2.2 分子的空间结构（举一反三题型专练，北京专用）化学人教版选择性必修2

函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 第二节分子的空间结构（题型突破·举一反三) ■题型01分子空间结构的基本类型 【典例01】A 【变式11】C 【变式1-2】B 【变式1-3】C 题型O2 VSEPR模型与分子空间结构 【典例02】C 【变式21】C 【变式2-2】B 【变式23】C ■题型03杂化轨道理论 【典例03】B 【变式31】B 【变式32】c 【变式33】D 【题型04键角比较与分子空间结构 【典例04】A 【变式41】D 可学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 【变式42】A 【变式43】A ■题型05分子空间结构与性质（综合） 【典例05】C 【变式51】B 【变式52】C 【变式53】C 第二节 分子的空间结构（题型突破·举一反三） 题型01 分子空间结构的基本类型 题型02 VSEPR模型与分子空间结构 题型03 杂化轨道理论 题型04 键角比较与分子空间结构 题型05 分子空间结构与性质（综合） ▌题型01 分子空间结构的基本类型 1.分子空间结构（立体构型）：分子中原子在空间中的排列方式，决定分子的极性、对称性等物理化学性质。 2.常见分子空间结构类型：直线形（如CO₂、BeCl₂、HCN，键角180°）；V形（角形，如H₂O、SO₂，键角约104.5°）；平面三角形（如BF₃、SO₃，键角120°）；三角锥形（如NH₃、PCl₃，键角约107°）；正四面体形（如CH₄、CCl₄，键角109°28′）。 3.判断依据：中心原子的价层电子对数、成键情况和孤电子对数。 【典例01】(25-26 高二上·北京西城·期末)下列分子的空间结构为直线形的是 A．CO₂ B．H₂O C．NH₃ D．CH₄ 【答案】A 【详解】A. CO₂的中心原子C的价层电子对数为2（形成2个σ键，无孤电子对），VSEPR模型为直线形，由于无孤电子对，分子空间结构也为直线形，键角为180°，故A正确。B. H₂O的中心原子O的价层电子对数为4（形成2个σ键，有2对孤电子对），VSEPR模型为四面体形，去掉2对孤电子对后，分子空间结构为V形（角形），键角约为104.5°，故B错误。C. NH₃的中心原子N的价层电子对数为4（形成3个σ键，有1对孤电子对），VSEPR模型为四面体形，去掉1对孤电子对后，分子空间结构为三角锥形，键角约为107°，故C错误。D. CH₄的中心原子C的价层电子对数为4（形成4个σ键，无孤电子对），VSEPR模型为四面体形，无孤电子对，分子空间结构为正四面体形，键角为109°28′，故D错误。故正确答案是A。 【变式1-1】(25-26 高二上·北京海淀·期末)下列分子的空间结构为V形的是 A．CO₂ B．BeCl₂ C．H₂O D．BF₃ 【答案】C 【详解】A. CO₂中心原子C的价层电子对数为2（2个σ键，无孤电子对），空间结构为直线形，故A错误。B. BeCl₂中心原子Be的价层电子对数为2（2个σ键，无孤电子对），空间结构为直线形，故B错误。C. H₂O中心原子O的价层电子对数为4（2个σ键，有2对孤电子对），VSEPR模型为四面体形，去掉2对孤电子对后，分子空间结构为V形（角形），键角约为104.5°，故C正确。D. BF₃中心原子B的价层电子对数为3（3个σ键，无孤电子对），空间结构为平面三角形，键角为120°，故D错误。故正确答案是C。 【变式1-2】(26-27 高二上·北京东城·阶段检测)下列分子中，空间结构为平面三角形的是 A．NH₃ B．BF₃ C．CH₄ D．PCl₃ 【答案】B 【详解】A. NH₃中心原子N的价层电子对数为4（3个σ键+1对孤电子对），VSEPR模型为四面体形，去掉1对孤电子对后，分子空间结构为三角锥形，故A错误。B. BF₃中心原子B的价层电子对数为3（3个σ键，无孤电子对），VSEPR模型为平面三角形，无孤电子对，分子空间结构也为平面三角形，键角为120°，故B正确。C. CH₄中心原子C的价层电子对数为4（4个σ键，无孤电子对），空间结构为正四面体形，故C错误。D. PCl₃中心原子P的价层电子对数为4（3个σ键+1对孤电子对），VSEPR模型为四面体形，去掉1对孤电子对后，分子空间结构为三角锥形，故D错误。故正确答案是B。 【变式1-3】(26-27 高二上·北京朝阳·阶段检测)下列分子或离子中，空间结构为正四面体形的是 A．NH₃ B．H₂O C．SO₄²⁻ D．CO₃²⁻ 【答案】C 【详解】A. NH₃中心原子N的价层电子对数为4（3个σ键+1对孤电子对），VSEPR模型为四面体形，去掉1对孤电子对后，分子空间结构为三角锥形，不是正四面体形，故A错误。B. H₂O中心原子O的价层电子对数为4（2个σ键+2对孤电子对），VSEPR模型为四面体形，去掉2对孤电子对后，分子空间结构为V形，不是正四面体形，故B错误。C. SO₄²⁻中心原子S的价层电子对数为4（4个σ键，无孤电子对），VSEPR模型为四面体形，无孤电子对，且4个S-O键完全相同，分子空间结构为正四面体形，键角为109°28′，故C正确。D. CO₃²⁻中心原子C的价层电子对数为3（3个σ键，无孤电子对），空间结构为平面三角形，故D错误。故正确答案是C。 ▌题型02 VSEPR模型与分子空间结构 1.VSEPR模型（价层电子对互斥模型）：分子中的价层电子对（σ键电子对和孤电子对）由于相互排斥作用，总是趋向于尽可能远离，使体系能量最低。 2.价层电子对数 = σ键电子对数 + 孤电子对数。对于ABₙ型分子：孤电子对数 = (a − xb) / 2，其中a为中心原子价电子数，x为配位原子数，b为配位原子最多能接受的电子数（H为1，其他非金属为8−自身价电子数）。 3.价层电子对数与VSEPR模型：2对→直线形；3对→平面三角形；4对→四面体形；5对→三角双锥形；6对→正八面体形。 4.分子空间结构 = VSEPR模型去掉孤电子对后的空间结构。如H₂O的VSEPR模型为四面体形，去掉2对孤电子对后，分子空间结构为V形。 【典例02】(25-26 高二上·北京西城·期末)用VSEPR模型预测下列分子的空间结构，正确的是 A．SO₂为直线形 B．PCl₃为平面三角形 C．BF₃为平面三角形 D．H₂O为三角锥形 【答案】C 【详解】A. SO₂中心原子S的价层电子对数=2个σ键+1对孤电子对=3，VSEPR模型为平面三角形，去掉1对孤电子对后，分子空间结构为V形，而非直线形，故A错误。B. PCl₃中心原子P的价层电子对数=3个σ键+1对孤电子对=4，VSEPR模型为四面体形，去掉1对孤电子对后，分子空间结构为三角锥形，而非平面三角形，故B错误。C. BF₃中心原子B的价层电子对数=3个σ键+0对孤电子对=3，VSEPR模型为平面三角形，无孤电子对，分子空间结构也为平面三角形，故C正确。D. H₂O中心原子O的价层电子对数=2个σ键+2对孤电子对=4，VSEPR模型为四面体形，去掉2对孤电子对后，分子空间结构为V形，而非三角锥形，故D错误。故正确答案是C。 【变式2-1】(26-27 高二上·北京海淀·阶段检测)下列分子的VSEPR模型为四面体形的是 A．CO₂ B．BF₃ C．CH₄ D．SO₂ 【答案】C 【详解】A. CO₂中心原子C的价层电子对数=2个σ键+0对孤电子对=2，VSEPR模型为直线形，故A错误。B. BF₃中心原子B的价层电子对数=3个σ键+0对孤电子对=3，VSEPR模型为平面三角形，故B错误。C. CH₄中心原子C的价层电子对数=4个σ键+0对孤电子对=4，VSEPR模型为四面体形，故C正确。D. SO₂中心原子S的价层电子对数=2个σ键+1对孤电子对=3，VSEPR模型为平面三角形，故D错误。故正确答案是C。 【变式2-2】(25-26 高二上·北京通州·期末)用VSEPR模型预测H₂O分子的空间结构为 A．直线形 B．V形 C．三角锥形 D．平面三角形 【答案】B 【详解】H₂O中O为中心原子，O有6个价电子，与2个H形成2个σ键。孤电子对数=(6−2×1)/2=2。价层电子对数=2+2=4，VSEPR模型为四面体形。去掉2对孤电子对后，分子空间结构为V形（角形），键角约为104.5°。注意：VSEPR模型描述的是价层电子对的空间排列，而分子空间结构描述的是原子的空间排列，两者可能不同。VSEPR模型为四面体形，但分子空间结构为V形。故正确答案是B。 【变式2-3】(26-27 高二上·北京东城·阶段检测)用VSEPR模型预测NH₃分子的空间结构为 A．直线形 B．V形 C．三角锥形 D．平面三角形 【答案】C 【详解】NH₃中N为中心原子，N有5个价电子，与3个H形成3个σ键。孤电子对数=(5−3×1)/2=1。价层电子对数=3+1=4，VSEPR模型为四面体形。去掉1对孤电子对后，分子空间结构为三角锥形，键角约为107°。注意：NH₃的VSEPR模型为四面体形，但分子空间结构为三角锥形，因为孤电子对占据四面体的一个顶点，不参与分子空间结构的表述。故正确答案是C。 ▌题型03 杂化轨道理论 1.杂化轨道理论：中心原子在成键时，将能量相近的原子轨道重新组合形成新的杂化轨道，再与其他原子的轨道重叠形成共价键。 2.sp杂化：1个s轨道+1个p轨道杂化，形成2个sp杂化轨道，夹角180°，直线形。如BeCl₂、CO₂、C₂H₂。 3.sp²杂化：1个s轨道+2个p轨道杂化，形成3个sp²杂化轨道，夹角120°，平面三角形。如BF₃、C₂H₄、SO₃。 4.sp³杂化：1个s轨道+3个p轨道杂化，形成4个sp³杂化轨道，夹角109°28′，四面体形。如CH₄、NH₃、H₂O。 5.杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对，π键由未杂化的p轨道形成。 【典例03】(25-26 高二上·北京西城·期末)下列分子中，中心原子采用sp²杂化的是 A．CH₄ B．BF₃ C．BeCl₂ D．NH₃ 【答案】B 【详解】A. CH₄中心原子C的价层电子对数为4（4个σ键，无孤电子对），采用sp³杂化，形成4个sp³杂化轨道，分子空间结构为正四面体形，故A错误。B. BF₃中心原子B的价层电子对数为3（形成3个σ键，无孤电子对），采用sp²杂化，形成3个sp²杂化轨道，杂化轨道间夹角为120°，分子空间结构为平面三角形，故B正确。C. BeCl₂中心原子Be的价层电子对数为2（形成2个σ键，无孤电子对），采用sp杂化，形成2个sp杂化轨道，杂化轨道间夹角为180°，分子空间结构为直线形，故C错误。D. NH₃中心原子N的价层电子对数为4（形成3个σ键，有1对孤电子对），采用sp³杂化，形成4个sp³杂化轨道（其中1个容纳孤电子对），分子空间结构为三角锥形，故D错误。故正确答案是B。 【变式3-1】(26-27 高二上·北京海淀·阶段检测)下列分子中，中心原子采用sp杂化且分子为直线形的是 A．H₂O B．CO₂ C．NH₃ D．CH₄ 【答案】B 【详解】A. H₂O中心原子O的价层电子对数为4（2个σ键+2对孤电子对），采用sp³杂化，分子空间结构为V形，故A错误。B. CO₂中心原子C的价层电子对数为2（形成2个σ键，无孤电子对），采用sp杂化，形成2个sp杂化轨道，杂化轨道间夹角为180°，分子空间结构为直线形，故B正确。C. NH₃中心原子N的价层电子对数为4（3个σ键+1对孤电子对），采用sp³杂化，分子空间结构为三角锥形，故C错误。D. CH₄中心原子C的价层电子对数为4（4个σ键，无孤电子对），采用sp³杂化，分子空间结构为正四面体形，故D错误。故正确答案是B。 【变式3-2】(25-26 高二上·北京朝阳·期末)下列分子中，中心原子采用sp³杂化的是 A．BF₃ B．BeCl₂ C．CH₄ D．CO₂ 【答案】C 【详解】A. BF₃中心原子B的价层电子对数为3，采用sp²杂化，故A错误。B. BeCl₂中心原子Be的价层电子对数为2，采用sp杂化，故B错误。C. CH₄中心原子C的价层电子对数为4（4个σ键，无孤电子对），采用sp³杂化，形成4个sp³杂化轨道，分子空间结构为正四面体形，故C正确。D. CO₂中心原子C的价层电子对数为2，采用sp杂化，故D错误。故正确答案是C。 【变式3-3】(26-27 高二上·北京东城·阶段检测)下列关于杂化轨道理论的说法正确的是 A．杂化轨道只能用于形成σ键 B．sp²杂化轨道的夹角为109°28′ C．sp³杂化的分子一定是正四面体形 D．乙烯(C₂H₄)中C原子采用sp²杂化 【答案】D 【详解】A. 杂化轨道用于形成σ键和容纳孤电子对，不只用于形成σ键，如NH₃中N采用sp³杂化，其中1个杂化轨道容纳孤电子对，故A错误。B. sp²杂化轨道的夹角为120°，sp³杂化轨道的夹角为109°28′，故B错误。C. sp³杂化的分子不一定是正四面体形，如NH₃（三角锥形）、H₂O（V形）中心原子均采用sp³杂化，但由于存在孤电子对，分子空间结构不是正四面体形，故C错误。D. 乙烯(C₂H₄)中每个C原子形成3个σ键（2个C-H键和1个C-C键），无孤电子对，价层电子对数为3，采用sp²杂化，剩余的1个未杂化p轨道形成π键，故D正确。故正确答案是D。 ▌题型04 键角比较与分子空间结构 1.键角：分子中两个共价键之间的夹角，是描述分子空间结构的重要参数。 2.影响键角的因素：①中心原子的杂化方式：sp(180°) > sp²(120°) > sp³(109°28′)；②孤电子对的排斥作用：孤电子对越多，键角越小；③电负性：中心原子电负性越大，键角越大。 3.常见分子键角：CO₂(180°) > BF₃(120°) > CH₄(109°28′) > NH₃(107°) > H₂O(104.5°)。 4.同主族元素形成的同类型分子，键角随中心原子电负性减小而减小（如H₂O > H₂S > H₂Se，键角依次约为104.5°、92°、91°）。 【典例04】(25-26 高二上·北京顺义·期末)下列分子的键角由大到小排列正确的是 A．CO₂ > BF₃ > CH₄ > NH₃ > H₂O B．H₂O > NH₃ > CH₄ > BF₃ > CO₂ C．BF₃ > CO₂ > CH₄ > NH₃ > H₂O D．CH₄ > BF₃ > CO₂ > NH₃ > H₂O 【答案】A 【详解】CO₂为直线形分子，中心原子C采用sp杂化，键角为180°；BF₃为平面三角形分子，中心原子B采用sp²杂化，键角为120°；CH₄为正四面体形分子，中心原子C采用sp³杂化，键角为109°28′；NH₃为三角锥形分子，中心原子N采用sp³杂化，有1对孤电子对，键角约为107°；H₂O为V形分子，中心原子O采用sp³杂化，有2对孤电子对，键角约为104.5°。由大到小排列为：CO₂(180°) > BF₃(120°) > CH₄(109°28′) > NH₃(107°) > H₂O(104.5°)。故正确答案是A。 【变式4-1】(26-27 高二上·北京西城·阶段检测)下列分子中键角最大的是 A．H₂O B．NH₃ C．CH₄ D．CO₂ 【答案】D 【详解】A. H₂O为V形分子，中心原子O有2对孤电子对，键角约为104.5°。B. NH₃为三角锥形分子，中心原子N有1对孤电子对，键角约为107°。C. CH₄为正四面体形分子，中心原子C无孤电子对，键角为109°28′。D. CO₂为直线形分子，中心原子C采用sp杂化，键角为180°，最大。故正确答案是D。 【变式4-2】(25-26 高二上·北京海淀·期末)比较H₂O和H₂S的键角大小，并说明理由 A．H₂O > H₂S，O电负性大于S，成键电子对偏向中心原子，排斥力更大 B．H₂O < H₂S，O原子半径小于S，键角更小 C．H₂O = H₂S，两者均为V形，键角相同 D．H₂O > H₂S，O的孤电子对排斥力更小 【答案】A 【详解】H₂O和H₂S的中心原子分别为O和S，均采用sp³杂化，均含2个σ键和2对孤电子对，VSEPR模型均为四面体形，分子空间结构均为V形。但O的电负性（3.5）大于S的电负性（2.5），在H₂O中成键电子对更偏向中心原子O，使得成键电子对之间的排斥力更大，键角更大。H₂O的键角约为104.5°，而H₂S的键角约为92°。故正确答案是A。 【变式4-3】(26-27 高二上·北京东城·阶段检测)下列关于键角大小比较的说法正确的是 A．NH₃键角大于H₂O，因为NH₃孤电子对更少 B．CH₄键角小于NH₃，因为CH₄无孤电子对 C．CO₂键角小于BF₃，因为CO₂为直线形 D．H₂S键角大于H₂O，因为S原子半径更大 【答案】A 【详解】A. NH₃键角约为107°，H₂O键角约为104.5°。两者中心原子均为sp³杂化，NH₃有1对孤电子对，H₂O有2对孤电子对。孤电子对越多，对成键电子对的排斥力越大，键角越小。因此NH₃键角大于H₂O，正确。B. CH₄键角为109°28′，NH₃键角约为107°，CH₄无孤电子对，排斥力更小，键角应更大，选项说反了，错误。C. CO₂键角为180°，BF₃键角为120°，CO₂为sp杂化，BF₃为sp²杂化，CO₂键角应大于BF₃，选项说反了，错误。D. H₂S键角约为92°，H₂O键角约为104.5°，S电负性小于O，成键电子对偏向配位原子H，排斥力更小，键角更小，选项说反了，错误。故正确答案是A。 ▌题型05 分子空间结构与性质（综合） 1.分子空间结构与极性的关系：结构对称的分子（正四面体形、平面三角形、直线形等）一般为非极性分子；结构不对称的分子（V形、三角锥形等）一般为极性分子。 2.分子空间结构与溶解性的关系：极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂（相似相溶原理）。 3.等电子体的空间结构相似：如CO₂和CS₂均为直线形，CH₄和NH₄⁺均为正四面体形。 4.分子空间结构影响分子的物理性质（沸点、熔点、密度等）和化学反应活性。 【典例05】(26-27 高二上·北京西城·阶段检测)下列分子中，既含极性键又为非极性分子的是 A．H₂O B．NH₃ C．CO₂ D．HCl 【答案】C 【详解】A. H₂O含O-H极性键，空间结构为V形，分子结构不对称，正负电荷中心不重合，为极性分子，故A错误。B. NH₃含N-H极性键，空间结构为三角锥形，分子结构不对称，为极性分子，故B错误。C. CO₂含C=O极性键，但空间结构为直线形（O=C=O），分子结构高度对称，两个C=O键的极性相互抵消，正负电荷中心重合，为非极性分子，故C正确。D. HCl含H-Cl极性键，双原子分子，正负电荷中心不重合，为极性分子，故D错误。故正确答案是C。 【变式5-1】(26-27 高二上·北京东城·阶段检测)下列分子中，空间结构为正四面体形且为非极性分子的是 A．NH₃ B．CH₄ C．H₂O D．SO₂ 【答案】B 【详解】A. NH₃中心原子N的价层电子对数为4（3个σ键+1对孤电子对），空间结构为三角锥形，分子结构不对称，为极性分子，故A错误。B. CH₄中心原子C的价层电子对数为4（4个σ键，无孤电子对），采用sp³杂化，4个C-H键完全相同，空间结构为正四面体形，分子结构高度对称，为非极性分子，故B正确。C. H₂O中心原子O的价层电子对数为4（2个σ键+2对孤电子对），空间结构为V形，分子结构不对称，为极性分子，故C错误。D. SO₂中心原子S的价层电子对数为3（2个σ键+1对孤电子对），空间结构为V形，分子结构不对称，为极性分子，故D错误。故正确答案是B。 【变式5-2】(25-26 高二上·北京西城·期末)已知CO₂和CS₂均为直线形分子，下列说法正确的是 A．CO₂和CS₂均为极性分子 B．CO₂和CS₂的空间结构不同 C．CO₂和CS₂的键角均为180° D．CO₂和CS₂的沸点相同 【答案】C 【详解】A. CO₂和CS₂均为直线形分子，结构对称，正负电荷中心重合，均为非极性分子，故A错误。B. CO₂和CS₂互为等电子体（均为3个原子、16个价电子），空间结构相似，均为直线形，故B错误。C. CO₂和CS₂均为直线形分子，中心原子均采用sp杂化，键角均为180°，故C正确。D. CS₂的相对分子质量（76）大于CO₂的相对分子质量（44），分子间范德华力更大，沸点更高（CS₂沸点46.3°C，CO₂升华点−78.5°C），故D错误。故正确答案是C。 【变式5-3】(26-27 高二上·北京朝阳·阶段检测)X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素。X的基态原子最外层电子数是次外层的2倍，Y的基态原子最外层有2个未成对电子，Z与Y同主族，W的基态原子M层电子数为7。下列说法不正确的是 A．X的简单氢化物为非极性分子 B．Y的简单氢化物的键角大于Z的简单氢化物 C．W与Y形成的化合物ClO₂为非极性分子 D．X与W形成的化合物CCl₄为非极性分子 【答案】C 【详解】推断：X的基态原子最外层电子数是次外层的2倍，则X为C（最外层4个电子=次外层2个的2倍）。Y的基态原子最外层有2个未成对电子，且原子序数大于C，则Y为O（2p⁴，有2个未成对电子）。Z与Y同主族，则Z为S。W的基态原子M层电子数为7，则W为Cl。A. X的简单氢化物为CH₄，中心原子C的价层电子对数为4（4个σ键，无孤电子对），空间结构为正四面体形，分子结构高度对称，为非极性分子，说法正确。B. Y的简单氢化物为H₂O，Z的简单氢化物为H₂S，O的电负性大于S，H₂O中成键电子对更偏向中心原子，排斥力更大，键角更大（H₂O约104.5° > H₂S约92°），说法正确。C. W与Y形成的化合物ClO₂，Cl为中心原子，Cl有7个价电子，与2个O形成2个σ键，ClO₂为奇电子分子（19个价电子），空间结构为V形，分子结构不对称，为极性分子，说法不正确。D. X与W形成的化合物CCl₄，中心原子C的价层电子对数为4（4个σ键，无孤电子对），空间结构为正四面体形，分子结构高度对称，为非极性分子，说法正确。故正确答案是C。 12 学科网（北京）股份有限公司 $ 第二节 分子的空间结构（题型突破·举一反三） 题型01 分子空间结构的基本类型 题型02 VSEPR模型与分子空间结构 题型03 杂化轨道理论 题型04 键角比较与分子空间结构 题型05 分子空间结构与性质（综合） ▌题型01 分子空间结构的基本类型 1.分子空间结构（立体构型）：分子中原子在空间中的排列方式，决定分子的极性、对称性等物理化学性质。 2.常见分子空间结构类型：直线形（如CO₂、BeCl₂、HCN，键角180°）；V形（角形，如H₂O、SO₂，键角约104.5°）；平面三角形（如BF₃、SO₃，键角120°）；三角锥形（如NH₃、PCl₃，键角约107°）；正四面体形（如CH₄、CCl₄，键角109°28′）。 3.判断依据：中心原子的价层电子对数、成键情况和孤电子对数。 【典例01】(25-26 高二上·北京西城·期末)下列分子的空间结构为直线形的是 A．CO₂ B．H₂O C．NH₃ D．CH₄ 【变式1-1】(25-26 高二上·北京海淀·期末)下列分子的空间结构为V形的是 A．CO₂ B．BeCl₂ C．H₂O D．BF₃ 【变式1-2】(26-27 高二上·北京东城·阶段检测)下列分子中，空间结构为平面三角形的是 A．NH₃ B．BF₃ C．CH₄ D．PCl₃ 【变式1-3】(26-27 高二上·北京朝阳·阶段检测)下列分子或离子中，空间结构为正四面体形的是 A．NH₃ B．H₂O C．SO₄²⁻ D．CO₃²⁻ ▌题型02 VSEPR模型与分子空间结构 1.VSEPR模型（价层电子对互斥模型）：分子中的价层电子对（σ键电子对和孤电子对）由于相互排斥作用，总是趋向于尽可能远离，使体系能量最低。 2.价层电子对数 = σ键电子对数 + 孤电子对数。对于ABₙ型分子：孤电子对数 = (a − xb) / 2，其中a为中心原子价电子数，x为配位原子数，b为配位原子最多能接受的电子数（H为1，其他非金属为8−自身价电子数）。 3.价层电子对数与VSEPR模型：2对→直线形；3对→平面三角形；4对→四面体形；5对→三角双锥形；6对→正八面体形。 4.分子空间结构 = VSEPR模型去掉孤电子对后的空间结构。如H₂O的VSEPR模型为四面体形，去掉2对孤电子对后，分子空间结构为V形。 【典例02】(25-26 高二上·北京西城·期末)用VSEPR模型预测下列分子的空间结构，正确的是 A．SO₂为直线形 B．PCl₃为平面三角形 C．BF₃为平面三角形 D．H₂O为三角锥形 【变式2-1】(26-27 高二上·北京海淀·阶段检测)下列分子的VSEPR模型为四面体形的是 A．CO₂ B．BF₃ C．CH₄ D．SO₂ 【变式2-2】(25-26 高二上·北京通州·期末)用VSEPR模型预测H₂O分子的空间结构为 A．直线形 B．V形 C．三角锥形 D．平面三角形 【变式2-3】(26-27 高二上·北京东城·阶段检测)用VSEPR模型预测NH₃分子的空间结构为 A．直线形 B．V形 C．三角锥形 D．平面三角形 ▌题型03 杂化轨道理论 1.杂化轨道理论：中心原子在成键时，将能量相近的原子轨道重新组合形成新的杂化轨道，再与其他原子的轨道重叠形成共价键。 2.sp杂化：1个s轨道+1个p轨道杂化，形成2个sp杂化轨道，夹角180°，直线形。如BeCl₂、CO₂、C₂H₂。 3.sp²杂化：1个s轨道+2个p轨道杂化，形成3个sp²杂化轨道，夹角120°，平面三角形。如BF₃、C₂H₄、SO₃。 4.sp³杂化：1个s轨道+3个p轨道杂化，形成4个sp³杂化轨道，夹角109°28′，四面体形。如CH₄、NH₃、H₂O。 5.杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对，π键由未杂化的p轨道形成。 【典例03】(25-26 高二上·北京西城·期末)下列分子中，中心原子采用sp²杂化的是 A．CH₄ B．BF₃ C．BeCl₂ D．NH₃ 【变式3-1】(26-27 高二上·北京海淀·阶段检测)下列分子中，中心原子采用sp杂化且分子为直线形的是 A．H₂O B．CO₂ C．NH₃ D．CH₄ 【变式3-2】(25-26 高二上·北京朝阳·期末)下列分子中，中心原子采用sp³杂化的是 A．BF₃ B．BeCl₂ C．CH₄ D．CO₂ 【变式3-3】(26-27 高二上·北京东城·阶段检测)下列关于杂化轨道理论的说法正确的是 A．杂化轨道只能用于形成σ键 B．sp²杂化轨道的夹角为109°28′ C．sp³杂化的分子一定是正四面体形 D．乙烯(C₂H₄)中C原子采用sp²杂化 ▌题型04 键角比较与分子空间结构 1.键角：分子中两个共价键之间的夹角，是描述分子空间结构的重要参数。 2.影响键角的因素：①中心原子的杂化方式：sp(180°) > sp²(120°) > sp³(109°28′)；②孤电子对的排斥作用：孤电子对越多，键角越小；③电负性：中心原子电负性越大，键角越大。 3.常见分子键角：CO₂(180°) > BF₃(120°) > CH₄(109°28′) > NH₃(107°) > H₂O(104.5°)。 4.同主族元素形成的同类型分子，键角随中心原子电负性减小而减小（如H₂O > H₂S > H₂Se，键角依次约为104.5°、92°、91°）。 【典例04】(25-26 高二上·北京顺义·期末)下列分子的键角由大到小排列正确的是 A．CO₂ > BF₃ > CH₄ > NH₃ > H₂O B．H₂O > NH₃ > CH₄ > BF₃ > CO₂ C．BF₃ > CO₂ > CH₄ > NH₃ > H₂O D．CH₄ > BF₃ > CO₂ > NH₃ > H₂O 【变式4-1】(26-27 高二上·北京西城·阶段检测)下列分子中键角最大的是 A．H₂O B．NH₃ C．CH₄ D．CO₂ 【变式4-2】(25-26 高二上·北京海淀·期末)比较H₂O和H₂S的键角大小，并说明理由 A．H₂O > H₂S，O电负性大于S，成键电子对偏向中心原子，排斥力更大 B．H₂O < H₂S，O原子半径小于S，键角更小 C．H₂O = H₂S，两者均为V形，键角相同 D．H₂O > H₂S，O的孤电子对排斥力更小 【变式4-3】(26-27 高二上·北京东城·阶段检测)下列关于键角大小比较的说法正确的是 A．NH₃键角大于H₂O，因为NH₃孤电子对更少 B．CH₄键角小于NH₃，因为CH₄无孤电子对 C．CO₂键角小于BF₃，因为CO₂为直线形 D．H₂S键角大于H₂O，因为S原子半径更大 ▌题型05 分子空间结构与性质（综合） 1.分子空间结构与极性的关系：结构对称的分子（正四面体形、平面三角形、直线形等）一般为非极性分子；结构不对称的分子（V形、三角锥形等）一般为极性分子。 2.分子空间结构与溶解性的关系：极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂（相似相溶原理）。 3.等电子体的空间结构相似：如CO₂和CS₂均为直线形，CH₄和NH₄⁺均为正四面体形。 4.分子空间结构影响分子的物理性质（沸点、熔点、密度等）和化学反应活性。 【典例05】(26-27 高二上·北京西城·阶段检测)下列分子中，既含极性键又为非极性分子的是 A．H₂O B．NH₃ C．CO₂ D．HCl 【变式5-1】(26-27 高二上·北京东城·阶段检测)下列分子中，空间结构为正四面体形且为非极性分子的是 A．NH₃ B．CH₄ C．H₂O D．SO₂ 【变式5-2】(25-26 高二上·北京西城·期末)已知CO₂和CS₂均为直线形分子，下列说法正确的是 A．CO₂和CS₂均为极性分子 B．CO₂和CS₂的空间结构不同 C．CO₂和CS₂的键角均为180° D．CO₂和CS₂的沸点相同 【变式5-3】(26-27 高二上·北京朝阳·阶段检测)X、Y、Z、W为原子序数依次增大的短周期主族元素。X的基态原子最外层电子数是次外层的2倍，Y的基态原子最外层有2个未成对电子，Z与Y同主族，W的基态原子M层电子数为7。下列说法不正确的是 A．X的简单氢化物为非极性分子 B．Y的简单氢化物的键角大于Z的简单氢化物 C．W与Y形成的化合物ClO₂为非极性分子 D．X与W形成的化合物CCl₄为非极性分子 12 学科网（北京）股份有限公司 $