2.2 分子的空间结构（5大题型，举一反三题型专练，天津专用）化学人教版选择性必修2

第二节 分子的空间结构 题型01 常见分子的空间结构 题型02 孤电子对数的计算及价层电子对互斥理论 题型03 根据VSEPR模型预测微粒的空间结构 题型04 杂化轨道理论 题型05 杂化轨道理论与分子空间构型的关系 Ø题型01 常见分子的空间结构 分子的空间结构（又称立体构型），指分子中所有原子的空间排布方式，是分子结构模块的核心知识点。其结构特征由分子中的化学键类型、键长、键角及原子成键方式共同决定，成键原子的种类、数目及成键方式不同，形成的空间结构也不同，且每种空间结构对应特定能量状态，能量越低，分子稳定性越强。 常见分子空间结构包括直线形、V形、平面三角形、三角锥形和正四面体，涵盖高中阶段绝大多数常见分子。直线形分子中所有原子共线，键角180°，如二氧化碳； V形（或角形）分子因中心原子有孤电子对，键角小于180°，如水的键角为105°左右； 平面三角形分子中所有原子共面，键角120°，如SO3； 三角锥形和正四面体为空间立体结构，正四面体键角109°28′，如甲烷，三角锥形键角因孤电子对排斥作用略小，如氨气的键角约为107°。 【典例1】（25-26高二下·天津蓟州·期中）下列叙述中正确的是 A．CO2和SO2都是AB2型分子，空间结构都是直线形 B．键角：NH3˂H2O C．NH3分子与H＋结合成的过程中，N原子的杂化类型未发生改变 D．四面体形分子的键角均为 【变式1-1】（25-26高一上·天津和平·期末 节选）已知六种短周期主族元素A、B、C、D、E、F的原子序数依次增大，A是短周期中原子半径最小的元素，A、D同主族，C、F同主族，A和B可形成5核10电子的阳离子，C与D形成的离子化合物D2C中所有离子的电子数相同，E的最高价氧化物的水化物可与D、F的最高价氧化物的水化物反应，试回答下列问题： (5)多原子分子具有一定的空间结构，如CO2的空间结构是直线形。A、C形成的简单氢化物的空间构型是_________，其中含有的化学键类型为_________。 【变式1-2】（24-25高二下·天津·期末）下列关于物质的结构或性质及解释都正确的是 选项 物质的结构或性质 解释 A 的键能小于的键能 的键长小于的键长 B 熔点高于 分子间作用力大于 C 键角大于 中的孤电子对数比中的孤电子对数多 D 甘氨酸既能与盐酸反应，又能与溶液反应 甘氨酸分子中有氨基和羧基 A．A B．B C．C D．D Ø题型02 孤电子对数的计算及价层电子对互斥理论 1.孤电子对（又称未共用电子对），指分子或离子中未参与共价键形成的电子对，主要分布于中心原子周围，其数目直接影响分子的空间构型和键角大小。孤电子对越多，对成键电子对的排斥作用越强，键角越小、空间构型偏移越明显，因此孤电子对数计算是价层电子对互斥模型应用的核心前提，也是基础解题步骤。 解题必备： 分子中孤电子对个数=(中心原子价电子数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数)。 阳离子中孤电子对个数=(中心原子价电子数-电荷数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数)。 阴离子中孤电子对个数=(中心原子价电子数+电荷数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数)。 计算时需重点注意离子电荷数的处理：阳离子需减去离子电荷数，阴离子需加上离子电荷数，计算结果取整数。例如NH₃分子中，中心N原子价电子数为5，配位H原子成键电子数总和为3，无离子电荷，孤电子对数=1/2（5-3）=1，该结果为推断其三角锥形构型提供关键依据。 分子或离子中，中心原子周围的价层电子对（含成键电子对和孤电子对）存在相互排斥作用，排斥力大小关系为：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，该差异是分子空间构型与价层电子对排布方式不同的关键原因。 2.价层电子对互斥理论： 价层电子对互斥模型（简称VSEPR模型），是分子空间构型推断的核心理论，核心思想基于电子对间的排斥作用，使分子或离子空间结构趋于能量最低、最稳定状态，模型通俗易懂、实用性强，是高中阶段的核心解题工具。 解题必备：价层电子对的空间排布方式由其总数决定，规律明确：2对价层电子对呈直线形排布，3对价层电子对呈平面三角形排布，4对价层电子对呈正四面体排布（高中阶段重点掌握此三种），电子对通过最大化远离彼此降低体系能量，实现结构稳定。 【典例2】（25-26高三上·天津·阶段检测）反应2F2+2NaOH=OF2+2NaF+H2O可生成作为火箭工程的助燃剂OF2。下列叙述正确的是 A．F2的结构式为：F=F B．NaOH和H2O中均含有极性共价键 C．OF2的价层电子对互斥(VSEPR)模型： D．NaF的电子式： 【变式2-1】（2026·天津红桥·一模）下列化学用语表达错误的是 A．的电子式： B．的VSEPR模型： C．中的键为键 D．“钠与水反应”实验的有关图标： 【变式2-2】（24-25高二下·天津滨海新区·阶段检测 节选）(4)含N元素的几种微粒的键角由大到小为___________。(填序号) ①，②，③，④ Ø题型03 根据VSEPR模型预测微粒的空间结构 解题必备：确定ABm型分子或离子空间结构的思路： (1)σ键电子对数+中心原子上的孤电子对数=中心原子上的价层电子对数 VSEPR模型 分子或离子的空间结构。 (2)若中心原子A无孤电子对，则分子或离子的空间结构与VSEPR模型一致。若中心原子A有孤电子对，则分子或离子的空间结构为略去中心原子上孤电子对后的空间结构。 【典例3】（25-26高二下·天津·期末）下列分子或离子中与有相似空间结构的是 A．PCl5 B． C．NF3 D．CCl4 【变式3-1】（25-26高二下·天津静海·阶段检测）科学家发现宇宙中存在100多种星际分子。下列关于星际分子说法正确的是 A．NH3与PH3的键角相等 B．和的空间构型均为平面三角形 C．分子中三键的键长：HC≡N>HC≡CH D．NH3和的VSEPR模型均为四面体 【变式3-2】按要求回答下列问题。 （1）（24-25高二上·天津南开·期末 节选）和的空间结构分别为_______， （2）（25-26高三上·天津·开学考试 节选）完成下列表格 物质 价层电子对数 中心原子杂化轨道类型 分子(离子)空间结构 _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ （3）（25-26高三上·天津武清·阶段检测 节选）的空间构型为__________。 （4）（24-25高二下·天津南开·阶段检测）NaBF4中的中心原子的价层电子对数为___________，空间结构为___________形。 【变式3-3】（25-26高二下·天津和平·期末）完成下表中的空白： 粒子 中心原子上的孤电子对数 中心原子的杂化轨道类型 空间结构 HCN ___________ ___________ ___________ ___________ ___________ ___________ ___________ ___________ ___________ Ø题型04 杂化轨道理论 杂化轨道仅用于形成σ键或容纳中心原子孤电子对，π键由未参与杂化的p轨道“肩并肩”重叠形成，该规则可解释多重共价键的形成原理。此外，杂化轨道数目等于参与杂化的原子轨道数目，不同杂化方式对应的轨道数目和空间排布不同。 高中阶段重点掌握三种杂化类型：sp杂化、sp²杂化和sp³杂化，涵盖绝大多数分子的杂化情况。 sp杂化由1个s轨道和1个p轨道杂化形成，产生2个杂化轨道，呈直线形排布，夹角180°，无孤电子对时，分子构型为直线形，成键电子对无排斥偏移。 sp²杂化由1个s轨道和2个p轨道杂化形成，产生3个杂化轨道，呈平面三角形排布，夹角120°。无孤电子对时，杂化轨道全部用于形成σ键，分子构型为平面三角形；有1对孤电子对时，孤电子对占据1个杂化轨道，排斥成键电子对，分子构型偏移为V形。 sp³杂化由1个s轨道和3个p轨道杂化形成，产生4个杂化轨道，呈正四面体排布，夹角109°28′。无孤电子对时，分子构型为正四面体；有1对孤电子对时，构型变为三角锥形；有2对孤电子对时，排斥作用增强，构型变为V形。 【典例4】（25-26高二上·天津滨海新区·期末）下列说法中，正确的是 A．杂化轨道能用于形成σ键和π键，还能用于形成离子键 B．中心原子采取sp2杂化的分子，空间结构均为平面三角形 C．所有AB3型的共价化合物，中心原子A都采用sp3杂化成键 D．气态BeCl2的中心原子Be采取sp杂化成键 【变式4-1】（25-26高二下·天津和平·期末）下列分子中的中心原子是杂化的是 A． B． C． D． 【变式4-2】（25-26高二下·天津津南·期末）下列有机物分子中碳原子同时存在 sp3、sp2、sp三种杂化方式的是 A．CH3CH=CHC≡CH B．CH3CH2CH3 C．CH2=CH2 D．HC≡CH 【变式4-3】（25-26高二下·天津·期中）下列化学用语或图示表达不正确的是 A．杂化轨道： B．顺-2-丁烯的结构简式： C．的VSEPR模型： D．冰中一个水分子周围有4个水分子： Ø题型05 杂化轨道理论及其与分子空间构型的关系 1．杂化轨道数目与成键数目相同时分子的空间构型 当杂化轨道数目等于成键轨道数目时，杂化轨道全部参与成键，成键类型是σ键，分子的空间构型与杂化轨道的空间构型一致。 实例 BeCl2 BF3 CH4 杂化类型 sp sp2 sp3 参与杂化的原子轨道及数目 1个s轨道 1个p轨道 1个s轨道 2个p轨道 1个s轨道 3个p轨道 杂化轨道的数目 2 3 4 杂化轨道间的夹角 180° 120° 109°28′ 杂化轨道空间构型 直线形 平面三角形 正四面体 分子的空间构型 直线形 平面三角形 正四面体 2．常见分子的空间构型 杂化类型 分子类型 空间构型 举例 sp3 AB4 正四面体 CH4、CCl4、NH4+、金刚石等 AB3C 四面体 CH3Cl、CH3CH3等 AB3 三角锥 NH3、NF3等 AB2 V形 H2O、H2S sp2 AB3 平面三角形 BF3、AlCl3、、苯环等 sp AB2 直线形 CO2、CS2、等 【典例5】（25-26高二下·天津和平·期末）下列分子中的中心原子是杂化的是 A． B． C． D． 【变式5-1】（25-26高二下·天津·阶段检测）下列说法正确的是 A．共价键的成键原子只能是非金属原子 B．所有分子中都存在化学键。 C．s-s键与s-p键的电子云形状的对称性相同 D．中心原子是sp杂化的，其分子的空间结构不一定为直线形 【变式5-2】（25-26高二下·天津蓟州·期中）下列叙述中正确的是 A．CO2和SO2都是AB2型分子，空间结构都是直线形 B．键角：NH3˂H2O C．NH3分子与H＋结合成的过程中，N原子的杂化类型未发生改变 D．四面体形分子的键角均为 【变式5-3】（25-26高二上·天津河东·阶段检测）下列中心原子的杂化轨道类型和分子空间结构不正确的是 A．中原子杂化，为形 B．中原子杂化，为正四面体形 C．中原子杂化，为平面三角形 D．中原子杂化，为形 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节 分子的空间结构 题型01 常见分子的空间结构 题型02 孤电子对数的计算及价层电子对互斥理论 题型03 根据VSEPR模型预测微粒的空间结构 题型04 杂化轨道理论 题型05 杂化轨道理论与分子空间构型的关系 Ø题型01 常见分子的空间结构 分子的空间结构（又称立体构型），指分子中所有原子的空间排布方式，是分子结构模块的核心知识点。其结构特征由分子中的化学键类型、键长、键角及原子成键方式共同决定，成键原子的种类、数目及成键方式不同，形成的空间结构也不同，且每种空间结构对应特定能量状态，能量越低，分子稳定性越强。 常见分子空间结构包括直线形、V形、平面三角形、三角锥形和正四面体，涵盖高中阶段绝大多数常见分子。直线形分子中所有原子共线，键角180°，如二氧化碳； V形（或角形）分子因中心原子有孤电子对，键角小于180°，如水的键角为105°左右； 平面三角形分子中所有原子共面，键角120°，如SO3； 三角锥形和正四面体为空间立体结构，正四面体键角109°28′，如甲烷，三角锥形键角因孤电子对排斥作用略小，如氨气的键角约为107°。 【典例1】（25-26高二下·天津蓟州·期中）下列叙述中正确的是 A．CO2和SO2都是AB2型分子，空间结构都是直线形 B．键角：NH3˂H2O C．NH3分子与H＋结合成的过程中，N原子的杂化类型未发生改变 D．四面体形分子的键角均为 【答案】C 【详解】A．中心原子为杂化，无孤电子对，空间结构为直线形；中心原子为杂化，含1对孤电子对，空间结构为V形，A错误； B．和中心原子都是杂化，中心原子有1对孤电子对，中心原子有2对孤电子对，孤电子对越多对成键电子对斥力越大，键角越小，故键角：，B错误； C．中原子价层电子对数为4，杂化类型为；形成后原子价层电子对数仍为4，杂化类型仍为，杂化类型未发生改变，C正确； D．正四面体形分子中，等键角为，也是正四面体形，但键角为，且非正四面体形的四面体形分子键角也不等于，D错误； 故选C。 【变式1-1】（25-26高一上·天津和平·期末 节选）已知六种短周期主族元素A、B、C、D、E、F的原子序数依次增大，A是短周期中原子半径最小的元素，A、D同主族，C、F同主族，A和B可形成5核10电子的阳离子，C与D形成的离子化合物D2C中所有离子的电子数相同，E的最高价氧化物的水化物可与D、F的最高价氧化物的水化物反应，试回答下列问题： (5)多原子分子具有一定的空间结构，如CO2的空间结构是直线形。A、C形成的简单氢化物的空间构型是_________，其中含有的化学键类型为_________。 【答案】V形 共价键 【分析】短周期主族元素A、B、C、D、E、F的原子序数依次增大，其中A是短周期中原子半径最小的元素，则A为H元素；A和B可形成5核10电子的阳离子，该阳离子为，则B为N元素；A、D同主族，D的原子序数大于氮，则D为Na元素；C与D形成的离子化合物D2C中所有离子的电子数相同，则C为O元素；C、F同主族，则F为S元素；E的最高价氧化物的水化物可与D、F的最高价氧化物的水化物反应，则E为Al元素。 【详解】A(氢)、C(氧)形成的简单氢化物为H2O，其空间结构是V形，其中含有的化学键类型为共价键； 【变式1-2】（24-25高二下·天津·期末）下列关于物质的结构或性质及解释都正确的是 选项 物质的结构或性质 解释 A 的键能小于的键能 的键长小于的键长 B 熔点高于 分子间作用力大于 C 键角大于 中的孤电子对数比中的孤电子对数多 D 甘氨酸既能与盐酸反应，又能与溶液反应 甘氨酸分子中有氨基和羧基 A．A B．B C．C D．D 【答案】D 【详解】A．由于原子半径Cl<Br，因此键长：<，键长越短，键能越大，因此的键能大于的键能，A错误； B．二氧化硅为共价晶体、二氧化碳为分子晶体，导致熔点高于，B错误； C．、中心原子均为sp3杂化，均存在1对孤电子对，但是氮原子半径更小、电负性更强，使得成键电子对之间斥力更大，导致键角大于，C错误； D．甘氨酸分子中有氨基，导致其具有碱性，含有羧基，导致其具有酸性，D正确； 故选D。 Ø题型02 孤电子对数的计算及价层电子对互斥理论 1.孤电子对（又称未共用电子对），指分子或离子中未参与共价键形成的电子对，主要分布于中心原子周围，其数目直接影响分子的空间构型和键角大小。孤电子对越多，对成键电子对的排斥作用越强，键角越小、空间构型偏移越明显，因此孤电子对数计算是价层电子对互斥模型应用的核心前提，也是基础解题步骤。 解题必备： 分子中孤电子对个数=(中心原子价电子数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数)。 阳离子中孤电子对个数=(中心原子价电子数-电荷数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数)。 阴离子中孤电子对个数=(中心原子价电子数+电荷数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数)。 计算时需重点注意离子电荷数的处理：阳离子需减去离子电荷数，阴离子需加上离子电荷数，计算结果取整数。例如NH₃分子中，中心N原子价电子数为5，配位H原子成键电子数总和为3，无离子电荷，孤电子对数=1/2（5-3）=1，该结果为推断其三角锥形构型提供关键依据。 分子或离子中，中心原子周围的价层电子对（含成键电子对和孤电子对）存在相互排斥作用，排斥力大小关系为：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，该差异是分子空间构型与价层电子对排布方式不同的关键原因。 2.价层电子对互斥理论： 价层电子对互斥模型（简称VSEPR模型），是分子空间构型推断的核心理论，核心思想基于电子对间的排斥作用，使分子或离子空间结构趋于能量最低、最稳定状态，模型通俗易懂、实用性强，是高中阶段的核心解题工具。 解题必备：价层电子对的空间排布方式由其总数决定，规律明确：2对价层电子对呈直线形排布，3对价层电子对呈平面三角形排布，4对价层电子对呈正四面体排布（高中阶段重点掌握此三种），电子对通过最大化远离彼此降低体系能量，实现结构稳定。 【典例2】（25-26高三上·天津·阶段检测）反应2F2+2NaOH=OF2+2NaF+H2O可生成作为火箭工程的助燃剂OF2。下列叙述正确的是 A．F2的结构式为：F=F B．NaOH和H2O中均含有极性共价键 C．OF2的价层电子对互斥(VSEPR)模型： D．NaF的电子式： 【答案】B 【详解】A．氟原子最外层有7个电子，形成一个共价键，的结构式为，A错误； B．NaOH是由和形成的离子化合物，OH— 中含有极性共价键，中含有极性共价键，B正确； C．OF2中心氧原子的价层电子对数为=4，采取sp3杂化，价层电子对互斥模型为四面体形，可表示为，C错误； D．NaF是离子化合物，电子式为，D错误； 故选B。 【变式2-1】（2026·天津红桥·一模）下列化学用语表达错误的是 A．的电子式： B．的VSEPR模型： C．中的键为键 D．“钠与水反应”实验的有关图标： 【答案】B 【详解】 A．是离子化合物，由和构成。中两个C原子以碳碳三键结合，则电子式为 ，选项A正确； B．根据价层电子对互斥理论，中心原子的价层电子对数=σ键数+孤电子对数。中原子形成2个σ键（与2个原子结合），孤电子对数为，因此价层电子对数为，对应的VSEPR模型为四面体形，选项B错误； C．的结构中甲基与醛基之间的键为单键，共价单键属于σ键，选项C正确； D．钠与水反应的特点为反应剧烈放热，生成易燃气体，同时生成有腐蚀性的。对应的安全图标：第一个图标为必须佩戴护目镜(防止液体或碎片伤到眼睛)；第二个图标为当心锐器/小刀(实验中用小刀切割金属钠)；第三个图标为排风/通风橱操作(反应产生的氢气易燃易爆)；第四个图标为洗手(生成的氢氧化钠具有腐蚀性，试验后必须洗手)，这些图标均与实验的危险特性匹配，选项D正确； 故答案选择B。 【变式2-2】（24-25高二下·天津滨海新区·阶段检测 节选）(4)含N元素的几种微粒的键角由大到小为___________。(填序号) ①，②，③，④ 【答案】③>④>②>① 【详解】①：中心N价层电子对数为4，含1对孤电子对，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，键角被压缩至约107°；②：中心N价层电子对数为4，无孤电子对，正四面体结构，键角109°28′；③：中心N价层电子对数为2，无孤电子对，为直线形，键角180°；④：中心N价层电子对数为，价层电子对数为3，含1个单电子，键角约132°；因此键角顺序为③>④>②>① Ø题型03 根据VSEPR模型预测微粒的空间结构 解题必备：确定ABm型分子或离子空间结构的思路： (1)σ键电子对数+中心原子上的孤电子对数=中心原子上的价层电子对数 VSEPR模型 分子或离子的空间结构。 (2)若中心原子A无孤电子对，则分子或离子的空间结构与VSEPR模型一致。若中心原子A有孤电子对，则分子或离子的空间结构为略去中心原子上孤电子对后的空间结构。 【典例3】（25-26高二下·天津·期末）下列分子或离子中与有相似空间结构的是 A．PCl5 B． C．NF3 D．CCl4 【答案】D 【分析】首先明确的空间结构：中心原子价层电子对数为，无孤电子对，空间结构为正四面体形。 【详解】A．中心原子价层电子对数为，无孤电子对，空间结构为三角双锥形，与结构不相似，A不符合题意； B．与互为等电子体，空间结构为直线形，与结构不相似，B不符合题意； C．中心原子价层电子对数为，含1对孤电子对，空间结构为三角锥形，与结构不相似，C不符合题意； D．中心原子价层电子对数为，无孤电子对，空间结构为正四面体形，与结构相似，D符合题意； 故选D。 【变式3-1】（25-26高二下·天津静海·阶段检测）科学家发现宇宙中存在100多种星际分子。下列关于星际分子说法正确的是 A．NH3与PH3的键角相等 B．和的空间构型均为平面三角形 C．分子中三键的键长：HC≡N>HC≡CH D．NH3和的VSEPR模型均为四面体 【答案】D 【详解】A． N的电负性大于P，NH3中成键电子对更靠近中心N原子，成键电子对间斥力更大，故NH3键角大于PH3，A错误； B．中心C的价层电子对数为3，无孤电子对，空间构型为平面三角形；中心S的价层电子对数为4，，含1对孤电子对，空间构型为三角锥形，B错误； C．同周期主族元素原子半径C>N，故C≡C键长大于C≡N键长，即三键键长HC≡N<HC≡CH，C错误； D．NH3中心N的价层电子对数为，H2O中心O的价层电子对数为，二者的VSEPR模型均为四面体，D正确； 故选D。 【变式3-2】按要求回答下列问题。 （1）（24-25高二上·天津南开·期末 节选）和的空间结构分别为_______， （2）（25-26高三上·天津·开学考试 节选）完成下列表格 物质 价层电子对数 中心原子杂化轨道类型 分子(离子)空间结构 _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ _____ （3）（25-26高三上·天津武清·阶段检测 节选）的空间构型为__________。 （4）（24-25高二下·天津南开·阶段检测）NaBF4中的中心原子的价层电子对数为___________，空间结构为___________形。 【答案】(1) V形、平面三角形 (2) 2 sp 直线形 3 平面三角形 4 V形 (3) 正四面体 (4) 4 正四面体 【详解】 （1）分子中，中心S原子的价层电子对数为=3，发生sp2杂化，但S原子的最外层有1个孤电子对，则分子结构呈V形，的中心N原子的价层电子对数为=3，发生sp2杂化，中心N原子的最外层无孤电子对，则分子呈平面三角形，所以空间结构分别为V形、平面三角形； （2）中心C原子的键数为2，孤电子对数为，价层电子对数为2，杂化轨道类型为，无孤电子对，分子空间结构为直线形。 中心C原子形成的键数为3，孤电子对数为，价层电子对数为3，杂化轨道类型为，无孤电子对，离子空间结构为平面三角形。 中心S原子形成的键数为2，孤电子对数为，价层电子对数为4，杂化轨道类型为，存在2对孤电子对，分子空间结构为V形。 （3）的价层电子对数是：，无孤对电子，空间构型为正四面体。 （4）NaBF4中的中心原子的价层电子对数为，无孤电子对，其空间构型为正四面体形。 【变式3-3】（25-26高二下·天津和平·期末）完成下表中的空白： 粒子 中心原子上的孤电子对数 中心原子的杂化轨道类型 空间结构 HCN ___________ ___________ ___________ ___________ ___________ ___________ ___________ ___________ ___________ 【答案】 0 sp 直线形 0 平面三角形 0 正四面体形 【详解】中心原子为C，σ键数目为2，孤电子对数为，价层电子对数为，因此C采取杂化，分子空间结构为直线形。 中心原子为B，σ键数目为3，孤电子对数为，价层电子对数为，因此B采取杂化，分子空间结构为平面三角形。 中心原子为S，该阴离子带2个单位负电荷，σ键数目为4，孤电子对数为，价层电子对数为，因此S采取杂化，离子空间结构为正四面体形。 Ø题型04 杂化轨道理论 杂化轨道仅用于形成σ键或容纳中心原子孤电子对，π键由未参与杂化的p轨道“肩并肩”重叠形成，该规则可解释多重共价键的形成原理。此外，杂化轨道数目等于参与杂化的原子轨道数目，不同杂化方式对应的轨道数目和空间排布不同。 高中阶段重点掌握三种杂化类型：sp杂化、sp²杂化和sp³杂化，涵盖绝大多数分子的杂化情况。 sp杂化由1个s轨道和1个p轨道杂化形成，产生2个杂化轨道，呈直线形排布，夹角180°，无孤电子对时，分子构型为直线形，成键电子对无排斥偏移。 sp²杂化由1个s轨道和2个p轨道杂化形成，产生3个杂化轨道，呈平面三角形排布，夹角120°。无孤电子对时，杂化轨道全部用于形成σ键，分子构型为平面三角形；有1对孤电子对时，孤电子对占据1个杂化轨道，排斥成键电子对，分子构型偏移为V形。 sp³杂化由1个s轨道和3个p轨道杂化形成，产生4个杂化轨道，呈正四面体排布，夹角109°28′。无孤电子对时，分子构型为正四面体；有1对孤电子对时，构型变为三角锥形；有2对孤电子对时，排斥作用增强，构型变为V形。 【典例4】（25-26高二上·天津滨海新区·期末）下列说法中，正确的是 A．杂化轨道能用于形成σ键和π键，还能用于形成离子键 B．中心原子采取sp2杂化的分子，空间结构均为平面三角形 C．所有AB3型的共价化合物，中心原子A都采用sp3杂化成键 D．气态BeCl2的中心原子Be采取sp杂化成键 【答案】D 【详解】A．杂化轨道只能用于形成σ键或容纳孤电子对，不能形成π键，也不能用于形成离子键，A错误； B．中心原子sp2杂化时，若存在孤对电子，如SO2分子中，S原子采取sp2杂化，但因存在1对孤电子对，分子空间结构为V形而非平面三角形，B错误； C．AB3型化合物中，BF3中心原子B采用sp2杂化，C错误； D．气态BeCl2中Be的价层电子对数为2，无孤电子对，采用sp杂化，呈直线型，D正确； 故答案选D。 【变式4-1】（25-26高二下·天津和平·期末）下列分子中的中心原子是杂化的是 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．的中心原子B的价层电子对数为，无孤电子对，采取杂化，A正确； B．的中心原子P的价层电子对数为，含1对孤电子对，采取杂化，B错误； C．的中心原子C的价层电子对数为，无孤电子对，采取杂化，C错误； D．的中心原子S的价层电子对数为，含2对孤电子对，采取杂化，D错误； 故选A。 【变式4-2】（25-26高二下·天津津南·期末）下列有机物分子中碳原子同时存在 sp3、sp2、sp三种杂化方式的是 A．CH3CH=CHC≡CH B．CH3CH2CH3 C．CH2=CH2 D．HC≡CH 【答案】A 【详解】A．中甲基上的饱和碳原子为杂化，双键两端的碳原子为杂化，三键两端的碳原子为杂化，同时存在三种杂化方式，A正确； B．为丙烷，所有碳原子均为只连单键的饱和碳原子，仅存在杂化，B错误； C．为乙烯，所有碳原子均为双键碳，仅存在杂化，C错误； D．为乙炔，所有碳原子均为三键碳，仅存在杂化，D错误； 故选A。 【变式4-3】（25-26高二下·天津·期中）下列化学用语或图示表达不正确的是 A．杂化轨道： B．顺-2-丁烯的结构简式： C．的VSEPR模型： D．冰中一个水分子周围有4个水分子： 【答案】B 【详解】A．杂化有3个能量相同的杂化轨道，轨道间夹角为，呈平面三角形，与图示一致，A正确； B．顺-2-丁烯的两个甲基应位于碳碳双键的同侧：，图示中两个甲基位于双键两侧，为反-2-丁烯，B错误； C．与互为等电子体，中心N的价层电子对数为2，无孤电子对，VSEPR模型为直线形，与图示一致，C正确； D．冰中水分子间以氢键结合，1个水分子可与周围4个水分子形成氢键，图示表达正确，D正确。 Ø题型05 杂化轨道理论及其与分子空间构型的关系 1．杂化轨道数目与成键数目相同时分子的空间构型 当杂化轨道数目等于成键轨道数目时，杂化轨道全部参与成键，成键类型是σ键，分子的空间构型与杂化轨道的空间构型一致。 实例 BeCl2 BF3 CH4 杂化类型 sp sp2 sp3 参与杂化的原子轨道及数目 1个s轨道 1个p轨道 1个s轨道 2个p轨道 1个s轨道 3个p轨道 杂化轨道的数目 2 3 4 杂化轨道间的夹角 180° 120° 109°28′ 杂化轨道空间构型 直线形 平面三角形 正四面体 分子的空间构型 直线形 平面三角形 正四面体 2．常见分子的空间构型 杂化类型 分子类型 空间构型 举例 sp3 AB4 正四面体 CH4、CCl4、NH4+、金刚石等 AB3C 四面体 CH3Cl、CH3CH3等 AB3 三角锥 NH3、NF3等 AB2 V形 H2O、H2S sp2 AB3 平面三角形 BF3、AlCl3、、苯环等 sp AB2 直线形 CO2、CS2、等 【典例5】（25-26高二下·天津和平·期末）下列分子中的中心原子是杂化的是 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．的中心原子B的价层电子对数为，无孤电子对，采取杂化，A正确； B．的中心原子P的价层电子对数为，含1对孤电子对，采取杂化，B错误； C．的中心原子C的价层电子对数为，无孤电子对，采取杂化，C错误； D．的中心原子S的价层电子对数为，含2对孤电子对，采取杂化，D错误。 【变式5-1】（25-26高二下·天津·阶段检测）下列说法正确的是 A．共价键的成键原子只能是非金属原子 B．所有分子中都存在化学键。 C．s-s键与s-p键的电子云形状的对称性相同 D．中心原子是sp杂化的，其分子的空间结构不一定为直线形 【答案】C 【详解】A．共价键也可存在于金属原子和非金属原子之间，例如中与形成共价键，A错误； B．稀有气体属于单原子分子，分子内不存在化学键，B错误； C．键与键都属于键，电子云均为轴对称结构，对称性相同，C正确； D．杂化的中心原子价层电子对数为2，杂化轨道夹角为180°，对应分子的空间结构一定为直线形，D错误； 故选C。 【变式5-2】（25-26高二下·天津蓟州·期中）下列叙述中正确的是 A．CO2和SO2都是AB2型分子，空间结构都是直线形 B．键角：NH3˂H2O C．NH3分子与H＋结合成的过程中，N原子的杂化类型未发生改变 D．四面体形分子的键角均为 【答案】C 【详解】A．中心原子为杂化，无孤电子对，空间结构为直线形；中心原子为杂化，含1对孤电子对，空间结构为V形，A错误； B．和中心原子都是杂化，中心原子有1对孤电子对，中心原子有2对孤电子对，孤电子对越多对成键电子对斥力越大，键角越小，故键角：，B错误； C．中原子价层电子对数为4，杂化类型为；形成后原子价层电子对数仍为4，杂化类型仍为，杂化类型未发生改变，C正确； D．正四面体形分子中，等键角为，也是正四面体形，但键角为，且非正四面体形的四面体形分子键角也不等于，D错误； 故选C。 【变式5-3】（25-26高二上·天津河东·阶段检测）下列中心原子的杂化轨道类型和分子空间结构不正确的是 A．中原子杂化，为形 B．中原子杂化，为正四面体形 C．中原子杂化，为平面三角形 D．中原子杂化，为形 【答案】C 【详解】A．中N原子价层电子对数为3（两个成键电子对和一个孤电子对），sp2杂化，V形结构，A正确； B．中N原子价层电子对数为4（四个成键电子对，无孤电子对），sp3杂化，正四面体形结构，B正确； C．中N原子价层电子对数为4（三个成键电子对和一个孤电子对），sp3杂化，空间结构应为三角锥形，不是平面三角形，C不正确； D．中S原子价层电子对数为3（两个成键电子对和一个孤电子对），sp2杂化，V形结构，D正确； 故选C。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节 分子的空间结构 题型01 常见分子的空间结构 题型02 孤电子对数的计算及价层电子对互斥理论 题型03 根据VSEPR模型预测微粒的空间结构 题型04 杂化轨道理论 题型05 杂化轨道理论与分子空间构型的关系 Ø题型01 常见分子的空间结构 【典例1】C 【变式1-1】V形 共价键 【变式1-2】D Ø题型02 孤电子对数的计算及价层电子对互斥理论 【典例2】B 【变式2-1】B 【变式2-2】③>④>②>① Ø题型03 根据VSEPR模型预测微粒的空间结构 【典例2】D 【变式2-1】D 【变式2-2】(1) V形、平面三角形 (2) 2 sp 直线形 3 平面三角形 4 V形 (3) 正四面体 (4) 4 正四面体 【变式2-3】 0 sp 直线形 0 平面三角形 0 正四面体形 Ø题型04 杂化轨道理论 【典例3】D 【变式3-1】A 【变式3-2】A 【变式3-3】B Ø题型05 杂化轨道理论及其与分子空间构型的关系 【典例3】A 【变式3-1】C 【变式3-2】C 【变式3-3】C 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $