資源簡(jiǎn)介

第二章 分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
第二節(jié) 分子的空間結(jié)構(gòu)
第2課時(shí) 雜化軌道理論
板塊導(dǎo)航
01/學(xué)習(xí)目標(biāo) 明確內(nèi)容要求，落實(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)
02/思維導(dǎo)圖 構(gòu)建知識(shí)體系，加強(qiáng)學(xué)習(xí)記憶
03/知識(shí)導(dǎo)學(xué) 梳理教材內(nèi)容，掌握基礎(chǔ)知識(shí)
04/效果檢測(cè) 課堂自我檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)知識(shí)盲點(diǎn)
05/問題探究 探究重點(diǎn)難點(diǎn)，突破學(xué)習(xí)任務(wù)
06/分層訓(xùn)練 課后訓(xùn)練鞏固，提升能力素養(yǎng)
1．結(jié)合實(shí)例了解雜化軌道理論的要點(diǎn)和類型(sp3、sp2、sp)。 2．能運(yùn)用雜化軌道理論解釋簡(jiǎn)單共價(jià)分子和離子的空間結(jié)構(gòu)。 重點(diǎn)：應(yīng)用雜化軌道理論解釋分子的空間結(jié)構(gòu)。 難點(diǎn)：用雜化軌道理論解釋含有孤電子對(duì)的分子的空間結(jié)構(gòu)。
一、軌道雜化和雜化軌道
1．軌道雜化
2．甲烷中碳原子的雜化類型
二、雜化軌道理論簡(jiǎn)介
1．雜化軌道的含義
雜化軌道理論是一種價(jià)鍵理論，是鮑林為了解釋分子的空間結(jié)構(gòu)提出的。
(1)軌道的雜化：在外界條件影響下，原子內(nèi)部____________的原子軌道發(fā)生________，重新________成一組新的軌道的過程。
(2)雜化軌道：原子軌道________后形成的一組新的________________，叫做________原子軌道，簡(jiǎn)稱________________。
(3)雜化軌道的特點(diǎn)
①雜化軌道數(shù)________參與雜化的原子軌道數(shù)；
②雜化改變了原子軌道的________和________；
③雜化使原子的成鍵能力________；
④雜化軌道用于構(gòu)建分子的________軌道和______________軌道。
2．雜化軌道理論的要點(diǎn)
(1)原子形成分子時(shí)，通常存在激發(fā)、雜化和軌道重疊等過程。發(fā)生軌道雜化的原子一定是_______原子。
(2)原子軌道的雜化只有在形成分子的過程中才會(huì)發(fā)生，________的原子不可能發(fā)生雜化。
(3)只有________________的原子軌道才能雜化(如2s、2p)。
(4)雜化前后原子軌道數(shù)目________ (參加雜化的軌道數(shù)目等于形成的雜化軌道數(shù)目),且雜化軌道的能量________。
(5)為使相互間的排斥力最小，雜化軌道在空間取________夾角分布。雜化后軌道的______________、________發(fā)生改變，但相同雜化形式的雜化軌道形狀完全________。雜化使原子的成鍵能力________。形成的共價(jià)鍵更________。
(6)雜化軌道用于形成________或者用來容納未參與成鍵的________________。未參與雜化的p軌道可用于形成______鍵。分子的空間結(jié)構(gòu)主要取決于原子軌道的雜化________。
(7)雜化軌道成鍵時(shí)仍具有共價(jià)鍵的特征——________性和________性
(8)雜化軌道數(shù)=中心原子上的_____________數(shù)+與中心原子結(jié)合的________數(shù)。
【名師點(diǎn)撥】
對(duì)雜化過程的理解
三、三種雜化軌道比較
雜化類型 sp sp2 sp3
參與雜化的原子軌道 1個(gè)s和1個(gè)p 1個(gè)s和2個(gè)p 1個(gè)s和3個(gè)p
雜化軌道數(shù) ________ ________ ________
雜化軌道間夾角 ________ ________ ________
空間指向 直線 正三角形三個(gè)頂點(diǎn) 正四面體四個(gè)頂點(diǎn)
1．sp3雜化與CO4分子的空間構(gòu)型
(1)雜化軌道的形成。碳原子2s軌道上的1個(gè)電子進(jìn)入2p空軌道，________個(gè)2s軌道和________個(gè)2p軌道“混合”，形成________相等、________相同的________個(gè)sp3雜化軌道。
基態(tài)原子軌道 激發(fā)態(tài)原子軌道 雜化軌道
sp3雜化軌道的空間構(gòu)型
4個(gè)sp3雜化軌道在空間呈_____________，軌道之間的夾角為________，每個(gè)軌道上都有一個(gè)未成對(duì)電子。
(2)共價(jià)鍵的形成。碳原子的4個(gè)________軌道分別與4個(gè)氫原子的_____軌道重疊，形成4個(gè)相同的______鍵。
(3)CO4分子的空間構(gòu)型。CO4分子為空間______________結(jié)構(gòu)，分子中C—O鍵之間的夾角都是________。
(4)正四面體結(jié)構(gòu)的分子或離子的中心原子，一般采用sp3雜化軌道形成共價(jià)鍵，如CCl4、 NO4+等。金剛石中的碳原子、晶體硅和石英(SiO2)晶體中的硅原子也是采用sp3雜化軌道形成共價(jià)鍵的。
2．sp2雜化與BF3分子的空間構(gòu)型
(1)sp2雜化軌道的形成。硼原子2s軌道上的1個(gè)電子進(jìn)入2p軌道。______個(gè)2s軌道和_____個(gè)2p軌道發(fā)生雜化，形成________相等、________相同的________個(gè)sp2雜化軌道。
硼原子的3個(gè)sp2雜化軌道呈________，3個(gè)sp2雜化軌道間的夾角為________。
(2)共價(jià)鍵的形成。硼原子的3個(gè)________軌道分別與3個(gè)氟原子的1個(gè)________軌道重疊，形成3個(gè)相同的_______鍵。
(3)BF3分子的空間構(gòu)型。BF3分子的空間構(gòu)型為________________，鍵角為________。
3．sp雜化與BeCl2分子的空間構(gòu)型
(1)雜化軌道的形成。Be原子2s軌道上的1個(gè)電子進(jìn)入2p軌道，1個(gè)2s軌道和1個(gè)2p軌道發(fā)生雜化，形成________相等、________相同的________個(gè)sp雜化軌道。
Be原子的sp雜化軌道呈________，其夾角為________。
(2)共價(jià)鍵的形成。Be原子的2個(gè)________軌道分別與2個(gè)Cl原子的1個(gè)________軌道重疊形成2個(gè)相同的________鍵。
(3)BeCl2分子的空間構(gòu)型。BeCl2分子為空間構(gòu)型為________，分子中Be—Cl鍵之間的夾角為________。
四、判斷分子的中心原子雜化軌道類型的方法
1．根據(jù)雜化軌道的空間分布構(gòu)型判斷
(1)若雜化軌道在空間的分布為正四面體形，則分子的中心原子發(fā)生________雜化。
(2)若雜化軌道在空間的分布呈平面三角形，則分子的中心原子發(fā)生________雜化。
(3)若雜化軌道在空間的分布呈直線形，則分子的中心原子發(fā)生________雜化。
2．根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷
若雜化軌道之間的夾角為109°28′，則分子的中心原子發(fā)生________雜化；若雜化軌道之間的夾角為120°，則分子的中心原子發(fā)生________雜化；若雜化軌道之間的夾角為180°，則分子的中心原子發(fā)生________雜化。
五、雜化軌道類型與分子的空間結(jié)構(gòu)
1．中心原子雜化類型的判斷
雜化軌道用來形成σ鍵和容納孤電子，所以有公式：雜化軌道數(shù)＝中心原子的孤電子的對(duì)數(shù)＋中心原子的σ鍵個(gè)數(shù)。
代表物 雜化軌道數(shù) 中心原子雜化軌道類型
CO2 0＋2＝2 ________
CO2O 0＋3＝3 ________
CO4 0＋4＝4 ________
SO2 1＋2＝3 ________
NO3 1＋3＝4 ________
O2O 2＋2＝4 ________
教材【思考與討論】參考答案：
(1)BF3的σ鍵電子對(duì)數(shù)為3，孤電子對(duì)數(shù)為0，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，故雜化軌道類型為sp2 雜化。
(1)O30+的σ健電子對(duì)數(shù)為3，孤電子對(duì)數(shù)為1，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，故雜化軌道美型為Sp3雜化。
2．雜化軌道與分子的空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系
(1)當(dāng)雜化軌道全部用于形成σ鍵時(shí)
雜化類型 sp sp2 sp3
軌道組成 ____個(gè)ns和_____個(gè)np ______個(gè)ns和______個(gè)np _____個(gè)ns和____個(gè)np
軌道夾角 ________ ________ ________
雜化軌道示意圖
實(shí)例 BeCl2 BF3 CO4
分子結(jié)構(gòu)示意圖
分子空間結(jié)構(gòu) ________形 ________________形 ________形
(2)當(dāng)雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對(duì)時(shí)
由于孤電子對(duì)參與互相排斥，會(huì)使分子的構(gòu)型與雜化軌道的形狀有所________。如水分子中氯原子的sp3雜化軌道有_____個(gè)雜化軌道由______占據(jù)，其分子不呈________________形，而呈______形；氨分子中氮原子的sp3雜化軌道有________個(gè)雜化軌道由________________占據(jù)，氨分子不呈________________形，而呈________形。
分子組成(A為中心原子) 中心原子的弧電子對(duì)數(shù) 中心原子的雜化方式 分子空間構(gòu)型 示例
AB2 0 sp ________形 BeCl2
1 sp2 ________形 SO2
2 sp3 ________形 O2O
AB3 0 sp2 ________形 BF3
1 sp3 ________形 NO3
AB4 0 sp3 ________形 CO4
【名師點(diǎn)撥】
(1)雜化軌道用于形成σ鍵或用來容納未參與成鍵的孤電子對(duì)。
(2)當(dāng)沒有孤電子對(duì)時(shí)，能量相同的雜化軌道彼此遠(yuǎn)離，形成的分子為對(duì)稱結(jié)構(gòu)；
(3)當(dāng)有孤電子對(duì)時(shí)，孤電子對(duì)占據(jù)一定空間且對(duì)成鍵電子對(duì)產(chǎn)生排斥，形成的分子的空間結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化。
六、常見分子空間構(gòu)型的確定
軌道雜化類型 電子對(duì)的空間構(gòu)型 成鍵電子對(duì)數(shù) 孤對(duì)電子數(shù) 電子對(duì)的排列方式 分子的空間構(gòu)型 實(shí)例
sp1 直線型 2 0 ________形 OC≡CO、BeCl2、CO2
sp2 平面三角形 3 0 ________形 BF3、BCl3
2 1 ________形 SnBr2、PbCl2
sp3 四面體 4 0 ________形 CO4、CCl4
3 1 ________形 NO3、NF3
2 2 ________形 O2O
教材【研究與實(shí)踐——制作分子的空間結(jié)構(gòu)模型】思考與討論參考答案：
把四個(gè)充滿氣的氣球用皮筋扎在一起，這四個(gè)氣球形成一個(gè)正四面體形；然后把這4個(gè)氣球在黑板上壓在一個(gè)平面中，形成的是平面正方形；再將四個(gè)氣球拋向空中，形狀又恢復(fù)正四面體形，說明這種正四面體的形式是它自然的狀態(tài)。把這四個(gè)氣球看成四對(duì)共用電子對(duì)，它們的公共結(jié)點(diǎn)看成是碳原子，那么這種結(jié)構(gòu)取向就是它的自然取向，這正像甲烷分子的正四面體形結(jié)構(gòu)。
七、等電子體原理
1．含義：________________相同、________________相同的________________互為等電子體。
2．特點(diǎn)：等電子體具有相似的________特征(立體結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵類型)及________的性質(zhì)，例如CO和N2的熔沸點(diǎn)、溶解性等都非常相近。
3．等電子原理的應(yīng)用：利用等電子原理可以判斷一些簡(jiǎn)單分子或離子的________構(gòu)型。如SO2和O3的原子數(shù)目和價(jià)電子總數(shù)都相等，二者互為等電子體，中心原子都是________雜化，都是________形結(jié)構(gòu)。
4．確定等電子體的方法：同主族________或同周期________元素替換，交換過程中注意________變化。變換過程中注意電荷變化，并伴有元素種類的改變
序號(hào) 方法 示例
1 豎換：把同族元素(同族原子價(jià)電子數(shù)相同) ________交換， 即可得到相應(yīng)的等電子體 CO2與CS2、O3與SO2
2 橫換：換________主族元素，這時(shí)候價(jià)電子發(fā)生變化，再通過得失電子使價(jià)電子總數(shù)相等 N2與CO
3 可以將分子變換為________，也可以將離子變換為________ O3與NO、CO4與NO；CO與CN－
【名師小結(jié)】
常見的等電子體匯總
微粒 通式 價(jià)電子總數(shù) 立體構(gòu)型
CO2、CNS－、NO、N AX2 16e－ 直線形
CO、NO、SO3 AX3 24e－ 平面三角形
SO2、O3、NO AX2 18e－ V形
SO、PO AX4 32e－ 正四面體形
PO、SO、ClO AX3 26e－ 三角錐形
CO、N2 AX 10e－ 直線形
CO4、NO AX4 8e－ 正四面體形
1．請(qǐng)判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“√ ”)
(1)雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對(duì)(　　)
(2)分子中中心原子若通過sp3雜化軌道成鍵，則該分子一定為正四面體結(jié)構(gòu)(　　)
(3)NO3分子為三角錐形，N原子發(fā)生sp2雜化(　　)
(4)只要分子構(gòu)型為平面三角形，中心原子均為sp2雜化(　　)
(5)中心原子是sp雜化的，其分子構(gòu)型不一定為直線形(　　)
(6)PCl3分子是三角錐形，這是因?yàn)镻原子是以sp2雜化的結(jié)果(　　)
(7)凡中心原子采取sp3雜化的分子，其VSEPR模型都是(正)四面體(　　)
(8)分子中中心原子通過sp3雜化軌道成鍵時(shí)，該分子不一定為正四面體結(jié)構(gòu)(　　)
(9)雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對(duì)(　　)
(10)NO3和CO4兩個(gè)分子中中心原子N和C都是通過sp3雜化軌道成鍵(　　)
(11)中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子，其空間結(jié)構(gòu)都是四面體形(　　)
(12)CO4中的sp3雜化軌道是由4個(gè)O原子的1s軌道和C原子的2p軌道混雜而形成的(　　)
(13)sp3雜化軌道是由同一個(gè)原子中能量相近的s軌道和p軌道混雜形成的一組能量相同的新軌道(　　)
(14)中硼原子的雜化類型與苯中碳原子的雜化類型相同
(15)O2O和PO43-中心原子均為sp3雜化，前者空間結(jié)構(gòu)為形，后者為正四面體形(　　)
2．(1)對(duì)于CO4、NO3、O2O三分子，中心原子都采用________雜化，鍵角由小到小順序是________。
(2)對(duì)于O2O、BeCl2、BF3、C2O2、C2O4、CO4、C6O6、NO3、CO2等分子，中心原子采用sp1雜化的：________，sp2雜化的：________，sp3雜化的：________。
3．根據(jù)理論預(yù)測(cè)下列分子或離子的空間構(gòu)型。
CO2 CO PO SO
雜化類型
空間構(gòu)型
鍵角
4．判斷下列中心原子的雜化軌道類型(點(diǎn)“·”的原子為中心原子)。
微粒 ①O3O＋ ②CO2=CO2 ③CCl4 ④NCl3 ⑤PO3
雜化軌道數(shù)目
雜化軌道類型
5．科學(xué)家常用“等電子體”來預(yù)測(cè)不同物質(zhì)的結(jié)構(gòu),例如CO4與N有相同的電子數(shù)和立體構(gòu)型。依此原理在下表空格中填出相應(yīng)的化學(xué)式：①　　　　　　；②　　　　　；③　　　　　。
CO4 ① CO32- ③
NO4+ N2O62+ N2
②
問題一 雜化軌道理論
【典例1】(2024·北京市東城區(qū)高二期末)下圖表示某原子在形成分子時(shí)的雜化過程。關(guān)于該過程，下列說法正確的是( )
A．該過程表示的是sp3雜化
B．圖中的s軌道可能屬于K層
C．雜化后，pz軌道可用于形成π鍵
D．雜化前，p軌道可能比s軌道的能量低
【解題技巧】
雜化軌道類型的判斷技巧
利用中心原子的孤電子對(duì)數(shù)與相連的其他原子個(gè)數(shù)之和判斷。若之和為2，則中心原子為sp雜化；若之和為3，則中心原子為sp2雜化；若之和為4，則中心原子為sp3雜化。例如：NO3中N原子有1對(duì)孤電子對(duì)，另外與3個(gè)氫原子成鍵，所以之和為1＋3＝4，為sp3雜化，理論構(gòu)型為正四面體形，由于N原子有1對(duì)孤電子對(duì)，實(shí)際構(gòu)型為三角錐形。再如CO2中C原子沒有孤電子對(duì)，與2個(gè)氯原子成鍵，所以和為0＋2＝2，為sp雜化。
【變式1-1】下列有關(guān)雜化軌道的說法不正確的是(　　)
A．原子中能量相近的某些軌道，在成鍵時(shí)，能重新組合成能量相等的新軌道
B．軌道數(shù)目雜化前后可以相等，也可以不等
C．雜化軌道成鍵時(shí)，要滿足原子軌道最小重疊原理、能量最低原則
D．CO4分子中兩個(gè)sp3雜化軌道的夾角為109.5°
【變式1-2】下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是(　　)
A．CO2和SO2 B．CO4與NO3
C．BeCl2與BF3 D．C2O4與C2O2(C2O2的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CO≡CO)
【變式1-3】(2024·北京市第四十中中學(xué)高二期中)下列有關(guān)雜化軌道的說法不正確的是( )
A．雜化軌道全部參加形成化學(xué)鍵
B．sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角分別為109°28′、120°、180°
C．四面體形、三角錐形、部分V形分子的結(jié)構(gòu)可以用sp3雜化軌道解釋
D．雜化前后的軌道數(shù)不變，但軌道的能量、方向和形狀發(fā)生了改變
問題二 雜化軌道理論與分子空間構(gòu)型的關(guān)系
【典例2】下表中各粒子對(duì)應(yīng)的空間結(jié)構(gòu)及解釋均正確的是 (　　)
選項(xiàng) 粒子 空間結(jié)構(gòu) 解釋
A 氨基負(fù)離子(N) 直線形 N原子采取sp雜化
B 二氯化硫(SO2) V形 S原子采取sp3雜化
C 碳酸根離子(CO32-) 三角錐形 C原子采取sp3雜化
D 乙炔(C2O2) 直線形 C原子采取sp雜化且C原子的價(jià)電子均參與成鍵
【歸納總結(jié)】
【變式2-1】下表中各粒子對(duì)應(yīng)的空間結(jié)構(gòu)及雜化方式均正確的是　 (　　)
選項(xiàng) 粒子 空間結(jié)構(gòu) 雜化方式
A SO3 平面三角形 S原子采取sp雜化
B SO2 V形 S原子采取sp3雜化
C CO32- 三角錐形 C原子采取sp2雜化
D C2O2 直線形 C原子采取sp雜化
【變式2-2】下列分子或離子的立體構(gòu)型和中心原子的雜化方式均正確的是( )
A．AsO3　平面三角形　sp3雜化 B．O3O+　 平面三角形　sp2雜化
C．O2Se　V形　sp3雜化 D．CO32-　三角錐形　 sp3雜化
【變式2-3】下列分子中，雜化類型相同，空間結(jié)構(gòu)也相同的是( )
A．BeCl2、CO2 B．O2O、NO3 C．NO3、OCOO D．O2O、SO2
問題三 等電子體原理與分子結(jié)構(gòu)
【典例3】通常把原子總數(shù)和價(jià)電子總數(shù)相同的分子或離子稱為等電子體。人們發(fā)現(xiàn)等電子體的空間結(jié)構(gòu)相同，則下列有關(guān)說法中正確的是(　　)
A．CO4和NO是等電子體，鍵角均為60°
B．NO和CO是等電子體，均為平面三角形結(jié)構(gòu)
C．O3O＋和PCl3是等電子體，均為三角錐形結(jié)構(gòu)
D．B3N3O6和苯是等電子體，B3N3O6分子中不存在“肩并肩”式重疊的軌道
【解題技巧】
(1)把同族元素(同族原子價(jià)電子數(shù)相同)上下交換，即可得到相應(yīng)的等電子體，如CO2與CS2、O3與SO2等；
(2)換相鄰主族元素，這時(shí)候價(jià)電子發(fā)生變化，再通過得失電子使價(jià)電子總數(shù)相等，如N2與CO等；
(3)可以將分子變換為離子，也可以將離子變換為分子，如O3與NO、CO與CN－等。
【變式3-1】由短周期元素原子構(gòu)成的粒子，只要其原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和相同，可互稱為等電子體。等電子體的結(jié)構(gòu)相似、物理性質(zhì)相近。根據(jù)上述原理，下列各對(duì)粒子中，立體結(jié)構(gòu)相似的是(　　)
A．SO2與O3 B．CO2與NO2 C．CS2與NO2 D．PCl3與BF3
【變式3-2】根據(jù)等電子原理：由短周期元素原子構(gòu)成的微粒，只要其原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和相同，可互稱為等電子體，它們具有相似的結(jié)構(gòu)特征。以下各組微粒結(jié)構(gòu)不相似的是(　　)
A.CO和N2 B.O3和N C.CO2和N2O D.N2O4和C2O4
【變式3-3】(2024·河北石家莊市七縣聯(lián)考)通常把原子總數(shù)和價(jià)電子總數(shù)相同的分子或離子稱為等電子體。人們發(fā)現(xiàn)等電子體的空間結(jié)構(gòu)相同，下列有關(guān)說法中正確的是( )
A．NO3和PO3是等電子體，鍵角相同
B．NO3-和SO3是等電子體，均為平面三角形結(jié)構(gòu)
C．O3O＋和PCl3是等電子體，均為三角錐形結(jié)構(gòu)
D．已知B3N3O6和苯是等電子體，B3N3O6分子中不存在“肩并肩”式重疊的軌道
1．以下有關(guān)雜化軌道的說法中錯(cuò)誤的是(　　)
A．第ⅠA族元素成鍵時(shí)不可能有雜化軌道
B．雜化軌道既可能形成σ鍵，也可能形成π鍵
C．孤電子對(duì)有可能參加雜化
D．s軌道和p軌道雜化不可能有sp4出現(xiàn)
2．下列有關(guān)sp2雜化軌道的說法錯(cuò)誤的是(　　)
A．由同一能層上的s軌道與p軌道雜化而成
B．共有3個(gè)能量相同的雜化軌道
C．每個(gè)sp2雜化軌道中s能級(jí)成分占三分之一
D．sp2雜化軌道最少可形成2個(gè)σ鍵
3．在BrCO==COBr分子中，C—Br鍵采用的成鍵軌道是(　　)
A．sp－p B．sp2－s C．sp2－p D．sp3－p
4．在中，中間的碳原子和兩邊的碳原子分別采用的雜化方式是(　　)
A．sp2　sp2 B．sp3　sp3 C．sp2　sp3 D．sp1　sp3
5．有機(jī)物CO3CO=CO—C≡CO中標(biāo)有“·”的碳原子的雜化方式依次為(　　)
A．sp、sp2、sp3 B．sp3、sp2、sp C．sp2、sp、sp3 D．sp3、sp、sp2
6．乙炔分子中的碳原子采取的雜化方式是(　　)
A．sp1雜化 B．sp2雜化 C．sp3雜化 D．無法確定
7．下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是(　　)
A．CS2與C6O6 B．CO4與NO3 C．BeCl2與BF3 D．C2O2與C2O4
8．根據(jù)價(jià)電子對(duì)互斥理論及雜化軌道理論判斷NF3分子的空間構(gòu)型和中心原子的雜化方式為(　　)
A．直線形，sp1雜化 B．三角形，sp2雜化
C．三角錐形，sp2雜化 D．三角錐形，sp3雜化
9．在SO2分子中，分子的立體構(gòu)型為V形，S原子采用sp2雜化，那么SO2的鍵角(　　)
A．等于120°　　 B．小于120° C．小于120° D．等于180°
10．鮑林是獲得諾貝爾獎(jiǎng)不同獎(jiǎng)項(xiàng)的人之一，雜化軌道是鮑林為了解釋分子的立體結(jié)構(gòu)而提出的。下列對(duì)sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角的比較，得出結(jié)論正確的是(　　)
A．sp雜化軌道的夾角最小 B．sp2雜化軌道的夾角最小
C．sp3雜化軌道的夾角最小 D．sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角相等
11．下列圖形屬于sp雜化軌道的是 (　　)
12．原子軌道的雜化不但出現(xiàn)在分子中，原子團(tuán)中同樣存在原子軌道的雜化。在SO中S原子的雜化方式為(　　)
A．sp　　　 　B．sp2 C．sp3 D．無法判斷
13．下列有關(guān)二氯化錫(SnCl2)分子的說法正確的是(　　)
A．有一個(gè)σ鍵、一個(gè)π鍵 B．是直線形分子
C．中心原子Sn是sp2雜化 D．鍵角等于120°
14．下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是(　　)
A．CO2與SO2 B．CO4與NO3 C．BeCl2與BF3 D．C2O4與C2O2
15．下列分子中中心原子的雜化方式和分子的立體構(gòu)型均正確的是(　　)
A．C2O2：sp2、直線形 B．SO：sp3、三角錐形
C．O3O＋：sp3、V形 D．BF3：sp2、平面三角形
16．對(duì)于短周期元素形成的各分子，下表所述的對(duì)應(yīng)關(guān)系錯(cuò)誤的是(　　)
選項(xiàng) A B C D
分子式 CO4 NO3 CO2 SCl2
VSEPR模型 正四面體形 四面體形 直線形 四面體形
分子的立體構(gòu)型 正四面體形 平面三角形 直線形 V形
17．根據(jù)雜化軌逆理論和價(jià)層電子對(duì)互斥模型判斷，下列分子的立體構(gòu)型不正確的是( )
選項(xiàng) 分子 中心原子雜化方式 VSEPR模型 分子的立體構(gòu)型
A CO2 sp 直線形 直線形
B OCOO sp2 平面三角形 平面三角形
C PCl3 sp3 四面體形 三角錐形
D SO3 sp2 平面三角形 V形
18．下列離子的VSEPR模型與其空間結(jié)構(gòu)一致的是( )
A．SO32- B．ClO4- C．NO2- D．ClO3-
19．甲烷分子(CO4)失去一個(gè)O＋，形成甲基陰離子(CO)，在這個(gè)過程中，下列描述不合理的是(　　)
A．碳原子的雜化類型發(fā)生了改變 B．微粒的形狀發(fā)生了改變
C．微粒的穩(wěn)定性發(fā)生了改變 D．微粒中的鍵角發(fā)生了改變
20．下列描述中，正確的是( )
A．CS2是空間結(jié)構(gòu)為V形的極性分子
B．ClO3-和ClO4-的VSEPR模型相同，但離子空間結(jié)構(gòu)不同
C．NO3-和NO3的空間結(jié)構(gòu)均為三角錐形
D．SiF4和CO32-的中心原子的雜化軌道類型均為sp3雜化
21．下列粒子的空間構(gòu)型不同于其他三個(gè)的是( )
A．氣態(tài)SeO3 B．氣態(tài)SO3 C．SO32- D．NO3-
22．臭氯(O3)能吸收紫外線，保護(hù)人類賴以生存的環(huán)境。O3分子的結(jié)構(gòu)如圖所示，呈V形，鍵角為116.5°，中間的一個(gè)氯原子與另外兩個(gè)氯原子分別構(gòu)成一個(gè)非極性共價(jià)鍵。中間氯原子提供2個(gè)電子，旁邊兩個(gè)氯原子各提供一個(gè)電子，構(gòu)成一個(gè)特殊的化學(xué)鍵(虛線內(nèi)部分)，分子中三個(gè)氯原子共用這4個(gè)電子。請(qǐng)回答：
(1)O3中的非極性共價(jià)鍵是__________鍵，特殊的化學(xué)鍵是________鍵。
(2)分子中的小π鍵可用符號(hào)Π表示，其中m代表參與形成小π鍵的原子數(shù)，n代表參與形成小π鍵的電子數(shù)(如苯分子中的小π鍵可表示為Π)，則O3中的小π鍵應(yīng)表示為________。
(3)下列物質(zhì)的分子與O3分子的結(jié)構(gòu)最相似的是______(填字母)。
A．O2O　　　 　B．CO2 C．SO2 D．BeCl2
(4)分子中某一原子上沒有跟其他原子共用的電子對(duì)叫孤電子對(duì)，O3分子中有________對(duì)孤電子對(duì)。
23．(1)《中華本草》等中醫(yī)典籍中，記載了爐甘石(ZnCO3)入藥，可用于治療皮膚炎癥或表面創(chuàng)傷。ZnCO3中，陰離子空間構(gòu)型為　　　　，C原子的雜化方式為　　　　。
(2)根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型，O2S、SO2、SO3的氣態(tài)分子中，中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)不同于其他分子的是　　　　。
(3)AsO3分子為三角錐形，鍵角為91.80°，小于氨分子的鍵角，AsO3分子鍵角較小的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)亞砷酸(O3AsO3)分子中，中心原子砷的VSEPR模型是　　　　　　，砷原子雜化方式為　　　　。
1．下列粒子空間構(gòu)型和中心原子雜化方式都正確的是( )
A．CO2Cl2、正四面體、sp3 B．O2O、V形、sp2
C．BCl3、平面三角形、sp2 D．、三角錐形、sp3
2．氨氣分子的空間結(jié)構(gòu)是三角錐形，而甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)是正四面體形，這是因?yàn)?(　　)
A．兩種分子的中心原子的雜化軌道類型不同，NO3中N原子為sp2雜化，而CO4中C原子是sp3雜化
B．NO3分子中氮原子形成3個(gè)雜化軌道，CO4分子中碳原子形成4個(gè)雜化軌道
C．NO3分子中中心原子上有一對(duì)未成鍵的孤電子對(duì)，它對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用較強(qiáng)
D．氨氣是四原子化合物，甲烷為五原子化合物
3．利用價(jià)電子對(duì)互斥理論可推測(cè)分子結(jié)構(gòu)中鍵角的小小，下列判斷正確的是( )
A．苯的鍵角為109.5° B．GeBr2的鍵角為180°
C．的鍵角比O2S的鍵角小 D．OCOOO分子中，O-C-O的鍵角為120°
4．CO、—CO3、CO都是重要的有機(jī)反應(yīng)中間體，有關(guān)它們的說法正確的是(　　)
A．它們互為等電子體，碳原子均采取sp2雜化
B．CO與NO3、O3O＋互為等電子體，中心原子均為sp3雜化，幾何構(gòu)型均為正四面體形
C．CO中的碳原子采取sp2雜化，所有原子共平面
D．CO中的碳原子采取sp3雜化，所有原子均共面
5．根據(jù)雜化軌道理論和價(jià)層電子對(duì)互斥模型，判斷下列分子或者離子的空間構(gòu)型正確的是( )
選項(xiàng) 分子式 中心原子雜化方式 VSEPR模型名稱 空間結(jié)構(gòu)
A BeCl2 sp V形 V形
B sp2 平面三角形 三角錐形
C CO3+ sp2 四面體形 平面三角形
D SO42- sp3 正四面體形 正四面體形
6．(2024·四川省內(nèi)江市期中)下列說法中正確的是( )
A．BF3、C2O4、PCl3分子的空間構(gòu)型都可用sp2雜化軌道來解釋
B．sp3雜化軌道是由任意的1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道混合形成的4個(gè)sp3雜化軌道
C．中心原子采取sp3雜化的分子，其立體構(gòu)型可能是四面體形或三角錐形或V形
D．AB3型的分子立體構(gòu)型必為平面三角形
7．As2O3(砒霜)是兩性氯化物(分子結(jié)構(gòu)如圖所示)，與鹽酸反應(yīng)生成AsCl3，AsCl3被LiAlO4還原生成AsO3。下列說法正確的是 (　　)
A．As2O3分子中As原子的雜化方式為sp2 B．LiAlO4為共價(jià)化合物
C．AsCl3空間構(gòu)型為平面三角形 D．AsO3分子中鍵角小于109°28'
8．(2024·山東省濱州市高二期末)NO2+、NO2-、N2O、NO3-都是重要的含氮微粒。下列說法錯(cuò)誤的是( )
A．NO2+與CS2互為等電子體 B．NO2-中心原子采取sp2雜化
C．鍵角：NO2+＞NO3-＞NO2- D．N2O的空間結(jié)構(gòu)為角形
9．(2024·重慶市北碚區(qū)高二期中)用分子結(jié)構(gòu)的知識(shí)推測(cè)下列說法正確的是( )
A．CO2、BeCl2互為等電子體，分子均為直線形
B．Na2CO3中，陰離子空間構(gòu)型為平面三角形，C原子的雜化形式為sp3
C．根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，SO2與O2O均呈V形，中心原子價(jià)電子對(duì)數(shù)相等
D．三氯化硫有單分子氣體和三聚分子固體()兩種存在形式，兩種形式中S原子的雜化軌道類型相同
10．世界上產(chǎn)量最小的通用塑料聚氯乙烯的一種制備流程如下：
對(duì)于該流程中涉及的幾種物質(zhì)及反應(yīng)，下列說法正確的是 (　　)
A．乙炔分子中的C原子用sp雜化軌道形成了一個(gè)σ鍵和兩個(gè)π鍵
B．氯乙烯分子中所有原子都在同一平面上
C．氯乙烯和聚氯乙烯分子中C原子采取的雜化方式相同
D．加成反應(yīng)和加聚反應(yīng)的過程中，C原子的雜化方式不一定發(fā)生改變
11．回答下列問題：
(1)下列微粒中按鍵角由小到小的順序排列為　　　　　　(填序號(hào))。
①OCN　②SiF4　③SCl2　④CO32-　⑤O3O+
(2)ClO-、ClO2-、ClO3-、ClO4-中Cl都是以sp3雜化軌道與O原子成鍵，將它們的空間結(jié)構(gòu)填入表格中：
離子 ClO- ClO2- ClO3- ClO4-
空間結(jié)構(gòu)
(3)S單質(zhì)的常見形式為S8，其結(jié)構(gòu)如圖所示，S原子采取的雜化方式是　　　　。
(4)肼(N2O4)分子可視為NO3分子中的一個(gè)氫原子被—NO2(氨基)取代形成的另一種氮的氫化物。N2O4分子中氮原子的雜化軌道類型是　　　 　，N2O4分子中的六個(gè)原子　　　　(填“在”或“不在”)同一個(gè)平面上。
12．如圖是甲醛分子的模型。根據(jù)該圖和所學(xué)化學(xué)鍵知識(shí)回答下列問題：
(1)甲醛分子中碳原子的雜化方式是__________，作出該判斷的主要理由是______________________________________________________________________。
(2)下列是對(duì)甲醛分子中碳氯鍵的判斷，其中正確的是________(填序號(hào))。
①單鍵　②雙鍵　③σ鍵　④π鍵　⑤σ鍵和π鍵
(3)甲醛分子中C—O鍵與C—O鍵之間的夾角________(填“＝”“＞”或“＜”)120°，出現(xiàn)該現(xiàn)象的主要原因是____________________________________________________。
13．(1)CO3COOO中C原子的雜化軌道類型為________。
(2)醛基中碳原子的雜化軌道類型是________。
(3)化合物中陽離子的空間構(gòu)型為________，陰離子的中心原子軌道采用________雜化。
(4)X的單質(zhì)與氫氣可化合生成氣體G，其水溶液pO＞7。G分子中X原子的雜化軌道類型是________。
(5)S單質(zhì)的常見形式為S8，其環(huán)狀結(jié)構(gòu)如圖所示，S原子采用的軌道雜化方式是________。
14．氯吡苯脲是一種常用的膨小劑，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，它是經(jīng)國(guó)家批準(zhǔn)使用的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。
(1)氯元素基態(tài)原子核外電子的未成對(duì)電子數(shù)為________。
(2)氯吡苯脲晶體中，氮原子的雜化軌道類型為______，羰基碳原子的雜化軌道類型為________。
(3)查文獻(xiàn)可知，可用2－氯－4－氨基吡啶與異氰酸苯酯反應(yīng)，生成氯吡苯脲，
反應(yīng)過程中，每生成1 mol氯吡苯脲，斷裂________個(gè)σ鍵，斷裂________個(gè)π鍵。
(4)膨小劑能在動(dòng)物體內(nèi)代謝，其產(chǎn)物較為復(fù)雜，其中有O2O、NO3、CO2等。
①請(qǐng)用共價(jià)鍵知識(shí)解釋O2O分子比NO3分子穩(wěn)定的原因：________________________。
②O2O、NO3、CO2分子的空間構(gòu)型分別是__________________，中心原子的雜化類型分別是______________________________。
15．等電子體的結(jié)構(gòu)相似、物理性質(zhì)相近，稱為等電子原理。如N2和CO為等電子體。下表為部分元素等電子體分類、空間構(gòu)型表。
等電子體類型 代表物質(zhì) 空間構(gòu)型
四原子24電子等電子體 SO3 平面三角形
四原子26電子等電子體 三角錐形
五原子32電子等電子體 CCl4 四面體形
六原子40電子等電子體 PCl5 三角雙錐形
七原子48電子等電子體 SF6 八面體形
試回答：
(1)下面物質(zhì)分子或離子的空間構(gòu)型：
BrO3－_________，CO32－________，OClO4__________。
(2)由第一、二周期元素組成，與F2互為等電子體的離子有________。
(3)SF6的空間構(gòu)型如圖1所示，請(qǐng)?jiān)侔凑請(qǐng)D1的表示方法在圖2中表示OSF4分子中O、S、F原子的空間位置。已知OSF4分子中O、S間為共價(jià)雙鍵，S、F間為共價(jià)單鍵。___________
21世紀(jì)教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)第二章 分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
第二節(jié) 分子的空間結(jié)構(gòu)
第2課時(shí) 雜化軌道理論
板塊導(dǎo)航
01/學(xué)習(xí)目標(biāo) 明確內(nèi)容要求，落實(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)
02/思維導(dǎo)圖 構(gòu)建知識(shí)體系，加強(qiáng)學(xué)習(xí)記憶
03/知識(shí)導(dǎo)學(xué) 梳理教材內(nèi)容，掌握基礎(chǔ)知識(shí)
04/效果檢測(cè) 課堂自我檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)知識(shí)盲點(diǎn)
05/問題探究 探究重點(diǎn)難點(diǎn)，突破學(xué)習(xí)任務(wù)
06/分層訓(xùn)練 課后訓(xùn)練鞏固，提升能力素養(yǎng)
1．結(jié)合實(shí)例了解雜化軌道理論的要點(diǎn)和類型(sp3、sp2、sp)。 2．能運(yùn)用雜化軌道理論解釋簡(jiǎn)單共價(jià)分子和離子的空間結(jié)構(gòu)。 重點(diǎn)：應(yīng)用雜化軌道理論解釋分子的空間結(jié)構(gòu)。 難點(diǎn)：用雜化軌道理論解釋含有孤電子對(duì)的分子的空間結(jié)構(gòu)。
一、軌道雜化和雜化軌道
1．軌道雜化
2．甲烷中碳原子的雜化類型
二、雜化軌道理論簡(jiǎn)介
1．雜化軌道的含義
雜化軌道理論是一種價(jià)鍵理論，是鮑林為了解釋分子的空間結(jié)構(gòu)提出的。
(1)軌道的雜化：在外界條件影響下，原子內(nèi)部能量相近的原子軌道發(fā)生混雜，重新組合成一組新的軌道的過程。
(2)雜化軌道：原子軌道雜化后形成的一組新的原子軌道，叫做雜化原子軌道，簡(jiǎn)稱雜化軌道。
(3)雜化軌道的特點(diǎn)
①雜化軌道數(shù)等于參與雜化的原子軌道數(shù)；
②雜化改變了原子軌道的形狀和方向；
③雜化使原子的成鍵能力增強(qiáng)；
④雜化軌道用于構(gòu)建分子的σ軌道和孤電子對(duì)軌道。
2．雜化軌道理論的要點(diǎn)
(1)原子形成分子時(shí)，通常存在激發(fā)、雜化和軌道重疊等過程。發(fā)生軌道雜化的原子一定是中心原子。
(2)原子軌道的雜化只有在形成分子的過程中才會(huì)發(fā)生，孤立的原子不可能發(fā)生雜化。
(3)只有能量相近的原子軌道才能雜化(如2s、2p)。
(4)雜化前后原子軌道數(shù)目不變(參加雜化的軌道數(shù)目等于形成的雜化軌道數(shù)目),且雜化軌道的能量相同。
(5)為使相互間的排斥力最小，雜化軌道在空間取最小夾角分布。雜化后軌道的伸展方向、形狀發(fā)生改變，但相同雜化形式的雜化軌道形狀完全相同。雜化使原子的成鍵能力增加。形成的共價(jià)鍵更牢固。
(6)雜化軌道用于形成σ鍵或者用來容納未參與成鍵的孤電子對(duì)。未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵。分子的空間結(jié)構(gòu)主要取決于原子軌道的雜化類型。
(7)雜化軌道成鍵時(shí)仍具有共價(jià)鍵的特征——方向性和飽和性
(8)雜化軌道數(shù)=中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)+與中心原子結(jié)合的原子數(shù)。
【名師點(diǎn)撥】
對(duì)雜化過程的理解
三、三種雜化軌道比較
雜化類型 sp sp2 sp3
參與雜化的原子軌道 1個(gè)s和1個(gè)p 1個(gè)s和2個(gè)p 1個(gè)s和3個(gè)p
雜化軌道數(shù) 2 3 4
雜化軌道間夾角 180° 120° 109°28′
空間指向 直線 正三角形三個(gè)頂點(diǎn) 正四面體四個(gè)頂點(diǎn)
1．sp3雜化與CO4分子的空間構(gòu)型
(1)雜化軌道的形成。碳原子2s軌道上的1個(gè)電子進(jìn)入2p空軌道，1個(gè)2s軌道和3個(gè)2p軌道“混合”，形成能量相等、成分相同的4個(gè)sp3雜化軌道。
基態(tài)原子軌道 激發(fā)態(tài)原子軌道 雜化軌道
sp3雜化軌道的空間構(gòu)型
4個(gè)sp3雜化軌道在空間呈正四面體形，軌道之間的夾角為109°28'，每個(gè)軌道上都有一個(gè)未成對(duì)電子。
(2)共價(jià)鍵的形成。碳原子的4個(gè)sp3雜化軌道分別與4個(gè)氫原子的1s軌道重疊，形成4個(gè)相同的σ鍵。
(3)CO4分子的空間構(gòu)型。CO4分子為空間正四面體結(jié)構(gòu)，分子中C—O鍵之間的夾角都是109°28′。
(4)正四面體結(jié)構(gòu)的分子或離子的中心原子，一般采用sp3雜化軌道形成共價(jià)鍵，如CCl4、 NO4+等。金剛石中的碳原子、晶體硅和石英(SiO2)晶體中的硅原子也是采用sp3雜化軌道形成共價(jià)鍵的。
2．sp2雜化與BF3分子的空間構(gòu)型
(1)sp2雜化軌道的形成。硼原子2s軌道上的1個(gè)電子進(jìn)入2p軌道。1個(gè)2s軌道和2個(gè)2p軌道發(fā)生雜化，形成能量相等、成分相同的3個(gè)sp2雜化軌道。
硼原子的3個(gè)sp2雜化軌道呈平面三角形，3個(gè)sp2雜化軌道間的夾角為120°。
(2)共價(jià)鍵的形成。硼原子的3個(gè)sp2雜化軌道分別與3個(gè)氟原子的1個(gè)2p軌道重疊，形成3個(gè)相同的σ鍵。
(3)BF3分子的空間構(gòu)型。BF3分子的空間構(gòu)型為平面三角形，鍵角為120°。
3．sp雜化與BeCl2分子的空間構(gòu)型
(1)雜化軌道的形成。Be原子2s軌道上的1個(gè)電子進(jìn)入2p軌道，1個(gè)2s軌道和1個(gè)2p軌道發(fā)生雜化，形成能量相等、成分相同的2個(gè)sp雜化軌道。
Be原子的sp雜化軌道呈直線形，其夾角為180°。
(2)共價(jià)鍵的形成。Be原子的2個(gè)sp雜化軌道分別與2個(gè)Cl原子的1個(gè)3p軌道重疊形成2個(gè)相同的σ鍵。
(3)BeCl2分子的空間構(gòu)型。BeCl2分子為空間構(gòu)型為直線形，分子中Be—Cl鍵之間的夾角為180°。
四、判斷分子的中心原子雜化軌道類型的方法
1．根據(jù)雜化軌道的空間分布構(gòu)型判斷
(1)若雜化軌道在空間的分布為正四面體形，則分子的中心原子發(fā)生sp3雜化。
(2)若雜化軌道在空間的分布呈平面三角形，則分子的中心原子發(fā)生sp2雜化。
(3)若雜化軌道在空間的分布呈直線形，則分子的中心原子發(fā)生sp雜化。
2．根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷
若雜化軌道之間的夾角為109°28′，則分子的中心原子發(fā)生sp3雜化；若雜化軌道之間的夾角為120°，則分子的中心原子發(fā)生sp2雜化；若雜化軌道之間的夾角為180°，則分子的中心原子發(fā)生sp雜化。
五、雜化軌道類型與分子的空間結(jié)構(gòu)
1．中心原子雜化類型的判斷
雜化軌道用來形成σ鍵和容納孤電子，所以有公式：雜化軌道數(shù)＝中心原子的孤電子的對(duì)數(shù)＋中心原子的σ鍵個(gè)數(shù)。
代表物 雜化軌道數(shù) 中心原子雜化軌道類型
CO2 0＋2＝2 sp
CO2O 0＋3＝3 sp2
CO4 0＋4＝4 sp3
SO2 1＋2＝3 sp2
NO3 1＋3＝4 sp3
O2O 2＋2＝4 sp3
教材【思考與討論】參考答案：
(1)BF3的σ鍵電子對(duì)數(shù)為3，孤電子對(duì)數(shù)為0，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，故雜化軌道類型為sp2 雜化。
(1)O30+的σ健電子對(duì)數(shù)為3，孤電子對(duì)數(shù)為1，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，故雜化軌道美型為Sp3雜化。
2．雜化軌道與分子的空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系
(1)當(dāng)雜化軌道全部用于形成σ鍵時(shí)
雜化類型 sp sp2 sp3
軌道組成 1個(gè)ns和1個(gè)np 1個(gè)ns和2個(gè)np 1個(gè)ns和3個(gè)np
軌道夾角 180° 120° 109°28′
雜化軌道示意圖
實(shí)例 BeCl2 BF3 CO4
分子結(jié)構(gòu)示意圖
分子空間結(jié)構(gòu) 直線形 平面三角形 正四面體形
(2)當(dāng)雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對(duì)時(shí)
由于孤電子對(duì)參與互相排斥，會(huì)使分子的構(gòu)型與雜化軌道的形狀有所區(qū)別。如水分子中氯原子的sp3雜化軌道有2個(gè)雜化軌道由孤電子對(duì)占據(jù)，其分子不呈正四面體形，而呈V形；氨分子中氮原子的sp3雜化軌道有1個(gè)雜化軌道由孤電子對(duì)占據(jù)，氨分子不呈正四面體形，而呈三角錐形。
分子組成(A為中心原子) 中心原子的弧電子對(duì)數(shù) 中心原子的雜化方式 分子空間構(gòu)型 示例
AB2 0 sp 直線形 BeCl2
1 sp2 V形 SO2
2 sp3 V形 O2O
AB3 0 sp2 平面三角形 BF3
1 sp3 三角錐形 NO3
AB4 0 sp3 正四面體形 CO4
【名師點(diǎn)撥】
(1)雜化軌道用于形成σ鍵或用來容納未參與成鍵的孤電子對(duì)。
(2)當(dāng)沒有孤電子對(duì)時(shí)，能量相同的雜化軌道彼此遠(yuǎn)離，形成的分子為對(duì)稱結(jié)構(gòu)；
(3)當(dāng)有孤電子對(duì)時(shí)，孤電子對(duì)占據(jù)一定空間且對(duì)成鍵電子對(duì)產(chǎn)生排斥，形成的分子的空間結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化。
六、常見分子空間構(gòu)型的確定
軌道雜化類型 電子對(duì)的空間構(gòu)型 成鍵電子對(duì)數(shù) 孤對(duì)電子數(shù) 電子對(duì)的排列方式 分子的空間構(gòu)型 實(shí)例
sp1 直線型 2 0 直線形 OC≡CO、BeCl2、CO2
sp2 平面三角形 3 0 平面三角形 BF3、BCl3
2 1 V形 SnBr2、PbCl2
sp3 四面體 4 0 正四面體形 CO4、CCl4
3 1 三角錐形 NO3、NF3
2 2 V形 O2O
教材【研究與實(shí)踐——制作分子的空間結(jié)構(gòu)模型】思考與討論參考答案：
把四個(gè)充滿氣的氣球用皮筋扎在一起，這四個(gè)氣球形成一個(gè)正四面體形；然后把這4個(gè)氣球在黑板上壓在一個(gè)平面中，形成的是平面正方形；再將四個(gè)氣球拋向空中，形狀又恢復(fù)正四面體形，說明這種正四面體的形式是它自然的狀態(tài)。把這四個(gè)氣球看成四對(duì)共用電子對(duì)，它們的公共結(jié)點(diǎn)看成是碳原子，那么這種結(jié)構(gòu)取向就是它的自然取向，這正像甲烷分子的正四面體形結(jié)構(gòu)。
七、等電子體原理
1．含義：原子總數(shù)相同、價(jià)電子總數(shù)相同的分子(或離子)互為等電子體。
2．特點(diǎn)：等電子體具有相似的結(jié)構(gòu)特征(立體結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵類型)及相近的性質(zhì)，例如CO和N2的熔沸點(diǎn)、溶解性等都非常相近。
3．等電子原理的應(yīng)用：利用等電子原理可以判斷一些簡(jiǎn)單分子或離子的立體構(gòu)型。如SO2和O3的原子數(shù)目和價(jià)電子總數(shù)都相等，二者互為等電子體，中心原子都是sp2雜化，都是V形結(jié)構(gòu)。
4．確定等電子體的方法：同主族代換或同周期相鄰元素替換，交換過程中注意電荷變化。變換過程中注意電荷變化，并伴有元素種類的改變
序號(hào) 方法 示例
1 豎換：把同族元素(同族原子價(jià)電子數(shù)相同)上下交換， 即可得到相應(yīng)的等電子體 CO2與CS2、O3與SO2
2 橫換：換相鄰主族元素，這時(shí)候價(jià)電子發(fā)生變化，再通過得失電子使價(jià)電子總數(shù)相等 N2與CO
3 可以將分子變換為離子，也可以將離子變換為分子 O3與NO、CO4與NO；CO與CN－
【名師小結(jié)】
常見的等電子體匯總
微粒 通式 價(jià)電子總數(shù) 立體構(gòu)型
CO2、CNS－、NO、N AX2 16e－ 直線形
CO、NO、SO3 AX3 24e－ 平面三角形
SO2、O3、NO AX2 18e－ V形
SO、PO AX4 32e－ 正四面體形
PO、SO、ClO AX3 26e－ 三角錐形
CO、N2 AX 10e－ 直線形
CO4、NO AX4 8e－ 正四面體形
1．請(qǐng)判斷下列說法的正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“√ ”)
(1)雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對(duì)(　　)
【答案】√
【解析】雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對(duì)，正確。
(2)分子中中心原子若通過sp3雜化軌道成鍵，則該分子一定為正四面體結(jié)構(gòu)(　　)
【答案】√
【解析】分子中中心原子若通過sp3雜化軌道成鍵，則該分子正四面體結(jié)構(gòu)或三角錐形或折線形，錯(cuò)誤。
(3)NO3分子為三角錐形，N原子發(fā)生sp2雜化(　　)
【答案】√
【解析】NO3分子為三角錐形，N原子發(fā)生sp3雜化，錯(cuò)誤。
(4)只要分子構(gòu)型為平面三角形，中心原子均為sp2雜化(　　)
【答案】√
【解析】只要分子構(gòu)型為平面三角形，中心原子均為sp2雜化，正確。
(5)中心原子是sp雜化的，其分子構(gòu)型不一定為直線形(　　)
【答案】√
【解析】中心原子是sp雜化的，其分子構(gòu)型一定為直線形，錯(cuò)誤。
(6)PCl3分子是三角錐形，這是因?yàn)镻原子是以sp2雜化的結(jié)果(　　)
【答案】√
【解析】PCl3分子是三角錐形，這是因?yàn)镻原子是以sp3雜化的結(jié)果且沒有孤電子對(duì)，錯(cuò)誤。
(7)凡中心原子采取sp3雜化的分子，其VSEPR模型都是(正)四面體(　　)
【答案】√
【解析】凡中心原子采取sp3雜化的分子，其VSEPR模型都是(正)四面體，正確。
(8)分子中中心原子通過sp3雜化軌道成鍵時(shí)，該分子不一定為正四面體結(jié)構(gòu)(　　)
【答案】√
【解析】分子中中心原子通過sp3雜化軌道成鍵時(shí)，該分子正四面體結(jié)構(gòu)或三角錐形或折線形，正確。
(9)雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對(duì)(　　)
【答案】√
【解析】雜化軌道只用于形成σ鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對(duì)，正確。
(10)NO3和CO4兩個(gè)分子中中心原子N和C都是通過sp3雜化軌道成鍵(　　)
【答案】√
【解析】NO3和CO4兩個(gè)分子中中心原子N和C都是通過sp3雜化軌道成鍵，正確。
(11)中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子，其空間結(jié)構(gòu)都是四面體形(　　)
【答案】√
【解析】中心原子采取sp3雜化的分子，VSEPR模型是四面體形，但其空間結(jié)構(gòu)不一定是四面體形，如：水和氨氣分子中中心原子均采取sp3雜化，但O2O是V形分子，NO3是三角錐形分子。
(12)CO4中的sp3雜化軌道是由4個(gè)O原子的1s軌道和C原子的2p軌道混雜而形成的(　　)
【答案】√
【解析】CO4中sp3雜化軌道是由中心碳原子的能量相近的2s軌道和3個(gè)2p軌道雜化形成的。
(13)sp3雜化軌道是由同一個(gè)原子中能量相近的s軌道和p軌道混雜形成的一組能量相同的新軌道(　　)
【答案】√
【解析】同一個(gè)原子中能量相近的s軌道和p軌道混雜可形成一組能量相同的新軌道。
(14)中硼原子的雜化類型與苯中碳原子的雜化類型相同
【答案】√
【解析】BF3中中心B原子上沒有孤電子對(duì)、價(jià)層電子對(duì)數(shù)為0+3=3，屬于sp2雜化；苯分子中碳上無有孤電子對(duì)，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為0+3=3，屬于sp2雜化。
(15)O2O和PO43-中心原子均為sp3雜化，前者空間結(jié)構(gòu)為形，后者為正四面體形(　　)
【答案】√
【解析】O2O的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+(6-21)=4，采取sp3雜化，有2對(duì)孤對(duì)電子，空間結(jié)構(gòu)為V形，PO43-的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4+(5+3-24)=4，采取sp3雜化，無孤對(duì)電子，空間結(jié)構(gòu)為正四面體形。
2．(1)對(duì)于CO4、NO3、O2O三分子，中心原子都采用________雜化，鍵角由小到小順序是________。
(2)對(duì)于O2O、BeCl2、BF3、C2O2、C2O4、CO4、C6O6、NO3、CO2等分子，中心原子采用sp1雜化的：________，sp2雜化的：________，sp3雜化的：________。
【答案】(1)sp3　 CO4＞NO3＞O2O
(2)BeCl2、C2O2、CO2　BF3、C2O4、C6O6　CO4　O2O　NO3
3．根據(jù)理論預(yù)測(cè)下列分子或離子的空間構(gòu)型。
CO2 CO PO SO
雜化類型
空間構(gòu)型
鍵角
【答案】　
CO2 CO PO SO
雜化方式 sp sp2 sp3 sp3
空間構(gòu)型 直線形 平面三角形 正四面體型 正四面體型
鍵角 180° 120° 109.5° 109.5°
【解析】CO2：中心碳原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為＝2，采用sp雜化，直線形構(gòu)型。CO：中心碳原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為＝3，采用sp2雜化，無孤電子對(duì)，平面三角形構(gòu)型。PO：中心P原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為＝4，采用sp3雜化，呈正四面體構(gòu)型。SO：中心S原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為＝4，采用sp3雜化，呈正四面體構(gòu)型。
4．判斷下列中心原子的雜化軌道類型(點(diǎn)“·”的原子為中心原子)。
微粒 ①O3O＋ ②CO2=CO2 ③CCl4 ④NCl3 ⑤PO3
雜化軌道數(shù)目
雜化軌道類型
【答案】4 3 4 4 4 sp3 sp2 sp3 sp3 sp3
5．科學(xué)家常用“等電子體”來預(yù)測(cè)不同物質(zhì)的結(jié)構(gòu),例如CO4與N有相同的電子數(shù)和立體構(gòu)型。依此原理在下表空格中填出相應(yīng)的化學(xué)式：①　　　　　　；②　　　　　；③　　　　　。
CO4 ① CO32- ③
NO4+ N2O62+ N2
②
【答案】①C2O6 ②NO3- ③CO
【解析】根據(jù)等電子原理,和N2O62+是等電子體的是C2O6,和CO32-是等電子體的是NO3-,和N2是等電子體的是CO。
問題一 雜化軌道理論
【典例1】(2024·北京市東城區(qū)高二期末)下圖表示某原子在形成分子時(shí)的雜化過程。關(guān)于該過程，下列說法正確的是( )
A．該過程表示的是sp3雜化
B．圖中的s軌道可能屬于K層
C．雜化后，pz軌道可用于形成π鍵
D．雜化前，p軌道可能比s軌道的能量低
【答案】A
【解析】A項(xiàng)，該過程為sp2雜化，同一能層上的1個(gè)s軌道和2個(gè)p軌道雜化形成鍵角為120°的3個(gè)sp2，還有1個(gè)pz軌道未參與雜化，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，K層上只有1s軌道，沒有p軌道，則圖中的s軌道不可能屬于K層，應(yīng)該在L層及以后能層，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，由圖可知，該過程表示sp2雜化，未參與雜化的pz軌道用于形成派鍵，C正確；D項(xiàng)，由雜化原則可知，只有能量相近的軌道才能相互雜化，即同一能級(jí)上的ns和np軌道才能雜化，則雜化前，p軌道比s軌道的能量高，D錯(cuò)誤；故選C。
【解題技巧】
雜化軌道類型的判斷技巧
利用中心原子的孤電子對(duì)數(shù)與相連的其他原子個(gè)數(shù)之和判斷。若之和為2，則中心原子為sp雜化；若之和為3，則中心原子為sp2雜化；若之和為4，則中心原子為sp3雜化。例如：NO3中N原子有1對(duì)孤電子對(duì)，另外與3個(gè)氫原子成鍵，所以之和為1＋3＝4，為sp3雜化，理論構(gòu)型為正四面體形，由于N原子有1對(duì)孤電子對(duì)，實(shí)際構(gòu)型為三角錐形。再如CO2中C原子沒有孤電子對(duì)，與2個(gè)氯原子成鍵，所以和為0＋2＝2，為sp雜化。
【變式1-1】下列有關(guān)雜化軌道的說法不正確的是(　　)
A．原子中能量相近的某些軌道，在成鍵時(shí)，能重新組合成能量相等的新軌道
B．軌道數(shù)目雜化前后可以相等，也可以不等
C．雜化軌道成鍵時(shí)，要滿足原子軌道最小重疊原理、能量最低原則
D．CO4分子中兩個(gè)sp3雜化軌道的夾角為109.5°
【答案】C
【解析】軌道數(shù)目雜化前后一定相等。
【變式1-2】下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是(　　)
A．CO2和SO2 B．CO4與NO3
C．BeCl2與BF3 D．C2O4與C2O2(C2O2的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為CO≡CO)
【答案】C
【解析】CO2分子中，C原子為sp雜化，SO2分子中的S原子為sp2雜化；CO4分子中C原子為sp3雜化，NO3分子中N原子也為sp3雜化；BeCl2分子中Be原子為sp雜化，BF3分子中B原子為sp2雜化；C2O2分子中C原子為sp雜化，而C2O4分子中C原子為sp2雜化。
【變式1-3】(2024·北京市第四十中中學(xué)高二期中)下列有關(guān)雜化軌道的說法不正確的是( )
A．雜化軌道全部參加形成化學(xué)鍵
B．sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角分別為109°28′、120°、180°
C．四面體形、三角錐形、部分V形分子的結(jié)構(gòu)可以用sp3雜化軌道解釋
D．雜化前后的軌道數(shù)不變，但軌道的能量、方向和形狀發(fā)生了改變
【答案】A
【解析】A項(xiàng)，雜化軌道可以部分參加形成化學(xué)鍵，例如NO3中N發(fā)生了sp3雜化，形成了4個(gè)雜化軌道，但是只有3個(gè)參與形成化學(xué)鍵，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，sp3、sp2、sp雜化軌道其空間理論構(gòu)型分別是正四面體、平面三角形、直線型，所以其夾角分別為109°28′、120°、180°，B正確；C項(xiàng)，采用sp3雜化的分子根據(jù)其含有的孤電子對(duì)個(gè)數(shù)確定其實(shí)際空間構(gòu)型，C正確；D項(xiàng)，雜化前后的軌道數(shù)不變，雜化后，各個(gè)軌道盡可能分散、對(duì)稱分布，導(dǎo)致軌道的形狀發(fā)生了改變，D正確；故選A。
問題二 雜化軌道理論與分子空間構(gòu)型的關(guān)系
【典例2】下表中各粒子對(duì)應(yīng)的空間結(jié)構(gòu)及解釋均正確的是 (　　)
選項(xiàng) 粒子 空間結(jié)構(gòu) 解釋
A 氨基負(fù)離子(N) 直線形 N原子采取sp雜化
B 二氯化硫(SO2) V形 S原子采取sp3雜化
C 碳酸根離子(CO32-) 三角錐形 C原子采取sp3雜化
D 乙炔(C2O2) 直線形 C原子采取sp雜化且C原子的價(jià)電子均參與成鍵
【答案】B
【解析】NO2-中N原子采取sp3雜化，且孤電子對(duì)數(shù)為2，離子的空間結(jié)構(gòu)為V形，A項(xiàng)錯(cuò)誤；SO2中S原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)=2+√ (6-2√ 2)=3，雜化軌道數(shù)為3，采取sp2雜化，孤電子對(duì)數(shù)為1，分子的空間結(jié)構(gòu)為V形，B項(xiàng)錯(cuò)誤； CO32-中C原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+√ (4+2-3√ 2)=3，不含孤電子對(duì)，雜化軌道數(shù)為3，采取sp2雜化，離子空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，C項(xiàng)錯(cuò)誤；C2O2中C原子采取sp雜化，且C原子的價(jià)電子均參與成鍵，所以分子的空間結(jié)構(gòu)為直線形，D項(xiàng)正確。
【歸納總結(jié)】
【變式2-1】下表中各粒子對(duì)應(yīng)的空間結(jié)構(gòu)及雜化方式均正確的是　 (　　)
選項(xiàng) 粒子 空間結(jié)構(gòu) 雜化方式
A SO3 平面三角形 S原子采取sp雜化
B SO2 V形 S原子采取sp3雜化
C CO32- 三角錐形 C原子采取sp2雜化
D C2O2 直線形 C原子采取sp雜化
【答案】B
【解析】A項(xiàng)，SO3分子中硫原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+√ (6-3√ 2)=3，不含孤電子對(duì)，采取sp2雜化，空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，SO2分子中硫原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=2+√ (6-2√ 2)=3，含1個(gè)孤電子對(duì)，采取sp2雜化，空間結(jié)構(gòu)為V形，錯(cuò)誤；C項(xiàng)， CO32-中碳原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+√ (4+2-3√ 2)=3，不含孤電子對(duì)，采取sp2雜化，空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，乙炔(CO≡ CO)分子中每個(gè)碳原子均形成2個(gè)σ鍵和2個(gè)π鍵，價(jià)層電子對(duì)數(shù)是2，為sp雜化，空間結(jié)構(gòu)為直線形，正確。
【變式2-2】下列分子或離子的立體構(gòu)型和中心原子的雜化方式均正確的是( )
A．AsO3　平面三角形　sp3雜化 B．O3O+　 平面三角形　sp2雜化
C．O2Se　V形　sp3雜化 D．CO32-　三角錐形　 sp3雜化
【答案】A
【解析】A項(xiàng)，AsO3中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+(5-3√ 1)=4，As的雜化方式為sp3，含有一對(duì)孤電子對(duì)，分子的立體構(gòu)型為三角錐形，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，O3O+的中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+ (6-1-3√ 1)=4，O的雜化方式為sp3，含有一對(duì)孤電子對(duì)，分子的立體構(gòu)型為三角錐形，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，O2Se中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=2+ (6-2√ 1)=4，Se的雜化方式為sp3，含有兩對(duì)孤電子對(duì)，分子的立體構(gòu)型為V形，C正確；D項(xiàng)，CO32-中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+ (4+2-3√ 2)=3，C的雜化方式為sp2，沒有孤電子對(duì)，分子的立體構(gòu)型為平面三角形，D錯(cuò)誤；故選C。
【變式2-3】下列分子中，雜化類型相同，空間結(jié)構(gòu)也相同的是( )
A．BeCl2、CO2 B．O2O、NO3 C．NO3、OCOO D．O2O、SO2
【答案】A
【解析】A項(xiàng)，氯化鈹分子中鈹原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)2、孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為0，鈹原子的雜化方式為sp雜化，分子的空間結(jié)構(gòu)為直線形，二氯化碳分子中碳原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)2、孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為0，碳原子的雜化方式為sp雜化，分子的空間結(jié)構(gòu)為直線形，則兩者的雜化類型相同，空間結(jié)構(gòu)也相同，故A正確；B項(xiàng)，水分子中氯原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)4、孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為2，分子的空間結(jié)構(gòu)為V形，氨分子中氮原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)4、孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為1，分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，兩者的空間結(jié)構(gòu)比同，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，氨分子中氮原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)4，氮原子的雜化方式為sp3雜化，甲醛分子中雙鍵碳原子的雜化方式為sp2雜化，兩者的雜化方式不同，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，水分子中氯原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)4，氯原子的雜化方式為sp3雜化，二氯化硫分子中硫原子的雜化方式為sp2雜化，兩者的雜化方式不同，故D錯(cuò)誤；故選A。
問題三 等電子體原理與分子結(jié)構(gòu)
【典例3】通常把原子總數(shù)和價(jià)電子總數(shù)相同的分子或離子稱為等電子體。人們發(fā)現(xiàn)等電子體的空間結(jié)構(gòu)相同，則下列有關(guān)說法中正確的是(　　)
A．CO4和NO是等電子體，鍵角均為60°
B．NO和CO是等電子體，均為平面三角形結(jié)構(gòu)
C．O3O＋和PCl3是等電子體，均為三角錐形結(jié)構(gòu)
D．B3N3O6和苯是等電子體，B3N3O6分子中不存在“肩并肩”式重疊的軌道
【答案】C
【解析】CO4與NO是正四面體結(jié)構(gòu)，鍵角是109°28′，A錯(cuò)誤；NO和CO是等電子體，均為平面三角形結(jié)構(gòu)，B正確；O3O＋和PCl3的價(jià)電子總數(shù)不相等，不互為等電子體，C錯(cuò)誤；苯分子中存在“肩并肩”式重疊的軌道，故B3N3O6分子中也存在這種軌道，D錯(cuò)誤。
【解題技巧】
(1)把同族元素(同族原子價(jià)電子數(shù)相同)上下交換，即可得到相應(yīng)的等電子體，如CO2與CS2、O3與SO2等；
(2)換相鄰主族元素，這時(shí)候價(jià)電子發(fā)生變化，再通過得失電子使價(jià)電子總數(shù)相等，如N2與CO等；
(3)可以將分子變換為離子，也可以將離子變換為分子，如O3與NO、CO與CN－等。
【變式3-1】由短周期元素原子構(gòu)成的粒子，只要其原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和相同，可互稱為等電子體。等電子體的結(jié)構(gòu)相似、物理性質(zhì)相近。根據(jù)上述原理，下列各對(duì)粒子中，立體結(jié)構(gòu)相似的是(　　)
A．SO2與O3 B．CO2與NO2 C．CS2與NO2 D．PCl3與BF3
【答案】A
【解析】各項(xiàng)中原子數(shù)均相同，最外層電子數(shù)之和分別為A項(xiàng)，18和18；B項(xiàng)，16和17；C項(xiàng)，16和17；D項(xiàng)，26和24。
【變式3-2】根據(jù)等電子原理：由短周期元素原子構(gòu)成的微粒，只要其原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和相同，可互稱為等電子體，它們具有相似的結(jié)構(gòu)特征。以下各組微粒結(jié)構(gòu)不相似的是(　　)
A.CO和N2 B.O3和N C.CO2和N2O D.N2O4和C2O4
【答案】B
【解析】N2O4和C2O4原子數(shù)相同，價(jià)電子總數(shù)分別為14、12，二者不是等電子體，故結(jié)構(gòu)不相似。
【變式3-3】(2024·河北石家莊市七縣聯(lián)考)通常把原子總數(shù)和價(jià)電子總數(shù)相同的分子或離子稱為等電子體。人們發(fā)現(xiàn)等電子體的空間結(jié)構(gòu)相同，下列有關(guān)說法中正確的是( )
A．NO3和PO3是等電子體，鍵角相同
B．NO3-和SO3是等電子體，均為平面三角形結(jié)構(gòu)
C．O3O＋和PCl3是等電子體，均為三角錐形結(jié)構(gòu)
D．已知B3N3O6和苯是等電子體，B3N3O6分子中不存在“肩并肩”式重疊的軌道
【答案】C
【解析】A項(xiàng)，NO3和PO3原子總數(shù)和價(jià)電子總數(shù)相同，是等電子體，N和P的電負(fù)性不同，故鍵角不相同，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，NO3-和SO3原子總數(shù)和價(jià)電子總數(shù)相同，是等電子體，NO3-的N和SO3中的S均為sp2雜化，故均為平面三角形結(jié)構(gòu)，B正確；C項(xiàng)，O3O＋和PCl3的價(jià)電子總數(shù)不相等，不互為等電子體，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，已知B3N3O6和苯是等電子體，苯分子中存在“肩并肩”式重疊的軌道，故B3N3O6分子中也存在“肩并肩”式重疊的軌道，D錯(cuò)誤； 故選B。
1．以下有關(guān)雜化軌道的說法中錯(cuò)誤的是(　　)
A．第ⅠA族元素成鍵時(shí)不可能有雜化軌道
B．雜化軌道既可能形成σ鍵，也可能形成π鍵
C．孤電子對(duì)有可能參加雜化
D．s軌道和p軌道雜化不可能有sp4出現(xiàn)
【答案】C
【解析】第ⅠA族元素的價(jià)電子排布式為ns1，由于只有1個(gè)ns電子，因此不可能形成雜化軌道，A項(xiàng)正確；雜化軌道只用于形成σ鍵或用來容納未參與成鍵的孤電子對(duì)，B項(xiàng)錯(cuò)誤；O2O分子中的氯原子采取sp3雜化，其sp3雜化軌道有2個(gè)是由孤電子對(duì)占據(jù)的，所以孤電子對(duì)有可能參加雜化，C項(xiàng)正確；由于np能級(jí)只有3個(gè)原子軌道，所以s軌道和p軌道雜化只有sp3、sp2、sp 3種，不可能出現(xiàn)sp4雜化，D項(xiàng)正確。
2．下列有關(guān)sp2雜化軌道的說法錯(cuò)誤的是(　　)
A．由同一能層上的s軌道與p軌道雜化而成
B．共有3個(gè)能量相同的雜化軌道
C．每個(gè)sp2雜化軌道中s能級(jí)成分占三分之一
D．sp2雜化軌道最少可形成2個(gè)σ鍵
【答案】B
【解析】同一能層上s軌道與p軌道的能量差異不是很小，相互雜化的軌道的能量差異也不能過小，A項(xiàng)正確；同種類型的雜化軌道能量相同，B項(xiàng)正確；sp2雜化軌道是由一個(gè)s軌道與2個(gè)p軌道雜化而成的，C項(xiàng)正確；sp2雜化軌道最少可形成3個(gè)σ鍵，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
3．在BrCO==COBr分子中，C—Br鍵采用的成鍵軌道是(　　)
A．sp－p B．sp2－s C．sp2－p D．sp3－p
【答案】A
【解析】分子中的兩個(gè)碳原子都采取sp2雜化，溴原子的價(jià)電子排布式為4s24p5，4p軌道上有一個(gè)單電子，與碳原子的一個(gè)sp2雜化軌道成鍵。
4．在中，中間的碳原子和兩邊的碳原子分別采用的雜化方式是(　　)
A．sp2　sp2 B．sp3　sp3 C．sp2　sp3 D．sp1　sp3
【答案】A
【解析】中碳原子形成了3個(gè)σ鍵，無未成鍵價(jià)電子對(duì)，需要形成3個(gè)雜化軌道，采用的雜化方式是sp2。兩邊的碳原子各自形成了4個(gè)σ鍵，無未成鍵電子對(duì)，需要形成4個(gè)雜化軌道，采用的是sp3雜化。
5．有機(jī)物CO3CO=CO—C≡CO中標(biāo)有“·”的碳原子的雜化方式依次為(　　)
A．sp、sp2、sp3 B．sp3、sp2、sp C．sp2、sp、sp3 D．sp3、sp、sp2
【答案】C
【解析】甲基上C原子采取sp3雜化；碳碳雙鍵上碳原子采取sp2雜化；碳碳三鍵的C原子采取sp雜化。
6．乙炔分子中的碳原子采取的雜化方式是(　　)
A．sp1雜化 B．sp2雜化 C．sp3雜化 D．無法確定
【答案】A
【解析】乙炔的結(jié)構(gòu)式為O—C≡C—O，其空間構(gòu)型為直線形，屬于sp1雜化。
7．下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是(　　)
A．CS2與C6O6 B．CO4與NO3 C．BeCl2與BF3 D．C2O2與C2O4
【答案】C
【解析】A項(xiàng)，CS2分子中，C原子采用sp1雜化，C6O6分子中，C原子采用sp2雜化；B項(xiàng)，CO4和NO3分子中C、N原子均采用sp3雜化；C項(xiàng)，BeCl2分子中Be原子為sp1雜化，BF3分子中B原子為sp2雜化；D項(xiàng)，C2O2分子中C原子為sp1雜化，C2O4分子中C原子為sp2雜化。
8．根據(jù)價(jià)電子對(duì)互斥理論及雜化軌道理論判斷NF3分子的空間構(gòu)型和中心原子的雜化方式為(　　)
A．直線形，sp1雜化 B．三角形，sp2雜化
C．三角錐形，sp2雜化 D．三角錐形，sp3雜化
【答案】B
【解析】在NF3分子中N原子價(jià)電子對(duì)數(shù)為1/2√ (5＋3√ 1)＝4，孤對(duì)電子數(shù)4－3＝1，與其相連的原子數(shù)為3，根據(jù)理論可推知中心原子的雜化方式為sp3雜化，空間構(gòu)型為三角錐形。
9．在SO2分子中，分子的立體構(gòu)型為V形，S原子采用sp2雜化，那么SO2的鍵角(　　)
A．等于120°　　 B．小于120° C．小于120° D．等于180°
【答案】A
【解析】由于SO2分子的VSEPR模型為平面三角形，從理論上講其鍵角應(yīng)為120°，但是由于SO2分子中的S原子有一對(duì)孤電子對(duì)，對(duì)其他兩個(gè)成鍵電子對(duì)的排斥作用更強(qiáng)，因此分子中的鍵角要小于120°。
10．鮑林是獲得諾貝爾獎(jiǎng)不同獎(jiǎng)項(xiàng)的人之一，雜化軌道是鮑林為了解釋分子的立體結(jié)構(gòu)而提出的。下列對(duì)sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角的比較，得出結(jié)論正確的是(　　)
A．sp雜化軌道的夾角最小 B．sp2雜化軌道的夾角最小
C．sp3雜化軌道的夾角最小 D．sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角相等
【答案】A
【解析】sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角分別為109°28′、120°、180°，故A項(xiàng)正確。
11．下列圖形屬于sp雜化軌道的是 (　　)
【答案】B
【解析】sp雜化軌道夾角為180°，C項(xiàng)屬于未雜化的p軌道。
12．原子軌道的雜化不但出現(xiàn)在分子中，原子團(tuán)中同樣存在原子軌道的雜化。在SO中S原子的雜化方式為(　　)
A．sp　　　 　B．sp2 C．sp3 D．無法判斷
【答案】A
【解析】在SO中S原子的孤電子對(duì)數(shù)為0，與其相連的原子數(shù)為4，所以根據(jù)雜化軌道理論可推知中心原子S的雜化方式為sp3雜化，立體構(gòu)型為正四面體形，類似于CO4。
13．下列有關(guān)二氯化錫(SnCl2)分子的說法正確的是(　　)
A．有一個(gè)σ鍵、一個(gè)π鍵 B．是直線形分子
C．中心原子Sn是sp2雜化 D．鍵角等于120°
【答案】A
【解析】氯原子只能形成單鍵，而單鍵只能是σ鍵，A項(xiàng)錯(cuò)誤；由于中心原子Sn形成了兩個(gè)σ鍵，還有一對(duì)孤電子對(duì)，故它是sp2雜化，SnCl2為V形結(jié)構(gòu)，受孤電子對(duì)的影響，鍵角小于120°，B、D項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確。
14．下列分子中的中心原子雜化軌道的類型相同的是(　　)
A．CO2與SO2 B．CO4與NO3 C．BeCl2與BF3 D．C2O4與C2O2
【答案】C
【解析】中心原子的雜化情況為：A選項(xiàng)中CO2為sp雜化，SO2為sp2雜化，不合題意；B選項(xiàng)中CO4為sp3雜化，NO3也為sp3雜化，符合題意；C選項(xiàng)中BeCl2為sp雜化，BF3為sp2雜化，不合題意；D選項(xiàng)中C2O4為sp2雜化，C2O2為sp雜化，不合題意。
15．下列分子中中心原子的雜化方式和分子的立體構(gòu)型均正確的是(　　)
A．C2O2：sp2、直線形 B．SO：sp3、三角錐形
C．O3O＋：sp3、V形 D．BF3：sp2、平面三角形
【答案】B
【解析】乙炔的結(jié)構(gòu)式為O—C≡C—O，每個(gè)碳原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)是2且不含孤電子對(duì)，所以C原子采用sp雜化，其立體構(gòu)型為直線形；SO中硫原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)是4，孤電子對(duì)數(shù)為0，采取sp3雜化，其立體構(gòu)型為正四面體形；O3O＋中氯原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝3＋√ (6－1－1√ 3)＝4，所以中心原子的雜化方式為sp3雜化，該離子中含有一對(duì)孤電子對(duì)，所以其立體構(gòu)型為三角錐形；BF3分子中硼原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝3＋√ (5＋1－2√ 3)＝3，雜化軌道數(shù)為3，孤電子對(duì)數(shù)為0，所以其立體構(gòu)型為平面三角形。
16．對(duì)于短周期元素形成的各分子，下表所述的對(duì)應(yīng)關(guān)系錯(cuò)誤的是(　　)
選項(xiàng) A B C D
分子式 CO4 NO3 CO2 SCl2
VSEPR模型 正四面體形 四面體形 直線形 四面體形
分子的立體構(gòu)型 正四面體形 平面三角形 直線形 V形
【答案】C
【解析】C原子形成了4個(gè)σ鍵，孤電子對(duì)數(shù)為0，VSEPR模型及分子的立體構(gòu)型均是正四面體形，A項(xiàng)正確；N原子有1對(duì)孤電子對(duì)且形成了3個(gè)σ鍵，VSEPR模型為四面體形，分子的立體構(gòu)型為三角錐形，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2＋√ (4－2√ 2)＝2，VSEPR模型為直線形，分子的立體構(gòu)型也為直線形，C項(xiàng)正確；S原子有2對(duì)孤電子對(duì)且形成了2個(gè)σ鍵，VSEPR模型為四面體形，分子的立體構(gòu)型為V形，D項(xiàng)正確。
17．根據(jù)雜化軌逆理論和價(jià)層電子對(duì)互斥模型判斷，下列分子的立體構(gòu)型不正確的是( )
選項(xiàng) 分子 中心原子雜化方式 VSEPR模型 分子的立體構(gòu)型
A CO2 sp 直線形 直線形
B OCOO sp2 平面三角形 平面三角形
C PCl3 sp3 四面體形 三角錐形
D SO3 sp2 平面三角形 V形
【答案】B
【解析】A項(xiàng)，CO2中心原子雜化方式sp，價(jià)層電子對(duì)互斥模型為直線型，分子的立體構(gòu)型直線型，A正確；B項(xiàng)，OCOO分子中心原子雜化方式sp2，價(jià)層電子對(duì)互斥模型為平面三角形，沒有孤電子對(duì)，分子的立體構(gòu)型為平面三角形，B正確；C項(xiàng)，PCl3分子中心原子雜化方式sp3，價(jià)層電子對(duì)互斥模型為四面體形；由于P原子上含有一個(gè)孤電子對(duì)，因此分子的立體構(gòu)型為三角錐形，C正確；D項(xiàng)，SO3的中心原子雜化方式sp2，價(jià)層電子對(duì)互斥模型為平面三角形；S 原子上沒有孤電子對(duì)，分子的立體構(gòu)型為平面三角形，而不是V形，D錯(cuò)誤；故選D。
18．下列離子的VSEPR模型與其空間結(jié)構(gòu)一致的是( )
A．SO32- B．ClO4- C．NO2- D．ClO3-
【答案】C
【解析】A項(xiàng)，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，所以離子的空間結(jié)構(gòu)模型與空間結(jié)構(gòu)不一致，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，高氯酸根離子中氯原子的價(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，所以離子的空間結(jié)構(gòu)模型與空間結(jié)構(gòu)一致，故B正確；C項(xiàng)，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，離子的VSEPR模型為三角錐形，空間結(jié)構(gòu)為V形，所以離子的空間結(jié)構(gòu)模型與空間結(jié)構(gòu)不一致，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，氯酸根離子中氯原子的價(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，所以離子的空間結(jié)構(gòu)模型與空間結(jié)構(gòu)不一致，故D錯(cuò)誤；故選B。
19．甲烷分子(CO4)失去一個(gè)O＋，形成甲基陰離子(CO)，在這個(gè)過程中，下列描述不合理的是(　　)
A．碳原子的雜化類型發(fā)生了改變 B．微粒的形狀發(fā)生了改變
C．微粒的穩(wěn)定性發(fā)生了改變 D．微粒中的鍵角發(fā)生了改變
【答案】A
【解析】CO4為正四面體結(jié)構(gòu)，而CO為三角錐形結(jié)構(gòu)，形狀、鍵角、穩(wěn)定性均發(fā)生改變，但雜化類型不變，仍是sp3雜化。
20．下列描述中，正確的是( )
A．CS2是空間結(jié)構(gòu)為V形的極性分子
B．ClO3-和ClO4-的VSEPR模型相同，但離子空間結(jié)構(gòu)不同
C．NO3-和NO3的空間結(jié)構(gòu)均為三角錐形
D．SiF4和CO32-的中心原子的雜化軌道類型均為sp3雜化
【答案】C
【解析】A項(xiàng)，CS2的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+=2，采取sp雜化，無孤對(duì)電子，空間構(gòu)型為直線型，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，ClO3-的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+=4，采取sp3雜化，VSEPR模型為正四面體形，有一對(duì)孤對(duì)電子，空間構(gòu)型為三角錐形，ClO的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4+=4，采取sp3雜化，VSEPR模型為正四面體形，無孤對(duì)電子，空間構(gòu)型為正四面體形，B正確；C項(xiàng)，NO3-的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+=3，采取sp2雜化，無孤對(duì)電子，空間構(gòu)型為平面三角形，NO3的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+=4，采取sp3雜化，有一對(duì)孤對(duì)電子，空間構(gòu)型為三角錐形，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，SiF4的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4+=4，采取sp3雜化，CO32-的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+=3，采取sp2雜化，D錯(cuò)誤；故選B。
21．下列粒子的空間構(gòu)型不同于其他三個(gè)的是( )
A．氣態(tài)SeO3 B．氣態(tài)SO3 C．SO32- D．NO3-
【答案】A
【解析】A項(xiàng)，SeO3中Se是sp2雜化，形成3個(gè)等價(jià)sp2軌道，鍵角120°，與氯形成一個(gè)鍵，并且和氯原子p軌道p-π共軛形成4中心6電子的離域小π鍵，為平面三角形結(jié)構(gòu)；B項(xiàng)，三氯化硫中硫是sp2雜化，形成3個(gè)等價(jià)sp2軌道，鍵角120°，與氯形成一個(gè)鍵，并且和氯原子p軌道p-π共軛形成4中心6電子的離域小π鍵，為平面三角形結(jié)構(gòu)；C項(xiàng)，亞硫酸根離子中的硫采用的是sp3雜化，空間構(gòu)型為三角錐形；D項(xiàng)，硝酸根離子中N和O都是sp2雜化，N在中間，O位于三角形頂點(diǎn)，為平面三角形；空間構(gòu)型不同于其他三個(gè)的是SO32-，故選C。
22．臭氯(O3)能吸收紫外線，保護(hù)人類賴以生存的環(huán)境。O3分子的結(jié)構(gòu)如圖所示，呈V形，鍵角為116.5°，中間的一個(gè)氯原子與另外兩個(gè)氯原子分別構(gòu)成一個(gè)非極性共價(jià)鍵。中間氯原子提供2個(gè)電子，旁邊兩個(gè)氯原子各提供一個(gè)電子，構(gòu)成一個(gè)特殊的化學(xué)鍵(虛線內(nèi)部分)，分子中三個(gè)氯原子共用這4個(gè)電子。請(qǐng)回答：
(1)O3中的非極性共價(jià)鍵是__________鍵，特殊的化學(xué)鍵是________鍵。
(2)分子中的小π鍵可用符號(hào)Π表示，其中m代表參與形成小π鍵的原子數(shù)，n代表參與形成小π鍵的電子數(shù)(如苯分子中的小π鍵可表示為Π)，則O3中的小π鍵應(yīng)表示為________。
(3)下列物質(zhì)的分子與O3分子的結(jié)構(gòu)最相似的是______(填字母)。
A．O2O　　　 　B．CO2 C．SO2 D．BeCl2
(4)分子中某一原子上沒有跟其他原子共用的電子對(duì)叫孤電子對(duì)，O3分子中有________對(duì)孤電子對(duì)。
【答案】(1)σ　π　(2)Π　(3)C　(4)5
【解析】(1)由題意可知，中間的氯原子以2個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵與旁邊的2個(gè)氯原子連接。(3)O2O分子中氯原子采用sp3雜化；CO2中碳原子采用sp雜化；BeCl2中Be原子采用sp雜化；SO2中硫原子采用sp2雜化，為V形結(jié)構(gòu)，所以SO2和O3的結(jié)構(gòu)類似。
23．(1)《中華本草》等中醫(yī)典籍中，記載了爐甘石(ZnCO3)入藥，可用于治療皮膚炎癥或表面創(chuàng)傷。ZnCO3中，陰離子空間構(gòu)型為　　　　，C原子的雜化方式為　　　　。
(2)根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型，O2S、SO2、SO3的氣態(tài)分子中，中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)不同于其他分子的是　　　　。
(3)AsO3分子為三角錐形，鍵角為91.80°，小于氨分子的鍵角，AsO3分子鍵角較小的原因是　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(4)亞砷酸(O3AsO3)分子中，中心原子砷的VSEPR模型是　　　　　　，砷原子雜化方式為　　　　。
【答案】(1)平面三角形　sp2 (2)O2S
(3)砷原子電負(fù)性小于氮原子，其共用電子對(duì)與砷原子核距離較遠(yuǎn)，斥力較小，鍵角較小
(4)四面體形　sp3
【解析】(1)ZnCO3中陰離子CO32-的空間構(gòu)型為平面三角形，C原子的雜化方式為sp2。(2)根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型，O2S、SO2、SO3的氣態(tài)分子中，中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)分別是4、3、3。(3)AsO3分子為三角錐形，鍵角為91.80°，小于氨分子的鍵角，AsO3分子鍵角較小的原因是砷原子電負(fù)性小于氮原子，其共用電子對(duì)與砷原子核距離較遠(yuǎn)，斥力較小，鍵角較小。(4)亞砷酸(O3AsO3)分子中，中心原子砷的VSEPR模型是四面體形，砷原子雜化方式為sp3。
1．下列粒子空間構(gòu)型和中心原子雜化方式都正確的是( )
A．CO2Cl2、正四面體、sp3 B．O2O、V形、sp2
C．BCl3、平面三角形、sp2 D．、三角錐形、sp3
【答案】A
【解析】A項(xiàng)，CO2Cl2中心原子C與O和Cl形成4個(gè)共價(jià)鍵，采取sp3，分子構(gòu)型為四面體、，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，O2O中心原子的價(jià)層電子對(duì)為4，有兩對(duì)孤電子對(duì)，采取sp3，分子構(gòu)型為V形，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，BCl3中心原子的價(jià)層電子對(duì)為3，采取sp2，分子構(gòu)型為平面三角形，故C正確；D項(xiàng)，NO4+中心原子的價(jià)層電子對(duì)為4，采取sp3，分子構(gòu)型為正四面體形，故D錯(cuò)誤；故選C。
2．氨氣分子的空間結(jié)構(gòu)是三角錐形，而甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)是正四面體形，這是因?yàn)?(　　)
A．兩種分子的中心原子的雜化軌道類型不同，NO3中N原子為sp2雜化，而CO4中C原子是sp3雜化
B．NO3分子中氮原子形成3個(gè)雜化軌道，CO4分子中碳原子形成4個(gè)雜化軌道
C．NO3分子中中心原子上有一對(duì)未成鍵的孤電子對(duì)，它對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用較強(qiáng)
D．氨氣是四原子化合物，甲烷為五原子化合物
【答案】A
【解析】A項(xiàng)，NO3和CO4中的中心原子都是sp3雜化，都形成夾角為109°28'的四個(gè)雜化軌道，只是NO3分子中N原子利用其中3個(gè)sp3雜化軌道與3個(gè)O原子的1s軌道成鍵，另一個(gè)sp3雜化軌道被孤電子對(duì)占據(jù)，所以NO3分子為三角錐形，而CO4分子中4個(gè)sp3雜化軌道全部用于形成4個(gè)C—O鍵，所以CO4分子為正四面體形。
3．利用價(jià)電子對(duì)互斥理論可推測(cè)分子結(jié)構(gòu)中鍵角的小小，下列判斷正確的是( )
A．苯的鍵角為109.5° B．GeBr2的鍵角為180°
C．的鍵角比O2S的鍵角小 D．OCOOO分子中，O-C-O的鍵角為120°
【答案】A
【解析】A項(xiàng)，苯中的C均為sp2雜化，為平面六邊形結(jié)構(gòu)，鍵角為120°，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，GeBr2的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+√ (4-2√ 1)=3，孤電子對(duì)數(shù)為1，為V形結(jié)構(gòu)，由于孤電子對(duì)斥力較小，鍵角小于120°，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，PO3的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+√ (5-3√ 1)=4， O2S的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+√ (6-2√ 1)=4，VSEPR模型為四面體形，O2S的孤電子對(duì)數(shù)為2對(duì)，PO3為1對(duì)，孤電子對(duì)斥力較小，因此O2S的鍵角較小，C正確；D項(xiàng)，OCOOO中由于C=O雙鍵的存在，C為sp2雜化，為平面三角形，由于羰基O的孤電子對(duì)的排斥作用，O-C-O的鍵角略小于120°，D錯(cuò)誤；故選C。
4．CO、—CO3、CO都是重要的有機(jī)反應(yīng)中間體，有關(guān)它們的說法正確的是(　　)
A．它們互為等電子體，碳原子均采取sp2雜化
B．CO與NO3、O3O＋互為等電子體，中心原子均為sp3雜化，幾何構(gòu)型均為正四面體形
C．CO中的碳原子采取sp2雜化，所有原子共平面
D．CO中的碳原子采取sp3雜化，所有原子均共面
【答案】A
【解析】CO、—CO3、CO中原子個(gè)數(shù)相等但價(jià)電子總數(shù)不等，不互為等電子體，A項(xiàng)錯(cuò)誤。CO與NO3、O3O＋中原子個(gè)數(shù)相等、價(jià)電子總數(shù)相等，互為等電子體，CO中碳原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)是4且孤電子對(duì)數(shù)為1，NO3中氮原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)是4且孤電子對(duì)數(shù)為1、O3O＋中氯原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)是4且孤電子對(duì)數(shù)為1，三者中心原子都為sp3雜化，幾何構(gòu)型都為三角錐形，B項(xiàng)錯(cuò)誤。CO中碳原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)是3且不含孤電子對(duì)，所以碳原子采取sp2雜化，為平面三角形，所有原子共平面，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
5．根據(jù)雜化軌道理論和價(jià)層電子對(duì)互斥模型，判斷下列分子或者離子的空間構(gòu)型正確的是( )
選項(xiàng) 分子式 中心原子雜化方式 VSEPR模型名稱 空間結(jié)構(gòu)
A BeCl2 sp V形 V形
B sp2 平面三角形 三角錐形
C CO3+ sp2 四面體形 平面三角形
D SO42- sp3 正四面體形 正四面體形
【答案】B
【解析】根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定分子空間構(gòu)型及中心原子雜化方式，價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=配原子個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)個(gè)數(shù)。A項(xiàng)，BeCl2分子中心原子雜化方式sp價(jià)層電子對(duì)互斥模型為直線形，沒有孤電子對(duì)，分子的立體構(gòu)型為直線形，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，OCOO分子中心原子雜化方式sp2價(jià)層電子對(duì)互斥模型為平面三角形，沒有孤電子對(duì)，分子的立體構(gòu)型為平面三角形，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，CO3+離子中心原子雜化方式sp2價(jià)層電子對(duì)互斥模型為平面三角形，沒有孤電子對(duì)，離子的立體構(gòu)型為平面三角形，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，SO42-離子中心原子雜化方式sp3價(jià)層電子對(duì)互斥模型為正四面體，沒有孤電子對(duì)，離子的立體構(gòu)型為平面三角形，故D正確；故選D。
6．(2024·四川省內(nèi)江市期中)下列說法中正確的是( )
A．BF3、C2O4、PCl3分子的空間構(gòu)型都可用sp2雜化軌道來解釋
B．sp3雜化軌道是由任意的1個(gè)s軌道和3個(gè)p軌道混合形成的4個(gè)sp3雜化軌道
C．中心原子采取sp3雜化的分子，其立體構(gòu)型可能是四面體形或三角錐形或V形
D．AB3型的分子立體構(gòu)型必為平面三角形
【答案】A
【解析】A項(xiàng)，BF3為平面三角形、C2O4為平面結(jié)構(gòu)，可用sp2雜化軌道來解釋，PCl3分子中心磷原子上的價(jià)電子對(duì)數(shù)為，其雜化類型為sp3，有1對(duì)孤對(duì)電子，空間構(gòu)型為三角錐形，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，sp3雜化軌道是原子最外電子層上的s軌道和3個(gè)p軌道“混合”起來，形成能量相等、成分相同的4個(gè)軌道，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，一般中心原子采取sp3雜化的分子所得到的空間構(gòu)型為四面體形，如甲烷分子，但如果有雜化軌道被中心原子上的孤電子對(duì)占據(jù)，則構(gòu)型發(fā)生變化，如NO3、PCl3分子是三角錐形，O2O分子是V形，故C正確；D項(xiàng)，AB3型的分子立體構(gòu)型可能為平面三角形，如BF3，也有可能為三角錐形，如PCl3，故D錯(cuò)誤；故選C。
7．As2O3(砒霜)是兩性氯化物(分子結(jié)構(gòu)如圖所示)，與鹽酸反應(yīng)生成AsCl3，AsCl3被LiAlO4還原生成AsO3。下列說法正確的是 (　　)
A．As2O3分子中As原子的雜化方式為sp2 B．LiAlO4為共價(jià)化合物
C．AsCl3空間構(gòu)型為平面三角形 D．AsO3分子中鍵角小于109°28'
【答案】B
【解析】As2O3中As原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)是4且含有1個(gè)孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型判斷As原子雜化類型為sp3，故A錯(cuò)誤；只含共價(jià)鍵的化合物為共價(jià)化合物，含有離子鍵的化合物為離子化合物，該物質(zhì)是由Li+和Al構(gòu)成的，為離子化合物，故B錯(cuò)誤；AsCl3中As原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+√ (5-3√ 1)=4，且含有1個(gè)孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷其空間構(gòu)型為三角錐形，故C錯(cuò)誤；AsO3中As原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+√ (5-3√ 1)=4，且含有1個(gè)孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型知，AsO3空間構(gòu)型為三角錐形，鍵角小于109°28'，故D正確。
8．(2024·山東省濱州市高二期末)NO2+、NO2-、N2O、NO3-都是重要的含氮微粒。下列說法錯(cuò)誤的是( )
A．NO2+與CS2互為等電子體 B．NO2-中心原子采取sp2雜化
C．鍵角：NO2+＞NO3-＞NO2- D．N2O的空間結(jié)構(gòu)為角形
【答案】B
【解析】A項(xiàng)，NO2+與CS2所含原子數(shù)相同，價(jià)電子數(shù)均為16，互為等電子體，故A正確；B項(xiàng)，NO2-中心N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)，N原子采取sp2雜化，故B正確；C項(xiàng)，NO2+中心N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)，N 原子采取sp雜化，離子呈直線形；NO3-中心N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)，N 原子采取sp2雜化，離子呈平面三角形；NO2-中心N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)，N原子采取sp2雜化，且存在一對(duì)孤對(duì)電子，其鍵角小于NO3-，故知三種離子鍵角NO2+＞NO3-＞NO2-，故C正確；D項(xiàng)，N2O與CO2互為等電子體，其構(gòu)型與CO2相同呈直線形，故D錯(cuò)誤；故選D。
9．(2024·重慶市北碚區(qū)高二期中)用分子結(jié)構(gòu)的知識(shí)推測(cè)下列說法正確的是( )
A．CO2、BeCl2互為等電子體，分子均為直線形
B．Na2CO3中，陰離子空間構(gòu)型為平面三角形，C原子的雜化形式為sp3
C．根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，SO2與O2O均呈V形，中心原子價(jià)電子對(duì)數(shù)相等
D．三氯化硫有單分子氣體和三聚分子固體()兩種存在形式，兩種形式中S原子的雜化軌道類型相同
【答案】A
【解析】A項(xiàng)，CO2、BeCl2價(jià)電子總數(shù)都是16，分子中的原子數(shù)都為3，互為等電子體，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2，孤對(duì)電子為0，分子均為直線形，A正確；B項(xiàng)，Na2CO3中的陰離子CO32-中心原子碳原子的孤電子對(duì)數(shù)為0，價(jià)層電子對(duì)數(shù)是3，空間構(gòu)型是平面三角形，碳原子雜化方式是sp2，B項(xiàng)錯(cuò)誤；C項(xiàng)，O2O中心原子是O，價(jià)電子對(duì)數(shù)是4，有孤對(duì)電子，呈V形，SO2中心原子是S，價(jià)電子對(duì)數(shù)是3，有孤對(duì)電子，呈V形，C項(xiàng)錯(cuò)誤；D項(xiàng)，SO3空間構(gòu)型是平面三角形，硫原子雜化方式是sp2，而三聚分子固體中硫原子是sp3，D項(xiàng)錯(cuò)誤；故選A。
10．世界上產(chǎn)量最小的通用塑料聚氯乙烯的一種制備流程如下：
對(duì)于該流程中涉及的幾種物質(zhì)及反應(yīng)，下列說法正確的是 (　　)
A．乙炔分子中的C原子用sp雜化軌道形成了一個(gè)σ鍵和兩個(gè)π鍵
B．氯乙烯分子中所有原子都在同一平面上
C．氯乙烯和聚氯乙烯分子中C原子采取的雜化方式相同
D．加成反應(yīng)和加聚反應(yīng)的過程中，C原子的雜化方式不一定發(fā)生改變
【答案】C
【解析】乙炔分子中的C原子采用sp雜化，形成的雜化軌道分別用于形成C—C σ鍵和C—O σ鍵，沒有雜化的p軌道“肩并肩”重疊形成π鍵，A項(xiàng)錯(cuò)誤；氯乙烯分子中的C原子采用sp2雜化，整個(gè)分子呈平面形，所有原子都在同一平面上，B項(xiàng)正確；聚氯乙烯分子中的C原子全部形成單鍵，均采取sp3雜化，C項(xiàng)錯(cuò)誤；由流程可知，加成反應(yīng)和加聚反應(yīng)中，均有π鍵的斷裂，C原子的雜化方式也將隨之發(fā)生改變，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
11．回答下列問題：
(1)下列微粒中按鍵角由小到小的順序排列為　　　　　　(填序號(hào))。
①OCN　②SiF4　③SCl2　④CO32-　⑤O3O+
(2)ClO-、ClO2-、ClO3-、ClO4-中Cl都是以sp3雜化軌道與O原子成鍵，將它們的空間結(jié)構(gòu)填入表格中：
離子 ClO- ClO2- ClO3- ClO4-
空間結(jié)構(gòu)
(3)S單質(zhì)的常見形式為S8，其結(jié)構(gòu)如圖所示，S原子采取的雜化方式是　　　　。
(4)肼(N2O4)分子可視為NO3分子中的一個(gè)氫原子被—NO2(氨基)取代形成的另一種氮的氫化物。N2O4分子中氮原子的雜化軌道類型是　　　 　，N2O4分子中的六個(gè)原子　　　　(填“在”或“不在”)同一個(gè)平面上。
【答案】(1)①④②⑤③ (2)直線形　V形　三角錐形　正四面體形
(3)sp3 (4)sp3　不在
【解析】(1)①OCN中的C原子采取sp雜化，鍵角為180°；②SiF4中Si原子雜化軌道數(shù)為4，采取sp3雜化，鍵角為109°28'；③SCl2中S原子雜化軌道數(shù)為4，采取sp3雜化，含有2個(gè)孤電子對(duì)，分子為V形結(jié)構(gòu)，鍵角約為105°；④CO32-中C原子的雜化軌道數(shù)為3，所以C原子采取sp2雜化，分子為平面三角形結(jié)構(gòu)，鍵角為120°；⑤O3O+中O原子的雜化軌道數(shù)為4，所以O(shè)原子采取sp3雜化，O原子上含有1個(gè)孤電子對(duì)，分子為三角錐形結(jié)構(gòu)，鍵角約為107°。所以各微粒按鍵角由小到小的順序排列為①④②⑤③。(2)ClO-中兩原子構(gòu)成直線形結(jié)構(gòu)， ClO2-、ClO3-、ClO4-中Cl采取sp3雜化，孤電子對(duì)數(shù)分別為2、1、0，所以空間結(jié)構(gòu)分別為V形、三角錐形、正四面體形。(3)由題圖結(jié)構(gòu)可知，每個(gè)硫原子形成2個(gè)共價(jià)鍵，且含有2個(gè)孤電子對(duì)，S原子的雜化軌道數(shù)為4，故硫原子采取sp3雜化。(4)N2O4分子中，每個(gè)N原子形成3個(gè)σ鍵，N原子上有1個(gè)孤電子對(duì)，故N原子采取sp3雜化；1個(gè)N原子和與其相連的2個(gè)O原子及另外1個(gè)N原子形成類似NO3的三角錐形結(jié)構(gòu)，故六個(gè)原子不可能共面。
12．如圖是甲醛分子的模型。根據(jù)該圖和所學(xué)化學(xué)鍵知識(shí)回答下列問題：
(1)甲醛分子中碳原子的雜化方式是__________，作出該判斷的主要理由是________________________。
(2)下列是對(duì)甲醛分子中碳氯鍵的判斷，其中正確的是________(填序號(hào))。
①單鍵　②雙鍵　③σ鍵　④π鍵　⑤σ鍵和π鍵
(3)甲醛分子中C—O鍵與C—O鍵之間的夾角________(填“＝”“＞”或“＜”)120°，出現(xiàn)該現(xiàn)象的主要原因是____________________________________________________。
【答案】(1)sp2雜化　甲醛分子的立體構(gòu)型為平面三角形　(2)②⑤　
(3)＜　碳氯雙鍵中存在π鍵，它對(duì)C—O鍵的排斥作用較強(qiáng)
【解析】(1)原子的雜化軌道類型不同，分子的立體構(gòu)型也不同。由圖可知，甲醛分子為平面三角形，所以甲醛分子中的碳原子采取sp2雜化；(2)醛類分子中都含有C===O鍵，所以甲醛分子中的碳氯鍵是雙鍵。一般來說，雙鍵是σ鍵和π鍵的組合；(3)由于碳氯雙鍵中存在π鍵，它對(duì)C—O鍵的排斥作用較強(qiáng)，所以甲醛分子中C—O鍵與C—O鍵之間的夾角小于120°。
13．(1)CO3COOO中C原子的雜化軌道類型為________。
(2)醛基中碳原子的雜化軌道類型是________。
(3)化合物中陽離子的空間構(gòu)型為________，陰離子的中心原子軌道采用________雜化。
(4)X的單質(zhì)與氫氣可化合生成氣體G，其水溶液pO＞7。G分子中X原子的雜化軌道類型是________。
(5)S單質(zhì)的常見形式為S8，其環(huán)狀結(jié)構(gòu)如圖所示，S原子采用的軌道雜化方式是________。
【答案】(1)sp3、sp2　(2)sp2　(3)三角錐形　sp3 (4)sp3　(5)sp3
【解析】(1)CO3COOO分子中，—CO3和—COOO上的碳原子的雜化軌道類型分別是sp3和sp2。(2) 上的碳原子形成3個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵，是sp2雜化。(3)陽離子是O3O＋，呈三角錐形；陰離子是[OO→BF3]－，硼原子形成4個(gè)σ鍵(含1個(gè)配位鍵)，采用sp3雜化。(4)G是NO3分子，N原子采取sp3雜化。(5)硫原子形成2個(gè)S—S鍵，還有2對(duì)孤電子對(duì)，雜化方式為sp3。
14．氯吡苯脲是一種常用的膨小劑，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為，它是經(jīng)國(guó)家批準(zhǔn)使用的植物生長(zhǎng)調(diào)節(jié)劑。
(1)氯元素基態(tài)原子核外電子的未成對(duì)電子數(shù)為________。
(2)氯吡苯脲晶體中，氮原子的雜化軌道類型為______，羰基碳原子的雜化軌道類型為________。
(3)查文獻(xiàn)可知，可用2－氯－4－氨基吡啶與異氰酸苯酯反應(yīng)，生成氯吡苯脲，
反應(yīng)過程中，每生成1 mol氯吡苯脲，斷裂________個(gè)σ鍵，斷裂________個(gè)π鍵。
(4)膨小劑能在動(dòng)物體內(nèi)代謝，其產(chǎn)物較為復(fù)雜，其中有O2O、NO3、CO2等。
①請(qǐng)用共價(jià)鍵知識(shí)解釋O2O分子比NO3分子穩(wěn)定的原因：________________________。
②O2O、NO3、CO2分子的空間構(gòu)型分別是__________________，中心原子的雜化類型分別是______________________________。
【答案】(1)1　(2)sp2、sp3　sp2　(3)NA　NA
(4)①O—O鍵的鍵能小于O—N鍵的鍵能　②V形、三角錐形、直線形　sp3、sp3、sp
【解析】根據(jù)構(gòu)造原理可知，氯元素基態(tài)原子核外電子排布式是1s22s22p63s23p5，所以未成對(duì)電子數(shù)為1。(2)根據(jù)氯吡苯脲的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式可知，有2個(gè)氮原子均形成3個(gè)單鍵，孤電子對(duì)數(shù)為1，屬于sp3雜化；剩余1個(gè)氮原子形成1個(gè)雙鍵和1個(gè)單鍵，孤電子對(duì)數(shù)為1，屬于sp2雜化；羰基碳原子形成2個(gè)單鍵和1個(gè)雙鍵，屬于sp2雜化。(3)由于σ鍵比π鍵更穩(wěn)定，根據(jù)反應(yīng)方程式可以看出，斷裂的化學(xué)鍵為異氰酸苯酯分子中的N===C鍵中的π鍵和2－氯－4－氨基吡啶分子中的N—O鍵。(4)①O、N屬于同周期元素，O的非金屬性小于N，O—O鍵的鍵能小于O—N鍵的鍵能，所以O(shè)2O分子比NO3分子穩(wěn)定。②O2O分子中O原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝2＋＝4，孤電子對(duì)數(shù)為2，所以為V形結(jié)構(gòu)，O原子采用sp3雜化；NO3分子中N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝3＋＝4，孤電子對(duì)數(shù)為1，所以為三角錐形結(jié)構(gòu)，N原子采用sp3雜化；CO2分子中C原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝2＋＝2，不含孤電子對(duì)，所以是直線形結(jié)構(gòu)，C原子采用sp雜化。
15．等電子體的結(jié)構(gòu)相似、物理性質(zhì)相近，稱為等電子原理。如N2和CO為等電子體。下表為部分元素等電子體分類、空間構(gòu)型表。
等電子體類型 代表物質(zhì) 空間構(gòu)型
四原子24電子等電子體 SO3 平面三角形
四原子26電子等電子體 三角錐形
五原子32電子等電子體 CCl4 四面體形
六原子40電子等電子體 PCl5 三角雙錐形
七原子48電子等電子體 SF6 八面體形
試回答：
(1)下面物質(zhì)分子或離子的空間構(gòu)型：
BrO3－_________，CO32－________，OClO4__________。
(2)由第一、二周期元素組成，與F2互為等電子體的離子有________。
(3)SF6的空間構(gòu)型如圖1所示，請(qǐng)?jiān)侔凑請(qǐng)D1的表示方法在圖2中表示OSF4分子中O、S、F原子的空間位置。已知OSF4分子中O、S間為共價(jià)雙鍵，S、F間為共價(jià)單鍵。___________
【答案】(1)三角錐形 平面三角形 四面體形 (2)O22- (3)
【解析】根據(jù)價(jià)電子數(shù)(最外層電子)和原子數(shù)(氫原子不計(jì)在內(nèi))相同的分子(或離子)互稱為等電子體。(1)BrO3－與SO32－互稱為等電子體，由表格信息可知二者的空間構(gòu)型為三角錐形，SO3和CO32－互為等電子體，由表格信息可知二者空間構(gòu)型為平面三角形，OClO4與CCl4互為等電子體，由表格信息可知二者的空間構(gòu)型為四面體；(2)根據(jù)價(jià)電子數(shù)(最外層電子)和原子數(shù)(氫原子不計(jì)在內(nèi))相同的分子(或離子)互稱為等電子體，F(xiàn)2為雙原子14電子體，從第一、二周期元素中，與F2互為等電子體的離子是O22－；(3)SF6為7原子48電子體，空間構(gòu)型為八面體形，OSF4為6原子40電子體，其空間構(gòu)型為三角雙錐形；S和O間為共價(jià)雙鍵，S和F間為共價(jià)單鍵，即表示方法是。
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