高中化學(xué)同步講義選擇性必修2：分子的空間結(jié)構(gòu)（精講）（解析版）

2.2分子的空間結(jié)構(gòu)（精講）

作用測(cè)定分子結(jié)構(gòu)中

分子中的原子不是固定不動(dòng)的，而是不斷地振動(dòng)著的。當(dāng)一束紅外

線(xiàn)透過(guò)分子時(shí)，分子會(huì)吸收跟它的某些化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率相同的紅

外線(xiàn)，再記錄到圖譜上呈現(xiàn)吸收峰。通過(guò)和已有譜圖庫(kù)比對(duì)，或通

過(guò)量子化學(xué)計(jì)算，可以得知各吸收峰是由哪種化學(xué)鍵、明解中振動(dòng)方

紅式引起的，綜合這些信息，可分析分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)

外原理的信息

光

譜

分

子檢防儀

a

結(jié)

構(gòu)

紅外光譜儀原理示意圖光譜紅外圖譜

的

測(cè)

作用測(cè)定分子相對(duì)分子質(zhì)量

定

質(zhì)質(zhì)譜儀中使分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子等粒

譜子。由于生成的離子具有不同的相對(duì)質(zhì)量，它們?cè)诟邏弘妶?chǎng)加速

法后，通過(guò)狹縫進(jìn)入磁場(chǎng)得以分離，在記錄儀上呈現(xiàn)一系列峰，化學(xué)

基本原理家對(duì)這些峰進(jìn)行系統(tǒng)分析，便可得知樣品分子的相對(duì)分子質(zhì)量。

1

大多數(shù)分子是由兩個(gè)以上原子構(gòu)成的,于是分子就有原子的幾何學(xué)關(guān)系和形狀

定義

共價(jià)鍵的方向性與飽和性使得共價(jià)鍵的鍵長(zhǎng)、鍵角不同從而導(dǎo)致分子空間結(jié)構(gòu)不同

原因

多

樣空間填充模

分子類(lèi)?ài)腔瘜W(xué)式空間結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)式鍵角脆跑

的

型

分

CO2直線(xiàn)形o=c=o180°

子

三原子分子

空H:OV形z°\105°A

HHA

間

H

約

結(jié)CH：O平面三角形120°

/H用

O=€\

構(gòu)四原子分子

N

H/?

NHJ三角錐形107°c^o

H◎

H

(b

五原子分子CHI109028*

正四面體形If/I

常

見(jiàn)

H

空

間

結(jié)

構(gòu)

2

對(duì)ABnS的分子或離子，中心原子A的價(jià)層電子對(duì)之間由于存在排斥

力，將使分子的空間結(jié)構(gòu)總是耒取電子對(duì)相互排斥最弱的那種結(jié)

構(gòu)，以使彼此之間斥力最小，分子或離子的體系能量最低，最穩(wěn)定

價(jià)層電,價(jià)層電子對(duì)”是指分子中的中心原子與結(jié)合原子間的G鍵電子對(duì)和中心

子對(duì)互原子的孤電子對(duì)。多重鍵只計(jì)其中的。鍵電子對(duì)，不計(jì)戰(zhàn)#電子對(duì)。

斥模型分子的空間結(jié)構(gòu)是中心原子周?chē)膬r(jià)層電子對(duì)相互排斥的結(jié)果

(1)中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=C鍵電子對(duì)數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)

(2)。鍵電子對(duì)數(shù)的計(jì)算由化學(xué)式確定，即中心原子形成幾個(gè)c鍵,

就有幾對(duì)c鍵電子對(duì)

(3)中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)的計(jì)算：中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)

寸主族元素:。=最外層電子數(shù)；

寸于陽(yáng)離子:"=價(jià)電子數(shù)一離子所帶電荷數(shù);

寸于陰離子:。=價(jià)電子數(shù)+離子所帶電荷數(shù)。

?X表示與中心原子結(jié)合的原子E數(shù).

③t表示與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù)，氫為1,其他原子=8—該原子的價(jià)電子數(shù)

分子或離子中心原子aXb中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)價(jià)層電子對(duì)數(shù)

SO2S62213

HQO62124

NH3N53114

NHZN44104

CO3>C63203

應(yīng)用預(yù)測(cè)分子空間結(jié)構(gòu)

由價(jià)層電子對(duì)的相互排斥，得到含有孤電子對(duì)的VSEPR模型，然

后，略去VSEPR模型巾的中心原子上的孤電子對(duì)，便可得到分子的

空間結(jié)構(gòu)

價(jià)層電子對(duì)數(shù)—VSEPR模型一^^^^分子或離子的空間結(jié)構(gòu)

分子(或離子)的空間結(jié)構(gòu)及

分子或離子e鍵電子9瓶電子對(duì)數(shù)\SEPR模型及名稱(chēng)

名稱(chēng)

CO220POP直線(xiàn)形一~＞直線(xiàn)形，000

0%平面三角形一-＞平面三角形,6^

COJ-30

正四面體形_，正四面體形b*

CH440

：，口四面體形.多錐形.

NH331

H:O22

1,四面體形一＞V形

七0

SO：21口?0平面三角形~，v形,

3

在形成多原子分子的過(guò)程中，由于原子的相互影響，中心原子若干不同類(lèi)

型、能量相近的原子軌道會(huì)混合起來(lái)，重新組合成一組新的軌道，這種

軌道重新組合的過(guò)程叫做雜化”；所形成的新軌道就稱(chēng)為“雜化軌道”

雜化

重新分配能量和空間，組成成分和能量都相等且成鍵能力更強(qiáng)的原

雜膜果二子軌道...................----------------------------------

雜化軌道理論認(rèn)為在形成分子時(shí)，通常存在激發(fā)、雜化和軌道重疊

雜化的過(guò)程］--------------------------------------------------------

①能量相近的原子軌道發(fā)生“雜化”

②“雜化,時(shí)保持軌道總數(shù)不變

雜③雜化軌道總是用于構(gòu)建分子的c鍵，實(shí)現(xiàn)最大重疊

理

化④雜化軌道呈“對(duì)稱(chēng)”分布，確保相互間斥力最小

論

軌

要.⑤雜化軌道用于形成。鍵或者用來(lái)容納未參與成鍵的孤電子對(duì).雜化軌道

點(diǎn)數(shù)/層電子對(duì)數(shù)=巾心原子上的孤電子對(duì)數(shù)+與與心原子結(jié)合的原子數(shù)。

道

⑥為使相互間的排斥最小「雜化軌道在空間取最大夾角分分，決定

理

了分子的空間結(jié)構(gòu)。未參與雜化的P軌道可用于形成譙.

論

⑦原子軌道的雜化只有在形成分子的過(guò)程中才會(huì)發(fā)生，孤立的原子不發(fā)生雜化。

簡(jiǎn)

介sp3雜化軌道是由I個(gè)ns軌道和3個(gè)同）軌道雜化而成，每個(gè)叩3雜化軌道

都含有前1＞的成分，句＞3雜化軌道間的夾角為109。2夕，空間結(jié)構(gòu)為正

四面體形

sp2雜化軌道表示由I個(gè)順道與:1個(gè)p軌道雜化而得，sp2雜化得到三個(gè)

夾角為120。的平面三角形雜化軌道

sp雜化軌道是由1個(gè)s軌道與1個(gè)p軌道雜化而得的，sp雜化得到軌道間

的夾角為ISO。的直線(xiàn)形雜化軌道

雜化軌道數(shù)=巾心原子結(jié)合的原子數(shù)+巾心原子孤電子對(duì)數(shù)=。鍵電子

判斷對(duì)數(shù)領(lǐng)電子對(duì)數(shù)=價(jià)層電子對(duì)數(shù)

4

考點(diǎn)一跟電子對(duì)的計(jì)算

考點(diǎn)二價(jià)電子層互斥模型及其應(yīng)用

分子的空間結(jié)構(gòu)

考點(diǎn)三雜化軌道及雜化類(lèi)型

考點(diǎn)四綜合運(yùn)用

j----------------------------------------------------------

考點(diǎn)一孤電子對(duì)的計(jì)算

【例1】(2022?四川宜賓?高二?？茧A段練習(xí))下列分子或離子中，含有孤電子對(duì)的是()

A.H2OB.CH4

C.SiH4D.NH：

【答案】A

【解析】A.H2O分子中孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=；(6-2xl)=2,故A正確；

B.CH4分子中孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=g(4-lx4)=0,即不含孤電子對(duì)，故B錯(cuò)誤；

C.SiH4分子中孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=g(4-1x4)=。，即不含孤電子對(duì)，故C錯(cuò)誤；

D.NH：分子中孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=；(5-l-lx4)=0,即不含孤電子對(duì)，故D錯(cuò)誤；

故答案為Ao

【一隅三反】

1.(2022春?內(nèi)蒙古赤峰?高二赤峰市元寶山區(qū)第一中學(xué)?？茧A段練習(xí))下列分子或離子中，不含有孤對(duì)電子

的是()

A.H2OB.H3O+C.NH3D.NH：

【答案】D

【解析】A.H2O中，氧原子最外層有4對(duì)電子對(duì)，其中兩個(gè)與氫原子形成共用電子對(duì)，還有兩個(gè)孤電子對(duì)，

故A錯(cuò)誤；

5

B.H3O+中，氧原子最外層有4對(duì)電子對(duì)，其中三個(gè)與氫原子形成共用電子對(duì)，還有一個(gè)孤電子對(duì)，故B

錯(cuò)誤；

C.NH3中氮原子最外層有5個(gè)電子，與三個(gè)氫原子形成三對(duì)共用電子對(duì)，還有一個(gè)孤電子對(duì)，故C錯(cuò)誤;

D.NH；中氮原子最外層有5個(gè)電子，與三個(gè)氫原子形成三對(duì)共用電子對(duì)，與一個(gè)氫離子形成一個(gè)配位鍵,

故沒(méi)有孤電子對(duì)，故D正確；

故選D。

2.（2021?全國(guó)?高二課時(shí)練習(xí)）下列分子或離子的中心原子上未用于成鍵的價(jià)電子對(duì)最多的是

A.H2OB.HC1C.NH：D.PCI3

【答案】A

【解析】A.氧原子未成鍵的價(jià)電子對(duì)6-2x1）=2,氧原子有兩對(duì)未成鍵的價(jià)電子對(duì)；

2

B.HC1分子屬于AB型分子，沒(méi)有中心原子；

C.氮原子未成鍵的價(jià)電子對(duì)（5T）一（4xl）=o,NH：的中心原子的價(jià)電子全部參與成鍵；

2

D.磷原子未成鍵的價(jià)電子對(duì)5-（3xl）=i,磷原子有一對(duì)未成鍵的價(jià)電子對(duì)；

2

未用于成鍵的價(jià)電子對(duì)最多的是A,故答案選A。

3（202山西呂梁?高二統(tǒng)考期末）下列分子或離子中，含有孤對(duì)電子相同的是

A.凡0、SO,B.NF3、BF3C.NH3、CH4D.BeCl?、C02

【答案】D

【解析】A.H2O分子中O原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)2+于=4,含有2對(duì)孤電子，VSEPR模型為四面體，O

原子的雜化方式為sp3,空間構(gòu)型為V形；SO2分子中S原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)2+=0=3,含有1對(duì)孤電

子，VSEPR模型為平面三角形，S原子的雜化方式為sp2,空間構(gòu)型為V形，H2O>SO2的空間構(gòu)型都是V

形，但中心原子的雜化方式不同，A錯(cuò)誤；

B.NF3分子中N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)3+?=4,含有1對(duì)孤電子，VSEPR模型為四面體，N原子的雜化

方式為sp3,空間構(gòu)型為三角錐形，BF3分子中B原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)3+y=3,沒(méi)有孤電子對(duì)，VSEPR

模型為平面三角形，B原子的雜化方式為sp2,空間構(gòu)型為平面三角形，二者中心原子雜化類(lèi)型和分子空間

結(jié)構(gòu)都不同，B錯(cuò)誤；

C.NH3分子中N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)3+胃=4,含有1對(duì)孤電子，VSEPR模型為四面體，N原子的雜化

2

6

方式為sp3,空間構(gòu)型為三角錐形，CH4分子中C原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)4+亍=4,沒(méi)有孤電子對(duì)，VSEPR

模型為正四面體，C原子的雜化方式為sp3,空間構(gòu)型為正四面體，二者中心原子雜化類(lèi)型相同，但分子空

間結(jié)構(gòu)不同，C錯(cuò)誤；

7—ix9

D.BeCb分子中Be原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)2+^—=2,無(wú)孤電子對(duì)，VSEPR模型和空間構(gòu)型均為直線(xiàn)形，

Be原子的雜化方式為sp；CO2分子中C原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=2,無(wú)孤電子對(duì)，VSEPR模型和空

間構(gòu)型均為直線(xiàn)形，C原子的雜化方式為sp,BeCh>CO2分子中心原子的雜化方式都是sp,空間構(gòu)型都是

直線(xiàn)形，D正確；故選D。

考點(diǎn)二價(jià)層電子互斥模型及其應(yīng)用

【例2-1](2022?高二課時(shí)練習(xí))用價(jià)層電子對(duì)互斥模型推測(cè)下列分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。

序號(hào)分子或離子VSEPR模型名稱(chēng)空間結(jié)構(gòu)名稱(chēng)

BeCl

(1)2——

SC1

(2)2——

(3)PE——

：

(4)NH——

(5)SO；——

【答案】(1)直線(xiàn)形直線(xiàn)形

(2)四面體形V形

(3)四面體形三角錐形

(4)正四面體形正四面體形

(5)四面體形三角錐形

【解析】】二氯化鉞分子中被原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2,孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為0,分子的VSEPR模型為直線(xiàn)形,

空間結(jié)構(gòu)為直線(xiàn)形；二氯化硫分子中硫原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為2,分子的VSEPR模型

為四面體形，空間結(jié)構(gòu)為V形；三氟化磷分子中磷原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為1,分子的

7

VSEPR模型為四面體形,空間結(jié)構(gòu)為三角錐形;錢(qián)根離子中氮原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為0,

離子的VSEPR模型和空間結(jié)構(gòu)都為正四面體形；亞硫酸根離子中硫原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,孤對(duì)電子對(duì)

數(shù)為1,離子的VSEPR模型為正四面體形，空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，故答案為：直線(xiàn)形；直線(xiàn)形；四面體形；

V形；四面體形；三角錐形；正四面體形；正四面體形；四面體形；三角錐形。

【例2-2](2023山東臨沂?高二?？计谀?根據(jù)VSEPR模型判斷下列各組分子或離子空間結(jié)構(gòu)相同的是

A.SO?和CO?B.BF3和NH3C.PH3和H?SD.CC14和NH；

【答案】D

【解析】A.CO?中心原子價(jià)層電子對(duì)為2+*上=2,中心C原子為sp雜化，為直線(xiàn)形分子；SO2中心

原子價(jià)層電子對(duì)為2+”乎=3,中心S原子為sp,雜化，有孤對(duì)電子，為平面三角形分子，故A不選；

B.BF,中心原子價(jià)層電子對(duì)為3+三二=3,中心B原子為sp?雜化，為平面三角形分子；NH3中心原子價(jià)

層電子對(duì)為3+二h=4,中心N原子為sp?雜化，有孤對(duì)電子，為三角錐形分子，故B不選；

c.PH3中心原子價(jià)層電子對(duì)為3+與」=4,中心P原子為sp3雜化，有孤對(duì)電子，為三角錐形分子；H2s

中心原子價(jià)層電子對(duì)為2+殳羅=4,中心S原子為sp，雜化，有孤對(duì)電子，為V形分子，故C不選；

4—4x1

D.CCl’中心原子價(jià)層電子對(duì)為4+^—=4,中心C原子為sp3雜化，沒(méi)有孤對(duì)電子，為正四面體形分子；

NH：中心原子價(jià)層電子對(duì)為4,中心N原子為sp3雜化，沒(méi)有孤對(duì)電子，為正四面體形分子，故D選；

故選D。

【例2-3](2021秋?湖北省直轄縣級(jí)單位?高二校考階段練習(xí))下列各組粒子的空間結(jié)構(gòu)相同的是

①NH3和H2O；②NH；和H3O+；③NH3和H3O+；④。3和SO2；⑤CCh和BeCL

A.全部B.①②③⑤C.③④⑤D.②⑤

【答案】C

【解析】①NH3中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+3x(5-3)=4且含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以為三角錐形，叢0中價(jià)層電

子對(duì)個(gè)數(shù)=2+gx(6-2)=4且含有兩個(gè)孤電子對(duì)，所以為V形結(jié)構(gòu)，二者空間構(gòu)型不同，故①錯(cuò)誤；

②NH4+中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)是4且不含孤電子對(duì)，為正四面體形結(jié)構(gòu)；氐。+中O原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+g

(6-1-3X1)=4且含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以為三角錐形結(jié)構(gòu)，二者空間構(gòu)型不同，故②錯(cuò)誤；

③NH3為三角錐形結(jié)構(gòu)、H3O+中O原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+g(6-1-3X1)=4且含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以為

8

三角錐形結(jié)構(gòu)，所以二者空間構(gòu)型相同，故③正確；

④Ch、S02中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)都是3且都含有一對(duì)孤電子對(duì)，所以分子空間構(gòu)型都是V形，故④正確；

⑤CCh分子中價(jià)層電子對(duì)=◎鍵電子對(duì)+中心原子上的孤電子對(duì)=2+g(4-2x2)=2,二氧化碳是直線(xiàn)型結(jié)構(gòu)，

BeCb分子中價(jià)層電子對(duì)=◎鍵電子對(duì)+中心原子上的孤電子對(duì)=2+；(2-2x1)=2,BeCb是直線(xiàn)型結(jié)構(gòu)，CO2

和BeCb分子都是直線(xiàn)型分子，故⑤正確；

答案選C。

【一隅三反】

1.(2021?高二課時(shí)練習(xí))用價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷SiCl,分子的幾何構(gòu)型為

A.正四面體型B.V形C.三角錐型D.平面三角形

【答案】A

【解析】SiC14中Si原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4+3x(4-4xl)=4,孤電子對(duì)數(shù)為0,為正四面體形，故選A。

2.(2023重慶沙坪壩?高二重慶一中?？计谀?下列離子的VSEPR模型與離子的空間立體構(gòu)型一致的是

A.CIO；B.NO；C.CIO；D.SO：

【答案】A

【解析】A.CIO：中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=4+gx(7+1-4x2)=4,且不含孤電子對(duì)，所以離子的VSEPR模型

與離子的空間立體構(gòu)型一致都是正四面體結(jié)構(gòu)，故A正確；

B.NO］中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=2+gx(5+l-2x2)=3且含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以其VSEPR模型是平面三角形,

實(shí)際上是V形，故B錯(cuò)誤；

C.C10；中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+；x(7+l-3x2)=4且含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以VSEPR模型是四面體結(jié)構(gòu)，

實(shí)際空間構(gòu)型為三角錐形，故C錯(cuò)誤；

D.SO：中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+gx(6+2-3x2)=4且含有一個(gè)孤電子對(duì)，所以VSEPR模型為四面體結(jié)構(gòu)，

實(shí)際為三角錐形結(jié)構(gòu)，故D錯(cuò)誤；

故答案選Ao

3.(2022春.北京西城.高二?？计谥?下列粒子的VSEPR模型為四面體且其空間結(jié)構(gòu)為V形的是

+

A.S02B.SO：C.H30D.OF2

【答案】D

9

【解析】A.502中5原子價(jià)電子對(duì)數(shù)為鳥(niǎo)=3,有1個(gè)孤電子對(duì)，VSEPR模型為平面結(jié)構(gòu)，其空間結(jié)構(gòu)為V

形，故不選A；

B.SO：中S原子價(jià)電子對(duì)數(shù)為7=4,無(wú)孤電子對(duì)，VSEPR模型為四面體，其空間結(jié)構(gòu)為正四面體，故

不選B；

C.H30+中O原子價(jià)電子對(duì)數(shù)為包羅=4,有1個(gè)孤電子對(duì)，VSEPR模型為四面體，其空間結(jié)構(gòu)為三角

錐，故不選C；

D.OF2中0原子價(jià)電子對(duì)數(shù)為野=4,有2個(gè)孤電子對(duì)，VSEPR模型為平四面體，其空間結(jié)構(gòu)為V形,

故選D；

選D。

4.（2022春?浙江舟山?高二統(tǒng)考期末）下表中各粒子的。鍵電子對(duì)數(shù)、孤電子對(duì)數(shù)、和空間結(jié)構(gòu)全部正確的

是

粒子符號(hào)b鍵電子對(duì)數(shù)孤電子對(duì)數(shù)空間結(jié)構(gòu)

AH2S21V形

Bco222直線(xiàn)形

+

CH3O31平面三角形

Dsot40正四面體

【答案】D

【解析】A.H2s的b鍵電子對(duì)數(shù)為2,孤電子對(duì)對(duì)數(shù)為絲產(chǎn)=2個(gè)，采取sp3雜化則空間構(gòu)型為V形，

故A錯(cuò)誤；

B.CO?的。鍵電子對(duì)數(shù)為2,孤電子對(duì)對(duì)數(shù)為4*2=0,采取sp雜化則空間構(gòu)型為直線(xiàn)形，故B錯(cuò)

誤；

+

C.H3o的b鍵電子對(duì)數(shù)為3,孤電子對(duì)對(duì)數(shù)為6T；x3=i,采取sp3雜化則空間構(gòu)型為三角錐形，故C

錯(cuò)誤；

10

D.SO：的。鍵電子對(duì)數(shù)為4,孤電子對(duì)對(duì)數(shù)為二=0,采取sp3雜化則空間構(gòu)型為正四面體，故D

正確；

故選D選項(xiàng)。

5.(2022秋?吉林?高二吉林一中?？茧A段練習(xí))關(guān)于CH4、CH；、C叫三種粒子的說(shuō)法，正確的是

A.C原子的雜化類(lèi)型都相同B.CH；是三角錐形

C.CH］與BCb構(gòu)型相同D.CH4與NH；VSEPR模型相同

【答案】D

【解析】A.根據(jù)分析，三種微粒中碳原子的雜化方式不同，描述錯(cuò)誤，不符題意；

B.根據(jù)分析，碳正離子其中心碳原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3,孤對(duì)電子數(shù)為0,空間構(gòu)型為平面三角形結(jié)構(gòu)，

描述錯(cuò)誤，不符題意；

C.根據(jù)分析，碳負(fù)離子其中心碳原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,孤對(duì)電子數(shù)為1,空間構(gòu)型為三角錐型，BCb中

B原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+；(3-3xl)=3,孤對(duì)電子數(shù)為0,空間構(gòu)型為平面三角形結(jié)構(gòu)，描述錯(cuò)誤，不符題

思；

D.根據(jù)分析，甲烷中的C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)4,NH：中的N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4+；(5-l-4xl)=4,VSEPR

模型均為四面體，描述正確，符合題意；

綜上，本題選D。

考點(diǎn)三雜化軌道及雜化類(lèi)型

【例4】(2023吉林通化?高二梅河口市第五中學(xué)校考期末)鮑林提出雜化軌道理論能解釋分子的空間結(jié)構(gòu),

下列關(guān)于粒子的描述正確的是

選項(xiàng)粒子空間結(jié)構(gòu)解釋

ASO3正三角形S原子采取sp3雜化

正三角形原子采取雜化

BBF3Bsp2

CC2H4平面三角形C原子采取sp2雜化

DCIO；四面體形C1原子采取sp3雜化

【答案】B

11

【解析】A.三氧化硫分子中硫原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)=3+；6Rx上2=3,采取sp2雜化，不含孤對(duì)電子，是平面

三角形，A錯(cuò)誤；

B.三氟化硼分子中硼原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)=3+三十=3,采取sp2雜化，空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，B正確;

C.乙烯分子中每個(gè)碳原子均形成3個(gè)。鍵和1個(gè)兀鍵，價(jià)層電子對(duì)數(shù)是3,采取sp2雜化，為平面形，C

錯(cuò)誤；

D.氯酸根離子中氯原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)=3+上詈2=4,氯原子采取sp3雜化，含有一對(duì)孤對(duì)電子，空間

結(jié)構(gòu)為三角錐形，D錯(cuò)誤；

答案選B。

【一隅三反】

1.(2023天津南開(kāi)?高二天津市天津中學(xué)?？计谀?下列分子的中心原子軌道雜化的類(lèi)型相同的是

A.SO3與SO?B.BE與PC'C.BeCl?與SCI?D.珥0與CS2

【答案】A

【解析】A.SO3中S原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為3+g(6-3x2尸3,采取sp2雜化方式，SCh中S原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)

為2+g(6-2x2)=3,采取sp2雜化方式，兩者分子的中心原子的雜化方式相同，故A選；

B.BF3中B原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為3+/(3-3xl)=3,采取sp2雜化方式，NH3中N原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為3+1

(5-3xl)=4,采取sp3雜化方式，二者雜化方式不同，故B不選；

C.BeCb中Be原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為2+|(2-2x1)=2,采取sp雜化方式，SCL中S原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為2+

；(6-2xl)=4,采取sp3雜化方式，二者雜化方式不同，故C不選；

D.HzO中O原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為2+g(6-2xl)=4,采取sp3雜化方式，CS2中C原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為2+/

(4-2x2)=2,采取sp雜化方式，二者雜化方式不同，故D不選；

答案選A。

2.(2023吉林長(zhǎng)春?高二長(zhǎng)春市第五中學(xué)校考期末)下表中關(guān)于各微粒的描述完全正確的一項(xiàng)是

選項(xiàng)ABCD

+

分子或離子的化學(xué)式2

H2FPC13NOBH4

33

中心原子的雜化軌道類(lèi)型spspsp2sp

12

VSEPR模型名稱(chēng)直線(xiàn)形四面體形平面三角形正四面體形

分子或離子的空間結(jié)構(gòu)直線(xiàn)形正四面體形V形三角錐形

【答案】c

【解析】A.H2F+離子中氟原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,則離子的VSEPR模型為四面體形，故A錯(cuò)誤；

B.三氯化磷分子中磷原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為1,則分子的VSEPR模型為四面體形、分

子的空間構(gòu)型為三角錐形，故B錯(cuò)誤；

C.亞硝酸根離子中氮原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3,孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為1,則原子的雜化方式為sp2雜化，離子的

VSEPR模型為平面三角形、分子的空間構(gòu)型為V形，故C正確；

D.四氫合硼離子中硼原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4,孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為0,則離子的空間構(gòu)型為正四面體形，故

D錯(cuò)誤；

故選C。

3.（2022春.黑龍江哈爾濱.高二校考階段練習(xí)）根據(jù)雜化軌道理論和價(jià)層電子對(duì)互斥模型判斷，下列結(jié)果錯(cuò)

誤的是

選項(xiàng)分子或離子價(jià)層電子對(duì)互斥模型分子或離子的空間結(jié)構(gòu)名稱(chēng)

ACO2直線(xiàn)形直線(xiàn)形

BHCHO平面三角形平面三角形

Cco；四面體三角錐形

DH3O+四面體三角錐形

【答案】C

【解析】A.CO?中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2,價(jià)層電子對(duì)互斥模型為直線(xiàn)形，不存在孤對(duì)電子，分子或離

子的立體構(gòu)型為直線(xiàn)形，故A正確；

B.HCHO分子中心原子雜化方式為sp2,價(jià)層電子對(duì)互斥模型為平面三角形，不存在孤對(duì)電子，分子或離

子的立體構(gòu)型為平面三角形，故B正確；

c.coj分子中心原子雜化方式為sp2,價(jià)層電子對(duì)互斥模型為平面三角形，不存在孤對(duì)電子，分子或離子

的立體構(gòu)型為平面三角形，故C錯(cuò)誤；

13

D.H3O+分子中心原子雜化方式為sp3,價(jià)層電子對(duì)互斥模型為四面體形，存在一對(duì)孤對(duì)電子，分子或離子

的立體構(gòu)型為三角錐形，故D正確；

故選C。

4.（2022秋?重慶沙坪壩?高二重慶一中校考期中）價(jià)電子對(duì)互斥模型（VSEPR模型）可有效解釋和預(yù)測(cè)分子

的空間構(gòu)型，下列解釋均正確的是

選項(xiàng)分子中心原子上價(jià)層電子對(duì)數(shù)雜化軌道類(lèi)型分子的空間結(jié)構(gòu)

ANH34Sp?平面正三角形

BPCI：4Sp3正四面體形

2

CBeCl22sp直線(xiàn)形

DBE3Sp?三角錐形

【答案】B

5-3x1

【解析】A.NH3中N原子形成的。鍵數(shù)為3,N原子的孤電子對(duì)數(shù)為k」=1,因此中心原子上價(jià)層電

子對(duì)數(shù)=3+1=4,N原子為sp3雜化，分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；

5-1-4xl

B.PC1；中P原子形成的◎鍵數(shù)為4,P原子的孤電子對(duì)數(shù)為2=°，因此中心原子上價(jià)層電子對(duì)數(shù)

=4+0=4,P原子為sp3雜化，分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體，故B項(xiàng)正確；

C.BeCU中Be原子形成的◎鍵數(shù)為2,Be原子的孤電子對(duì)數(shù)為上、一=0,因此中心原子上價(jià)層電子對(duì)數(shù)

=2+0=2,Be原子為sp雜化，分子的空間結(jié)構(gòu)為直線(xiàn)形，故C項(xiàng)錯(cuò)誤；

D.BF3中B原子形成的。鍵數(shù)為3,B原子的孤電子對(duì)數(shù)為三」=0,因此中心原子上價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+0=3,

B原子為sp?雜化，分子的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，故D項(xiàng)錯(cuò)誤；

綜上所述，正確的是B項(xiàng)。

考點(diǎn)四綜合運(yùn)用

【例4】（2022春?山東荷澤.高二?？奸_(kāi)學(xué)考試）氮元素及其化合物在研究和生產(chǎn)中有許多重要用途。請(qǐng)回

答下列問(wèn)題：

（1）基態(tài)氮原子的核外共有種不同運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的電子，N2O的空間構(gòu)型為，NH4NO3中N的雜

14

化方式為O

(2)氮元素的第一電離能在同周期中從大到小排第_______位，寫(xiě)出與NO,具有相同原子數(shù)、相同價(jià)電子數(shù)的

一種非極性分子的化學(xué)式：o

(3)已知NH3分子的鍵角約為107。，而PH3分子的鍵角約為94。，試用價(jià)層電子對(duì)互斥理論解釋NH3的鍵角

比PH3的鍵角大的原因：。

(4)乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)分子中氮原子軌道的雜化類(lèi)型為，乙二胺和三甲胺［N(CH3)3］均屬

于胺，但乙二胺比三甲胺的沸點(diǎn)高很多，原因是=

【答案】⑴7直線(xiàn)形sp\sp2

⑵3SO3(或BF3)

(3)N原子半徑比P原子半徑小，NH3分子中成鍵電子對(duì)間的距離較近，斥力更大

(4)sp3乙二胺分子間可形成氫鍵，三甲胺分子間不能形成氫鍵

【解析】(1)基態(tài)氮原子核外有7個(gè)電子，每個(gè)電子的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)各不相同，根據(jù)等電子體可知，N2O和CO2

互為等電子體，則N2O和CO?空間構(gòu)型相同，均為直線(xiàn)形，NH4NO3中的兩個(gè)氮原子均無(wú)孤電子對(duì)，NH：中

N周?chē)膬r(jià)層電子對(duì)數(shù)為：4+；嚀1-4?=4,則N為sp3雜化，N(工中N周?chē)膬r(jià)層電子對(duì)數(shù)為：3+((5+1-3?2)

=3,則該N為sp?雜化，故答案為：7；直線(xiàn)形；sp3、sp2；

(2)第二周期元素，第一電離能從左到右逐漸增大，但Be由于2P軌道全空，故其第一電離能比B大，N

由于2P軌道半滿(mǎn)，其第一電離能比O大，即第二周期元素第一電離能Ne>F>N>O>C>Be>B>Li,故氮元素

在第二周期元素中第一電離能排第3位，與NO：具有相同原子數(shù)、相同價(jià)電子數(shù)的一種非極性分子的化學(xué)

式有：SO3或者BF3,故答案為：3；SCh或者BF3；

(3)N的電負(fù)性大，N原子半徑比P原子半徑小，NH3分子中成鍵電子對(duì)間的距離較近，成鍵電子對(duì)之間

的斥力更大，使NH3的鍵角比PH3的鍵角大，故答案為：N的電負(fù)性大，N原子半徑比P原子半徑小，NH3

分子中成鍵電子對(duì)間的距離較近，斥力更大；

(4)乙二胺分子中的N原子形成3個(gè)◎鍵，則N原子為sp?雜化；乙二胺和三甲胺均屬于胺，沸點(diǎn)存在較

大差異，乙二胺的沸點(diǎn)比三甲胺的沸點(diǎn)高，原因是三甲胺分子中，N上沒(méi)有活潑氫，不能形成氫鍵，而乙

二胺分子間可以形成氫鍵，有氫鍵的存在能使物質(zhì)的沸點(diǎn)升高，故答案為：sp3,乙二胺分子間可形成氫鍵，

三甲胺分子間不能形成氫鍵。

【一隅三反】

1.(2022春?河南信陽(yáng)?高二?？茧A段練習(xí))回答下列問(wèn)題

15

(1)1molCO2中含有的◎鍵數(shù)目為，兀鍵數(shù)目為=

(2)CH4、NH3、叢0、HF分子中共價(jià)鍵的極性由強(qiáng)到弱的順序是o

(3)銅原子的外圍電子排布圖：o寫(xiě)出鉆的簡(jiǎn)化電子排布式___________o基態(tài)Fe2+與Fe3+離子

中未成對(duì)的電子數(shù)之比為。

(4)下列Li原子電子排布圖表示的狀態(tài)中，能量最低和最高的分別為、(填標(biāo)號(hào))。

習(xí)叵]□□□□回田□口

2

A.卜2、P'-p.2p：BIs2s2p,2p,2p

□田叵]□□川田□□□

CIs2s2p,2p,2P二口Is2s2Px2pv2Pz

(5)bte的分子式為C6H8用，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式如圖所示。

①bte分子中碳原子軌道雜化類(lèi)型為o

②1molbte分子中含o鍵的數(shù)目為moL

【答案】(1)2NA2NA

(2)HF>H2O>NH3>CH4

lulnlnltiimm

⑶3d45[Ar]3d74s24：5

(4)DC

(5)sp2、sp321

【解析】(1)CO2分子結(jié)構(gòu)式是O=C=O,分子中共價(jià)雙鍵中一個(gè)是。鍵，一個(gè)是兀鍵。在1個(gè)CO2分子中

含有2個(gè)◎鍵和2個(gè)兀鍵，故在1molCCh分子中含有的◎鍵數(shù)目為2M，含有的兀鍵數(shù)目是2岫；

(2)不同非金屬元素與H形成共價(jià)鍵時(shí)，該元素的非金屬性越強(qiáng)，其形成的共價(jià)鍵的極性就越強(qiáng)。同一周

期主族元素的非金屬性隨原子序數(shù)的增大而增強(qiáng)，元素的非金屬性:F>O>N>C,則形成的共價(jià)鍵的極性：

H-F>H-O>H-N>H-C,所以CH4、NH3、H2O>HF分子中共價(jià)鍵的極性由強(qiáng)到弱的順序是：HF>H2O>

NH3>CH4;

|n|ti|n[ti|nirn

(3)Cu是29號(hào)元素，位于周期表中第四周期第IB族，外圍電子排布圖為M4s；

16

Co是27號(hào)元素，根據(jù)構(gòu)造原理可知基態(tài)Co原子核外電子排布式為Is22s22P63s23P63d74s2,核外電子排布中

與Ar排布相同部分用［Ar］替換可得簡(jiǎn)化電子排布式為［Ar］3d74s2；

urtt

基態(tài)Fe2+、Fe3+離子外圍電子排布圖分別為R、加，未成對(duì)的電子數(shù)之比

為4：5；

(4)選項(xiàng)D結(jié)構(gòu)符合能量最低原理，能量最低；而選項(xiàng)A、B、C均為微粒的激發(fā)態(tài)，其中A中是1s能級(jí)

1個(gè)電子躍遷到2s能級(jí)；B中2s能級(jí)2個(gè)電子分別躍遷到2s、2p能級(jí)；而C中Is能級(jí)2個(gè)電子躍遷到2p

能級(jí)，由于各個(gè)能級(jí)的能量高低順序?yàn)椋簂s<2s<2p,該能級(jí)電子數(shù)越多，含有該結(jié)構(gòu)的微粒能量就越高,

所以選項(xiàng)C的能量最高，故能量最低選項(xiàng)是D；能量最高選項(xiàng)是C；

(5)①bte分子中環(huán)上碳原子形成3個(gè)◎鍵，雜化軌道數(shù)目是3個(gè)，所以該C原子采用sp2雜化；鏈上碳原

子形成4個(gè)◎鍵，雜化軌道數(shù)目是4,該C原子采取sp3雜化；

②在bte分子中2個(gè)原子之間形成1個(gè)◎鍵，分子中含有8個(gè)C-H鍵、1個(gè)碳碳。鍵、10個(gè)碳氮◎鍵、2

個(gè)氮氮◎鍵，共含有21個(gè)◎鍵，則在1molbte分子中含◎鍵的數(shù)目為21mo1。

2.(2022春?寧夏銀川?高二校考階段練習(xí))根據(jù)原子結(jié)構(gòu)、元素周期表和元素周期律的知識(shí)回答下列問(wèn)題:

(1)某元素原子基態(tài)核外電子有14種不同的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，該元素名稱(chēng)是，在周期表中的位置_______,

屬于_______區(qū)，占據(jù)最高能級(jí)的電子云輪廓圖為形。

(2)1-36號(hào)元素中基態(tài)原子核外電子排布中未成對(duì)電子數(shù)最多的元素的核外電子排