第27讲 价层电子对互斥模型 杂化轨道理论及应用(课件PPT)-【金版新学案】2027年高考化学高三总复习大一轮复习讲义（广东专版）

该高中化学高考复习课件聚焦“价层电子对互斥模型与杂化轨道理论”专题，依据课程标准要求，覆盖分子空间结构推测、键角大小比较等核心考点，通过高考真题分析明确杂化类型判断、空间结构推断等高频考点权重，归纳正误判断、计算分析等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题感悟+答题建模+素养提升”策略，以2025年北京卷、广东卷真题为例，详解键角比较“三模型”和杂化类型判断步骤，培养科学思维与结构决定性质的化学观念。设“易错警示”和“规范模板”，助力学生高效得分，教师可据此精准教学，提升复习效率。

第27讲　 价层电子对互斥模型　杂化轨道理论及应用 第六章　物质结构与性质 高三总复习化学 广东专版 1.掌握价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的内容并能用其推测简 单分子或离子的空间结构。 2.掌握键角大小不同的原因并能作出规范描述。 课程标准 考点一　价层电子对互斥模型 考点二　杂化轨道理论 高考真题感悟 内容索引 答题规范(5) 课时测评 教考衔接7 考点一 价层电子对互斥模型 返回 必备知识 整合 价层电子对互斥模型 (1)理论要点 ①价层电子对在空间上彼此相距最远时，排斥力最小，体系的能量最低。 ②孤电子对排斥力较大，孤电子对越多，排斥力越强，键角越小。 (2)价层电子对互斥模型推测分子(离子)的空间结构的关键——价层电子对数的计算 价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子上的孤电子对数 说明：σ键电子对数＝中心原子结合的原子数； 中心原子上的孤电子对数＝(a－xb)，其中 ①a表示中心原子的__________。 对于主族元素：a＝____________________。 对于阳离子：a＝__________________________________。 对于阴离子：a＝__________________________________________。 ②x表示________________________。 ③b表示与中心原子结合的原子____________________(氢为___，其他原子＝_____________________。如氧和氧族元素中的S、Se等均为2，卤族元素均为1)。 价电子数 原子的最外层电子数 中心原子的价电子数－离子的电荷数 中心原子的价电子数＋离子的电荷数(绝对值) 与中心原子结合的原子数 最多能接受的电子数 1 8－该原子的价电子数 (3)典例分析 SOCl2的空间结构分析 —— SOCl2的中心原子为S，σ键电子对数为3 　　⇓ —— 孤电子对数＝×(6－1×2－2×1)＝1 　　⇓ —— 中心原子的价层电子对数＝σ键数＋孤电子对数＝4，则其　　 ⇓ —— 略去VSEPR模型中一对孤电子对占有的空间，即得到SOCl2 VSEPR模型为四面体形 的空间结构为三角锥形 利用价层电子对互斥模型判断H2SO3和S的空间结构。 ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 H2SO3的中心原子为S，σ键电子对数为3，孤电子对数为×(6－1×2－2×1)＝1，价层电子对数为4。这些价层电子对互相排斥，形成四面体形的VSEPR模型，由于中心原子上有1 个孤电子对，所以H2SO3的空间结构为三角锥形；S的中心原子为S，σ键电子对数为3， 孤电子对数为×(6＋2－3×2)＝1，价层电子对数为4。这些价层电子对互相排斥，形成四面体形的VSEPR模型，由于中心原子上有1个孤电子对，所以S的空间结构也为三角锥形 关键能力 提升 1.正误判断 (1)XeF2的中心原子价层电子对数为6 (　　) (2)PhB(OH)2和 中B原子的价电子对数相等(—Ph代表苯基，—Pr代表异丙基) (　　) (3)(2024·河北卷)NH4ClO4中的阴、阳离子有相同的VSEPR模型和空间结构 (　　) (4)(2024·湖北卷)VSEPR理论认为VSEPR模型与分子的空间结构相同 (　　) (5)(2024·黑、吉、辽卷)PCl3的空间结构：平面三角形 (　　) × × × × √ 2.计算下列分子中心原子的价层电子对数。 (1)SO2： _____________________ ； (2)SO3： _____________________ ； (3)S： ______________________ 。 4＋×(6＋2－4×2)＝4 2＋×(6－2×2)＝3 3＋×(6－3×2)＝3 返回 考点二 杂化轨道理论 返回 必备知识 整合 1.杂化轨道理论概述 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。杂化轨道数不同，轨道间的夹角就不同，形成分子的空间结构就不同。 2.杂化轨道三种类型 1个s轨道和1个p轨道 180° 直线 1个s轨道和2个p轨道 120° 平面三角 1个s轨道和3个p轨道 109°28' 3.由杂化轨道数判断中心原子的杂化类型 杂化轨道用来形成σ键和容纳孤电子对，所以有公式：杂化轨道数＝_____ _________________＋__________________＝_______________________。 原子的孤电子对数 中心原子的σ键个数 中心原子的价层电子对数 中心 1.原子形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。发生轨道杂化的原子一定是中心原子。 2.原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子是不可能发生杂化的。 3.只有能量相近的原子轨道才能杂化(如2s、2p)。 4.杂化前后原子轨道数目不变(参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目)，且杂化轨道的能量相同。 5.杂化后轨道的伸展方向、形状发生改变，但杂化轨道的形状完全相同。　　 特别提醒 价层电子对互斥模型与分子结构 实例 价层电子对数(即杂化轨道数) σ键电子对数 孤电子对数 中心原子的杂化轨道类型 VSEPR模型 分子或离子的空间结构 BeCl2 2 ___ ___ ____ ________ ________ CO2 ________ ________ 2 0 sp 直线形 直线形 直线形 直线形 实例 价层电子对数(即杂化轨道数) σ键电子对数 孤电子对数 中心原子的杂化轨道类型 VSEPR模型 分子或离子的空间结构 BF3 3 ___ ___ _____ ____________ ____________ SO2 ___ ___ ______ CH4 4 ___ ___ _____ __________ ____________ NH3 ___ ___ __________ H2O ___ ___ ______ 3 0 2 1 4 3 1 0 2 2 sp2 sp3 平面三角形 平面三角形 V形 四面 体形 正四面体形 三角锥形 V形 实例 价层电子对数(即杂化轨道数) σ键电子对数 孤电子对数 中心原子的杂化轨道类型 VSEPR模型 分子或离子的空间结构 C 3 ___ ___ _____ ____________ ____________ N 4 ___ ___ _____ __________ ____________ 3 0 2 1 sp2 sp3 平面三角形 四面 体形 平面三角形 正四面体形 4. 键角比较的三种思维模板 (1)杂化类型不同→sp＞sp2＞sp3。 (2) (3)在同一分子中，π键电子斥力大，键角大。 关键能力 提升 考向1 杂化方式的判断 1.判断下列物质中心原子的杂化方式。 (1)PCl3分子中，P的杂化方式为_____。 (2)HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是__________。 (3)丙烯腈分子( )中碳原子杂化轨道类型为__________。 (4)(全国Ⅲ卷)氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气： 3NH3BH3＋6H2O3N＋B3＋9H2， B3的结构为 。在该反应中，B原子的杂化轨道类型由____变为_____。 sp3 sp3、sp sp2、sp sp3 　sp2 考向2 分子(离子)空间结构的判断 2.(1)指出下列粒子的空间结构。 ①H2S______；②BeF2_______； ③PF3__________；④SO3___________。 (2)在BF3分子中，F—B—F的键角是_____，硼原子的杂化轨道类型为___，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，B的空间结构为___________。 V形 直线形 三角锥形 平面三角形 120° sp2　 正四面体形 (3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。NH3分子的空间结构是__________；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是____。 (4)LiAlH4中阴离子为Al，中心Al原子采取_____杂化，其离子的空间结构为_____________。 (5)AsCl3中心As原子采取____杂化，其分子的空间结构为__________。 三角锥形 sp3 sp3 正四面体形 sp3 三角锥形 3.V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。 (1)SO2分子中S原子价层电子对数是____，分子的空间结构为_____；气态SO3为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为____。 (2)SO3的三聚体环状结构如图所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为_______。 3 V形 sp2 sp3 SO3的三聚体环状结构中，S原子形成4个σ键，则S原子采取sp3杂化。 考向3 等电子原理及应用(知识拓展) 4.下列几组微粒互为等电子体的是 ①N2和CO　②NO和　③CO2和CS2 ④N2O和　⑤N和O3　⑥BF3和SO3 A．①②③　　 B．④⑤⑥ C．①③④⑥　　 D．①②③④⑤⑥ √ 5.美国科学家合成了含有的盐类，含有该离子的盐是高能爆炸物质，该离子的结构呈V形，如图所示。以下有关该物质的说法不正确的是 A．每个中含有35个质子和34个电子 B．该离子中有非极性键和配位键 C．该离子中含有4个π键 D．与PC互为等电子体 √ 1个氮原子中含有7个质子、7个电子，则1个N5分子中含 有35个质子、35个电子，是由N5分子失去1个电子得 到的，则1个中有35个质子，34个电子，故A项正确； 中氮氮三键是非极性共价键，中心的氮原子有空轨道，两边的2个氮原子提供孤电子对形成配位键，故B项正确；1个氮氮三键中含有2个π键，所以该离子中含有4个π键，故C项正确；和PC具有相同原子数，但价电子数分别为24、32，不互为等电子体，故D项不正确。 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.确定等电子体的方法(举例) 变换过程中注意电荷改变，并伴有元素种类的改变。 归纳总结 3.熟悉常见的等电子体及空间结构 归纳总结 等电子(价电子)类型 常见等电子体 空间结构 2原子10电子 N2、CN－、、NO＋ 直线形 2原子14电子 F2、、Cl2 直线形 3原子16电子 CO2、N2O、CNO－、、SCN－、HgCl2、BeCl2(g) 直线形 3原子18电子 O3、SO2、N V形 4原子8电子 NH3、PH3、C、H3O＋ 三角锥形 归纳总结 等电子(价电子)类型 常见等电子体 空间结构 4原子24电子 SO3(g)、C、N、BF3 平面三角形 4原子26电子 S、Br、XeO3 三角锥形 5原子8电子 CH4、SiH4、N、P 正四面体形 5原子32电子 CCl4、SiF4、Si、S 正四面体形 12原子30电子 C6H6、N3B3H6(俗称无机苯) 平面六边形 返回 高 考 真 题 感 悟 返回 1.正误判断 (1)(2025·北京卷)BF3的VSEPR模型： (　　) (2)(2025·黑、吉、辽、蒙卷)H2O的空间结构：直线形 (　　) (3)(2025·河北卷)C的价层电子对互斥模型： (　　) (4)(2025·湖北卷)甲醛(HCHO)的分子空间结构模型： (　　) (5)(2025·广东卷)的空间构型为V形 (　　) (6)(2025·广东卷)的中心N原子所有价电子均参与成键 (　　) √ × × √ × √ (7)(2025·黑、吉、辽、蒙卷)Cl2O＋H2O2HClO。反应中各分子的VSEPR模型均为四面体形 (　　) (8)(2025·黑、吉、辽、蒙卷)HClO分子中Cl的价电子层有2个孤电子对 (　　) (9)(2025·湖北卷)P形成PF5而N形成NF3，因为P的价层电子轨道更多且半径更大 (　　) √ × √ 2.(2025·上海卷，节选)W原子的价层电子排布式为5d46s2，根据价层电子对互斥理论，W中W的价层电子对数是___。 4 W中W的价层电子对数＝4＋＝4。 3.(2025·河南卷，节选)水分子的VSEPR模型与其空间结构模型不同，原因是___________________________。 O原子上存在2个孤电子对 4.(2025·北京卷，节选)NH3分子中H—N—H键角小于109°28′，从结构角度解释原因：____________________________________________________ __________________________________________________________________________________________________________。 NH3中氮原子的价层电子对数为4，孤电子对数为1；孤电子对对成键电子对的排斥能力大于成键电子对对成键电子对的排斥能力，故NH3分子中H—N—H的键角小于109°28′ 5.(2025·湖南卷，节选)某配合物其结构如图所示，(M表示金属元素)，该配合物中氮原子的杂化类型为_____。 sp2 6.(2025·山东卷，节选)尿素分子(H2NCONH2)，C原子采取的轨道杂化方式为_____。 sp2 7.(2024·北京卷，节选)SnCl2和SnCl4是锡的常见氯化物，SnCl2可被氧化得到SnCl4。 ①SnCl2分子的VSEPR模型名称是__________。 ②SnCl4的Sn—Cl键是由锡的__________轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键。 平面三角形 sp3杂化 返回 答题规范(5) 键角大小比较及原因解释的三种模型 返回 答题 指导 1.电子对结构(或杂化方式)不相同，优先看杂化方式，键角：sp＞sp2＞sp3。 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×××。 2.电子对结构(或杂化方式)相同，看电子对间的斥力。 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。 3.空间结构相同，中心原子不同或配位原子不同，看中心原子或配位原子的电负性。 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。 应用 体验 1.(2024·浙江1月选考，节选)比较键角∠HNH：H2N—NH2中的—NH2____H2N—N中的—N(填“＞”“＜”或“＝”)，请说明理由：____________________________________________________________ _________。 ＜ —NH2中N原子有1个孤电子对，孤电子对对成键电子对排斥力大，键角较小 2.(2023·湖南卷，节选) 回答下列问题： 已知Et2O(乙醚)可作为配体，则分子中的C—Ga—C键角大小为Ga(CH3)3 _____Ga(CH3)3(Et2O)(填“＞”“＜”或“＝”)，其原因是____________ _______________________________________________________________________________________。 物质 Ga(CH3)3 Et2O CH3I NR3 沸点/℃ 55.7 34.6 42.4 365.8 ＞ Ga(CH3)3中 Ga为sp2杂化，为平面三角形结构，Ga(CH3)3(Et2O)中Ga为sp3杂化，为四面体结构，故夹角较小 3.(北京卷，节选)比较S和H2O分子中的键角大小并给出相应解释：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 S中S原子的价层电子对数为4、孤电子对数为0，离子的空间结构为正四面体形，H2O分子中O原子的价层电子对数为4、孤电子对数为2，分子的空间结构为V形，孤电子对对成键电子对的斥力较大，故H2O分子中的键角较小 4.比较下列分子或离子中的键角大小(填“＞”“＜”或“＝”)： ①BF3_____NCl3，H2O _____ CS2。 ②H2O _____ NH3 _____ CH4，S _____ S。 ③H2O _____ H2S，NCl3 _____ PCl3。 ④NF3 _____ NCl3，PCl3 _____ PBr3。 ＞ ＜ ＜ ＜ ＜ ＞ ＞ ＜ ＜ 5.在 分子中，键角∠HCO_______(填“＞”“＜”或“＝”) ∠HCH。 理由是_________________________________________________ ______________________。 　∠HCO中存在碳氧双键，双键与单键之间的斥力大于 ＞ 单键与单键之间的斥力 6.Si与C元素位于同一主族，SiO2键角小于CO2的原因是_______________ ______________________________________________________________________。 7.H3BO3分子中的O—B—O的键角_____(填“大于”“等于”或“小于”)B中的H—B—H的键角，判断依据是_________________________ ________________________________________________________________________。 SiO2中中心原子Si采取sp3杂化，键角为109°28′；CO2中中心原子C采取sp杂化，键角为180° 大于 H3BO3分子中的B采取sp2杂化，而B中的B采取sp3杂化，sp2杂化形成的键角大于sp3杂化形成的键角 8.高温陶瓷材料Si3N4晶体中键角N—Si—N________(填“＞”“＜”或“＝”)Si—N—Si，原因是_________________________________________ ______________________________________。 9.H2O、NH3、CH4三种分子中，键角由大到小的顺序是_______________ ______，原因为__________________________________________________ _____________________________________________________________________________________________________________________________________________。 N原子上有孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥力更大，所以Si—N—Si键角较小 ＞　 CH4＞NH3＞ CH4、NH3、H2O中心原子均为sp3杂化，CH4分子中C原子上无孤电子对，NH3分子中N原子上含有1个孤电子对，H2O分子中O原子上含有2个孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用依次增大，故键角逐渐减小 H2O 10.(1)NH3的键角______(填“＞”“＜”或“＝”)PH3的键角，原因是_______________________________________________________________________________________________。 (2)NF3的键角______(填“＞”“＜”或“＝”)NH3的键角，理由是_____ ______________________________________________________________________。 电负性比H大，NF3中成键电子对离中心原子较远，斥力较小，因而键角也较小 ＞　 ＜　 中心原子的电负性N强于P，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 返回 F的 教考衔接7 微粒空间结构 大π键的判断 返回 核心 精讲 一、微粒空间结构的判断 熟记常见分子(离子)的空间结构 微粒组成(A为中心原子) 实例 中心原子的孤电子对数 中心原子的杂化方式 微粒空间结构 AB2 BeCl2、CO2、HCN 0 sp 直线形 SO2、SnBr2、N 1 sp2 V形 H2O、OF2、N 2 sp3 V形 AB3 BF3、SO3、CO2－3 0 sp2 平面三角形 NH3、PCl3、S 1 sp3 三角锥形 AB4 CH4、CHCl3、N、S 0 sp3 四面体形 二、大π键(离域π键) 1.形成条件 (1)中心原子采取sp或sp2杂化。 (2)参与形成大π键的多个原子应在同一个平面或同一直线上。 2.大π键共用电子数分析方法 (1)大π键中共用电子的数目等于垂直于分子或离子平面的p轨道中的电子数目总和。 (2)判断出中心原子的杂化方式，并画出价层电子轨道表示式。未参与成键的杂化轨道，优先填充两个电子，形成孤电子对，杂化轨道中的电子不参与形成大π键。 (3)根据配位原子的价层电子轨道表示式，判断配位原子中未参与成键且垂直该分子或离子平面的p轨道中电子数目(单电子优先形成π键)。 3.中m和n的计算方法 (1)ABx型的分子或离子 ①m为原子个数：一般粒子有几个原子，就有几个p轨道，如：SO2有3个原子形成大π键，则m＝3。 ②n值的计算 a．分析出参与形成离域π键的每个原子形成几个σ键。 b．形成σ键后，若只有一个单电子，则该电子参与形成大π键，若没有单电子，则最多有一对孤电子参与形成大π键。 物质 分析方法 大π键 SO2 S、O原子的电子式分别为··、··，中心原子S采取sp2杂化，形成2个σ键，还有4个电子即2对孤电子，S原子最多提供1对孤电子形成大π键，O原子形成1个σ键后，还有5个电子，有1个单电子，则两个O原子的单电子参与形成大π键，故n＝2＋2×1＝4，因此SO2大π键为 物质 分析方法 大π键 N N、O原子的电子式分别为··、··，中心原子N采取sp2杂化，形成2个σ键，还有3个电子则有1个单电子，中心N原子最多提供1个单电子形成大π键，配位O原子形成1个σ键后，还有5个电子，有1个单电子，则两个O原子的单电子参与形成大π键，由于带一个单位的负电荷，也要参与形成大π键，故n＝1＋1＋2×1＝4，因此N大π键为 规律 ①若微粒互为等电子体，则大π键是相同的；②若为离子，n的数值遵循“阴加阳减” 物质 分析方法 大π键 CO2 C、O原子的电子式分别为··、··，中心原子C采取sp杂化，形成2个σ键，还有2个电子即1对孤电子，中心C原子最多提供1对孤电子形成大π键，O原子形成1个σ键后，还有5个电子，有1个单电子，则两个O原子的单电子参与形成大π键，故n＝2＋2×1＝4，因此CO2大π键为。同理，CO2与SCN－、N、互为等电子体，则大π键是相同的，为 物质 分析方法 大π键 C C、O原子的电子式分别为··、··，中心原子C采取sp2杂化，形成3个σ键，还有1个单电子，中心C原子最多提供1个单电子形成大π键，O原子形成1个σ键后，还有5个电子，有1个单电子，则3个O原子的单电子参与形成大π键，由于带2个单位的负电荷，也要参与形成大π键，故n＝1＋2＋3×1＝6，因此C大π键为。同理，C与N、SO3互为等电子体，则大π键是相同的，为 (2)多个中心原子(AxBy)型的分子或离子 ①m为原子个数：一般粒子有几个原子，就有几个p轨道，如：SO2有3个原子形成大π键，则m＝3。 ②n值的计算 a．分析出参与形成离域π键的每个原子形成几个σ键。 b．形成σ键后，若只有一个单电子，则该电子参与形成大π键，若没有单电子，则最多有一对孤电子参与形成大π键。 物质 分析方法 大π键 C、N原子的电子式为··、··，C原子都采取sp2杂化，形成3个σ键，每个C原子还有1个单电子，该单电子参与形成大π键，N原子形成2个σ键，还有3个电子，有一个单电子参与形成大π键，所以n＝5×1＋1＝6，因此其大π键为 C、N原子的电子式为··、··，C原子都采取sp2杂化，形成3个σ键，每个C原子还有1个单电子，该单电子参与形成大π键，N原子形成3个σ键，还有1对孤电子，这对孤电子一定参与形成大π键，所以n＝4×1＋2＝6，因此其大π键为 物质 分析方法 大π键 C、N原子的电子式为··、··，C原子都采取sp2杂化，形成3个σ键，每个C原子还有1个单电子，该单电子参与形成大π键，1号N原子形成3个σ键，还有1对孤电子，这对孤电子一定参与形成大π键，2号N原子形成2个σ键，还有3个电子，则有一个单电子参与形成大π键，所以n＝3×1＋2＋1＝6，因此其大π键为 C、O原子的电子式为··、··，C原子都采取sp2杂化，形成3个σ键，每个C原子还有1个单电子，该单电子参与形成大π键，O原子形成2个σ键，还有4个电子即2对孤电子，O原子最多提供1对孤电子形成大π键，所以n＝4×1＋2＝6，因此其大π键为 物质 分析方法 大π键 CH2CH—CHCH2 C原子的电子式为··，C原子都采取sp2杂化，形成3个σ键，每个C原子还有1个单电子，该单电子参与形成大π键，所以n＝4×1＝4，因此其大π键为 精研 真题 1.(山东卷)B3N3H6(无机苯)的结构与苯类似，也有大π键。下列关于B3N3H6的说法错误的是 A．其熔点主要取决于所含化学键的键能 B．形成大π键的电子全部由N提供 C．分子中B和N的杂化方式相同 D．分子中所有原子共面 √ 无机苯是分子晶体，其熔点取决于分子间作用力，A错误。 2.(山东卷，节选)已知吡啶( )中含有与苯类似的大π键、则吡啶中N原子的价层孤电子对占据_____(填标号)。 A．2s轨道　　 B．2p轨道 C．sp杂化轨道　　 D．sp2杂化轨道 D 已知吡啶中含有与苯类似的大π键，则说明吡啶中N原子也是采取sp2杂化，杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对，则吡啶中N原子的价层孤电子对占据sp2杂化轨道，故选D。 3.(新课标Ⅲ卷，节选)硝酸锰是某种催化剂的原料，Mn(NO3)2中的化学键除了σ键外，还存在____________________。 离子键和π键(或键) 硝酸锰是离子化合物，硝酸根和锰离子之间形成离子键，硝酸根中N原子与3个氧原子形成 3个σ键，还形成一个4中心6电子的大π键。 4.(全国Ⅱ卷，节选)经X射线衍射测得化合物(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl的晶体结构，其局部结构如图所示。 该化合物中阴离子中的σ键总数为____个。分子中的大π键可用符号表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为)，则中的大π键应表示为______。 　 5 根据图可知，中的σ键总数为5；中每个N原子采取sp2杂化，未参与杂化的p轨道垂直于该离子平面形成大π键，每个p轨道各提供一个电子，再加上一个单位的负电荷，所以中一共有6个电子参与形成大π键，应表示为。 5.(2024·山东卷，节选)［BMIM］＋B(见图)是MnOx晶型转变的诱导剂。B的空间构型为______________；［BMIM］＋中咪唑环存在大π键，则N原子采取的轨道杂化方式为_______。 　sp2 正四面体形 B中B形成4个σ键(其中有1个配位键)，为sp3杂化，空间结构为正四面体形；咪唑环存在大π键，N原子形成3个σ键，杂化方式为sp2。 6.(2023·山东卷，节选)ClO2中心原子为Cl，Cl2O中心原子为O，二者均为V形结构，但ClO2中存在大π键()。ClO2中Cl原子的轨道杂化方式为 ____；O—Cl—O键角_____Cl—O—Cl键角(填“＞”“ ＜”或“＝”)。比较ClO2与Cl2O中Cl—O键的键长并说明原因________________________ ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。 ClO2分子中Cl—O键的键长小于Cl2O中Cl—O键的键长，其原因是ClO2分子中既存在σ键，又存在大π键，原子轨道重叠的程度较大，因此其Cl—O键的键长较短，而Cl2O只存在普通的σ键 sp2 ＞ ClO2中心原子为Cl，Cl2O中心原子为O，二者均为V形结构，但ClO2中存在大π键(可以推断，其中Cl原子只能提供1对电子，有一个O原子提供1个电子，另一个O原子提供1对电子，这5个电子处于互相平行的p轨道中形成大π键，Cl提供孤电子对与其中一个O形成配位键，与另一个O形成普通的共价键(σ键，这个O只提供了一个电子参与形成大π键)，Cl的价层电子对数为3，则Cl原子的轨道杂化方式为sp2；Cl2O中心原子为O，根据价层电子对的计算公式可知n＝2＋＝4，因此O的杂化方式为sp3； 根据价层电子对互斥理论可知，n＝4时，价电子对的几何构型为正四面体，n＝3时，价电子对的几何构型平面正三角形，sp2杂化的键角一定大于sp3的，因此，虽然ClO2和Cl2O均为V形结构，但O—Cl—O键角大于Cl—O—Cl键角，孤电子对对成键电子对的排斥作用也改变不了这个结论。ClO2分子中Cl—O键的键长小于Cl2O中Cl—O键的键长，其原因是ClO2分子中既存在σ键，又存在大π键，原子轨道重叠的程度较大，因此其Cl—O键的键长较短，而Cl2O只存在普通的σ键。 模拟 演练 1.(1)(2025·杭州模拟)含有碳元素的有机化合物分布极广，最简单的为碳正离子(C)，该离子的空间结构为___________；如图是叶绿素的结构示意图，配体是一种平面大环有机物，该结构中N原子的杂化方式为_____，C—N σ键有_____个。 平面三角形 sp2 　8 (2)(2025·天津模拟)常用KSCN溶液检验Fe3＋的存在，KSCN中四种元素的电负性由小到大的顺序为__________________(用元素符号表示)，SCN－的空间结构为________，中心原子的杂化类型为_____。 (3)(2025·杭州模拟)已知RbH2PO2是次磷酸的正盐，H3PO2的结构式为 _________，其中P采取____杂化方式。 K＜C＜S＜N 直线形 sp sp3 2.分子或离子团中的大π键可表示为，其中m表示参与形成大π键的原子数，n表示参与形成大π键的电子数。已知环戊二烯阴离子(C5)的结构与苯分子相似，具有芳香性。苯分子中大π键可表示为，则C5中大π键应表示为______。 3.下图是两种石墨材料局部结构示意图，其中石墨烯中碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构。石墨烯具有良好的导电性，其中碳原子杂化轨道类型为_____，大π键表示为______(用n表示电子数)，氧化石墨烯具有较好的亲水性的原因是______________________________________________ ____________________________________。 sp2 氧化石墨烯中存在O—H键，它能够与水分子形成氢键，因此氧化石墨烯具有较好的亲水性 C为6号元素，其价层电子排布式为2s22p2，石墨烯(即单层石墨)是一种碳原子构成的单层二维蜂窝状晶格结构的新材料，其中碳原子采取sp2杂化；石墨烯中的碳原子各有1个未参与杂化的2p轨道并含有1个电子，n个2p轨道互相平行形成了大π键，该大π键可表示为。 4.氯苯 分子中，C采取_____杂化，杂化轨道分别与C、H(或Cl)形成σ键，并且Cl的3px轨道与C未参与杂化的2px轨道形成大π键，可表示为______(已知m中心n电子的大π键可表示为)。 sp2 　 氯苯分子中，C采取sp2杂化，垂直苯环平面方向上由6个C(各提供1个p电子)和1个Cl(提供2个p电子)形成7中心8电子的大π键。 5.离子液体熔点很低，常温下呈液态，阴阳离子可自由移动，因此离子液体在电池中可作为______________，某离子液体的结构如图所示，其中碳原子杂化方式为_______，该离子液体中阴离子P的空间结构为_______ ____，已知其阳离子的环状结构中含有大π键，该大π键应表示为______。 电解质(或导体) sp2、sp3 体 正八面 离子液体熔点很低，常温下呈液态，阴阳离 子可自由移动，因此离子液体可作为电池中 的电解质或导体；由该离子液体的结构简式 可知，饱和碳原子为sp3杂化、双键两端碳原 子为sp2杂化，故碳原子杂化方式为sp2、sp3； 该离子液体中阴离子P中有6个共价键，根据价层电子对互斥模型可知，空间结构为正八面体；已知其阳离子的环状结构中含有大π键，由题图可知，每个C原子有一个电子参与形成大π键，每个N原子有两个电子参与形成大π键，但其中1个N失去了一个电子，故该大π键为5个原子和6个电子形成的，应表示为。 6.分子中的大π键可用符号表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数。EMIM＋( )中的大π键应表示为____。 在形成大π键过程中每个原子首先形成单键，余下的最外层单电子或者孤对电子形成大π键，构成大π键的原子有3个C和2个N，共5个原子，由题图可知，EMIM＋中碳原子、氮原子均形成三个单键，碳原子还余1个电子，氮原子还余2个电子，形成大π键，EMIM＋带1个单位正电荷，则形成大π键的电子数＝3×1＋2×2－1＝6，则EMIM＋中的大π键应表示为。 返回 课 时 测 评 返回 √ 1.(2025·吉林舒兰第一中学高三期中)下列分子或离子的中心原子上未用于成键的价电子对最多的是 A．H2O　　 B．HCl　　 C．N　　 D．PCl3 A项，氧原子有两对未成键的价电子对；B项，HCl分子属于AB型分子，没有中心原子；C项，N的中心原子的价电子全部参与成键；D项，磷原子有一对未成键的价电子对；故选A。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 √ 2.下列分子或离子的空间结构模型正确的是 A．HCHO：　　 B．SO2： C．NF3：　　 D．S： 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 A项，中心C原子价电子对数为3＋＝3，无孤电子对，空间结构为平面三角形，A错误；B项，中心S原子价电子对数为2＋＝3，有1对孤电子对，空间结构为V形，B错误；C项，中心N原子价电子对数为3＋＝4，有1对孤电子对，空间结构为三角锥形，C错误；D项，S的中心原子S原子的价层电子对数为4＋＝4，为sp3杂化，空间结构为正四面体形，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 √ 3.(2025·辽宁丹东一模)价层电子对互斥(VSEPR)模型是预测分子空间结构的重要方法，下列说法正确的是 A．O3的VSEPR模型为三角锥形 B．NF3的空间结构为平面三角形 C．Cl中心原子杂化轨道类型为sp2杂化 D．S的键角小于109°28′ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 O3中O原子价层电子对数为2＋＝3，VSEPR模型为平面三角形，故A错误；NF3中N原子价层电子对数为3＋＝4，含有1个孤电子对，空间结构为三角锥形，故B错误；Cl中Cl原子价层电子对数为3＋＝4，含有1个孤电子对，杂化轨道类型为sp3杂化，故C错误；S的价层电子对数为3＋＝4，含有1个孤电子对，则S的空间结构为三角锥形，键角小于109°28'，故D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 √ 4.下列有关杂化轨道的说法不正确的是 A．杂化轨道全部参与形成化学键 B．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180° C．四面体形、三角锥形、部分V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释 D．杂化前后的轨道数不变，但轨道的能量、方向和形状发生了改变 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 A项，杂化轨道可以部分参与形成化学键，例如NH3中N发生了sp3杂化，形成了4个杂化轨道，但是只有3个参与形成化学键，A错误；B项，sp3、sp2、sp杂化轨道其空间理论构型分别是正四面体、平面三角形、直线形，所以其夹角分别为109°28′、120°、180°，B正确；C项，采用sp3杂化的部分分子根据其含有的孤电子对个数可确定其实际空间结构，C正确；D项，杂化前后的轨道数不变，杂化后，各个轨道尽可能分散、对称分布，导致轨道的形状发生了改变，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 √ 5.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，pz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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 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杂化轨道，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轨道可用于形成π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。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 √ 6.(2025·北京高三上阶段练习)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 σ键的形成： D．电子式表示MgCl2形成过程： 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；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层的s能级或p能级上，B错误；N2的p-p σ键是以头碰头的方式重叠形成，C错误；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。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 √ 7.(2025·广东深圳二模)化合物XY3ZW3E可作催化剂，所含的5种主族元素在每个短周期均有分布，W与Z同族，X、W、Y同周期且原子序数依次递增。X与W的基态原子未成对电子数相同，W的基态原子p能级电子数与s能级电子数相等。下列说法正确的是 A．第一电离能：W＞Y B．最高价氧化物的水化物的酸性：X＞Z C．简单氢化物的沸点：Z＞W D．E3W＋和WY2的VSEPR模型均为四面体形 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 W的基态原子p能级电子数与s能级电子数相等，在短周期主族元素中符合该条件的是O：1s22s22p4或Mg：1s22s22p63s2，又X与W的基态原子未成对电子数相同，Mg没有未成对电子，故W是O元素，有2个未成对电子，X与W的基态原子未成对电子数相同，且X、W、Y同周期且原子序数依次递增，则X是C元素，Y是F元素，W与Z同族，则Z是S元素，又所含的5种主族元素在每个短周期均有分布，则E是H元素，综上X是C元素，Y是F元素，Z是S元素，W是O元素，E是H元素，据此解题。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 同周期主族元素第一电离能呈增大趋势，故第一电离能：O＜F，A错误；X和Z的最高价氧化物对应水化物分别是H2CO3和H2SO4，酸性：H2CO3＜H2SO4，B错误；Z和W的简单氢化物分别是H2S和H2O，H2O分子间存在氢键，沸点高于H2S，C错误；H3O＋的价层电子对数为3＋＝4，二者价层电子对数均为4，VSEPR模型均为四面体形，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 √ 8.下列分子或离子中心原子的杂化方式和空间结构均判断错误的是 A．HCN：sp、直线形　　 B．OF2：sp3、V形 C．Si：sp3、三角锥形　　 D．C2H4：sp2、平面形 HCN的中心原子为碳原子，碳原子的杂化方式为sp杂化，分子呈直线形，A项正确；OF2的中心原子为氧原子，氧原子的杂化方式为sp3杂化，分子呈V形，B项正确；Si的中心原子为硅原子，硅原子的杂化方式为sp2杂化，离子呈平面三角形，C项错误；C2H4的中心原子为碳原子，碳原子的杂化方式为sp2杂化，分子呈平面形，D项正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 √ 9.在 分子中，羰基( )碳原子与甲基碳原子成键时所采取的杂化方式分别为 A．sp2杂化；sp2杂化　　 B．sp3杂化；sp3杂化 C．sp2杂化；sp3杂化　　 D．sp杂化；sp3杂化 羰基上的碳原子形成3个σ键，为sp2杂化，两侧甲基中的碳原子共形成4个σ键，为sp3杂化；故选C。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 √ 10.理论化学模拟得到一种离子，结构如图。下列关于该离子的说法错误的是 A．所有原子均满足8电子结构 B．N原子的杂化方式有2种 C．空间结构为四面体形 D．常温下不稳定 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 由的结构式可知，所有N原子均满足8电子稳定结构，A正确；中心N原子为sp3杂化，与中心N原子直接相连的N原子为sp2杂化，与端位N原子直接相连的N原子为sp杂化，端位N原子为sp2杂化，则N原子的杂化方式有3种，B错误；中心N原子为sp3杂化，则其空间结构为四面体形，C正确；中含叠氮结构(—N︰)，常温下不稳定，D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 11.下列分子中键角最小的是 A．SO2　　 B．SO3　　 C．NH3　　 D．PH3 √ 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 SO2中心原子的孤电子对数＝＝1、价层电子对数＝2＋1＝3，故为sp2杂化、空间结构为V形，SO3中心原子的孤电子对数＝＝0、价层电子对数＝3＋0＝3，故为sp2杂化、空间结构为平面正三角形，孤电子对和成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，排斥力越大键角越小，则SO2分子中键角略小于120°，SO3分子中键角为120°；NH3分子和PH3分子两者的中心原子的孤电子对数＝＝1、价层电子对数＝3＋1＝4，均为sp3杂化，分子的空间结构均为三角锥形，键角小于109.5°，而P的电负性小于N，PH3中成键电子对间的斥力较NH3中的小，因此PH3的键角小于NH3，给上所述键角最小的是PH3，故选D。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 12.有X、Y两种活性反应中间体微粒，均含有1个碳原子和3个氢原子，其球棍模型如图所示： (X)， (Y)。下列说法错误的是 A．X的组成为C　　 B．Y的组成为C C．X的价层电子对数为4　　 D．Y中键角小于120° √ 由题图可知，X为平面三角形结构，其碳原子应该有3对价层电子对，其组成为C，A项正确、C项错误；Y为三角锥形结构，其碳原子应该有4对价层电子对，有1对孤电子对，故其组成为C，键角小于120°，B、D正确。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 13.(8分)(1)单质硫与热的NaOH浓溶液反应的产物之一为Na2S3，的中心原子的杂化方式为______。 sp3 中的中间S上的孤电子对数为2，形成S—S键的数目为2，中心S原子的杂化方式为sp3。 (2)医用酒精主要成分为C2H5OH，其分子中碳原子的杂化方式为______。 sp3 乙醇的结构式为 ，可知C与周围原子以4个单键相连，故其 分子中碳原子的杂化方式为sp3。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 (3)Na中C原子的杂化方式是______。 sp －中C的杂化方式为sp杂化。 (4)将CH3CH2MgBr从乙醚溶液中结晶出来，获得CH3CH2MgBr·2 (CH3CH2) 2O的分子结构为(H原子未标出，忽略粒子半径相对大小) ，Mg原子与相邻的4个原子形成共价键，呈四面体形，Mg原 子的杂化轨道类型是_____。 sp3 Mg原子与相邻的4个原子形成共价键，呈四面体形，根据成键和构型可知，Mg原子的杂化轨道类型是sp3杂化。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 (5) ［I—I—I］－(Ph表示 )，图中所示物质的正离子 中，碳原子的杂化方式是____________。 sp2、sp3 由图可知该物质的正离子中苯环上的碳原子采用sp2杂化，其余碳原子周围的价层电子对数为4，采用sp3杂化。 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 14.(16分)按要求回答问题。 (1)CNS－、N具有相同的通式：AX2，它们的价电子总数都是16，因此它们的结构与由第二周期两元素组成的______分子的结构相同，呈_____形，N的中心原子的价层电子对数为___。 CO2 直线 2 (2)C、N等微粒具有相同的通式：_____，它们的价电子总数都是____，因此它们与由第ⅥA族两元素组成的______分子的结构相同，呈__________形，C中心原子的价层电子对数为__。 AX3 24 SO3 平面三角 3 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 (3)已知HN3是一种弱酸，其在水溶液中的电离方程式为HN3⥫⥬H＋＋，与互为等电子体的一种分子为_______，离子杂化类型为____杂化。 CO2 sp (4)H2SeO3的中心原子杂化类型是_____，空间结构是__________，与Se互为等电子体的分子有____________________(写一种物质的化学式即可)。 sp3　 三角锥形 PCl3(或其他合理答案) (5)B(OCH3)3中B采用的杂化类型是______。写出两个与B(OCH3)3具有相同空间结构的分子或离子：______________________________。 sp2 SO3、C(或其他合理答案) 返回 2 3 4 5 6 7 8 9 10 1 11 12 13 14 谢 谢 观 看 第27讲　 价层电子对互斥模型　杂化轨道理论及应用 $