 (2)中心原子相同，配位原子不同 (AB3与AC3，若电负性：B＞A＞C，则键角：AB3__AC3)。 原因：电负性：B＞A＞C，在AB3中成键电子对离中心原子较远， 斥力较小，因而键角较小。 “三看”看中心原子(或成键原子)的电负性。 思维建模 比较下列分子或离子中的键角大小(填“＞”“＜”或“＝”)： ①BF3______NCl3，H2O_______CS2。 ③H2O_______H2S，NCl3_______PCl3。 ④NF3_______NCl3，PCl3_______PBr3。 ＞　 ＜ ＜　 ＜　 ＜ ＞ 　＞ ＜ 　＜ 中心原子价层电子对数 中心原子孤电子对数 中心原子的电负性 成键原子的电负性 【问题】如何比较下列分子或离子中的键角大小？ 在高中阶段学习中，影响键角大小的因素主要有三： 1、中心原子的杂化类型； 2、中心原子的孤电子对数； 3、中心原子(或成键原子)的电负性大小。 模型应用 练习：1、NH3分子在独立存在时，H—N—H键角为107.3°。 如图是[Zn(NH3)6]2＋的部分结构以及H—N—H键角的测量值。 解释NH3形成如图配合物后H—N—H键角变大的原因： NH3分子中N原子的孤电子对进入Zn2＋的空轨道形成配位键后，原孤电子对与成键电子对间的排斥作用变为成键电子对间的排斥作用，排斥作用减弱 巩固提升 3、键角③ 120°(填“>”“<”或“=”) 练习：2、甲醛分子中α、β键角比较？ C=O对C—H的斥力大于C—H对C—H的斥力 α>β ＜ 单键与重键对键角的影响不同 同一个粒子中不同共价键的键角， 由于斥力：双键与双键间＞双键与单键之间＞单键与单键间 多位化学家用简单的偶联反应合成了如下这个有趣的“纳米小人”分子。有关该分子的结构说法不正确的是 D A．该分子中的C原子采取的杂化方式有： sp、sp2、sp3 B．该分子中的O原子采取sp3杂化 C．“纳米小人”头部的所有原子不能在同一平面内 D．“纳米小人”手、脚部位的碳原子不杂化 真题感悟 【2025·重庆】N-N-O键角：a＞b × 知识点三 分子结构的测定 【思考】VSEPR模型可以预测分子的空间结构， 杂化轨道理论可以解释分子的空间结构， 有哪些现代仪器和方法可以测定分子的空间结构呢？ 红外光谱、晶体X射线衍射、质谱等 红外光谱仪 X射线衍射仪 质谱仪 知识梳理 知识点三 分子结构的测定 阅读教材P41，回答下列问题： 1、红外光谱仪的原理？ 2、红外光谱仪的作用？ 光源 棱镜 红外线 样品（不断振动的分子）吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线） 红外图谱 记录 红外图谱 分析吸收峰 与谱图库比对，或通过量子化学计算 推断分子所含的官能团、化学键 知识梳理 阅读教材P42，回答下列问题： 1、质谱仪的原理？ 2、质谱仪的作用？ 样品源 分子离子、碎片离子 质谱图 记录仪出现一系列峰 分子失去电子 电场加速 磁场偏转 根据离子相对质量不同分离 测定分子的相对分子质量 相对分子质量＝最大质荷比 知识点三 分子结构的测定 知识梳理 【思考】同分异构体的质谱图完全一样吗？ 练习：某有机化合物A的红外光谱和质谱图如下图所示，由此可判断该有机化合物A是 (　 　) A.甲醇 B.甲烷 C.丙烷 D.乙烯 A 巩固提升 重难点突破 知识点四 等电子体 1、含义：原子总数相同、价电子总数相同的分子(或离子)互为等电子体 2、特点：等电子体具有相似的结构特征(立体结构和化学键类型)及相近的性质 3、确定等电子体的方法 同主族代换或同周期相邻元素替换，交换过程中注意电荷变化。 键角不一定相等 重难点突破 知识点四 等电子体 4、常见的等电子体 5、应用：根据已知的一些分子的结构推测另一些与它等电子的微粒的立体构型,并推测其物理性质。 (1)N2O与CO2等是等电子体; (2)硅和锗是良好的半导体材料,它们的等电子体磷化铝(AlP)和砷化镓(GaAs)也是很好的半导体材料; (3)SiCl4、SiO44-、SO42- 的原子数目和价电子总数都相等,它们互为等电子体,都形成正四面体形。 特别提醒：等电子体结构相同,物理性质相近,但化学性质不同。 重难点突破 练习1、与OCN- 键合方式相同且互为等电子体的分子为　　　　 (任举一例);在与OCN-互为等电子体的微粒中,由一种元素组成的阴离子是　　　　。 CO2(N2O) N3- 模型应用 练习2、第三周期元素形成的含氧酸根离子中有多种与PO43－互为等电子体，试写出两种，并判断中心原子的杂化方式。 练习3、回答下列问题。 (1)根据等电子原理，仅由第2周期元素形成的共价分子中，互为等电子体的是____和____；______和______。 (2)在短周期元素组成的物质中，与NO2-互为等电子体的分子有_____、____。 (3)与H2O互为等电子体的一种阳离子为_____(填化学式)，阴离子为_____。 (4)与N2互为等电子体的阴离子是____________，阳离子是______。 N2 CO N2O CO2 SO2 O3 H2F＋ CN－(或C22- ) NO＋ NH2- $