第26讲　“两大理论”与分子的空间结构-2027年高考化学一轮复习课件

该高中化学高考复习课件聚焦“两大理论”与分子空间结构，覆盖VSEPR模型和杂化轨道理论核心考点。依据新课标要求和高考评价体系，分析命题综合性与应用性特点，明确空间结构判断、杂化类型等高频考点权重，归纳三者关联判断、键角比较等常考题型，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题训练+方法建模+素养融合”，如以2023湖北卷真题为例，通过“四步走”推测空间结构，结合杂化类型判断方法培养科学思维，键角比较规律提升证据推理能力。助力学生掌握答题技巧，教师可据此精准教学，高效冲刺高考。

第26讲　“两大理论”与分子的空间结构 课标 指引 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.知道分子的结构可以通过波谱、晶体X射线衍射等技术进行测定。 三年 高考 命题 分析 1.命题特点 综合性:通常将VSEPR模型预测的“VSEPR模型—中心原子杂化类型—分子(离子)的空间结构”三者联系起来进行判断或解释。 应用性:关联实际问题,结合催化、材料、生物分子等背景,解释结构特征或性质。 2.命题趋势:命题在稳固核心基础的前提下,通过情境创新和设问深化,考查学生对理论模型本质的理解和应用能力。 考点一 价层电子对互斥模型(VSEPR模型) 必备知识•梳理 1.理论要点 (1)价层电子对互斥模型认为,分子的空间结构是中心原子周围的“价层电子对”__________的结果。  (2)VSEPR的“价层电子对”是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__________。　　 多重键只计其中的σ键电子对,不计π键电子对 相互排斥 孤电子对 2.中心原子上的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 σ键电子对数可由化学式确定。 中心原子上的孤电子对数=(a-xb)。 a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=________________________________________。  x表示______________________________。  b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)。  价层电子数 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-该原子的价层电子数 例如,SOCl2的空间结构的判断: SOCl2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,这些价层电子对相互排斥,形成的VSEPR模型为四面体形,由于中心原子上有1个孤电子对,则SOCl2的空间结构为三角锥形。 3.VSEPR模型与分子(或离子)空间结构的关系 价层电 子对数 σ键电 子对数 孤电子 对数 VSEPR 模型名称 分子(或离子) 空间结构 实例 2 2 0 直线形 直线形 BeCl2 3 3 0 平面 三角形 平面三角形 BF3 2 1 V形 SO2 4 4 0 四面体形 正四面体形 CH4 3 1 三角锥形 NH3 2 2 V形 H2O 辨析明理 × √ √ √ × 关键能力•提升 命题角度1　基于VSEPR模型推测分子(或离子)的空间结构 1.(2023·湖北卷)价层电子对互斥模型可以预测某些微粒的空间结构。下列说法正确的是(　　) A.CH4和H2O的VSEPR模型均为四面体形 B.S和C的空间结构均为平面三角形 C.CF4和SF4均为非极性分子 D.XeF2与XeO2的键角相等 A 解析:CH4和H2O中心原子的价层电子对数均为4,VSEPR模型均为四面体形,A正确;S中心原子的价层电子对数为4,孤电子对数为1,空间结构为三角锥形,C中心原子的价层电子对数为3,孤电子对数为0,空间结构为平面三角形,B错误;CF4中心原子的价层电子对数为4,孤电子对数为0,空间结构为正四面体形,CF4为非极性分子,SF4中心原子的价层电子对数为5,孤电子对数为1,SF4为极性分子,C错误;XeF2中心原子的价层电子对数为5,孤电子对数为3,XeO2中心原子的价层电子对数为4,孤电子对数为2,故二者键角不相等,D错误。 2.(2025·湖南株洲模考)根据价层电子对互斥模型判断,下列分子或离子的中心原子的价层电子对数、VSEPR模型及空间结构正确的是(　　) 选项 分子或离子 中心原子的 价层电子对数 VSEPR 模型 分子或离子 的空间结构 A N 4 四面体形 V形 B BF3 3 平面三角形 三角锥形 C SOCl2 4 四面体形 三角锥形 D Cl 3 平面三角形 平面三角形 C 解析:N中N原子的价层电子对数为3,有1个孤电子对,则VSEPR模型为平面三角形,离子的空间结构是V形,A错误;BF3中B原子的价层电子对数是3,不含孤电子对,则VSEPR模型为平面三角形,分子的空间结构是平面三角形,B错误;SOCl2中S原子的价层电子对数是4,有1个孤电子对,则VSEPR模型为四面体形,分子的空间结构是三角锥形,C正确;Cl中Cl原子的价层电子对数是4,有1个孤电子对,则VSEPR模型为四面体形,离子的空间结构是三角锥形,D错误。 命题角度2　基于VSEPR模型比较键角的大小 3.(2026·辽宁点石联考)实验室中可利用反应H2S+CuSO4══CuS↓+H2SO4吸收H2S。下列说法正确的是(　　) A.H2S中S原子采取sp杂化 B.基态Cu2+的价层电子排布式:3d10 C.H2S的VSEPR模型: D.∠O—S—O键角:S<S C 解析:H2S的中心S原子价层电子对数为2+=4,故S原子采取sp3杂化,A错误;基态Cu原子的价层电子排布式为3d104s1,失去2个电子形成Cu2+时,先失去4s轨道的1个电子,再失去3d轨道的1个电子,故基态Cu2+的价层电子排布式为3d9,B错误;H2S的中心S原子价层电子对数为2+=4,VSEPR模型为四面体形,C正确;S的中心S原子无孤电子对,键角为109°28',S的中心S原子有1个孤电子对,孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力,键角小于109°28',D错误。 4.下列说法错误的是(　　) A.NH3的键角小于SiH4 B.P4和CH4都是正四面体形分子且键角都为109°28' C.H—N—H键角大小比较:CH3N>CH3NH2 D.比较SO2、S、SO3和S的键角大小:SO3>SO2>S>S B 解析:NH3为三角锥形,N原子有一个孤电子对,键角约为107°;SiH4为正四面体形,Si原子无孤电子对,键角为109°28',NH3键角更小,故A正确;P4和CH4都是正四面体形分子,P4键角为60°,CH4键角为109°28',故B错误;CH3NH2中氮原子上存在孤电子对,孤电子对数越多,对成键电子对的斥力越大,导致键角越小,键角:CH3N>CH3NH2,故C正确;二氧化硫、三氧化硫分子中硫原子的价层电子对数均为3,孤电子对数分别为1、0,分子的空间结构分别为V形和平面三角形,硫酸根离子和亚硫酸根离子中硫原子的价层电子对数均为4,孤电子对数分别为0、1,分子的空间结构分别为正四面体形和三角锥形,则四种微粒的键角大小顺序为SO3>SO2>S>S,故D正确。 5.(1)(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___________________________________________________________ ___________________________________________________________。  (2)(2024·浙江1月选考卷节选)比较键角∠HNH:H2N—NH2中的—NH2 __________(填“>”“<”或“=”)H2N—N中的—N,请说明理由: ___________________________________________________________。  H2O的VSEPR模型是氧原子周围的四个价层电子对相互排斥的结果, 而其空间结构模型略去了VSEPR模型中氧原子的两个孤电子对 < —NH2中N原子有孤电子对,孤电子对对成键电子对的排斥力大,键角变小 解析:—NH2中N原子的价层电子对数为4,有1个孤电子对,—N中N原子的价层电子对数为4,无孤电子对,又因为孤电子对对成键电子对的排斥力大于成键电子对对成键电子对的排斥力,故键角∠HNH:H2N—NH2中的—NH2<H2N—N中的—N。 考点二　杂化轨道理论 必备知识•梳理 1.理论要点 (1)当原子成键时,原子的价电子轨道相互混杂,形成与原轨道数目_______且能量__________的杂化轨道。  (2)杂化轨道数目不同,轨道间的夹角不同,形成分子的空间结构不同。 (3)杂化轨道的作用:杂化轨道用来形成__________键或用来容纳未参与成键的__________ 。  相等 相同 σ 孤电子对 2.三种类型的杂化方式 180° 直线 120° 平面三角 109°28' 四面体 3.中心原子杂化方式和分子(或离子)空间结构的判断(高考高频) 分子(或离子) (A为中心原子) 中心原子的孤电子对数 中心原子的杂化方式 分子(或离子)的空间结构 实例 AB2 0     BeCl2 1 sp2 V形 SO2 2 sp3   H2O AB3 0     BF3 1 sp3   NH3 AB4 0     CH4、S sp 直线形 V形 sp2 平面三角形 三角锥形 sp3 正四面体形 辨析明理 判断正误:对的打“√”,错的打“×”。 (1)(2025·云南卷)Na2[Be(OH)4]中Be原子的杂化方式为sp3。(　　) (2)(2024·湖北卷)sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道混杂而成。(　　) (3)(2024·甘肃卷)苯和苯酚中C的杂化方式相同。(　　) (4)(2024·河北卷)在C60、石墨、金刚石中,碳原子有sp、sp2和sp3三种杂化方式。(　　) (5)(2024·江苏卷)石墨转化为金刚石,碳原子轨道的杂化类型由sp3转变为sp2。(　　) √ √ √ × × 关键能力•提升 命题角度1　判断分子(或离子)中心原子的杂化类型 1.(1)(2025·山东卷节选)尿素(H2NCONH2)分子中,C原子采取的轨道杂化方式为____________。  (2)(2024·浙江1月选考卷节选)H2N—NH2+H+→H2N—N,其中H2N—的N原子杂化方式为______________。  (3)(2024·山东卷节选)[BMIM]+B的结构如图所示,[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 sp3 sp2 2.(1)(2024·全国甲卷节选)一种光刻胶薄膜成分为聚甲基硅烷 ,其中硅原子的杂化轨道类型为__________。  (2)(2024·北京卷节选)SnCl2和SnCl4是锡的常见氯化物,SnCl2可被氧化得到。 ①SnCl2分子的VSEPR模型名称是__________ 。  ②SnCl4的Sn—Cl是由锡的__________轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键。  sp3 平面三角形 sp3杂化 命题角度2　预测分子(或离子)中心原子的杂化类型 3.(1)(2022·湖南卷)科学家近期合成了一种固氮酶模型配合物,该物质可以在温和条件下直接活化H2,将N3-转化为N,反应过程如图所示: 产物中N原子的杂化轨道类型为__________。  sp3杂化 解析:①由结构简式可知,产物中氮原子的价层电子对数为4,氮原子的杂化方式为sp3杂化。 (2)(2021·湖南卷)SiCl4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__________,H、C、N的电负性由大到小的顺序为__________,1个M2+中含有__________个σ键。  sp2、sp3 N>C>H 54 解析:由M2+的结构可知,离子中含有杂化方式为sp3的单键碳原子和sp2的双键碳原子;元素的非金属性越强,其电负性越大,则元素电负性的大小顺序为N>C>H;M2+的结构中含有单键、双键和配位键,单键和配位键都是σ键,双键中含有1个σ键,则离子中含有54个σ键。 (3)(2021·全国甲卷)SiCl4是生产高纯硅的前驱体,其中Si采取的杂化类型为__________。SiCl4可发生水解反应,机理如下:  含s、p、d轨道的杂化类型有:①dsp2、②sp3d、③sp3d2,中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为__________(填标号)。  sp3 ② 解析:根据SiCl4的结构式可知,Si的价层电子对数为4,故Si采取sp3杂化;根据SiCl4(H2O)的结构式可知Si的价层电子对数为5,采取sp3d杂化。 (4)(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__________(填字母)。  A.sp B.sp2 C.sp3 D.sp3d 5 D 解析:XeF2中心原子的价层电子对数为2+(8-2×1)=5。由于杂化轨道用于形成σ键和容纳孤电子对,且杂化过程原子轨道总数不变,故Xe原子的杂化轨道总数为5。sp、sp2、sp3、sp3d的杂化轨道总数分别为2、3、4、5,故Xe的杂化方式为sp3d。 能力提升 题组1　教材习题改编 1.(选择性必修2·P50,T6改编)下列各组粒子的空间结构和中心原子的杂化方式均相同的是(　　) ①PH3和H2S;②N和H3O+;③NH3和H3O+;④O3和SeO2;⑤CS2和BeCl2 A.全部 B.①②③ C.③④⑤ D.②⑤ C 解析:①PH3和H2S的中心原子均采取sp3杂化,前者是三角锥形,后者是V形;②N和H3O+的中心原子均采取sp3杂化,前者是正四面体形,后者是三角锥形;③NH3和H3O+的中心原子均采取sp3杂化,空间结构均为三角锥形;④O3和SeO2的中心原子均采取sp2杂化,空间结构均为V形;⑤CS2和BeCl2的中心原子均采取sp杂化,空间结构均为直线形。 题组2　前沿模拟演练 2.(2025·湖南长沙一中一模)煅烧胆矾可得三氧化硫,液态三氧化硫有单分子SO3和三聚体(SO3)3两种形式;固态三氧化硫易升华,易溶于水,主要以三聚体和无限长链(SO3)n两种形式存在。下列说法不正确的是(　　) A.SO3中心原子为sp2杂化,空间结构为平面三角形 B.环状(SO3)3中硫原子的杂化轨道类型为sp3 C.单分子SO3和链状(SO3)n均是分子晶体 D.链状(SO3)n中sp3杂化的氧为3n个 D 解析:SO3中心原子价层电子对数为3+=3,其中心原子为sp2杂化,没有孤电子对,空间结构为平面三角形,A正确;由图可知,环状(SO3)3中每个S原子形成4个单键,环状(SO3)3中硫原子的杂化轨道类型为sp3杂化,B正确;固态SO3主要有三聚体和无限长链(SO3)n两种形式,已知固态三氧化硫易升华,易溶于水,可知其为分子晶体,C正确;一个三氧化硫链节中有一个氧原子为sp3杂化,故链状(SO3)n中sp3杂化的氧为n个,D错误。 3.(2025·湖南长郡中学模考)绿矾(FeSO4·7H2O)的结构示意图如图所示,下列说法正确的是(　　) A.S中S的杂化方式为sp2杂化 B.电负性:O>S>Fe C.H2O的键角大于S的键角 D.绿矾中存在的化学键类型有共价键、离子键、氢键和配位键 B 解析:S中心原子为S,与4个O形成化学键,中心原子上的孤电子对数==0,故杂化方式为sp3杂化,A错误;Fe为活泼金属,故Fe的电负性比O和S都小,O和S同主族,同主族元素从上到下电负性逐渐减小,故O的电负性大于S,所以电负性:O>S>Fe,B正确;二者中心原子均为sp3杂化,H2O的中心原子上的孤电子对数==2,S的中心原子上的孤电子对数==0,孤电子对对成键电子对排斥力大,故水分子键角更小,C错误;氢键不是化学键,绿矾中存在的化学键类型有共价键、离子键和配位键,D错误。 判断正误:对的打“√”,错的打“×”。 (1)(2025·河北卷)C的价层电子对互斥模型:。(　　) (2)(2025·湖北卷)甲醛(HCHO)的分子空间结构模型:。(　　) (3)(2025·北京卷)BF3的VSEPR模型:。(　　) (4)(2025·云南卷)NH3的VSEPR模型:。(　　) (5)(2024·湖北卷)VSEPR理论认为VSEPR模型与分子的空间结构相同。(　　) $