第02讲 杂化轨道理论与分子空间构型推断 （重难点讲义）化学苏教版选择性必修2

第02讲 杂化轨道理论与分子空间构型推断 重难目标 1.能说出杂化轨道理论的基本要点，会判断常见分子或离子中心原子的杂化方式（sp、sp2、sp3）。 2.会用价电子对互斥模型预测ABm型分子或离子的立体构型，能区分价电子对分布的几何构型与分子的空间结构。 3.会比较键角大小，并能用孤电子对的排斥作用解释键角的变化。 4.能综合运用杂化轨道理论书写分子的结构式、判断原子的共平面问题。 考情分析 本讲是江苏卷物质结构选择题的核心，常与化学用语、电子排布同题混编，也常出现在机理题的选项中。具有以下命题特点： 杂化判断：由价电子对数定杂化类型，常见陷阱是离子（如NH4+、H3O+、CO32−）和有机物中的碳（如HCHO、CH3OH）。 构型判断：先算价电子对数，再由孤电子对数目区分VSEPR模型与分子空间结构，如H2O的VSEPR模型为正四面体形、空间结构为V形。 键角比较：同一中心原子看孤电子对数（CH4＞NH3＞H2O），不同中心原子看电负性与配位原子，常与极性、等电子体结合出题。 一、价层电子对互斥模型（VSEPR模型） 1.理论要点：分子中的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）因相互排斥而尽可能彼此远离，分子尽可能采取对称的结构。价电子对数为2、3、4时，价电子对分布的几何构型依次为直线形、平面三角形、正四面体形。 2.价电子对数的计算（ABm型，A为中心原子）：n＝(中心原子的价电子数＋每个配位原子提供的价电子数×m±离子电荷数)÷2。配位原子中，H和卤素原子提供1个价电子，O、S按不提供价电子计算；阳离子减去电荷数，阴离子加上电荷数。如NH4+：n＝(5＋4×1−1)÷2＝4；SO3：n＝(6＋0)÷2＝3；CO32−：n＝(4＋2)÷2＝3。 3.孤电子对数＝价电子对数−配位原子数（即σ键数）。如H2O：n＝(6＋2)÷2＝4，孤电子对数＝4−2＝2；NH3的孤电子对数为1；CH4的孤电子对数为0。 4.VSEPR模型与分子空间结构的区别：VSEPR模型是指价电子对（含孤电子对）分布的几何构型；略去孤电子对后，原子在空间的排布才是分子的空间结构。如H2O的VSEPR模型为正四面体形，空间结构为V形；NH3的VSEPR模型为正四面体形，空间结构为三角锥形。 价电子对数 孤电子对数 VSEPR模型 分子的空间结构 实例 2 0 直线形 直线形 CO2、BeCl2 3 0 平面三角形 平面三角形 BF3、SO3、CO32−、HCHO(近似) 3 1 平面三角形 V形 SO2、O3 4 0 正四面体形 正四面体形 CH4、CCl4、NH4+、SO42− 4 1 正四面体形 三角锥形 NH3、H3O+、PCl3 4 2 正四面体形 V形 H2O、H2S、ClO2− 二、杂化轨道理论 1.理论要点：成键时中心原子中能量相近的价层轨道（如2s和2p）会“混杂”起来，重新组合成一组能量相同、成分相同的新轨道，即杂化轨道。杂化轨道的数目等于参加杂化的原子轨道数目，也等于该原子的价电子对数。 2.三种常见杂化：sp杂化由1个ns轨道和1个np轨道杂化而成，2个杂化轨道夹角为180°；sp2杂化由1个ns和2个np轨道杂化而成，3个杂化轨道夹角为120°，呈平面三角形；sp3杂化由1个ns和3个np轨道杂化而成，4个杂化轨道夹角为109°28′，指向正四面体的4个顶点。 3.杂化轨道与成键：杂化轨道只用于形成σ键或容纳孤电子对，未参加杂化的p轨道可用于形成π键。因此：价电子对数为2、3、4的中心原子通常分别采取sp、sp2、sp3杂化。如CH4中C为sp3杂化；C2H4中C为sp2杂化（另有1个未杂化的p轨道形成π键）；C2H2和CO2中C为sp杂化。 4.判断杂化类型的一般步骤：先算中心原子的价电子对数n，再确定杂化方式：n＝2为sp，n＝3为sp2，n＝4为sp3。注意HCHO中C、CH3OH中C、NH4+中N、H3O+中O都为sp3杂化；苯和乙烯中的C为sp2杂化；HCN中C为sp杂化。 5.杂化轨道理论能很好地解释分子的空间结构和形成共价键的数目，但它也是人为建立的模型，实际分子的结构仍以实验测定为依据。 三、分子空间结构与杂化类型的推断方法 1.推断三步法：①算价电子对数n（注意O、S按0计、加减离子电荷）；②定VSEPR模型（n＝2直线形、n＝3平面三角形、n＝4正四面体形）和中心原子的杂化方式（n＝2为sp、n＝3为sp2、n＝4为sp3）；③由孤电子对数略去相应位置，得分子的空间结构。 2.常见等电子体的构型可以互相参照：CO2、N2O、N3−均为直线形；BF3、CO32−、NO3−均为平面三角形；CH4、NH4+、SO42−均为正四面体形。I3−中价电子对数为(7＋2×1＋1)÷2＝5，可参照sp3d模型理解其直线形结构，高中阶段只要求记住其空间结构为直线形。 3.原子共平面的常用结论：CH4为正四面体形，与C相连的4个原子中最多2个与碳同面；HCHO、C2H4、苯中的原子全部共面；单键可以旋转，双键不能旋转。如CH3—CH＝CH2中6个碳、氢原子可共面。 4.书写离子或复杂微粒的构型时，先按电子式或结构式数清σ键和孤电子对，再套用三步法，不要直接套用类似分子的结论。 四、键角大小的比较 1.同一中心原子：孤电子对数越多，对成键电子对的排斥越强，键角被“压缩”得越小。如CH4（0对孤电子对，109°28′）＞NH3（1对，约107°）＞H2O（2对，约105°）。同理，H3O+的键角介于NH3与H2O之间。 2.不同中心原子、相同构型：中心原子的电负性越大，成键电子对越偏向中心原子，成键电子对之间的斥力越大，键角越大。如NH3＞PH3、H2O＞H2S。 3.中心原子相同、配位原子不同：配位原子的电负性越大，成键电子对偏离中心原子越多，键角越小。如PF3＜PCl3；NF3的键角小于NH3。 4.杂化方式不同的碳：s成分越多，成键电子对越靠近原子核，键角越大。如C2H2（sp，180°）＞C2H4（sp2，约120°）＞CH4（sp3，109°28′）。 5.注意：键角是比较分子内共价键之间的夹角，与分子间作用力、氢键无关；比较键角必须基于同类构型，不能拿直线形与三角锥形直接比大小。 题型01 价层电子对数与VSEPR模型 【典例1】（2020-2021高二上·江苏宿迁·阶段检测）下列分子或离子中，价层电子对互斥模型与分子或离子的几何构型不一致的是 A．CO2 B．H2O C．CCl4 D．NH3 【对练1】反应NH4Cl+NaNO2=NaCl+H2O+N2可用于制备少量氮气，下列说法正确的是 A．NH4Cl的电子式： B．H2O的VSEPR模型：V形 C．第一电离能：I1(N)>I1(O) D．NaNO2的水解方程式：NaNO2+H2O=HNO2+NaOH 【对练2】下列有关说法正确的是 A．BF3的价层电子对互斥模型：正四面体型 B．质量数为14的碳原子：614C C．基态Cu原子的价电子排布式：3d94s2 D．S的原子结构示意图： 题型02 中心原子杂化类型的判断 【典例2】（2026-2027高三上·江苏扬州·开学考试）反应H2S＋CuSO4= CuS↓＋H2SO4可用于除去C2H2中混有的H2S。下列说法正确的是 A．基态Cu2+的电子排布式为[Ar]3d84s1 B．H2S为非极性分子 C．SO42−的空间结构为正四面体 D．C2H2分子中C原子为sp2杂化 【对练3】NCl3可做消毒剂，常用反应：NH4Cl+3Cl2=NCl3+4HCl制备。下列化学用语错误的是 A．NH4+中N原子杂化方式为sp3 B．Cl—Cl中σ键的示意图： C．HCl的电子式为 D．NCl3分子的空间填充模型： 【对练4】NaBH4(B为+3价)可将CH3CHO还原为CH3CH2OH。下列说法正确的是 A．电负性：χ(H)<χ(B) B．Na+的结构示意图： C．BH4−空间结构为平面正方形 D．CH3CH2OH中的C均为sp3杂化 题型03 分子或离子空间构型的判断 【典例3】（2024-2025高一下·江苏无锡·阶段检测）下列描述正确的是 A．CO2分子的空间结构为V形 B．ClO3−的空间结构为平面三角形 C．SF6中每个原子均满足最外层8电子稳定结构 D．SiF4和SO42−的中心原子上无孤电子对 【对练5】下列各组粒子的空间结构相同的是 ①NH4+和SO42−；②CO2和BeCl2；③BF3和CO32−；④O3和SO2；⑤NH3和PCl3 A．①③④⑤ B．①②③⑤ C．①②④⑤ D．全部 【对练6】水合肼（N2H4⋅H2O）是一种常见还原剂，可利用反应：2NH3+NaClO=N2H4⋅H2O+NaCl进行制备。下列说法正确的是 A．NH3的空间构型为平面三角形 B．NaClO的电子式为 C．中子数为18的氯原子：1718Cl D．N2H4能与H2O形成分子间氢键 题型04 键角大小的比较 【典例4】（2024-2025高二下·江苏·期中）下列分子中，键角最小的是 A．SO3 B．P4 C．H2O D．CO2 【对练7】工业上通过反应SO2+2H2S=3S+2H2O制取硫单质。下列说法正确的是 A．SO2的VSEPR模型是V型 B．键角：H2O>H2S C．S2、S6、S8互称为同位素 D．上述反应中SO2体现还原性 【对练8】反应H2S+CuSO4=CuS↓+H2SO4可用于除去C2H2中混有的H2S。下列说法正确的是 A．H2O的键角小于H2S的键角 B．H2S为非极性分子 C．SO42−的空间结构为正四面体 D．S2−的结构示意图为 题型05 杂化与构型的综合应用 【典例5】（2024-2025高二下·江苏南通·期末）咪唑所有原子共平面，其结构如下图所示。下列说法正确的是 A．分子式为C3H5N2 B．电离能：I1(C)>I1(N) C．电负性：χ(H)>χ(N) D．分子中氮原子的杂化轨道类型均为sp2 【对练9】胞嘧啶是一种碱基，结构如图所示，分子中所有原子共平面。下列说法正确的是 A．胞嘧啶是非极性分子 B．第一电离能：I1(O)>I1(N)>I1(C) C．胞嘧啶中1号N原子碱性最强 D．胞嘧啶中所有N原子杂化轨道类型相同 【对练10】1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐是常见的离子液体，其结构为：，阳离子中五元环上的原子共平面。下列说法不正确的是 A．咪唑环上C原子和N原子均采取sp2杂化 B．在水中的溶解度比在苯中大 C．电负性：χ(P)<χ(N) D．第一电离能：I1(F)<I1(N) 1．（2025-2026高三上·江苏盐城·期中）反应SOCl2+H2O=SO2+2HCl可用于脱水。下列说法正确的是 A．SOCl2中硫元素的化合价：＋4 B．H2O分子的VSEPR模型为 C．SO2属于非极性分子 D．HCl电子式： 2．（2025-2026高二下·江苏无锡·期中）下列化学用语或图示正确的是 A．N2的电子式为：N⋮⋮N B．NH3的VSEPR模型： C．H2O是由极性键构成的非极性分子 D．用电子式表示CsCl的形成过程： 3．（2024-2025高二下·江苏扬州·期中）碱式碳酸氧钒铵晶体[(NH4)5(VO)6(CO3)4(OH)9⋅10H2O]是制备多种含钒产品的原料。下列有关说法不正确的是 A．基态N原子的轨道表示式为 B．H2O是非极性分子 C．NH4+的空间结构为正四面体形 D．CO32−中C的轨道杂化类型为sp2杂化 4．（2025-2026高三上·江苏连云港·期中）反应SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr可用于测定空气中SO2的含量。下列说法正确的是 A．SO2的空间填充模型为 B．H2O分子中O原子为sp3杂化 C．H2SO4中含有离子键和共价键 D．Br的基态外围电子排布式为3s23p5 5．（2026-2027高三上·江苏南通·开学考试）三氟化氮(NF3)可用以下反应制备：4NH3+3F2=NF3+3NH4F。下列说法正确的是 A．NH3中含有s-p σ键 B．F2的电子式为F∶F C．NF3的空间构型为平面三角形 D．NH4F中仅含离子键 6．（2025-2026高三上·江苏扬州·阶段检测）反应2H2S+SO2=3S+2H2O可用于制取硫单质。下列说法错误的是 A．H2S是极性分子 B．SO2分子的空间构型为V形 C．S6、S8、S12等硫单质互为同素异形体 D．H2O的电子式为 7．（2025-2026高二上·江苏宿迁·阶段检测）下列说法正确的是 A．氯化亚砜(SOCl2)属于非极性分子 B．S8的结构为，是极性分子 C．CH3+的空间结构为平面三角形 D．分子中，n(σ键):n(π键)=4:1 8．（2025-2026高二下·江苏南通·阶段检测）AlCl3是一种常见催化剂，可用制备。下列说法正确的是 A．Al3+和Cl−具有相同的核外电子排布 B．SO2的空间构型：V形 C．HCl的电子式为 D．H2O是一种非极性分子 9．（2025-2026高二上·江苏泰州·期末）关于反应2H2S+SO2=3S+2H2O，下列说法正确的是 A．H2S是非极性分子 B．SO2的VSEPR模型： C．基态O的价层电子排布式：2p4 D．键角：H2O>H2S 10．（2025-2026高二下·江苏南京·期末）二甲双胍()是治疗Ⅱ型糖尿病的一线药物并可以显著抑制肿瘤生长。下列说法不正确的是 A．电负性：N>C>H B．二甲双胍分子中有两种杂化方式的氮原子 C．基态N原子核外电子的轨道表示式： D．二甲双胍分子中σ键与π键的数目之比为13:2 11．（2025-2026高一下·江苏无锡·期中）As2O3(砒霜的主要成分)是两性氧化物，分子结构如图所示，与盐酸反应能生成AsCl3，AsCl3和LiAlH4反应的产物之一为AsH3。下列说法错误的是 A．As2O3分子中As原子的杂化方式为sp3 B．AsCl3的分子空间构型为平面正三角形 C．AlH4−离子中的氢元素为负一价 D．AsH3分子的键角小于109°28′ 12．（2025-2026高二上·江苏常州·期末）已知：−OH的吸电子能力比−NH2的强。下列说法正确的是 A．NH3的键角比H2O小 B．NH3、HN3(叠氮酸)、NH4Cl形成的晶体都是分子晶体 C．NH3和H2O的VSEPR模型不同 D．NH2OH中N结合H+的能力比N2H4弱 13．（2025-2026高一下·江苏·期中）完成下列各小题。 (1)C、N和O三种元素的非金属性由大到小的顺序为_______，三种原子基态时未成对电子数最多的是_______。 (2)写出CH3+、CH3−中心原子的杂化轨道类型：_______、_______。 (3)写出SO42−、BeCl2、H3O+、BF3四种粒子的空间结构_______、_______、_______、_______。 (4)苯(C6H6)分子的空间结构为平面正六边形结构(如图所示)。每个碳原子余下的p轨道(即除去参加杂化的轨道)垂直于碳、氢原子构成的平面，相互平行重叠形成大π键，均匀地对称分布在苯环平面的上下两侧。 ①苯分子中C原子的杂化轨道类型为_______。 ②分子中的大π键可用符号πmn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，如苯中大π键可表示为π66，则吡啶(C5H5N：，C原子上连接的H省略)中大π键可表示为_______。 14．（2024-2025高二上·江苏无锡·期中）碳、氮、氧、氯等元素形成的一系列化合物广泛应用于科研、医疗、工农业生产等领域。钴单质及其化合物在生产、生活中有广泛应用。回答下列问题： (1)写出基态C原子核外电子排布的轨道表示式__________。 (2)C原子在形成化合物时，可采取多种杂化方式。杂化轨道中s轨道成分越多，C元素的电负性越强，连接在该C原子上的H原子越容易电离。下列化合物中，最有可能在碱性体系中形成阴离子的是_______（填编号）。 A．CH4 B．CH2=CH2 C．CH≡CH D．苯 (3)TiO2与光气COCl2反应可用于制取四氯化钛。COCl2中σ键和π键的数目比为__________，其空间构型为__________。 (4)基态Co原子的价层电子排布式为__________。 (5)用甲醇作为溶剂，Co2+可以与色胺酮分子配位结合形成对DNA具有切割作用的色胺酮钴配合物(合成过程如上图所示)，色胺酮分子中所含的四种元素(H、C、N、O)的电负性由大到小的顺序为_________(填元素符号)，色胺酮分子中N原子的杂化类型有__________。 (6)乙二胺（H2NCH2CH2NH2）能与Mg2＋、Cu2＋等金属离子形成稳定环状离子，其原因是___________。 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1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $ 第02讲 杂化轨道理论与分子空间构型推断 重难目标 1.能说出杂化轨道理论的基本要点，会判断常见分子或离子中心原子的杂化方式（sp、sp2、sp3）。 2.会用价电子对互斥模型预测ABm型分子或离子的立体构型，能区分价电子对分布的几何构型与分子的空间结构。 3.会比较键角大小，并能用孤电子对的排斥作用解释键角的变化。 4.能综合运用杂化轨道理论书写分子的结构式、判断原子的共平面问题。 考情分析 本讲是江苏卷物质结构选择题的核心，常与化学用语、电子排布同题混编，也常出现在机理题的选项中。具有以下命题特点： 杂化判断：由价电子对数定杂化类型，常见陷阱是离子（如NH4+、H3O+、CO32−）和有机物中的碳（如HCHO、CH3OH）。 构型判断：先算价电子对数，再由孤电子对数目区分VSEPR模型与分子空间结构，如H2O的VSEPR模型为正四面体形、空间结构为V形。 键角比较：同一中心原子看孤电子对数（CH4＞NH3＞H2O），不同中心原子看电负性与配位原子，常与极性、等电子体结合出题。 一、价层电子对互斥模型（VSEPR模型） 1.理论要点：分子中的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）因相互排斥而尽可能彼此远离，分子尽可能采取对称的结构。价电子对数为2、3、4时，价电子对分布的几何构型依次为直线形、平面三角形、正四面体形。 2.价电子对数的计算（ABm型，A为中心原子）：n＝(中心原子的价电子数＋每个配位原子提供的价电子数×m±离子电荷数)÷2。配位原子中，H和卤素原子提供1个价电子，O、S按不提供价电子计算；阳离子减去电荷数，阴离子加上电荷数。如NH4+：n＝(5＋4×1−1)÷2＝4；SO3：n＝(6＋0)÷2＝3；CO32−：n＝(4＋2)÷2＝3。 3.孤电子对数＝价电子对数−配位原子数（即σ键数）。如H2O：n＝(6＋2)÷2＝4，孤电子对数＝4−2＝2；NH3的孤电子对数为1；CH4的孤电子对数为0。 4.VSEPR模型与分子空间结构的区别：VSEPR模型是指价电子对（含孤电子对）分布的几何构型；略去孤电子对后，原子在空间的排布才是分子的空间结构。如H2O的VSEPR模型为正四面体形，空间结构为V形；NH3的VSEPR模型为正四面体形，空间结构为三角锥形。 价电子对数 孤电子对数 VSEPR模型 分子的空间结构 实例 2 0 直线形 直线形 CO2、BeCl2 3 0 平面三角形 平面三角形 BF3、SO3、CO32−、HCHO(近似) 3 1 平面三角形 V形 SO2、O3 4 0 正四面体形 正四面体形 CH4、CCl4、NH4+、SO42− 4 1 正四面体形 三角锥形 NH3、H3O+、PCl3 4 2 正四面体形 V形 H2O、H2S、ClO2− 二、杂化轨道理论 1.理论要点：成键时中心原子中能量相近的价层轨道（如2s和2p）会“混杂”起来，重新组合成一组能量相同、成分相同的新轨道，即杂化轨道。杂化轨道的数目等于参加杂化的原子轨道数目，也等于该原子的价电子对数。 2.三种常见杂化：sp杂化由1个ns轨道和1个np轨道杂化而成，2个杂化轨道夹角为180°；sp2杂化由1个ns和2个np轨道杂化而成，3个杂化轨道夹角为120°，呈平面三角形；sp3杂化由1个ns和3个np轨道杂化而成，4个杂化轨道夹角为109°28′，指向正四面体的4个顶点。 3.杂化轨道与成键：杂化轨道只用于形成σ键或容纳孤电子对，未参加杂化的p轨道可用于形成π键。因此：价电子对数为2、3、4的中心原子通常分别采取sp、sp2、sp3杂化。如CH4中C为sp3杂化；C2H4中C为sp2杂化（另有1个未杂化的p轨道形成π键）；C2H2和CO2中C为sp杂化。 4.判断杂化类型的一般步骤：先算中心原子的价电子对数n，再确定杂化方式：n＝2为sp，n＝3为sp2，n＝4为sp3。注意HCHO中C、CH3OH中C、NH4+中N、H3O+中O都为sp3杂化；苯和乙烯中的C为sp2杂化；HCN中C为sp杂化。 5.杂化轨道理论能很好地解释分子的空间结构和形成共价键的数目，但它也是人为建立的模型，实际分子的结构仍以实验测定为依据。 三、分子空间结构与杂化类型的推断方法 1.推断三步法：①算价电子对数n（注意O、S按0计、加减离子电荷）；②定VSEPR模型（n＝2直线形、n＝3平面三角形、n＝4正四面体形）和中心原子的杂化方式（n＝2为sp、n＝3为sp2、n＝4为sp3）；③由孤电子对数略去相应位置，得分子的空间结构。 2.常见等电子体的构型可以互相参照：CO2、N2O、N3−均为直线形；BF3、CO32−、NO3−均为平面三角形；CH4、NH4+、SO42−均为正四面体形。I3−中价电子对数为(7＋2×1＋1)÷2＝5，可参照sp3d模型理解其直线形结构，高中阶段只要求记住其空间结构为直线形。 3.原子共平面的常用结论：CH4为正四面体形，与C相连的4个原子中最多2个与碳同面；HCHO、C2H4、苯中的原子全部共面；单键可以旋转，双键不能旋转。如CH3—CH＝CH2中6个碳、氢原子可共面。 4.书写离子或复杂微粒的构型时，先按电子式或结构式数清σ键和孤电子对，再套用三步法，不要直接套用类似分子的结论。 四、键角大小的比较 1.同一中心原子：孤电子对数越多，对成键电子对的排斥越强，键角被“压缩”得越小。如CH4（0对孤电子对，109°28′）＞NH3（1对，约107°）＞H2O（2对，约105°）。同理，H3O+的键角介于NH3与H2O之间。 2.不同中心原子、相同构型：中心原子的电负性越大，成键电子对越偏向中心原子，成键电子对之间的斥力越大，键角越大。如NH3＞PH3、H2O＞H2S。 3.中心原子相同、配位原子不同：配位原子的电负性越大，成键电子对偏离中心原子越多，键角越小。如PF3＜PCl3；NF3的键角小于NH3。 4.杂化方式不同的碳：s成分越多，成键电子对越靠近原子核，键角越大。如C2H2（sp，180°）＞C2H4（sp2，约120°）＞CH4（sp3，109°28′）。 5.注意：键角是比较分子内共价键之间的夹角，与分子间作用力、氢键无关；比较键角必须基于同类构型，不能拿直线形与三角锥形直接比大小。 题型01 价层电子对数与VSEPR模型 【典例1】（2020-2021高二上·江苏宿迁·阶段检测）下列分子或离子中，价层电子对互斥模型与分子或离子的几何构型不一致的是 A．CO2 B．H2O C．CCl4 D．NH3 【答案】BD 【解析】A．CO2中C原子价层电子对数为2，且不含孤电子对，价层电子对互斥模型与分子的几何构型相同，A不符合题意； B．H2O的中心原子O的孤电子对数为(6-2×1)=2，价层电子对数=2+2=4，分价层电子对互斥模型为四面体形，分子的空间结构为角形，B符合题意； C．CCl4中中心原子C原子价层电子对数=σ键个数+孤电子对个数=4+(4-4×1)=4，价层电子对互斥模型为正四面体形，中心原子不含孤电子对，分子构型为正四面体形，C不符合题意； D．NH3中心原子N原子价层电子对数=σ键个数+孤电子对个数=3+1=4，价层电子对互斥模型为正四面体形，略去孤电子对后，实际上其空间构型是三角锥形，D符合题意； 故选BD。 【对练1】反应NH4Cl+NaNO2=NaCl+H2O+N2可用于制备少量氮气，下列说法正确的是 A．NH4Cl的电子式： B．H2O的VSEPR模型：V形 C．第一电离能：I1(N)>I1(O) D．NaNO2的水解方程式：NaNO2+H2O=HNO2+NaOH 【答案】C 【解析】A．NH4Cl是离子化合物，给出的电子式中Cl−未标出最外层8个电子和负电荷，其电子式应为，A错误； B．H2O中心O原子价层电子对数为4，VSEPR模型为四面体形，V形是H2O的空间结构而非VSEPR模型，B错误； C．N原子2p轨道为半充满的稳定结构，第一电离能大于同周期相邻的O，即I1(N)>I1(O)，C正确； D．NaNO2水解为可逆反应，选项中用了等号，D错误； 故选C。 【对练2】下列有关说法正确的是 A．BF3的价层电子对互斥模型：正四面体型 B．质量数为14的碳原子：614C C．基态Cu原子的价电子排布式：3d94s2 D．S的原子结构示意图： 【答案】B 【解析】A．BF3中心B原子价层电子对数为3，无孤电子对，价层电子对互斥模型为平面三角形，A错误； B．核素符号左上角标注质量数、左下角标注质子数，C的质子数为6，质量数为14的碳原子表示为，B正确； C．基态Cu原子满足洪特规则特例，全满结构更稳定，价电子排布式为3d104s1，C错误； D．S原子质子数为16，核外电子排布为2、8、6，题图最外层电子数为8，是S2−的结构示意图，不是S原子的，D错误； 故答案选B。 题型02 中心原子杂化类型的判断 【典例2】（2026-2027高三上·江苏扬州·开学考试）反应H2S＋CuSO4= CuS↓＋H2SO4可用于除去C2H2中混有的H2S。下列说法正确的是 A．基态Cu2+的电子排布式为[Ar]3d84s1 B．H2S为非极性分子 C．SO42−的空间结构为正四面体 D．C2H2分子中C原子为sp2杂化 【答案】C 【解析】A．基态Cu原子电子排布式为[Ar]3d104s1，失电子形成阳离子时先失去最外层4s电子，再失去3d电子，故基态Cu2+的电子排布式为[Ar]3d9，A错误； B．H2S分子中S原子价层电子对数为，含2对孤电子对，空间构型为V形，正负电荷中心不重合，属于极性分子，B错误； C．SO42−中S原子价层电子对数为，无孤电子对，空间结构为正四面体，C正确； D．C2H2为乙炔，分子中存在碳碳三键，C原子价层电子对数为2，为sp杂化，D错误； 答案选C。 【对练3】NCl3可做消毒剂，常用反应：NH4Cl+3Cl2=NCl3+4HCl制备。下列化学用语错误的是 A．NH4+中N原子杂化方式为sp3 B．Cl—Cl中σ键的示意图： C．HCl的电子式为 D．NCl3分子的空间填充模型： 【答案】D 【解析】A．NH4+中N原子形成4个N—H σ键且无孤电子对，价层有4个电子域，杂化方式为sp3，A正确； B．Cl2分子中，两个Cl原子的3p轨道沿核间轴头碰头重叠形成p—p σ键，完整示意图为，B正确； C．H与Cl之间形成1对共用电子，Cl上还有3对孤电子，完整电子式为，C正确； D．NCl3分子中，中心N原子周围有3个成键电子对和1个孤电子对，分子空间构型为三角锥形，正确的空间填充模型为；原图所示120°平面三角形错误，D错误； 故选D。 【对练4】NaBH4(B为+3价)可将CH3CHO还原为CH3CH2OH。下列说法正确的是 A．电负性：χ(H)<χ(B) B．Na+的结构示意图： C．BH4−空间结构为平面正方形 D．CH3CH2OH中的C均为sp3杂化 【答案】D 【解析】A．NaBH4中H为-1价、B为+3价，电负性更大的元素在化合物中显负价，因此χ(H)>χ(B)，A错误； B．图示结构示意图核外最外层有1个电子，是Na原子的结构示意图，Na+核外电子排布为2、8，B错误； C．BH4−中心B原子的价层电子对数为，无孤电子对，空间结构为正四面体形，C错误； D．CH3CH2OH中两个C原子均形成4个σ键，均为sp3杂化，D正确； 故选D。 题型03 分子或离子空间构型的判断 【典例3】（2024-2025高一下·江苏无锡·阶段检测）下列描述正确的是 A．CO2分子的空间结构为V形 B．ClO3−的空间结构为平面三角形 C．SF6中每个原子均满足最外层8电子稳定结构 D．SiF4和SO42−的中心原子上无孤电子对 【答案】D 【解析】A．CO2分子中心原子C周围的价层电子对数为：2+=2，根据价层电子对互斥理论可知，其空间结构为直线形，A错误； B．ClO3−中心原子Cl周围的价层电子对数为：3+=4，有1对孤电子对，根据价层电子对互斥理论可知，其空间结构为三角锥形，B错误； C．SF6中S周围形成了6个共用电子对，则S原子周围不满足8电子稳定结构，每个F原子均满足最外层8电子稳定结构，C错误； D．SiF4中中心原子周围的孤电子对为：=0，,SO42−的中心原子上孤电子对为：=0，即均没有孤电子对，D正确； 故答案为：D。 【对练5】下列各组粒子的空间结构相同的是 ①NH4+和SO42−；②CO2和BeCl2；③BF3和CO32−；④O3和SO2；⑤NH3和PCl3 A．①③④⑤ B．①②③⑤ C．①②④⑤ D．全部 【答案】D 【解析】①NH4+的中心原子N原子的价层电子对数为，为sp3杂化，空间构型为正四面体形；SO42−的中心原子S的价层电子对数为，为sp3杂化，空间构型为正四面体形，符合题意； ②CO2的中心原子C原子的价层电子对数=2+，二氧化碳是直线型结构，BeCl2的中心原子Be原子的价层电子对数=2+，BeCl2是直线型结构，CO2和BeCl2分子都是直线型分子，符合题意； ③BF3的中心原子B原子的价层电子对数=3+×（3-3）=3，不含孤电子对，为平面正三角形，CO32−的中心原子C原子的价层电子对数=，不含孤电子对，为平面正三角形，符合题意； ④O3空间结构为V形，SO2的中心原子S原子的价层电子对数=，含1个孤电子对，空间结构为V形，符合题意； ⑤NH3分子中N原子的价层电子对数为3＋=4，孤电子对数为1，所以为三角锥形结构；PCl3中心P的价层电子对数为，含1对孤电子对，空间结构为三角锥形，符合题意； 符合题意的为①②③④⑤，故答案选D。 【对练6】水合肼（N2H4⋅H2O）是一种常见还原剂，可利用反应：2NH3+NaClO=N2H4⋅H2O+NaCl进行制备。下列说法正确的是 A．NH3的空间构型为平面三角形 B．NaClO的电子式为 C．中子数为18的氯原子：1718Cl D．N2H4能与H2O形成分子间氢键 【答案】D 【解析】A．NH3分子的中心氮原子有3个成键电子对和1个孤电子对，价层电子对数为4，价层电子对的空间排布为四面体形，分子的空间构型为三角锥形，A错误； B．NaClO是由Na+和ClO−构成的离子化合物，ClO−中的氧原子与氯原子之间有1对共用电子对，氧原子和氯原子各有3对孤电子对。原式将钠原子与氧原子之间也画成共用电子对，且未标出离子的电荷，正确的电子式为，B错误； C．氯原子的质子数为17，中子数为18时，其质量数为17 + 18 = 35，因此该氯原子应表示为1735Cl，C错误； D．N2H4分子中的氮原子和H2O分子中的氧原子电负性较大，均具有孤电子对，且两种分子中分别存在氮氢键和氧氢键，因此N2H4与H2O之间能形成分子间氢键，D正确； 故选D。 题型04 键角大小的比较 【典例4】（2024-2025高二下·江苏·期中）下列分子中，键角最小的是 A．SO3 B．P4 C．H2O D．CO2 【答案】B 【解析】A．SO3中心S为sp2杂化，无孤电子对，空间构型为平面三角形，键角为120°； B．P4为无中心原子的正四面体结构，4个P原子位于正四面体顶点，P-P-P键角为60°； C．H2O中心O为sp3杂化，含2对孤电子对，空间构型为V形，孤对电子对成键电子对的斥力使键角小于sp3杂化的标准键角109°28'，约为104.5°； D．CO2中心C为sp杂化，无孤电子对，空间构型为直线形，键角为180°； 综上所述，四个选项中键角最小的为60°，故选B。 【对练7】工业上通过反应SO2+2H2S=3S+2H2O制取硫单质。下列说法正确的是 A．SO2的VSEPR模型是V型 B．键角：H2O>H2S C．S2、S6、S8互称为同位素 D．上述反应中SO2体现还原性 【答案】B 【解析】A．SO2中心S原子价层电子对数为，VSEPR模型为平面三角形，空间构型才是V型，A错误； B．H2O和H2S均为V形结构，中心原子O的电负性大于S，对成键电子对吸引力更强，成键电子对间斥力更大，故键角H2O>H2S，B正确； C．S2、S6、S8是硫元素组成的不同单质，互称为同素异形体，同位素是质子数相同、中子数不同的核素，C错误； D．反应中SO2中S元素化合价从+4价降低到0价，得电子作氧化剂，体现氧化性，D错误； 故选B。 【对练8】反应H2S+CuSO4=CuS↓+H2SO4可用于除去C2H2中混有的H2S。下列说法正确的是 A．H2O的键角小于H2S的键角 B．H2S为非极性分子 C．SO42−的空间结构为正四面体 D．S2−的结构示意图为 【答案】C 【解析】A．H2O和H2S的中心原子均有2对孤电子对，分子构型均为V形。由于O的电负性大于S，H-O成键电子对更靠近O原子，导致成键电子对之间的排斥力大于H2S中成键电子对之间的排斥力，因此H2O的键角大于H2S的键角，A错误； B．H2S分子呈V形，正负电荷中心不能重合，故H2S为极性分子，B错误； C．SO42−的中心原子是S，其σ键电子对数为4，孤电子对数为，价层电子对数为4+0=4，故SO42−的空间结构为正四面体，C正确； D．S2−核内质子数为16，结构示意图应为，D错误； 故选C。 题型05 杂化与构型的综合应用 【典例5】（2024-2025高二下·江苏南通·期末）咪唑所有原子共平面，其结构如下图所示。下列说法正确的是 A．分子式为C3H5N2 B．电离能：I1(C)>I1(N) C．电负性：χ(H)>χ(N) D．分子中氮原子的杂化轨道类型均为sp2 【答案】D 【解析】A．由咪唑的结构可知，其分子式应为C3H4N2，并非C3H5N2，A错误； B．同周期元素从左到右第一电离能呈增大趋势，且N原子的2p轨道为半充满稳定状态，其第一电离能大于同周期相邻元素，所以第一电离能：I1(C)<I1(N)，B错误； C．N的非金属性远强于H，因此电负性：χ(H)<χ(N)，故C错误； D．咪唑中两个氮原子：连接H的氮原子形成3个σ键，孤电子对参与形成大π键，价层电子对数为3；未连H的双键氮原子形成2个σ键，孤电子对填充在杂化轨道，价层电子对数也为3，因此两个氮原子杂化类型均为sp2，D正确； 故选D。 【对练9】胞嘧啶是一种碱基，结构如图所示，分子中所有原子共平面。下列说法正确的是 A．胞嘧啶是非极性分子 B．第一电离能：I1(O)>I1(N)>I1(C) C．胞嘧啶中1号N原子碱性最强 D．胞嘧啶中所有N原子杂化轨道类型相同 【答案】D 【解析】A．非极性分子要求分子正负电荷中心重合，胞嘧啶分子结构不对称，含有多个极性基团，正负电荷中心不重合，属于极性分子，A错误； B．同周期主族元素第一电离能从左到右呈递增趋势，但N原子的2p轨道为半充满的稳定结构，第一电离能大于同周期相邻元素，因此正确顺序为I1(N)>I1(O)>I1(C)，B错误； C．由题可知，胞嘧啶分子中所有原子共平面，则分子中的1号N和3号N的孤对电子、2号N原子的单电子参与共轭形成大π键，2号N原子的孤对电子在sp2杂化轨道上不参与形成大π键，2号N原子的孤对电子更容易给出，碱性最强，C错误； D．由题可知，胞嘧啶分子中所有原子共平面，则分子内所有碳原子、氮原子、氧原子采用sp2杂化，D正确； 故选D。 【对练10】1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐是常见的离子液体，其结构为：，阳离子中五元环上的原子共平面。下列说法不正确的是 A．咪唑环上C原子和N原子均采取sp2杂化 B．在水中的溶解度比在苯中大 C．电负性：χ(P)<χ(N) D．第一电离能：I1(F)<I1(N) 【答案】D 【解析】A．题干明确说明阳离子中五元环上的原子共平面，环上存在双键，说明所有环上的C、N原子都有1个未参与杂化的p轨道形成π键，因此均采取sp2杂化，A正确； B．该物质是由阴阳离子构成的离子化合物，极性较强；根据相似相溶原理，水是极性溶剂，苯是非极性溶剂，因此该物质在水中的溶解度比在苯中大，B正确； C．同主族元素从上到下电负性逐渐减小，N和P同主族，N在P上方，因此电负性χ(P)<χ(N)，C正确； D．同周期主族元素第一电离能从左到右整体呈增大趋势，第二周期元素第一电离能顺序为：Li<B<Be<C<O<N<F<Ne，因此第一电离能I1(F)>I1(N)，D错误； 故选择D。 1．（2025-2026高三上·江苏盐城·期中）反应SOCl2+H2O=SO2+2HCl可用于脱水。下列说法正确的是 A．SOCl2中硫元素的化合价：＋4 B．H2O分子的VSEPR模型为 C．SO2属于非极性分子 D．HCl电子式： 【答案】A 【解析】A．SOCl2中氧元素显-2价，氯元素显-1价，由化合物中元素化合价代数和为0可知硫元素的化合价为+4价，A项正确； B．H2O中心氧原子的价层电子对数为，有2对孤电子对，故其VSEPR模型为，B项错误； C．SO2中心硫原子的价层电子对数为，有1对孤电子对，分子为角形，属于极性分子，C项错误； D．HCl中氢原子和氯原子以共价键结合，其电子式为，D项错误； 故答案选A。 2．（2025-2026高二下·江苏无锡·期中）下列化学用语或图示正确的是 A．N2的电子式为：N⋮⋮N B．NH3的VSEPR模型： C．H2O是由极性键构成的非极性分子 D．用电子式表示CsCl的形成过程： 【答案】B 【解析】A．N2​电子式为:N⋮⋮N:，A错误； B．NH3​中心N原子价层电子对数为，VSEPR模型包含孤电子对，应为四面体形，图示VSEPR模型正确，B正确； C．H2​O中O-H为极性键，且H2O为V形结构，分子正负电荷中心不重合，是由极性键构成的极性分子，C错误； D．CsCl是离子化合物，用电子式表示CsCl的形成过程为，D错误； 故选B。 3．（2024-2025高二下·江苏扬州·期中）碱式碳酸氧钒铵晶体[(NH4)5(VO)6(CO3)4(OH)9⋅10H2O]是制备多种含钒产品的原料。下列有关说法不正确的是 A．基态N原子的轨道表示式为 B．H2O是非极性分子 C．NH4+的空间结构为正四面体形 D．CO32−中C的轨道杂化类型为sp2杂化 【答案】B 【解析】A．N原子的原子序数为7，核外电子排布为1s22s22p3，根据泡利原理和洪特规则，三个2p轨道各填充1个电子且自旋方向相同，A正确； B．H2O分子为V形结构，分子中正、负电荷中心不重合，属于极性分子，B错误； C．NH4+中，中心N原子价层电子对数为，无孤电子对，空间结构为正四面体形，C正确； D．CO32−中，中心C原子价层电子对数为，无孤电子对，C的杂化类型为sp2，D正确； 故选B。 4．（2025-2026高三上·江苏连云港·期中）反应SO2+Br2+2H2O=H2SO4+2HBr可用于测定空气中SO2的含量。下列说法正确的是 A．SO2的空间填充模型为 B．H2O分子中O原子为sp3杂化 C．H2SO4中含有离子键和共价键 D．Br的基态外围电子排布式为3s23p5 【答案】B 【解析】A．SO2的价层电子对=2+=3，含有2个成键电子对和1个孤电子对，根据价层电子对互斥模型可知其空间填充模型为V形，故A错误； B．H2O分子中O原子价层电子对=2+=4，O原子为sp3杂化，故B正确； C．H2SO4是只由共价键构成的共价化合物，不含有离子键，故C错误； D．Br的基态外围电子排布式为4s24p5，故D错误； 故选B。 5．（2026-2027高三上·江苏南通·开学考试）三氟化氮(NF3)可用以下反应制备：4NH3+3F2=NF3+3NH4F。下列说法正确的是 A．NH3中含有s-p σ键 B．F2的电子式为F∶F C．NF3的空间构型为平面三角形 D．NH4F中仅含离子键 【答案】A 【解析】A．NH3中H的1s轨道与N含p成分的杂化轨道头碰头重叠形成σ键，符合s-p σ键的特征，A正确； B．F2中每个F原子最外层有7个电子，形成F2时每个F除共用1对电子外，还有3对孤电子对，给出的电子式未标注孤电子对，书写错误，B错误； C．NF3中心N原子的价层电子对数为，含有1个孤电子对，空间构型为三角锥形，不是平面三角形，C错误； D．NH4F中NH4+与F−之间存在离子键，NH4+内部N和H之间存在共价键，并非仅含离子键，D错误； 故选A。 6．（2025-2026高三上·江苏扬州·阶段检测）反应2H2S+SO2=3S+2H2O可用于制取硫单质。下列说法错误的是 A．H2S是极性分子 B．SO2分子的空间构型为V形 C．S6、S8、S12等硫单质互为同素异形体 D．H2O的电子式为 【答案】D 【解析】A．H2S为V形结构，正负电荷中心不重合，属于极性分子，A正确； B．SO2中心S原子价层电子对数为，含1对孤电子对，空间构型为V形，B正确； C．S6、S8、S12均为硫元素形成的不同单质，互为同素异形体，C正确； D．H2O是共价化合物，不存在阴阳离子，电子式不应出现括号和离子电荷，给出的电子式书写错误，D错误； 故答案选D。 7．（2025-2026高二上·江苏宿迁·阶段检测）下列说法正确的是 A．氯化亚砜(SOCl2)属于非极性分子 B．S8的结构为，是极性分子 C．CH3+的空间结构为平面三角形 D．分子中，n(σ键):n(π键)=4:1 【答案】C 【解析】A．SOCl2中心原子S的价层电子对数为，含有1对孤电子对，空间构型为三角锥形，正负电荷中心不重合，属于极性分子，A错误； B．S8结构对称，正负电荷中心重合，属于非极性分子，B错误； C．CH3+中心原子C的价层电子对数为，无孤电子对，空间结构为平面三角形，C正确； D．该分子为苯乙烯，单键均为σ键，双键含1个σ键和1个π键，苯环含1个大π键，经计算，该分子中含有16个σ键和2个π键，n(σ键):n(π键)=8:1，不是4:1，D错误； 故答案选C。 8．（2025-2026高二下·江苏南通·阶段检测）AlCl3是一种常见催化剂，可用制备。下列说法正确的是 A．Al3+和Cl−具有相同的核外电子排布 B．SO2的空间构型：V形 C．HCl的电子式为 D．H2O是一种非极性分子 【答案】B 【解析】A．Al3+核外有10个电子，电子层排布为2、8，Cl−核外有18个电子，电子层排布为2、8、8，二者核外电子排布不同，A错误； B．SO2中心S原子的价层电子对数为，含1对孤电子对，空间构型为V形，B正确； C．HCl是共价化合物，通过共用电子对成键，不存在阴阳离子，选项给出的是离子化合物的电子式形式，正确的电子式应为，C错误； D．H2O为V形结构，正负电荷中心不重合，属于极性分子，D错误； 故选B。 9．（2025-2026高二上·江苏泰州·期末）关于反应2H2S+SO2=3S+2H2O，下列说法正确的是 A．H2S是非极性分子 B．SO2的VSEPR模型： C．基态O的价层电子排布式：2p4 D．键角：H2O>H2S 【答案】D 【解析】A．H2S分子构型为V形，S与H电负性不同，正负电荷中心不重合，是极性分子，故A错误； B．SO2中心原子S的价层电子对数=2（成键电子对）+1（孤电子对）=3，VSEPR模型为平面三角形，故B错误； C．基态O的价层电子排布式为2s22p4，故C错误； D．H2O和H2S均为V形分子，O电负性大于S，O-H键电子对更靠近中心原子，排斥力更大，键角H2O>H2S，故D正确； 故答案选D。 10．（2025-2026高二下·江苏南京·期末）二甲双胍()是治疗Ⅱ型糖尿病的一线药物并可以显著抑制肿瘤生长。下列说法不正确的是 A．电负性：N>C>H B．二甲双胍分子中有两种杂化方式的氮原子 C．基态N原子核外电子的轨道表示式： D．二甲双胍分子中σ键与π键的数目之比为13:2 【答案】D 【解析】A．非金属性越强电负性越大，非金属性N>C>H，因此电负性N>C>H，A正确； B．二甲双胍分子中，形成C=N双键的N原子为sp2杂化，其余只形成单键的N均为sp3杂化，共有两种杂化方式，B正确； C．N为7号元素，电子排布式为1s22s22p3，根据泡利不相容原理，同一原子轨道内的两个电子自旋方向必须相反，轨道表示式：，C正确； D．该分子中有2个C=N双键，故π键数目为2，所有单键和双键中的1个键为σ键，共有6个C-H，6个C-N，5个N-H，总数为19，二者数目比为19:2，D错误； 故选D。 11．（2025-2026高一下·江苏无锡·期中）As2O3(砒霜的主要成分)是两性氧化物，分子结构如图所示，与盐酸反应能生成AsCl3，AsCl3和LiAlH4反应的产物之一为AsH3。下列说法错误的是 A．As2O3分子中As原子的杂化方式为sp3 B．AsCl3的分子空间构型为平面正三角形 C．AlH4−离子中的氢元素为负一价 D．AsH3分子的键角小于109°28′ 【答案】B 【解析】A．As原子最外层电子数为5，由As2O3分子结构图可知，As原子还含有1对孤电子对，价层电子对数为4，VSEPR模型为四面体，则As2O3分子中As原子的杂化方式为sp3，故A正确； B．AsCl3分子中As原子的价层电子对数为3+=4，VSEPR模型为四面体，含有1对孤电子对，则AsCl3的分子空间构型为三角锥形，故B错误； C. AlH4−离子中Al为+3价，氢元素为负一价，故C正确； D．AsH3分子中As原子的价层电子对数为3+=4，VSEPR模型为四面体，含有1对孤电子对，其空间构型为三角锥形，则键角小于109°28′，故D正确； 答案选B。 12．（2025-2026高二上·江苏常州·期末）已知：−OH的吸电子能力比−NH2的强。下列说法正确的是 A．NH3的键角比H2O小 B．NH3、HN3(叠氮酸)、NH4Cl形成的晶体都是分子晶体 C．NH3和H2O的VSEPR模型不同 D．NH2OH中N结合H+的能力比N2H4弱 【答案】D 【解析】A．中心原子孤电子对越多，对成键电子对的斥力越大，键角越小。NH3的中心N原子含有对孤电子对，H2O的中心O原子含有对孤电子对，因此NH3键角大于H2O键角，A错误； B．NH3和HN3形成的晶体是分子晶体，但NH4Cl是离子化合物，形成离子晶体，B错误； C．NH3的价层电子对数，H2O的价层电子对数，二者VSEPR模型均为四面体形，模型相同，C错误； D．N原子结合H+依靠其孤对电子，N上电子云密度越低，结合H+能力越弱。已知−OH吸电子能力强于−NH2：NH2OH中N连接吸电子能力更强的−OH，使N电子云密度更低；N2H4中N连接−NH2，吸电子能力更弱，N电子云密度更高。因此NH2OH中N结合H+的能力比N2H4弱，D正确； 故选D。 13．（2025-2026高一下·江苏·期中）完成下列各小题。 (1)C、N和O三种元素的非金属性由大到小的顺序为_______，三种原子基态时未成对电子数最多的是_______。 (2)写出CH3+、CH3−中心原子的杂化轨道类型：_______、_______。 (3)写出SO42−、BeCl2、H3O+、BF3四种粒子的空间结构_______、_______、_______、_______。 (4)苯(C6H6)分子的空间结构为平面正六边形结构(如图所示)。每个碳原子余下的p轨道(即除去参加杂化的轨道)垂直于碳、氢原子构成的平面，相互平行重叠形成大π键，均匀地对称分布在苯环平面的上下两侧。 ①苯分子中C原子的杂化轨道类型为_______。 ②分子中的大π键可用符号πmn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，如苯中大π键可表示为π66，则吡啶(C5H5N：，C原子上连接的H省略)中大π键可表示为_______。 【答案】(1) O＞N＞C N (2) sp2 sp3 (3) 正四面体 直线形 三角锥形 平面三角形 (4) sp2 Π66 【解析】（1）同周期主族元素中从左到右非金属性逐渐增强，因此C、N和O三种元素的非金属性由大到小的顺序为O＞N＞C；基态C原子核外电子排布式为1s22s22p2，未成对电子数为：2；基态N原子核外电子排布式为1s22s22p3，未成对电子数为：3；基态O原子核外电子排布式为1s22s22p4，未成对电子数为：2；三种原子基态时未成对电子数最多的是N； （2）CH3+的中心C原子价层电子对数=3+=3，无孤电子对，其杂化类型为：sp2； CH3−的中心C原子价层电子对数=3+=4，有1对孤电子对，其杂化类型为：sp3； （3）根据价层电子对互斥理论可知，SO42−中心S原子价层电子对数=4+=4，无孤电子对，其空间结构为正四面体；BeCl2中心Be原子价层电子对数=2+=2，无孤电子对，其空间结构为直线形；H3O+中心O原子价层电子对数=3+=4，有1对孤电子对，其空间结构为三角锥形；BF3中心B原子价层电子对数=3+=3，无孤电子对，其空间结构为平面三角形； （4）①苯分子中每个碳原子余下的p轨道(即除去参加杂化的轨道)垂直于碳、氢原子构成的平面，相互平行重叠形成大π键，所以碳原子采用sp2杂化； ②吡啶环上的5个碳原子和1个氮原子均为sp2杂化，每个原子提供1个p电子形成离域大π键，N原子上的孤对电子位于sp2杂化轨道，不参与形成大π键，因此，参与形成大π键的原子数m=6，电子数n=6，表示为Π66。 14．（2024-2025高二上·江苏无锡·期中）碳、氮、氧、氯等元素形成的一系列化合物广泛应用于科研、医疗、工农业生产等领域。钴单质及其化合物在生产、生活中有广泛应用。回答下列问题： (1)写出基态C原子核外电子排布的轨道表示式__________。 (2)C原子在形成化合物时，可采取多种杂化方式。杂化轨道中s轨道成分越多，C元素的电负性越强，连接在该C原子上的H原子越容易电离。下列化合物中，最有可能在碱性体系中形成阴离子的是_______（填编号）。 A．CH4 B．CH2=CH2 C．CH≡CH D．苯 (3)TiO2与光气COCl2反应可用于制取四氯化钛。COCl2中σ键和π键的数目比为__________，其空间构型为__________。 (4)基态Co原子的价层电子排布式为__________。 (5)用甲醇作为溶剂，Co2+可以与色胺酮分子配位结合形成对DNA具有切割作用的色胺酮钴配合物(合成过程如上图所示)，色胺酮分子中所含的四种元素(H、C、N、O)的电负性由大到小的顺序为_________(填元素符号)，色胺酮分子中N原子的杂化类型有__________。 (6)乙二胺（H2NCH2CH2NH2）能与Mg2＋、Cu2＋等金属离子形成稳定环状离子，其原因是___________。 【答案】(1) (2)C (3) 3:1 平面三角形 (4)3d74s2 (5) O>N>C>H sp3、sp2 (6)乙二胺的两个N原子提供孤对电子给金属离子形成配位键生成配离子，配离子空间呈较稳定的五元环状结构 【解析】（1） C是6号元素，基态C原子核外电子排布的轨道表示式：； （2）甲烷中碳原子是sp3杂化，乙烯中碳原子是sp2杂化，乙炔中碳原子是sp杂化，苯中碳原子是sp2杂化，故乙炔中C杂化轨道中s轨道成最多，C元素的电负性最强，连接在该C原子上的H原子最容易电离形成阴离子，综上所述C正确；故答案为：C； （3）COCl2中单键都是σ键，C=O中一个σ键，一个π键，σ键和π键的数目分别为3个和1个，故为3:1；碳原子价层电子对数目为3+=3，C原子为sp2杂化，空间构型为平面三角形；故答案为：3：1；平面三角形； （4）基态Co原子的电子排布式为[Ar]3d74s2；价层电子排布式为3d74s2；故答案为3d74s2； （5）同周期元素电负性随核电荷数增大而增大，H、C、N、O四种元素中，氢原子吸引电子的能力最弱，故电负性最小，故电负性由大到小的顺序为O>N>C>H；色胺酮分子中有2个N原子，其中一个N价层电子对为3+，杂化方式为sp3，另一个N价层电子对为2+，杂化方式为sp2，故N原子的杂化类型有sp3、sp2； （6）乙二胺中的两个N原子有孤电子对，提供孤对电子给金属离子形成配位键生成配离子，配离子空间呈较稳定的五元环状结构，因此乙二胺（H2NCH2CH2NH2）能与Mg2＋、Cu2＋等金属离子形成稳定环状离子。 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1 / 1 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $