大单元3 第7章 第22讲 价层电子对互斥理论 杂化轨道理论-【优化探究】2027年高考化学一轮复习高考总复习配套课件（人教版 双选）

该高中化学高考复习课件聚焦“分子结构与性质”核心模块，覆盖价层电子对互斥模型、杂化轨道理论、键角比较、等电子原理及大π键五大高考考点，依据高考评价体系分析近五年真题，明确杂化类型判断（30%）、空间结构推断（28%）等高频考点权重，归纳“VSEPR模型→空间结构→键角比较”的完整解题链，体现备考针对性。 课件亮点在于“真题演练+方法建模+素养落地”，如2025湖北卷PCl₅杂化类型题，通过“价层电子对数→杂化轨道数→类型判断”三步法突破，培养科学思维与模型认知素养。设“易错陷阱”（如孤电子对数计算失误）和“大π键Πₘⁿ计算模板”，教师可据此实施精准教学，助力学生掌握得分技巧，高效冲刺高考。

第七章 分子结构与性质 第22讲 价层电子对互斥理论 杂化轨道理论 优化探究 大单元三 物质结构与性质 元素周期律 　　[导航·复习目标]　1.能根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论,分析常见微粒的空间结构。2.会分析比较键角的大小,并能规范描述其原因。3.能根据杂化轨道理论,分析大π键的形成方式。 考点一　价层电子对互斥模型和杂化轨道理论 考点二　键角的比较方法 练真题 明考向 考点三　等电子原理　大π键(拓展延伸) 3 考点一　价层电子对互斥模型和杂化轨道理论 梳理 必备知识 1.价层电子对互斥(VSEPR)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孤电子对的排斥力较大,孤电子对数越多,排斥力越大,键角越小。 (2)用价层电子对互斥模型推测分子的空间结构 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_________________________。 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 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)。 最多能接受的电子数 1 8-该原子的价电子数 ④预测分子(或离子)空间结构的思维路径 以预测SOCl2的空间结构为例 第一步,确定σ键电子对数 中心原子为S,有三个成键原子,则σ键电子对数为3。 第二步,计算孤电子对数 中心原子孤电子对数=(a-xb)=×(6-1×2-2×1)=1。 第三步,确定VSEPR模型 价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数=3+1=4,则VSEPR模型为四面体形。 第四步,确定空间结构 略去VSEPR模型中孤电子对,得到SOCl2分子的空间结构为三角锥形。 [问题思考] 完成下列表格: 分子或 离子 σ键电子对数 孤电子对数 价层电子对数 VSEPR模型名称 空间结构 H2Se ______ _______________ _____ _________ _______ BCl3 ______ _______________ ______ ___________ __________ 2 ×(6-2×1)=2 　4 四面体形 V形 3 　×(3-3×1)=0　 3　 平面三角形 平面三角形　 分子或 离子 σ键电子对数 孤电子对数 价层电子对数 VSEPR模型名称 空间结构 PCl3 ______ _______________ ______ _________ ___________ SO2 ______ _______________ ______ _________ ___________ S ______ _______________ ______ _________ ___________ 3 　×(5-3×1)=1　 4 四面体形　 三角锥形 2 　×(6-2×2)=1 　3 平面三角形　 V形 4　 ×(6+2-4×2)=0　 4　 正四面体形　 正四面体形 价层电子对数与粒子空间结构的关系 价层电 子对数 σ键电 子对数 孤电子 对数 VSEPR模型 名称 粒子空间结构 2 2 0 直线形 直线形 3 3 0 平面三角形 平面三角形 2 1 V形 4 4 0 四面体形 正四面体形 3 1 三角锥形 2 2 V形 2.杂化轨道理论 (1)理论要点: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。 (2)杂化轨道的三种类型 1个s轨道 1个p轨道 180° 直线形 1个s轨道 2个p轨道 120° 平面三角形　 1个s轨道 3个p轨道 109° 28' 四面体形 (3)杂化轨道数目的判断 杂化轨道用来形成σ键和容纳孤电子对,所以有关系式:杂化轨道数目=中心原子上的孤电子对数+中心原子的σ键电子对数=中心原子的价层电子对数。 (4)杂化类型的判断 ①依据杂化轨道总数判断 杂化轨道总数 2 3 4 … 杂化类型 sp sp2 sp3 … ②依据中心原子成键形式判断 a.第ⅡA族Be形成2个共价键,采取sp杂化;第ⅢA族B、Al、Ga等形成3个共价键,采取sp2杂化,形成4个共价键,则采取sp3杂化。 b.第ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素,一般情况下,只形成单键时采取sp3杂化,形成1个双键时采取sp2杂化,形成1个三键时采取sp杂化。 [问题思考] 正误判断 (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)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。(　　) (3)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。(　　) √ √ √ (4)杂化轨道用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。(　　) (5)分子中中心原子若通过sp3杂化轨道成键,则该分子一定为正四面体形结构。(　　) (6)只要分子的空间结构为平面三角形,中心原子均为sp2杂化。(　　) (7)中心原子是sp杂化的,其分子的空间结构不一定为直线形。(　　) √ × √ × VSEPR模型、中心原子杂化轨道类型与粒子空间结构的关系 实例 价层电 子对数 σ键电 子对数 孤电子 对数 中心原子杂化 轨道类型 VSEPR 模型 分子(离子) 空间结构 BeCl2 2 2 0 sp 直线形 直线形 CO2 BF3 3 3 0 sp2 平面 三角形 平面三角形 SO2 2 1 V形 实例 价层电 子对数 σ键电 子对数 孤电子 对数 中心原 子杂化 轨道类型 VSEPR 模型 分子(离子) 空间结构 CH4 4 4 0 sp3 四面 体形 正四面体形 NH3 3 1 三角锥形 H2O 2 2 V形 C 3 3 0 sp2 平面 三角形 平面三角形 N 4 4 0 sp3 四面体形 正四面体形 提升 关键能力 考向一　价层电子对互斥模型 1.(2026·江西南昌模拟)下列说法正确的是(　　) A. 为四角锥结构,中心原子I没有孤电子对 B.六氟化硫分子空间结构呈正八面体形,其中心原子的价层电子对数为4 C.PhB(OH)2和 中B原子的价层电子对数相等(—Ph代表苯 基,i-Pr—代表异丙基,—Bu代表丁基) D.价层电子对互斥模型中,π键电子对数不计入中心原子的价层电子对数 D 2.下列分子的空间结构相同的是(　　) A.XeO3和NH3　　　　　　 B.COCl2和SOCl2 C.ClF3和BF3 D.CO2和SCl2 A 解析:XeO3分子中Xe原子的价层电子对数=3+×(8-3×2)=4,孤电子对数为1,空间结构为三角锥形,NH3分子中N原子的价层电子对数=3+×(5-3×1)=4,孤电子对数为1,空间结构为三角锥形,A符合题意;COCl2分子中C原子的价层电子对数=3+×(4-1×2-2×1)=3,无孤电子对,空间结构为平面三角形, SOCl2分子中S原子的价层电子对数=3+×(6-1×2-2×1)=4,孤电子对数为1,空间结构为三角锥形,B不符合题意;ClF3分子中Cl原子的价层电子对数=3+×(7-3×1)=5,孤电子对数为2,为T形结构,BF3分子中B原子的价层电子对数=3+×(3-3×1)=3,无孤电子对,空间结构为平面三角形,C不符合题意;CO2分子中C原子的价层电子对数=2+×(4-2×2)=2,无孤电子对,空间结构为直线形,SCl2分子中S原子的价层电子对数=2+×(6-2×1)=4,孤电子对数为2,空间结构为V形,D不符合题意。 考向二　杂化轨道理论 3.(1)N的空间结构为________,氮原子的杂化方式为_____杂化。   (2)H2SeO3的中心原子杂化类型是____,Se的空间结构是_________。   (3)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物,分子中氮、碳的杂化类型分别是____、____;丙烯腈分子(H2C==CH—C≡N)中碳原子杂化轨道类型为____________。   直线形 sp sp3　 三角锥形 sp3 sp3 sp2、sp (4)磷酸根离子的空间结构为____________,其中P的价层电子对数为____,杂化轨道类型为_____。   (5)氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气:3NH3BH3+6H2O===3N+ 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_____。   正四面体形 4　 sp3　 sp3 sp2 4.PCl5分子结构如图所示,中心P原子的轨道杂化类型为______ (填字母)。  A.sp3 B.sp3d C.d2sp3 D.dsp2 B 解析:PCl5的价层电子对数为5+=5,选B。 考点二　键角的比较方法 梳理 必备知识 键角比较的思维方法 (1)先看中心原子杂化类型,sp(180°)>sp2(120°)>sp3(109°28')。 (2)杂化类型相同时,看中心原子孤电子对数,孤电子对数越多,键角越_____。排斥力大小: 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。 小 (3)杂化类型和中心原子孤电子对数相同,看原子电负性(以AXn为例): ①中心原子电负性越强,A—X形成的共用电子对之间的斥力越_____,键角越_____:如NH3>PH3。 ②成键原子电负性越强,A—X形成的共用电子对之间的斥力越_____,键角越_____:如NCl3<NBr3。 (4)看化学键类型:双键间斥力>双键与单键间斥力>单键间斥力,如HCHO中角O==C—H>角H—C—H。 强 大 弱 小 提升 关键能力 比较下列分子中的键角大小,并解释原因。 (1)键角:H2O_____(填“>”“<”或“=”)CS2,其原因是_____________________ ___________________________________________________________。  (2)H2O、NH3、CH4三种分子中,键角由大到小的顺序是______________,原因为________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________。 H2O分子中O原子采取 < sp3杂化,键角为109°28';CS2分子中C原子采取sp杂化,键角为180° CH4>NH3>H2O 三种分子都是sp3杂化,CH4分子中无孤电子对,NH3分子中含有1个孤电子对,H2O分子中含有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  (3)①键角:NH3_____(填“>”“<”或“=”)PH3,原因是____________________ ______________________________________________________________________________________________________________________。  ②键角:NF3_____(填“>”“<”或“=”)NH3,理由是______________________ _______________________________________________________________________________________。  (4)在 分子中,键角∠HCO______(填“>”“<”或“=”)∠HCH。理由是_____________________。  > 二者都是sp3杂化,中心 < 二者都是sp3杂化,中心原 >　 π键斥力大于σ键斥力 原子都有1个孤电子对,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　 子都有1个孤电子对,F的电负性比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 考点三　 等电子原理　大π键(拓展延伸) 梳理 必备知识 一、等电子原理及应用 1.基本观点 原子总数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。 3.熟悉常见的等电子体及空间结构 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-、、N、 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 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、 B、BF3 平面三角形 4原子26电子 S、Cl、Br、I、XeO3 三角锥形 5原子8电子 CH4、SiH4、N、P、B 正四面体形 5原子32电子 CCl4、SiF4、Si、S、Cl 正四面体形 12原子30电子 C6H6、N3B3H6(俗称无机苯) 平面六边形 二、大π键的判断 1.大π键的表示方法 :m为形成大π键的原子数,n为形成大π键的电子数,且n<2m。 2.大π键的形成条件 (1)所有参与形成大π键的原子必须在同一平面上。所以中心原子只能采取sp2或sp杂化。 (2)参与形成大π键的原子都必须提供一个没有杂化的互相平行并垂直于该平面的p轨道。 (3)形成大π键的p电子的总数小于p轨道数的两倍。 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,就是几个p轨道,如SO2有3个原子形成π键,则m=3。 ②n值的计算 a.分析出参与形成大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个电子且有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,大π键为 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,大π键为 (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(氢原子除外),就是几个p轨道。 ②n值的计算 a.分析出参与形成大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原子的电子式分别为··、··,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 物质 分析方法 大π键 C、N原子的电子式分别为··、··,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原子的电子式分别为··、··,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 物质 分析方法 大π键 C、O原子的电子式分别为··、··,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 CH2== CH—CH ==CH2 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 提升 关键能力 考向一　等电子原理 1.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 2.下列物质的分子与O3分子的结构最相似的是(　　) A.H2O B.CO2 C.SO2 D.BeCl2 D C 考向二　大π键的判断 3.已知:多原子分子中,若原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道,则p电子可在多个原子间运动,形成“离域π键”(或大π键)。大π键可用表示,其中m、n分别代表参与形成大π键的电子数和原子个数,如苯分子中大π键表示为。按要求回答下列问题: (1)下列微粒中存在“离域π键”的是_________(填字母)。  a.O3 b.S c.H2S d.N ad 解析:形成“离域π键”的条件是“原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道”,O3为V形结构,有相互平行的p轨道,可以形成“离域π键”;硫酸根离子是正四面体结构,原子不处于同一平面内,不能形成“离域π键”;硫化氢中H原子没有p轨道,不能形成“离域π键”;N为平面三角形结构,有相互平行的p轨道,可以形成“离域π键”。 (2)N2O分子中的大π键表示为_______。  (3)叠氮酸(HN3)是一种弱酸,在水中能微弱电离出H+和,则中的大π键应表示为_________。  　 解析:价电子总数为16,原子总数为3,所以与CO2为等电子体,二者成键方式类似,参与形成大π键的原子数为3,形成两个,如图 。 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　 解析: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.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_______。  解析: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。 练真题 明考向 1.正误判断 (1)(2025·北京卷)BF3的VSEPR模型: 。 (　　) (2)(2025·云南卷)NH3的VSEPR模型: 。 (　　) (3)(2025·黑吉辽蒙卷)H2O的空间结构:直线形。 (　　) (4)(2025·河北卷)C的价层电子对互斥模型: 。 (　　) (5)(2025·湖北卷)甲醛(HCHO)的分子空间结构模型: 。 (　　) √ √ × × √ (6)(2025·山东卷)的空间构型为V形。 (　　) (7)(2025·山东卷)的中心N原子所有价电子均参与成键。 (　　) (8)(2025·黑吉辽蒙卷)Cl2O+H2O===2HClO。反应中各分子的VSEPR模型均为四面体形。(　　) (9)(2025·黑吉辽蒙卷)HClO分子中Cl的价电子层有2个孤电子对。 (　　) (10)(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·河南卷)水分子的VSEPR模型与其空间结构模型不同,原因是_________________________。  3.(2025·北京卷)NH3分子中H—N—H键角小于109°28',从结构角度解释原因: _________________________________________________________ _______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。  O原子上存在2个孤电子对 CH4中碳原子的价层电子对数为4,孤电子对数为0;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,CH4分子中H—C—H的键角为109°28',故NH3分子中H—N—H的键角小于109°28' 4.(2025·湖南卷)某配合物的结构如图所示(M表示金属元素),该配合物中氮原子的杂化类型为______。  sp2 5.(2017·全国Ⅱ卷)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 解析: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。 $