2.2 分子的空间结构（举一反三题型专练，浙江专用）化学人教版选择性必修2

第二节 分子的空间结构 (题型突破·举一反三) 题型01 多样的分子空间结构 题型02 价层电子对互斥理论(VSEPR) 题型03 杂化轨道理论 题型04 化学用语  ▌题型01 多样的分子空间结构 1．常见的分子空间结构 分子类型 化学式 空间结构 结构式 键角 空间填充模型 球棍模型 三原子 分子 CO2 _______形 O==C==O _______ H2O _______形 _______ 四原子 分子 CH2O _______形 _______ NH3 _______形 _______ 五原子 分子 CH4 _______形 _______ 2．其他多原子分子的空间结构 【典例01】下列分子的空间结构为正四面体形的是(　　) ①P4　 ②NH3　 ③CCl4　 ④CH4　⑤H2S　 ⑥CO2　 ⑦CHCl3　 ⑧SiF4 A．①③④⑦⑧　　 B．①③④⑤⑥ C．①③④⑧ D．②④⑤ 【变式1-1】下列分子的空间结构模型正确的是(　　) A．CO2： B．H2O： C．NH3： D．CH4： 【变式1-2】下列各组分子中所有原子都可能处于同一平面的是(　　) A．CH4、CS2、BF3 B．CO2、H2O、NH3 C．C2H4、C2H2、C6H6 D．CCl4、BeCl2、PH3 【变式1-3】下列对应关系不正确的是(　　) 选项 A B C D 中心原子所在族 ⅣA ⅤA ⅣA ⅥA 分子通式 AB4 AB3 AB2 AB2 空间结构 正四面体形 平面三角形 直线形 V形 ▌题型01 价层电子对互斥理论(VSEPR) 1．价层电子对互斥理论的要点 价层电子对互斥理论认为，分子中的价层电子对之间总是尽可能地互相排斥，均匀地分布在分子中。分子的空间结构是“价层电子对”互相排斥的结果。 2．中心原子上的价层电子对的计算 (1)公式：中心原子的价层电子对数＝中心原子的______________＋中心原子上______________ (2)σ键电子对数的计算 由分子式确定，即中心原子形成几个σ键，就有几对σ键电子对。如H2O的中心原子为O，形成两个H—Oσ键，即O有两对σ键电子对。 (3)中心原子上的孤电子对数的计算 中心原子上的孤电子对数＝(a－xb) 上式中a表示中心原子的价电子数；对于主族元素，a＝最外层电子数；对于阳离子，a＝价电子数－离子电荷数；对于阴离子，a＝价电子数＋|离子电荷数|。 x表示与中心原子结合的原子数 b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子＝8－该原子的价电子数。 3．计算中心原子上价层电子对数的另一种方法(速算法-----常用) 对ABm型分子或离子，其中心原子价层电子对数(n)的判断方法： n＝(中心A原子的_______数＋每个B原子提供的_______数×m ± 电荷数)。 规定B原子提供的价电子数：H或卤素原子X为_____；氧族元素O或S原子为0；N原子为_____ 例如NH3分子：价层电子对数＝(5＋1×3)=4；SO42-离子：价层电子对数＝(6＋0×4+2)=4； NO2分子：价层电子对数＝(5＋0×2)= 2.5 = 3(取整数) 4．价层电子对互斥理论判断分子或离子的空间构型的具体思路 由电子的排列方式VSEPR模型分子或离子的空间结构 价层电子对数 电子对的 排列方式 VSEPR模型 及名称 孤电子对数 略去孤电子对的空间结构 分子(或离子)的空间结构名称 2 直线形 0 直线形 1 直线形 3 平面三角形 0 平面三角形 1 V形 2 直线形 4 四面体形 0 正四面体形 1 三角锥形 2 V形 3 直线形 5．常见分子或离子的空间结构的推测 分子或离子 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 VSEPR模型名称 空间结构 空间结构名称 CO2、BeCl2 _______ _______ 直线形 直线形 CO32—、BF3 _______ _______ 平面三角形 平面三角形 SO2、PbCl2 _______ V形 CH4、CCl4 _______ _______ 正四面体形 正四面体形 NH3、NF3 _______ 四面体形 三角锥形 H2O、H2S _______ V形 6．孤电子对对键角影响的理论解释 (1)价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律 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。随着孤电子对数目的增多，成键电子对与成键电子对之间的斥力减小，键角也减小，如：CH4、NH3和H2O分子中的键角依次减小。 (2)中心原子上有孤电子对(价电子中未参加形成共价键的电子对)，会占据中心原子周围空间，与成键电子互相排斥，使分子的空间结构发生变化，键角也相应变化。如：H2O和H2S的VSEPR构型为四面体形，有两个成键电子对和孤电子对；氧的半径比硫要小，氧的孤电子对对成键电子排斥力力度更大，所以H2O的键角会比H2S要大。 【典例02】(25-26·浙江绍兴高二期末)下列分子中，VSEPR模型名称为正四面体的是( ) A．CH4 B．H2O C．SO3 D．CO2 【变式2-1】(24-25·浙江绍兴高二期末)下列化学用语或表述不正确的是( ) A．中子数为1的氦核素：32He B．SO3的VSEPR模型名称：平面三角形 C．F2的共价键类型：p-pσ键 D．PCl3的空间结构：平面三角形 【变式2-2】(25-26·浙江绍兴高二期末)下列粒子的VSEPR模型为四面体且其空间结构为三角锥形的是(　　) A．H3O+ B．BF3 C．SO42- D．CO2 【变式2-3】(25-26·浙江金华卓越联盟高二联考)磷的化合物多种多样，下列有关含磷化合物的说法中，正确的是( ) A．PH3的VSEPR模型为正四面体型 B．P4O6中∠O-P-O小于P4O10中∠O-P-O C．P4为正四面体结构，键角为109°28′ ▌题型03 杂化轨道理论 1．杂化轨道理论要点：中心原子上若干不同类型(主要是s、p轨道)、能量相近的______________混合起来，重新组合成同等数目、能量完全相同的新_______。 2．杂化轨道的类型 (1)sp3杂化：sp3杂化轨道是由_____个ns轨道和_____个np轨道杂化而成，每个sp3杂化轨道都含有s和p的成分，sp3杂化轨道间的夹角为_______，空间结构为______________形。如，CH4、CF4、CCl4 (2)sp2杂化：sp2杂化轨道是由_____个ns轨道和_____个np轨道杂化而成的，每个sp2杂化轨道含有s和p成分，sp2杂化轨道间的夹角都是_______，呈______________形。如，BF3 (3)sp杂化：sp杂化轨道是由_____个ns轨道和_____个np轨道杂化而成的，每个sp杂化轨道含有s和p的成分，sp杂化轨道间的夹角为_______，呈直线形。如，BeCl2 3．判断中心原子杂化轨道类型的方法 (1)根据价层电子对互斥模型判断中心原子的杂化类型、空间结构。 在确定了分子或离子的中心原子上的成键电子对数和孤电子对数后，可以依据下面的方法确定其中心原子的杂化轨道类型：______________对数(成键电子对数)+_______对数=_______对数=杂化轨道数。 根据杂化类型及孤电子对数即可判断分子或离子的空间结构，列表如下： 价层电子对数 杂化轨道类型 成键电子对数 孤电子对数 杂化轨道数 分子空间结构 实例 2 _______ 2 0 2 _______形 BeCl2、CO2、HCN 3 _______ _______ 3 0 3 _______形 BF3、SO3、CO32— 2 1 _______形 SnBr2、SO2、NO2— 4 _______ 4 0 4 _______形 CHCl3、SiCl4、PO43— 3 1 _______形 NH3、PCl3、SO32— 2 2 _______形 OF2、H2O、NH2— (2)有多个中心原子时，则根据：“杂化轨道数==价层电子对数==σ键电子对数＋孤电子对数”来判断 如：三聚氰胺分子的结构简式如图所示，分析氮原子、碳原子的杂化类型 杂化类型 价层电子对数 σ键电子对数 孤电子对数 孤电子对数确定方法 ①号氮原子 sp3 4 3 1 氮原子最外层有5个电子，形成了3对共用电子对，则有一对孤对电子 ②号氮原子 sp2 3 2 1 ③号碳原子 sp2 3 3 0 碳原子最外层4个电子，形成了4对共用电子对，所以碳上无孤对电子 (3)根据杂化轨道间的夹角判断 杂化轨道间的夹角 杂化轨道类型 109º28´ _______ 120º _______ 180º _______ (4)根据分子或离子的空间结构判断 分子或离子的空间结构 杂化轨道类型 正四面体形 _______ 平面三角形 _______ 直线形 _______ (5)根据共价键类型判断 由杂化轨道理论可知，原子之间成键时，未参与杂化的轨道用于形成π键，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。对于能明确结构式的分子、离子，其中心原子的杂化轨道数n=中心原子形成的σ键数+中心原子上的孤电子对数，即可将结构式和电子式相结合，从而判断中心原子形成的σ键数和中心原子上的孤电子对数，进而判断杂化轨道数。例如： ①在SiF4分子中，基态硅原子有4个价电子，与4个氟原子形成4个σ键，没有孤电子对，n=4,则SiF4分子中硅原子采用sp3杂化。 ②在HCHO分子中，基态碳原子有4个价电子，与2个氢原子形成2个σ键，与氧原子形成C=O,C=O中有1个σ键、1个π键，没有孤电子对，n=3,则HCHO分子中碳原子采用sp2杂化。 ⑥以碳原子为中心原子的分子中碳原子的杂化类型 ①没有形成π键，为_______杂化：CH4、CCl4、 ②形成一个π键，为_______杂化：CH2=CH2、苯(大π键)、、 ③形成两个π键，为_______杂化：CH≡CH、O=C=O(CO2)、S=C=S(CS2) 【典例03】(25-26·浙江义乌中学高二期中)下列分子或离子空间结构和中心原子的杂化方式有错误的是(　　) 选项 分子或离子 空间结构 杂化方式 A 苯 平面正六边形 sp2 B SO42- 正四面体形 C CO32- 平面三角形 sp2 D SO2 直线形 sp2 【变式3-1】(24-25·浙江宁波高二期末)下列描述中正确的是( ) A．CS2的价层电子对数为3 B．CO32-的中心原子为sp3杂化 C．H2O2含非极性键 D．ClO3-的空间结构为平面三角形 【变式3-2】(24-25·江浙晥高中教育发展共同体高三联考)下列有关SO2、SO3、SO42-、H2SO4的说法正确的是( ) A． SO2的空间构型为四面体 B． SO3分子中S采取sp3杂化方式 C．SO42-中的键角大于SO3中的键角 D．浓H2SO4中H2SO4分子间能形成氢键 【变式3-3】(26-27·浙江新阵地教育联盟高三一模)卤键可表示为(其中D是电子的供体，D中含有孤电子对或π电子；X-Y是电子的受体，其中X是卤族元素，Y是C、N、卤族元素等)，噻吩(结构如下图)是平面结构，分子中含有类似苯的大π键，噻吩与ClF可通过卤键自组装形成如图两种稳定结构。下列说法错误的是( ) A．噻吩中硫原子的价层电子对为4，杂化方式为sp3 B．ClF中的Cl原子带正电与噻吩形成卤键 C．噻吩中大π键的供电子能力强于S D．加压或降温ClF可形成分子晶体 ▌题型01 化学用语 1．基态原子核外电子排布的化学用语 (1)各类要求的电子排布式(以铁元素为例) ①电子排布式：____________________________ ②简化电子排布式：______________ ③价电子(外围电子、特征电子)排布式：______________ ④最外层电子排布式：_______ ⑤M层电子排布式：______________ ⑥最高能级电子排布式：_______ (2)各类要求的电子排布图 ①电子排布图： ②轨道表示式： ③价电子排布图： (3)原子结构示意图： 2．微粒模型 (1)原子轨道模型 符号 s p d 电子云形状 球形 纺锤形(哑铃形) 花瓣形 (2)球棍模型和比例(填充)模型 丙烷的球棍模拟：；乙烯的比例模型： (3)杂化轨道模型 杂化方式 sp sp2 sp3 杂化轨道构型 3．六式 (1)化学式：表示物质组成的总称，如氯化钠：_______；明矾：______________ (2)分子式：只有分子晶体的化学式才是分子式，如臭氧：_______；氨气：_______ (3)最简式：将化学式写成最简整数比形式，如乙烯：_______；葡萄糖：_______ (4)结构式：用化学键将所有原子连接起来，不一定表示其真实结构 如HClO：______________；CO2：______________ (5)结构简式：碳氢键全部省略，碳碳单键可省可不省，官能团不能省略 如乙烯：______________；乙酸：______________ (6)键线式：碳氢原子全部省略，其他原子不可省略，官能团不能省略 如3－甲基戊烷： ； 乙酸甲酯： ；丙烯：；1－丙醇： 4．电子式 (1)不能漏写没有参与成键的电子对，如氨气的电子式是______________，而不是。 (2)不能错误合并离子，如过氧化钠的电子式是______________，而不是。 (3)不能混淆化学键的类别，如H2O2的电子式是______________，而不是。 (4)离子(或根)带电荷，基团不显电性。如OH－为______________，—OH为。 (5)书写化合物的电子式时首先要正确判断是离子化合物还是共价化合物。 【典例04】(26-27·浙江Z20名校联盟高二创新班联考)下列表示不正确的是( ) A．基态氧原子价电子轨道表示式： B．钠原子最外层电子云轮廓图： C．HClO的结构式：H-O-Cl D．BF3的VSEPR模型： 【变式4-1】(25-26·浙江稽阳联谊高三二模)下列化学用语表示正确的是( ) A．BCl3的电子式： B．18O2-的离子结构示意图： C．p-pσ键电子云轮廓图 D．SO2的VSEPR模型： 【变式4-2】(25-26·浙江台州高二期末)下列化学用语表示不正确的是( ) A．氯气中共价键的电子云模型： B．SO32-的VSEPR模型： C．N2H4结构式： D．甲烷的空间填充模型： 【变式4-3】(25-26·浙江杭州二中高三考前热身)下列化学用语表示不正确的是( ) A．SO32-的VSEPR模型： B．乙醚的结构简式：CH3CH2OCH2CH3 C．Br原子的简化电子排布式：[Ar]4s24p5 D．HCl中共价键的电子云图： 1 / 1 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 (题型突破·举一反三) 题型01 多样的分子空间结构 题型02 价层电子对互斥理论(VSEPR) 题型03 杂化轨道理论 题型04 化学用语  ▌题型01 多样的分子空间结构 1．常见的分子空间结构 分子类型 化学式 空间结构 结构式 键角 空间填充模型 球棍模型 三原子 分子 CO2 直线形 O==C==O 180° H2O V形 105° 四原子 分子 CH2O 平面三角形 120° NH3 三角锥形 107° 五原子 分子 CH4 四面体形 109°28′ 2．其他多原子分子的空间结构 【典例01】下列分子的空间结构为正四面体形的是(　　) ①P4　 ②NH3　 ③CCl4　 ④CH4　⑤H2S　 ⑥CO2　 ⑦CHCl3　 ⑧SiF4 A．①③④⑦⑧　　 B．①③④⑤⑥ C．①③④⑧ D．②④⑤ 【答案】C 【解析】NH3的空间结构是三角锥形，H2S的空间结构是V形，CO2的空间结构是直线形，CHCl3是四面体但不是正四面体，故选C。 【变式1-1】下列分子的空间结构模型正确的是(　　) A．CO2： B．H2O： C．NH3： D．CH4： 【答案】D 【解析】CO2的空间结构为直线形，A项错误；H2O的空间结构为V形，B项错误；NH3的空间结构为三角锥形，C项错误；CH4的空间结构为正四面体形，D项正确。故选D。 【变式1-2】下列各组分子中所有原子都可能处于同一平面的是(　　) A．CH4、CS2、BF3 B．CO2、H2O、NH3 C．C2H4、C2H2、C6H6 D．CCl4、BeCl2、PH3 【答案】C 【解析】题中的CH4和CCl4为正四面体形分子，NH3和PH3为三角锥形分子，这几种分子的所有原子不可能都在同一平面上。CS2、CO2、C2H2和BeCl2为直线形分子，C2H4为平面形分子，C6H6为平面正六边形分子，这些分子都是平面形结构。 【变式1-3】下列对应关系不正确的是(　　) 选项 A B C D 中心原子所在族 ⅣA ⅤA ⅣA ⅥA 分子通式 AB4 AB3 AB2 AB2 空间结构 正四面体形 平面三角形 直线形 V形 【答案】B 【解析】当中心原子在ⅤA族，AB3分子应是三角锥形,如NH3。当中心原子在ⅣA族，AB4分子是正四面体形，如CH4,AB2分子是直线形,如CO2。当中心原子在ⅥA族，AB2分子是V形,如SO2。故选B。 ▌题型01 价层电子对互斥理论(VSEPR) 1．价层电子对互斥理论的要点 价层电子对互斥理论认为，分子中的价层电子对之间总是尽可能地互相排斥，均匀地分布在分子中。分子的空间结构是“价层电子对”互相排斥的结果。 2．中心原子上的价层电子对的计算 (1)公式：中心原子的价层电子对数＝中心原子的σ键电子对数＋中心原子上孤电子对数 (2)σ键电子对数的计算 由分子式确定，即中心原子形成几个σ键，就有几对σ键电子对。如H2O的中心原子为O，形成两个H—Oσ键，即O有两对σ键电子对。 (3)中心原子上的孤电子对数的计算 中心原子上的孤电子对数＝(a－xb) 上式中a表示中心原子的价电子数；对于主族元素，a＝最外层电子数；对于阳离子，a＝价电子数－离子电荷数；对于阴离子，a＝价电子数＋|离子电荷数|。 x表示与中心原子结合的原子数 b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子＝8－该原子的价电子数。 3．计算中心原子上价层电子对数的另一种方法(速算法-----常用) 对ABm型分子或离子，其中心原子价层电子对数(n)的判断方法： n＝(中心A原子的价电子数＋每个B原子提供的价电子数×m ± 电荷数)。 规定B原子提供的价电子数：H或卤素原子X为1；氧族元素O或S原子为0；N原子为-1 例如NH3分子：价层电子对数＝(5＋1×3)=4；SO42-离子：价层电子对数＝(6＋0×4+2)=4； NO2分子：价层电子对数＝(5＋0×2)= 2.5 = 3(取整数) 4．价层电子对互斥理论判断分子或离子的空间构型的具体思路 由电子的排列方式VSEPR模型分子或离子的空间结构 价层电子对数 电子对的 排列方式 VSEPR模型 及名称 孤电子对数 略去孤电子对的空间结构 分子(或离子)的空间结构名称 2 直线形 0 直线形 1 直线形 3 平面三角形 0 平面三角形 1 V形 2 直线形 4 四面体形 0 正四面体形 1 三角锥形 2 V形 3 直线形 5．常见分子或离子的空间结构的推测 分子或离子 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 VSEPR模型名称 空间结构 空间结构名称 CO2、BeCl2 0 2 直线形 直线形 CO32—、BF3 0 3 平面三角形 平面三角形 SO2、PbCl2 1 V形 CH4、CCl4 0 4 正四面体形 正四面体形 NH3、NF3 1 四面体形 三角锥形 H2O、H2S 2 V形 6．孤电子对对键角影响的理论解释 (1)价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律 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。随着孤电子对数目的增多，成键电子对与成键电子对之间的斥力减小，键角也减小，如：CH4、NH3和H2O分子中的键角依次减小。 (2)中心原子上有孤电子对(价电子中未参加形成共价键的电子对)，会占据中心原子周围空间，与成键电子互相排斥，使分子的空间结构发生变化，键角也相应变化。如：H2O和H2S的VSEPR构型为四面体形，有两个成键电子对和孤电子对；氧的半径比硫要小，氧的孤电子对对成键电子排斥力力度更大，所以H2O的键角会比H2S要大。 【典例02】(25-26·浙江绍兴高二期末)下列分子中，VSEPR模型名称为正四面体的是( ) A．CH4 B．H2O C．SO3 D．CO2 【答案】A 【解析】A项，CH4中心C原子的价层电子对数为4，无孤电子对，4个C-H键完全等同，VSEPR模型为正四面体，A正确；B项，H2O中心O原子的价层电子对数为4，含2个孤电子对，VSEPR模型为四面体而非正四面体，B错误；C项，SO3中心S原子的价层电子对数为3，无孤电子对，VSEPR模型为平面三角形，C错误；D项，CO2中心C原子的价层电子对数为2，无孤电子对，VSEPR模型为直线形，D错误；故选A。 【变式2-1】(24-25·浙江绍兴高二期末)下列化学用语或表述不正确的是( ) A．中子数为1的氦核素：32He B．SO3的VSEPR模型名称：平面三角形 C．F2的共价键类型：p-pσ键 D．PCl3的空间结构：平面三角形 【答案】D 【解析】A项，氦的质子数为2，中子数为1时质量数为2+1=3，核素表示为32He，A正确；B项，SO3中心S原子价层电子对数为，VSEPR模型为平面三角形，B正确；C项，F原子的单电子位于2p轨道，两个F原子的2p轨道重叠形成p-pσ键，C正确； D项，PCl3中心P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，不是平面三角形，D错误；故选D。 【变式2-2】(25-26·浙江绍兴高二期末)下列粒子的VSEPR模型为四面体且其空间结构为三角锥形的是(　　) A．H3O+ B．BF3 C．SO42- D．CO2 【答案】A 【解析】A项，H3O+中O价层电子对数为，孤电子对数为1，VSEPR模型为四面体，其空间结构为三角锥形，故A正确；B项，BF3中B价层电子对数为，无孤电子对，VSEPR模型为平面三角形，其空间结构为平面三角形，故B错误；C项，SO42-中S价层电子对数为，无孤电子对，VSEPR模型为四面体形，其空间结构为正四面体形，故C错误； D项，CO2中C价层电子对数为，无孤电子对，VSEPR模型为直线形，其空间结构为直线形，故D错误；故选A。 【变式2-3】(25-26·浙江金华卓越联盟高二联考)磷的化合物多种多样，下列有关含磷化合物的说法中，正确的是( ) A．PH3的VSEPR模型为正四面体型 B．P4O6中∠O-P-O小于P4O10中∠O-P-O C．P4为正四面体结构，键角为109°28′ D．POCl3的水溶液具有强氧化性，可用于杀菌消毒 【答案】B 【解析】A项，PH3中心P原子价层电子对数为，含1对孤电子对，VSEPR模型为四面体型，不是正四面体型，A错误；B项，孤电子对与成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力，P4O6中每个P含1对孤电子对，P4O10中每个P无孤电子对，故P4O6中∠O-P-O小于P4O10中∠O-P-O，B正确；C项，P4为正四面体结构，键角为60℃，不是109°28′，C错误；D项，POCl3水解生成H3PO4和HCl，水溶液无强氧化性，不能用于杀菌消毒，D错误；故选B。 ▌题型03 杂化轨道理论 1．杂化轨道理论要点：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．杂化轨道的类型 (1)sp3杂化：sp3杂化轨道是由1个ns轨道和3个np轨道杂化而成，每个sp3杂化轨道都含有s和p的成分，sp3杂化轨道间的夹角为109°28′，空间结构为正四面体形。如，CH4、CF4、CCl4 (2)sp2杂化：sp2杂化轨道是由1个ns轨道和2个np轨道杂化而成的，每个sp2杂化轨道含有s和p成分，sp2杂化轨道间的夹角都是120°，呈平面三角形。如，BF3 (3)sp杂化：sp杂化轨道是由1个ns轨道和1个np轨道杂化而成的，每个sp杂化轨道含有s和p的成分，sp杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形。如，BeCl2 3．判断中心原子杂化轨道类型的方法 (1)根据价层电子对互斥模型判断中心原子的杂化类型、空间结构。 在确定了分子或离子的中心原子上的成键电子对数和孤电子对数后，可以依据下面的方法确定其中心原子的杂化轨道类型：σ键电子对数(成键电子对数)+孤电子对数=价电子对数=杂化轨道数。 根据杂化类型及孤电子对数即可判断分子或离子的空间结构，列表如下： 价层电子对数 杂化轨道类型 成键电子对数 孤电子对数 杂化轨道数 分子空间结构 实例 2 sp 2 0 2 直线形 BeCl2、CO2、HCN 3 sp2 3 0 3 平面三角形 BF3、SO3、CO32— 2 1 V形 SnBr2、SO2、NO2— 4 sp3 4 0 4 四面体形 CHCl3、SiCl4、PO43— 3 1 三角锥形 NH3、PCl3、SO32— 2 2 V形 OF2、H2O、NH2— (2)有多个中心原子时，则根据：“杂化轨道数==价层电子对数==σ键电子对数＋孤电子对数”来判断 如：三聚氰胺分子的结构简式如图所示，分析氮原子、碳原子的杂化类型 杂化类型 价层电子对数 σ键电子对数 孤电子对数 孤电子对数确定方法 ①号氮原子 sp3 4 3 1 氮原子最外层有5个电子，形成了3对共用电子对，则有一对孤对电子 ②号氮原子 sp2 3 2 1 ③号碳原子 sp2 3 3 0 碳原子最外层4个电子，形成了4对共用电子对，所以碳上无孤对电子 (3)根据杂化轨道间的夹角判断 杂化轨道间的夹角 杂化轨道类型 109º28´ sp3 120º sp2 180º sp (4)根据分子或离子的空间结构判断 分子或离子的空间结构 杂化轨道类型 正四面体形 sp3 平面三角形 sp2 直线形 sp (5)根据共价键类型判断 由杂化轨道理论可知，原子之间成键时，未参与杂化的轨道用于形成π键，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。对于能明确结构式的分子、离子，其中心原子的杂化轨道数n=中心原子形成的σ键数+中心原子上的孤电子对数，即可将结构式和电子式相结合，从而判断中心原子形成的σ键数和中心原子上的孤电子对数，进而判断杂化轨道数。例如： ①在SiF4分子中，基态硅原子有4个价电子，与4个氟原子形成4个σ键，没有孤电子对，n=4,则SiF4分子中硅原子采用sp3杂化。 ②在HCHO分子中，基态碳原子有4个价电子，与2个氢原子形成2个σ键，与氧原子形成C=O,C=O中有1个σ键、1个π键，没有孤电子对，n=3,则HCHO分子中碳原子采用sp2杂化。 ⑥以碳原子为中心原子的分子中碳原子的杂化类型 ①没有形成π键，为sp3杂化：CH4、CCl4、 ②形成一个π键，为sp2杂化：CH2=CH2、苯(大π键)、、 ③形成两个π键，为sp杂化：CH≡CH、O=C=O(CO2)、S=C=S(CS2) 【典例03】(25-26·浙江义乌中学高二期中)下列分子或离子空间结构和中心原子的杂化方式有错误的是(　　) 选项 分子或离子 空间结构 杂化方式 A 苯 平面正六边形 sp2 B SO42- 正四面体形 C CO32- 平面三角形 sp2 D SO2 直线形 sp2 【答案】D 【解析】A项，苯分子是平面结构，中心碳原子为sp2杂化，A项正确；B项，SO42-中S原子的价电子对数是4，S原子的杂化方式是sp3，无孤电子对，空间结构为正四面体形，B项正确；C项，CO32-中C原子的价电子对数是3，C原子的杂化方式是sp2，无孤电子对，空间结构为平面三角形，C项正确；D项，SO2中S原子的价电子对数是3，S原子的杂化方式是sp2，有1对孤电子对，空间结构为V形，D项错误；故选D。 【变式3-1】(24-25·浙江宁波高二期末)下列描述中正确的是( ) A．CS2的价层电子对数为3 B．CO32-的中心原子为sp3杂化 C．H2O2含非极性键 D．ClO3-的空间结构为平面三角形 【答案】C 【解析】A项，CS2中心原子为C，价层电子对数为，A错误；B项，CO32-中心C的价层电子对数为，为sp2杂化，B错误；C项，H2O2的结构式为H-O-O-H，其中O-O键为同种非金属原子形成的非极性共价键，C正确；D项，ClO3-中心Cl的价层电子对数为，含1对孤电子对，空间结构为三角锥形，不是平面三角形，D错误；故选C。 【变式3-2】(24-25·江浙晥高中教育发展共同体高三联考)下列有关SO2、SO3、SO42-、H2SO4的说法正确的是( ) A． SO2的空间构型为四面体 B． SO3分子中S采取sp3杂化方式 C．SO42-中的键角大于SO3中的键角 D．浓H2SO4中H2SO4分子间能形成氢键 【答案】D 【解析】A项，SO2的中心S原子的价层电子对数为2+=3，发生sp2杂化，含有1个孤电子对，则空间构型为角形，A不正确；B项，SO3分子的中心S原子的价层电子对数为=3，采取sp2杂化方式，B不正确；C项，SO42-中心S原子的价层电子对数为=4，发生sp3杂化，SO3分子中S原子发生sp2杂化，则SO42-中的键角小于SO3中的键角，C不正确；D项，浓H2SO4的粘稠度大，表明分子间的作用力大，从而表明H2SO4分子间能形成氢键，D正确；故选D。 【变式3-3】(26-27·浙江新阵地教育联盟高三一模)卤键可表示为(其中D是电子的供体，D中含有孤电子对或π电子；X-Y是电子的受体，其中X是卤族元素，Y是C、N、卤族元素等)，噻吩(结构如下图)是平面结构，分子中含有类似苯的大π键，噻吩与ClF可通过卤键自组装形成如图两种稳定结构。下列说法错误的是( ) A．噻吩中硫原子的价层电子对为4，杂化方式为sp3 B．ClF中的Cl原子带正电与噻吩形成卤键 C．噻吩中大π键的供电子能力强于S D．加压或降温ClF可形成分子晶体 【答案】A 【解析】A项，题干已知噻吩是平面结构且存在类似苯的大π键，则S原子需要拿出1个p轨道的电子参与形成大π键，因此S的价层电子对为3(2个σ键+1对未参与大π键的孤电子对)，杂化方式为sp2，A错误；B项，F的电负性远大于Cl，ClF中共用电子对强烈偏向F，使Cl原子端带部分正电荷，作为卤键的电子受体，与电子供体形成卤键，B正确；C项，由图可知，ClF未与噻吩中的硫原子形成卤键，而是与噻吩的大π键形成卤键，因此大π键供电子能力强于S，C正确；D项，ClF是由分子构成的物质，与Cl2类似，加压、降温可以让分子间通过分子间作用力结合形成分子晶体，D正确；故选A。 ▌题型01 化学用语 1．基态原子核外电子排布的化学用语 (1)各类要求的电子排布式(以铁元素为例) ①电子排布式：1s22s22p63s23p63d64s2 ②简化电子排布式：[Ar]3d64s2 ③价电子(外围电子、特征电子)排布式：3d64s2 ④最外层电子排布式：4s2 ⑤M层电子排布式：3s23p63d6 ⑥最高能级电子排布式：3d6 (2)各类要求的电子排布图 ①电子排布图： ②轨道表示式： ③价电子排布图： (3)原子结构示意图： 2．微粒模型 (1)原子轨道模型 符号 s p d 电子云形状 球形 纺锤形(哑铃形) 花瓣形 (2)球棍模型和比例(填充)模型 丙烷的球棍模拟：；乙烯的比例模型： (3)杂化轨道模型 杂化方式 sp sp2 sp3 杂化轨道构型 3．六式 (1)化学式：表示物质组成的总称，如氯化钠：NaCl；明矾：KAl(SO4)2·12H2O (2)分子式：只有分子晶体的化学式才是分子式，如臭氧：O3；氨气：NH3 (3)最简式：将化学式写成最简整数比形式，如乙烯：CH2；葡萄糖：CH2O (4)结构式：用化学键将所有原子连接起来，不一定表示其真实结构 如HClO：H－O－Cl；CO2：O＝C＝O (5)结构简式：碳氢键全部省略，碳碳单键可省可不省，官能团不能省略 如乙烯：CH2＝CH2；乙酸：CH3COOH (6)键线式：碳氢原子全部省略，其他原子不可省略，官能团不能省略 如3－甲基戊烷： ； 乙酸甲酯： ；丙烯：；1－丙醇： 4．电子式 (1)不能漏写没有参与成键的电子对，如氨气的电子式是，而不是。 (2)不能错误合并离子，如过氧化钠的电子式是，而不是。 (3)不能混淆化学键的类别，如H2O2的电子式是，而不是。 (4)离子(或根)带电荷，基团不显电性。如OH－为，—OH为。 (5)书写化合物的电子式时首先要正确判断是离子化合物还是共价化合物。 【典例04】(26-27·浙江Z20名校联盟高二创新班联考)下列表示不正确的是( ) A．基态氧原子价电子轨道表示式： B．钠原子最外层电子云轮廓图： C．HClO的结构式：H-O-Cl D．BF3的VSEPR模型： 【答案】B 【解析】A项，基态氧原子价电子排布为2s22p4，轨道表示式符合泡利不相容原理和洪特规则，A正确；B项，钠原子最外层电子为3s1轨道的电子云轮廓图为球形，图示为p轨道的哑铃形，B错误；C项，HClO中O为中心原子，分别与H、Cl形成单键，结构式为H-O-Cl，C正确；D项，中心B原子价层电子对数为，无孤电子对，VSEPR模型为平面三角形，与图示一致BF3，D正确。 【变式4-1】(25-26·浙江稽阳联谊高三二模)下列化学用语表示正确的是( ) A．BCl3的电子式： B．18O2-的离子结构示意图： C．p-pσ键电子云轮廓图 D．SO2的VSEPR模型： 【答案】B 【解析】A项，BCl3中B原子最外层有3个电子，与3个Cl原子形成3个共价键，最外层共6个电子(非8电子稳定结构)，电子式为，A错误；B项，18O2-质子数为8(氧元素原子序数)，核外电子数=8+2=10，离子结构示意图为，B正确；C项，p-pσ键为p轨道沿键轴方向“头碰头”重叠，电子云轮廓图呈轴对称，电子云轮廓图为， C错误；D项，SO2中S原子价层电子对数=2(σ键)+1(孤对电子)=3，VSEPR模型为平面三角形， D错误；故选B。 【变式4-2】(25-26·浙江台州高二期末)下列化学用语表示不正确的是( ) A．氯气中共价键的电子云模型： B．SO32-的VSEPR模型： C．N2H4结构式： D．甲烷的空间填充模型： 【答案】A 【解析】A项，氯气中的共价键为σ键，是p轨道头碰头重叠形成，电子云沿键轴对称，无包含键轴的节面，题图为π键的电子云模型，A错误；B项，SO32-中心S原子价层电子对数为，VSEPR模型为四面体形，含1对孤电子对，与题图一致，B正确；C项，N2H4中两个N原子以单键相连，每个N原子分别连接2个H原子，题图结构式正确，C正确；D项，甲烷为正四面体结构，空间填充模型中C原子半径大于H原子，与题图一致，D正确；答案选A。 【变式4-3】(25-26·浙江杭州二中高三考前热身)下列化学用语表示不正确的是( ) A．SO32-的VSEPR模型： B．乙醚的结构简式：CH3CH2OCH2CH3 C．Br原子的简化电子排布式：[Ar]4s24p5 D．HCl中共价键的电子云图： 【答案】C 【解析】A项，SO32-中心S原子价层电子对数为，有1孤电子对，VSEPR模型为四面体形，与题图一致，A正确；B项，乙醚为二乙基醚，结构简式为CH3CH2OCH2CH3，B正确；C项，Br是35号元素，核外电子排布式为[Ar]3d104s24p5，选项漏写了3d10，C错误；D项，HCl中H的1s轨道与Cl的3p轨道头碰头形成s-p σ键，电子云偏向电负性更大的Cl，与题图一致，D正确；故选C。 1 / 1 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 $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01多样的分子空间结构 典例精析 【典例01】C 三举一反三 【变式1-1】D 【变式1-2】C 【变式1-3】B 题型01价层电子对互斥理论VSEPR) 典例精析 【典例02】A E 举一反三 【变式21】D 【变式2-2】A 【变式2-3】B 题型03杂化轨道理论 典例精析 【典例03】D 上举一反三 【变式31】C 【变式32】D 1/2 函学科网 www.zxxk.com 让教与学更高效 【变式33】A 题型01化学用语 典例精析 【典例04】B 三举一反三 【变式41】B 【变式42】A 【变式43】C 212