資源簡介

(共54張PPT)
專題4　分子空間結構與物質性質
第一單元　分子的空間結構
微專題5　雜化軌道類型和鍵角大小的判斷方法
專題　精講
一、雜化軌道類型的判斷
1. 由雜化軌道數目判斷
雜化軌道數＝中心原子孤電子對數＋中心原子結合的原子數＝價電子對數。
即：
雜化軌道數 2 3 4
雜化軌道類型 sp sp2 sp3
2. 根據雜化軌道的空間分布判斷
（1）若雜化軌道在空間的分布為正四面體形或三角錐形，則分子的中心原子采取sp3 雜化；
（2）若雜化軌道在空間的分布為平面三角形，則分子的中心原子采取sp2雜化；
（3）若雜化軌道在空間的分布為直線形，則分子的中心原子采取sp雜化。
3. 根據雜化軌道之間的夾角判斷
若雜化軌道之間的夾角為109°28'，則分子的中心原子采取sp3雜化；若雜化軌道之間 的夾角為120°，則分子的中心原子采取sp2雜化；若雜化軌道之間的夾角為180°， 則分子的中心原子采取sp雜化。
4. 有機物中碳原子的雜化方式可根據成鍵情況判斷
若碳原子形成的全部為單鍵，則為sp3雜化，若有一個雙鍵，則為sp2雜化，若有三 鍵，則為sp雜化。
二、鍵角大小的判斷
1. 看中心原子雜化類型
中心原子雜化類型是決定鍵角大小的最根本的原因，如下表：
中心原子雜化類型 sp sp2 sp3
雜化軌道空間分布
直線形
平面三角形
正四面體形
軌道夾角 180° 120° 109°28'
中心原子分別為sp3、sp2和sp雜化類型的，它們對應的鍵角會依次增大。
2. 中心原子孤電子對數
對于中心原子雜化類型相同的分子，中心原子所含孤電子對數目越多，鍵角越小。
3. 看電負性
對于中心原子雜化類型且孤電子對數相同的分子，可以比較原子的電負性。
（1）若中心原子相同，則配位原子電負性越大，鍵角越小；
如：NF3鍵角小于NCl3。
（2）若配位原子相同，則中心原子電負性越大，鍵角越大。
如H2O、H2S中，中心原子均為sp3雜化，分子空間結構均為V形，由于電負性：O＞ S，吸引電子的能力：O＞S，且鍵長：O—H鍵＜S—H鍵，使得H2O、H2S中成鍵電子 對間的斥力逐漸減弱，鍵角依次減小，即鍵角：H2O＞H2S。
4. 看斥力
同一粒子中不同共價鍵的鍵角，由于斥力：雙鍵間＞雙鍵與單鍵間＞單鍵間，則鍵角 大小不同。如甲醛中： ，鍵角：α＞β。
A. sp－p B. sp2－s
C. sp2－p D. sp3－p
C
A. BeCl2與BF3 B. CO2與SO2
C. CCl4與NH3 D. C2H2與C2H4
解析：A項中，BeCl2分子、BF3分子中雜化軌道數分別為2、3，中心原子雜化軌道類 型分別為sp、sp2；B項中，CO2分子中雜化軌道數為2，SO2分子中雜化軌道數為3，中 心原子雜化軌道類型分別為sp、sp2；C項中，中心原子雜化軌道類型均為sp3；D項 中，C2H2和C2H4中心原子雜化軌道類型分別為sp、sp2。
C
A. CH4、NH3、H2O
C. C2H4、SO2、BeCl2
D. NH3、PCl3、H3O＋
D
D. 三氧化硫的三聚分子（ ）中S原子的雜化軌道類型為sp3雜化
B
5. （1）乙二胺（H2NCH2CH2NH2）是一種有機化合物，分子中氮、碳的雜化類型分 別是 、 。
sp3　
sp3　
解析：（1）乙二胺中N形成3個單鍵，含有1對孤電子對，屬于sp3雜化；C形成4個單 鍵，不存在孤電子對，也是sp3雜化。
（2）NH4H2PO4中P的 雜化軌道與O的2p軌道形成 鍵。
sp3　
σ　
（3）抗壞血酸的分子結構如圖所示，分子中碳原子的軌道雜化類型為 。
sp3、sp2　
解析：（3）根據抗壞血酸的分子結構，該結構中有兩種碳原子，全形成單鍵的碳原子和形成雙鍵的碳原子，全形成單鍵的碳原子為sp3雜化，形成雙鍵的碳原子為sp2雜化。
（4）磷酸根離子的空間結構為 ，其中P的價電子對數為 、雜化 軌道類型為 。
正四面體形　
4　
sp3　
（5）氨硼烷在催化劑作用下水解釋放氫氣：
sp3　
sp2　
二、鍵角大小的判斷
A. 等于120° B. 大于120°
C. 小于120° D. 等于180°
解析：由于SO2分子的價層電子對互斥模型為平面三角形，從理論上講其鍵角應為 120°，但是由于SO2分子中的S原子有1對孤電子對，對其他的兩個化學鍵存在排斥 作用，因此分子中的鍵角要小于120°。
C
A. ⑤④①②③ B. ④①②⑤③
C. ⑤①④②③ D. ③②④①⑤
C
解析：
微粒 中心原
子的孤
電子
對數 中心原
子的價
電子
對數 價層電
子對互
斥模型 雜化
軌道
類型 空間結構 鍵角
①BCl3 0 3 平面三角形 sp2 平面三角形 120°
②NH3 1 4 四面體形 sp3 三角錐形 107°18'
③H2O 2 4 四面體形 sp3 V形 104°30'
0 4 四面體形 sp3 正四面
體形 109°28'
⑤BeCl2 0 2 直線形 sp 直線形 180°
故鍵角由大到小的順序為⑤①④②③。
A. NH3＞NF3＞NCl3
B. NCl3＞NF3＞NH3
C. NH3＞NCl3＞NF3
D. NF3＞NCl3＞NH3
解析：由于電負性F＞Cl＞H，故鍵角的大小順序為NH3＞NCl3＞NF3。
C
4. （1）CH4、BF3、CO2鍵角從大到小的順序為 。
解析：（1）CH4、BF3、CO2的中心原子分別為sp3、sp2和sp雜化，它們對應的鍵角為 109°28'、120°、180°，鍵角會依次增大。
（2）H2O、NH3、CH4鍵角從大到小的順序為 。
解析：（2）H2O、NH3、CH4分子的中心原子采取的都是sp3雜化，但孤電子對數不 同，其孤電子對數分別為2、1、0，在H2O 分子中，鍵角要受2對孤電子對的壓縮，鍵 角最小。
（3）H2O與H2S鍵角從大到小的順序為 。
解析：（3）H2O與H2S分子中的O與S原子都采取了sp3雜化，都有2對孤電子對，但O 原子的電負性大，H2O比H2S鍵角大。
CO2＞BF3＞CH4　
CH4＞NH3＞H2O
H2O＞H2S
（4）HCHO中兩個C—H間的夾角 （填“＞”或“＜”）120°。
解析：（4）在HCHO分子中，C原子為sp2雜化，但由于C原子與O原子間以雙鍵C O 結合，該雙鍵對C—H鍵的斥力要更大些。所以兩個C—H鍵的鍵角小于120°。
＜　
第*頁
課時作業
A. SO2、CS2、HCN都是直線形的分子
B. H2O的鍵角為120°，O3的鍵角為180°
C. PCl3、NH3、GaCl3都是三角錐形的分子
D. HCHO、AlCl3、SO3都是平面三角形的粒子
D
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選項 分子式 中心原子雜化方式 VSEPR模型名稱 空間結構
A BeCl2 sp V形 V形
B HCHO sp2 平面三角形 三角錐形
C sp2 四面體形 平面三角形
D sp3 正四面體形 正四面體形
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A. CO2和H2O均為三原子分子，二者空間結構相同
B. CaCO3中陰離子的VSEPR模型為四面體
D. 根據VSEPR模型可知，CaCl2的空間結構為直線形
C
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解析：二氧化碳分子中碳原子的價層電子對數為2，孤電子對數為0，分子的空間構型 為直線形，水分子中氧原子的價層電子對數為4，孤電子對數為2，分子的空間構型為 V形，二者空間結構不同，故A錯誤；碳酸根離子中碳原子的價層電子對數為3， VSEPR模型為平面三角形，故B錯誤；二氧化碳分子中碳原子的價層電子對數為2， 孤電子對數為0，分子的空間構型為直線形，鍵角為180°，碳酸根離子中碳原子的價 層電子對數為3，VSEPR模型為平面三角形，鍵角為120°，水分子中氧原子的價層電 子對數為4，孤電子對數為2，分子的空間構型為V形，鍵角為104°30'，則二氧化 碳、碳酸根離子、水的鍵角依次減小，故C正確；氯化鈣為離子化合物，不能用 VSEPR模型預測氯化鈣的空間結構，故D錯誤。
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A. SO2中硫原子采取sp2雜化，則CO2中碳原子也采取sp2雜化
B. NH3分子的空間結構是三角錐形，則NCl3分子的空間結構也是三角錐形
C. H2O分子的鍵角是104°30'，則H2S分子的鍵角也是104°30'
D. PCl3分子中每個原子最外層達到8電子穩定結構，則BF3分子中每個原子最外層也能 達到8電子穩定結構
B
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A. SO2與CO2的空間結構均為直線形
B. H2O和NH3中心原子的雜化方式相同
C. Si—O的鍵長小于C—O的鍵長
B
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A. 微粒的空間結構發生了改變
B. 氮原子的雜化方式發生了改變
C. 微粒的化學性質發生了改變
D. 微粒中的鍵角發生了改變
B
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A. 鍵角：NH3＜BF3
B. 酸性：CH3COOH＞CF3COOH
C. SOCl2分子中只存在σ鍵，不存在π鍵
D. CH4、NH3分子的空間結構和VSEPR模型均相同
A
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A. 三種微粒所含有的電子數相等
B. 三種微粒中氮原子的雜化方式相同
C. 三種微粒的空間構型相同
C
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A. 第一電離能：Y＞X＞Z
B. 分子中元素Y的雜化方式有兩種
C. 分子ZX2和Y2X鍵角，前者大于后者
D. 咖啡因溶于水的原因主要是與水分子形成氫鍵
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解析：W、X、Y、Z為短周期元素，原子半徑依次增大，同周期元素原子半徑從左到 右逐漸減小，X、Y、Z在同一周期，則X、Y、Z原子序數依次減小，Z形成4個共價 鍵，可知Z為C；Y形成3個共價鍵，X形成2個共價鍵，則Y、X分別是N和O；W只能 形成1個共價鍵，且與X、Y、Z不在同一周期，則W為H。同一周期隨著原子序數變 大，第一電離能變大，N的2p軌道為半充滿穩定狀態，第一電離能大于同周期相鄰元 素，第一電離能：N＞O＞C，A正確；分子中形成單鍵的N原子為sp3雜化，形成雙鍵 的N原子為sp2雜化，故分子中元素N的雜化方式有兩種，B正確；分子ZX2和Y2X分別 為CO2、N2O，兩者互為等電子體，均為直線形，則鍵角相等，C錯誤；咖啡因分子 中O、N電負性較大，可以和水分子形成氫鍵，其溶于水的原因主要是與水分子形成 氫鍵，D正確。
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D
選項 A B C D
SF4 ① ① ② ②
BrF3 ① ②② ① ②②
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解析：SF4的孤電子對若在①位置時，孤電子對與成鍵電子對夾角為90°的有三組， 而SF4的孤電子對在②位置時，孤電子對與成鍵電子對夾角為90°的有兩組，孤電子 對在②位置時價層電子對間斥力最小；BrF3有兩對孤電子對，若均在①位置上，則孤 電子對與成鍵電子對夾角為90°的有6組，斥力太大，若一個在①上，一個在②上， 則還有孤電子對與孤電子對之間夾角為90°的有1組，孤電子對與成鍵電子對夾角為 90°的有3組，斥力較大，若兩個孤電子對均在②上，則孤電子對與成鍵電子對夾角 為90°的有4組，此時價層電子對之間斥力最小。若SF4的孤電子對在①位置，孤電子 對與成鍵電子對夾角為90°的有三組，BrF3有兩對孤電子對，若均在①上，則孤電子 對與成鍵電子對夾角為90°的有6組，價層電子對之間斥力不是最小，不符合題意， A錯誤；若SF4的孤電子對在①位置，孤電子對與成鍵電子對夾角為90°的有三組， 價層電子對之間斥力不是最小，不符合題意，B錯誤；
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若BrF3的孤電子對在①上，則孤電子對與成鍵電子對夾角為90°的有6組，價層電子 對之間斥力不是最小，不符合題意，C錯誤；若SF4的孤電子對在②上，則孤電子對與 成鍵電子對夾角為90°的有兩組，BrF3兩個孤電子對均在②上，則孤電子對與成鍵電 子對夾角為90°的有4組，此時價層電子對之間斥力最小，符合題意，D正確。
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正四面
體形　
sp3　
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（2）《中華本草》等中醫典籍中，記載了爐甘石（ZnCO3）入藥，可用于治療皮膚 炎癥或表面創傷。ZnCO3中，陰離子空間構型為 ，C原子的雜化形式 為 。
平面三角形　
sp2　
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平面（正）三角形　
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（4）我國科學家成功合成了世界上首個五氮陰離子鹽（N5）6（H3O）3（NH4）4Cl （用R代表）。經X射線衍射測得化合物R的晶體結構，其局部結構如圖所示。
從結構角度分析，R中兩種陽離子的相同之處為 ，不同之處為 。（填 標號）
ABD　
C　
A. 中心原子的雜化軌道類型
B. 中心原子的價層電子對數
C. 立體結構
D. 共價鍵類型
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12. （1）F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2的立體構型為 ，其中氧原子 的雜化方式為 。
V形　
sp3　
V形　
離子鍵　
氧原子　
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三角錐形　
平面三角形　
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120°　
sp2　
正四面體形　
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SnBr2分子中Sn原子有一對孤電子對，孤
電子對與σ鍵電子對相互排斥　
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13. （1）下列一組微粒中鍵角按由大到小的順序排列為 （填編號）。
①④②⑤③　
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離子 ClO－
立體構型
直線形　
V形　
三角錐形　　
正四面體形
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（3）S單質的常見形式為S8，其環狀結構如圖所示，S原子采用的軌道雜化方式 是 雜化。
（4）肼（N2H4）分子可視為NH3分子中的一個氫原子被—NH2（氨基）取代形成的 另一種氮的氫化物。N2H4分子中氮原子軌道的雜化類型是 雜化，N2H4中的六 個原子 （填“在”或“不在”）同一個平面上。
sp3　
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不在　
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