第二章 专题突破(二) 分子(或离子)空间结构与杂化轨道理论-【金版新学案】2026-2027学年高中化学选择性必修2 物质结构与性质同步课堂高效讲义教师用书Word（人教版 双选）

本讲义聚焦分子（或离子）空间结构与键角判断核心知识点，系统梳理价层电子对数计算方法，构建杂化类型（sp、sp²、sp³）与VSEPR模型、空间结构的关联脉络，通过表格归纳ABm型粒子空间结构判断方法，形成从理论到应用的完整学习支架。 资料以理论归纳与实例分析结合为特色，通过针对练和课时测评分层设计，培养学生科学思维中的模型建构与证据推理能力。如键角比较中结合孤电子对、电负性等因素分析，课中辅助教师系统教学，课后帮助学生巩固知识、查漏补缺。

　　判断分子(或离子)的空间结构和键角时，要能够正确计算价层电子对数：一是运用计算式推导出价层电子对数；二是看σ键电子对数。 一、分子的空间结构与杂化类型间的关系 一、杂化类型的判断 1.利用价层电子对互斥理论、杂化轨道理论判断分子构型的思路： 价层电子对数VSEPR模型杂化轨道构型。 2.根据VSEPR模型判断： 价层电子对数　　　4　　　　3　　　　　2 VSEPR模型　四面体形　　三角形　　直线形 杂化类型　　　　sp3　　　　sp2　　　　sp 3.有机物中碳原子杂化类型的判断：饱和碳原子采取sp3杂化，连接双键的碳原子采取sp2杂化，连接三键的碳原子采取sp杂化。 二、ABm型分子(或离子)的空间结构判断方法 价层电 子对数 VSEPR 模型 中心原子 的杂化轨 道类型 孤电子 对数 分子(或离子) 的空间结构 实例 4 正四 面体 sp3 0 正四面体 CH4、N 、S 1 三角锥形 NH3、S 2 V形 H2O、N 3 平面三 角形 sp2 0 平面三角形 BF3、C 1 V形 SO2、N 2 直线形 sp 0 直线形 CO2、N 三、分子空间结构与杂化轨道的关系 1.全部为σ键的分子空间结构与杂化类型 中心原 子的杂 化类型 杂化 轨道数 杂化轨道 空间结构 成键电 子对数 孤电子 对数 分子的空 间结构 实　例 分子式 结构式 sp 2 直线形 2 0 直线形 BeCl2 Cl—Be—Cl sp2 3 平面 三角形 3 0 平面 三角形 BF3 2 1 V形 — — sp3 4 正四 面体形 4 0 正四 面体形 CH4 3 1 三角锥形 NH3 2 2 V形 H2O 2.含σ键和π键的分子空间结构与杂化类型 物质 结构式 杂化轨 道类型 键角 分子的空 间结构 甲醛 sp2 约120° 平面 三角形 乙烯 120° 平面形 氰化氢 H—C≡N sp 180° 直线形 乙炔 H—C≡C—H 180° 直线形 针对练1.下列分子或离子中，VSEPR模型与粒子的空间结构一致的是(　　) A.SO2 B.HCHO C.NCl3 D.H3O＋ 答案：B 解析：当中心原子没有孤电子对时，VSEPR模型与分子的空间结构就是一致的，SO2、NCl3、H3O＋的中心原子均有孤电子对，A、C、D项错误。 针对练2.下列中心原子的杂化轨道类型和分子的空间结构不正确的是(　　) A.CCl4中C原子为sp3杂化，为正四面体形 B.H2S分子中S原子为sp2杂化，为直线形 C.CS2中C原子为sp杂化，为直线形 D.BF3中B原子为sp2杂化，为平面三角形 答案：B 解析：CCl4中C原子的价层电子对数为4，C原子为sp3杂化，则CCl4为正四面体形，A项正确。H2S分子中S原子含有2个σ键电子对和2个孤电子对，则S原子为sp3杂化，H2S分子为V形结构，B项错误。CS2中C原子有2个σ键电子对，不含孤电子对，则C原子为sp杂化，CS2为直线形，C项正确。BF3中B原子有3个σ键电子对，不含孤电子对，则B原子为sp2杂化，BF3为平面三角形，D项正确。 针对练3.(1)在较低温度下，CuFeS2与浓硫酸作用时，有少量臭鸡蛋气味的气体X产生。X分子的空间结构是　　　　，中心原子的杂化轨道类型为　　　　　　　。 (2)X射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在。的空间结构为　　　　，中心原子的杂化轨道类型为　　　　。 (3)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化轨道类型分别为　　　　和　　　　。 答案：(1)V形　sp3　(2)V形　sp3　(3)sp　sp3 解析：(1)在较低温度下，CuFeS2与浓硫酸作用时，有少量臭鸡蛋气味的气体X产生，则X是H2S，中心原子S原子形成2个σ键，且含2个孤电子对，则S原子采取sp3杂化，H2S分子的空间结构是V形。 (2)的中心原子I原子的价层电子对数为2＋×(7－1－2×1)＝4，则中心原子I原子的杂化轨道类型为sp3杂化，孤电子对数为2，则的空间结构为V形。 (3)CO2中C原子形成2个σ键且无孤电子对，采取sp杂化；CH3OH中C原子形成4个σ键且无孤电子对，采取sp3杂化。 二、键角的大小比较 针对练1.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　　　　　　　　　　　　　　。 答案：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 针对练2.Se中Se—O—Se的键角比SeO3的键角　　　　(填“大”或“小”)，原因是　　　　　　　　　　　　　　。 答案：小　Se空间构型为正四面体，键角为109°28'，SeO3空间构型为平面三角形，键角为120° 针对练3.高温陶瓷材料Si3N4晶体中键角N—Si—N　　　(填“＞”“＜”或“＝”)Si—N—Si，原因是　　　　　　　　　　　　　　。 答案：＞　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 针对练4.AsH3分子为三角锥形，键角为91.80°，小于氨分子键角107°，AsH3分子键角较小的原因是　　　　　　　　　　　　　。 答案：砷原子电负性小于氮原子，其共用电子对离砷原子核距离较远，斥力较小，键角较小 1.根据价层电子对互斥理论，中心原子杂化轨道类型为sp2的微粒为(　　) A.CH3Cl B.S C.NF3 D.C 答案：D 解析：根据杂化轨道数判断杂化类型，杂化轨道数＝价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子上的孤电子对数，σ键个数＝配原子个数，孤电子对个数＝，a指中心原子价电子个数，x指配原子个数，b指配原子形成稳定结构需要的电子个数，据此判断微粒杂化轨道类型。CH3Cl中C形成4个σ键，孤电子对数＝×(4－4×1)＝0，价层电子对个数＝4＋0＝4，中心C原子为sp3杂化，A错误；S中的S形成3个σ键，孤电子对数＝×(6＋2－2×3)＝1，价层电子对个数＝3＋1＝4，则中心原子S杂化类型是sp3，B错误；NF3分子中N形成3个σ键，孤电子对数＝×(5－3×1)＝1，价层电子对个数＝3＋1＝4，中心原子N原子杂化类型为sp3，C错误；C中C形成3个σ键，孤电子对数＝×(4＋2－3×2)＝0，价层电子对个数＝3＋0＝3，中心原子C原子杂化类型为sp2，D正确。 2.氨分子的空间结构是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为(　　) A.两种分子的中心原子杂化类型不同，NH3为sp2杂化，而CH4是sp3杂化 B.NH3分子中氮原子形成3个杂化轨道，CH4分子中碳原子形成4个杂化轨道 C.NH3分子中有一个未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强 D.NH3分子中氮元素的电负性比CH4分子中碳元素的电负性大 答案：C 解析：NH3中心原子价层电子对数为3＋1＝4，杂化类型为sp3，而CH4中心原子价层电子对数为4＋0＝4，杂化类型为sp3，故A不符合题意；根据A选项分析CH4、NH3杂化类型均为sp3，中心原子均形成4个杂化轨道，故B不符合题意；NH3分子中有一个未成键的孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥力比成键电子对对成键电子对的排斥力强，因而是三角锥形，故C符合题意；氮元素的电负性比碳元素的电负性大，但与空间结构无关，故D不符合题意。 3.下表中各粒子对应的空间结构及解释均正确的是(　　) 选项 粒子 空间结构 解释 A 三氟化硼(BF3) 直线形 B原子采取sp2杂化 B 二氧化硫(SO2) V形 S原子采取sp3杂化 C 碳酸根离子() 三角锥形 C原子采取sp3杂化 D 乙炔(C2H2) 直线形 C原子采取sp杂化且C原子的价电子均参与成键 答案：D 解析：BF3中B原子的价层电子对数＝3＋×(3－3×1)＝3，不含孤电子对，杂化轨道数为3，采取sp2杂化，空间结构为平面三角形，A错误；SO2中S原子的价层电子对数＝2＋×(6－2×2)＝3，孤电子对数为1，杂化轨道数为3，采取sp2杂化，空间结构为V形，B错误；中C原子的价层电子对数＝3＋×(4＋2－3×2)＝3，不含孤电子对，杂化轨道 数为3，采取sp2杂化，空间结构为平面三角形，C错误；C2H2中C原子采取sp杂化，且C原子的价电子均参与成键，空间结构为直线形，D正确。 4.如图是甲醛分子的空间结构模型，根据该图和所学化学知识回答下列问题： (1)甲醛分子中碳原子的杂化方式是　　　　，作出该判断的主要理由是　　　　　　　 　　　　　　　。 (2)下列是对甲醛分子中碳氧键的判断，其中正确的是　　　　　(填序号)。 ①单键；②双键；③σ键；④π键；⑤σ键和π键 (3)甲醛分子中C—H与C—H间的夹角　　　　(填“＝”“＞”或“＜”)120°，出现该现象的主要原因是　　　　　　　　　　　　　。 答案：(1)sp2　甲醛分子的空间结构为平面三角形 (2)②⑤　(3)＜　碳氧双键对C—H的排斥作用强于C—H和C—H间的排斥作用 解析：(1)原子的杂化轨道类型不同，分子的空间结构也不同。由图可知，甲醛分子为平面三角形，所以甲醛分子中的碳原子采取sp2杂化。 (2)醛类分子中都含有C==O，所以甲醛分子中的碳氧键是双键。一般来说，双键是σ键和π键的组合。 (3)由于碳氧双键对C—H的排斥作用强于C—H和C—H间的排斥作用，所以甲醛分子中C—H与C—H间的夹角小于120°。 课时测评13　分子(或离子)空间结构与杂化轨道理论 (时间：45分钟　满分：60分) (本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！) (1－8题，每小题4分，共32分) 题点一　杂化类型的判断 1.有机物CH3CH==CH—C≡CH中标有“·”的碳原子的杂化方式依次为(　　) A.sp、sp2、sp3 B.sp3、sp2、sp C.sp2、sp、sp3 D.sp3、sp、sp2 答案：B 解析：甲基上C原子采取sp3杂化；碳碳双键上碳原子采取sp2杂化；碳碳三键的C原子采取sp杂化。 2.确定CS2、PH3、的VSEPR模型与空间结构，判断下列说法中正确的是(　　) A.CS2、PH3、的σ键电子对数分别为2、3、4 B.PH3、的中心原子上的价层电子对数均为4，所以空间结构均为正四面体 C.CS2分子的键角为120° D.CS2、PH3、的VSEPR模型与空间结构相同 答案：A 解析：CS2分子中C原子的价层电子对数为2＋＝2，不含孤电子对，是直线形结构；PH3分子中P原子的价层电子对数为3＋＝4，孤电子对数为1，为三角锥形结构；的中心原子P原子的价层电子对数为4＋＝4，不含孤电子对，是正四面体形；CS2、PH3、分别形成2、3、4个共价键，σ键电子对数分别为2、3、4，故A正确；由分析可知，PH3由于中心原子上存在1个孤电子对，为三角锥形，故B错误；CS2为直线形，键角为180°，故C错误；CS2、PH3、的中心原子上的孤电子对数分别为0、1、0，CS2和的VSEPR模型与空间结构相同，分别为直线形、正四面体形，PH3由于中心原子上存在1个孤电子对，VSEPR模型是四面体形，PH3的空间结构为三角锥形，故D错误。 3.下列物质，中心原子的“杂化方式”及“分子空间结构”与CH2O(甲醛)相同的是(　　) A.H2S B.NH3 C.CH2Br2 D.BF3 答案：D 解析：CH2O和BF3均为平面三角形分子，两者的中心原子均采取sp2杂化；H2S和H2O相似，CH2Br2可看作CH4中的两个H被Br取代得到，H2S、NH3、CH2Br2的中心原子均采取sp3杂化。 题点二　分子空间结构的判断 4.甲醛分子的结构式为，下列描述正确的是(　　) A.甲醛分子中有4个σ键 B.甲醛分子中的C原子为sp3杂化 C.甲醛分子中的O原子为sp杂化 D.甲醛分子为平面三角形，有一个π键垂直于三角形平面 答案：D 解析：甲醛分子中有3个σ键，甲醛分子中的C原子为sp2杂化，甲醛分子中的O原子为sp2杂化。 5.氯的含氧酸根离子有ClO－、Cl、Cl、Cl等，关于它们的说法不正确的是(　　) A.Cl的中心原子Cl原子采取sp3杂化 B.Cl的空间结构为三角锥形 C.Cl的空间结构为直线形 D.ClO－中中心原子是O，O采取sp3杂化 答案：C 解析：Cl的中心原子Cl的孤电子对数为0，与中心原子Cl原子结合的O原子数为4，则Cl原子采取sp3杂化，A正确；Cl的中心原子Cl的价层电子对数为3＋＝4，且含有1个孤电子对，空间结构为三角锥形，B正确；Cl的中心原子Cl的价层电子对数为2＋＝4，且含有2个孤电子对，空间结构为V形，C错误；ClO－中中心O原子的孤电子对数为3，与O原子结合的Cl原子数为1，O原子采取sp3杂化，Cl中Cl原子的孤电子对数为2，与Cl原子结合的O原子数为2，Cl原子采取sp3杂化，D正确。 题点三　键角大小判断 6.推理是学习化学知识的一种重要方法。下列推理合理的是(　　) A.SO2中硫原子采取sp2杂化，则CO2中碳原子也采取sp2杂化 B.NH3分子的空间结构是三角锥形，则NCl3分子的空间结构也是三角锥形 C.H2O分子的键角是105°，则H2S分子的键角也是105° D.PCl3分子中每个原子最外层达到8电子稳定结构，则BF3分子中每个原子最外层也能达到8电子稳定结构 答案：B 解析：一个二氧化碳分子中含有2个σ键且中心原子不含孤电子对，所以碳原子采取sp杂化而不是sp2杂化，A错误；NH3、NCl3中N原子都采取sp3杂化，有1个孤电子对，所以分子的空间结构都是三角锥形，B正确；S的电负性比O小，而且原子半径大，所以S—H上的电子对偏向S并没有H2O中O—H上的电子对偏向O那么严重，所以排斥力也相应比较小，键角也稍小，C错误；BF3分子中B元素化合价为＋3价，B原子最外层未达到8电子稳定结构，D错误。 7.下列一组粒子的中心原子杂化轨道类型相同，分子(或离子)的键角不相同的是(　　) A.CCl4、SiCl4、SiH4 B.H2Se、NF3、CH4 C.BCl3、NH3、CO2 D.TeO3、BF3、H3O＋ 答案：B 解析：H2Se、NF3、CH4的中心原子含有孤电子对数分别为2、1、0，价层电子对数均为4，则中心原子均采取sp3杂化，由于所含孤电子对数不同，孤电子对之间及孤电子对与σ键电子对之间的斥力不同，H2Se、NF3、CH4的键角依次增大，其空间结构分别为V形、三角锥形和正四面体形，B项符合。 8.第ⅤA族元素的原子(以R表示)与A原子结合形成RA3气态分子，其空间结构为三角锥形。PCl5在气态和液态时，分子结构如图所示，下列关于PCl5分子的说法中不正确的是(　　) A.每个原子最外层都达到8电子稳定结构 B.Cl—P—Cl的键角有120°、90°、180°三种 C.PCl5受热后会分解生成分子空间结构呈三角锥形的PCl3 D.分子中5个P—Cl的键能不都相同 答案：A 解析：P原子的最外层有5个电子，形成5个共用电子对，所以PCl5中P的最外层不满足8电子稳定结构，A错误；由图可知，三角双锥上下两个顶点Cl原子与中心P原子形成的Cl—P—Cl的键角为180°，中间为平面三角形，其中两个顶点Cl原子与中心P原子形成的Cl—P—Cl的键角为120°，通过中间的三角形所在的平面将三角双锥截为两个完全相同的三角锥，在上面的三角锥中Cl—P—Cl的键角为90°，所以Cl—P—Cl的键角有90°、120°、180°三种，B正确；PCl5PCl3＋Cl2↑，则PCl5受热后会分解生成分子空间结构呈三角锥形的PCl3，C正确；键长越短，键能越大，因分子中P—Cl的键长不都相同，所以键能不都相同，D正确。 9.(16分)(1)丙酮()分子中碳原子轨道的杂化类型是　　和　　　　　。 (2)的空间结构为　　形，中心原子的杂化形式为　　　　　　。 (3)CO2和CH3OH分子中C原子的杂化形式分别为　　　　　和　　　　　。 (4)Ge单晶具有金刚石型结构，其中Ge原子的杂化方式为　　　　　。 (5)CS2分子中，C原子的杂化轨道类型是　　　　　　　。 (6)[Ni(NH3)6]SO4中阴离子的空间结构是　　　　　　　　　。 (7)AsCl3分子的空间结构为　　　　　　　　　，其中As的杂化轨道类型为　　　　　　　。 (8)化合物Cl2O(O为中心原子)的空间结构为　　　　形，中心原子的价层电子对数为　　　　。 答案：(1)sp3　sp2　(2)V　sp3　(3)sp　sp3 (4)sp3　(5)sp　(6)正四面体形　(7)三角锥形　sp3　　(8)V　4 解析：根据价层电子对互斥模型进行解题。 10.(12分)(1)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　　　　　　。 (2)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　　　　　　。 (3)H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋中氧原子采用　　　杂化。H3O＋中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大，原因为　　　　　　　　　　　　　　。 (4)S的空间结构是　　　　　　　　　，其中硫原子的杂化轨道类型是　　　　　　　　。 答案：(1)120°　sp2　正四面体形　(2)三角锥形　sp3　　(3)sp3　H2O中氧原子有2个孤电子对，H3O＋中氧原子只有1个孤电子对，排斥力较小　(4)正四面体形　sp3 解析：(1)因为BF3的空间结构为平面三角形，所以F—B—F的键角为120°。(3)H3O＋中氧原子采用sp3杂化。(4)S的中心原子S的成键电子对数为4，无孤电子对，为正四面体结构，中心原子采用sp3杂化。 学科网（北京）股份有限公司 $