資源簡介

(共36張PPT)
1.紅外光譜儀工作原理
　　分子中的原子不是固定不動的,而是不斷地振動著的(分子的空間結構是分子中的原子
處于平衡位置時的模型)。當一束紅外線透過分子時,分子會吸收跟它的某些化學鍵的振動
頻率相同的紅外線,再記錄到圖譜上呈現吸收峰。通過和已有譜圖庫比對,或通過量子化學
計算,可以得知各吸收峰是由哪種化學鍵、哪種振動方式引起的。
2.作用:可分析出分子中含有何種化學鍵或官能團的信息。
必備知識 清單破
知識點 1　人分子結構的測定——紅外光譜法
第二節　分子的空間結構
知識拓展 現代化學常利用質譜儀測定分子的相對分子質量。在質譜圖中質荷比最大的數
據代表所測物質的相對分子質量。
1.三原子分子的空間結構有直線形和V形(又稱角形)兩種。如:
知識點 2　多樣的分子空間結構
化學式 鍵角 分子的空間 結構模型 空間結
構名稱
CO2 180° 直線形
H2O 105° V形
2.四原子分子大多數采取平面三角形和三角錐形兩種空間結構。如:
化學式 鍵角 分子的空間 結構模型 空間結
構名稱
CH2O 約 120° 平面
三角形
NH3 107° 三角
錐形
3.五原子分子的形狀更多,最常見的是四面體形。如:
化學式 鍵角 分子的空間 結構模型 空間結
構名稱
CH4 109°28' 正四面
體形
1.價層電子對互斥模型
　　對于ABn型的分子,分子的空間結構是中心原子A周圍的“價層電子對”相互排斥的結果。
2.價層電子對數的計算(詳見定點1)
3.VSEPR模型與分子或離子的空間結構
σ鍵電子對數+中心原子上的孤電子對數=中心原子上的價層電子對數 VSEPR模型
分子或離子的空間結構。根據價層電子對互斥模型對幾種分子或離子的空間
結構的推測如下:
知識點 3　價層電子對互斥模型
分子或 離子 中心原子上的孤
電子對數 中心原子上的價
層電子對數 VSEPR 模型名稱 分子或離子的空
間結構名稱
CO2 0 2 直線形 直線形
SO2 1 3 平面三角形 V形
C 0 3 平面三角形 平面三角形
CH4 0 4 正四面體形 正四面體形
歸納總結　常見價層電子對的空間結構
1.雜化軌道的含義
　　在外界條件影響下,原子內部能量相近的原子軌道重新組合形成新的原子軌道的過程叫
做原子軌道的雜化。重新組合后形成的一組新的原子軌道,叫做雜化原子軌道,簡稱雜化軌道。
2.雜化的條件
(1)只有在形成化學鍵時才能雜化;
(2)只有能量相近的原子軌道間才能雜化。
3.雜化軌道理論要點
(1)雜化前后原子軌道數目不變(參加雜化的軌道數目等于形成的雜化軌道數目),且雜化軌道
的能量相同。
(2)雜化改變了原子軌道的形狀、方向,雜化使原子的成鍵能力增強。
(3)雜化軌道只用于形成σ鍵和容納孤電子對。
知識點 4　雜化軌道理論簡介
歸納總結　對雜化過程的理解
4.雜化軌道的類型與分子或離子空間結構的關系
　　雜化后原子軌道在空間取最大夾角分布,能使相互間排斥力最小。
(1)當雜化軌道全部用于形成σ鍵時,分子或離子的空間結構與雜化軌道的空間結構相同,見下表:
中心原子的雜 化軌道類型 sp sp2 sp3
軌道組成 一個ns和一個np 一個ns和兩個np 一個ns和三個np
軌道夾角 180° 120° 109°28'
雜化軌道示意圖
實例 BeCl2 BF3 CH4
分子結構示意圖
分子的空間結構 直線形 平面三角形 正四面體形
(2)當雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對時,孤電子對對成鍵電子對的排斥作用,會使分子
或離子的空間結構與雜化軌道的形狀有所不同。
中心原子 的雜化軌 道類型 中心原子 上的孤電 子對數 空間結構 實例
sp2 1 V形 SO2
sp3 1 三角錐形 NH3、PCl3、NF3
2 V形 H2S、N
知識拓展
sp3d雜化:三角雙錐形,如PCl5。
sp3d2雜化:八面體(等性雜化為正八面體)形,如SF6。
sp雜化和sp2雜化這兩種形式中,原子還有未參與雜化的p軌道,可用于形成π鍵,而雜化軌道用
于形成σ鍵或者用來容納未參與成鍵的孤電子對。
1.科學家研制出有望成為高效火箭推進劑的N(NO2)3,其結構為 。已知該分子
中N—N—N鍵角都是108.1°,四個氮原子圍成的空間是正四面體形,這種說法正確嗎
由于N—N—N鍵角都是108.1°,所以四個氮原子圍成的空間不是正四面體形,而是
三角錐形。
2.CH4中C—H間的鍵角為109°28',NH3中N—H間的鍵角為107°,H2O中O—H間的鍵角為105°,
說明孤電子對與成鍵電子對間的斥力大于成鍵電子對與成鍵電子對間的斥力,這種說法正確
嗎
孤電子對與成鍵電子對間的斥力大于成鍵電子對間的斥力。
知識辨析 判斷正誤，正確的畫“ √” ，錯誤的畫“ ” 。
提示
提示
(　 )

(　 )
√
3.NF3的VSEPR模型和分子空間結構相同,這種說法正確嗎
NF3的中心原子價層電子對數為4,VSEPR模型為四面體形,孤電子對數為1,分子空
間結構為三角錐形。
4.中心原子的價層電子都用于形成共價鍵的分子,其空間結構與VSEPR模型相同,這種說法
正確嗎
中心原子的價層電子都用于形成共價鍵的分子,其空間結構與VSEPR模型相同,如CH4。
5.CH4、NH3、H2O的中心原子的雜化軌道類型都為sp3,鍵角依次減小,這種說法正確嗎
CH4、NH3、H2O的中心原子都采取sp3雜化,中心原子上的孤電子對數依次為0、1、
2。由于孤電子對對成鍵電子對的排斥作用較大,使鍵角變小,孤電子對數越多排斥作用越大,
鍵角越小。
提示
提示
提示
(　 )

(　 )
√
(　 )

6.分子的空間結構與化學式有必然聯系,這種說法正確嗎
AB2(或A2B)型分子可能是直線形分子,也可能是V形分子;AB3(或A3B)型分子可能
是平面三角形分子,也可能是三角錐形分子。
提示
(　 )

1.利用價層電子對互斥模型判斷分子或離子的空間結構的解題思路

關鍵能力 定點破
定點 1　利用價層電子對互斥模型判斷分子或離子的空間結構
2.確定中心原子價層電子對數(以ABx型分子為例)
　　價層電子對數=σ鍵電子對數+中心原子上的孤電子對數=x+ (a-xb)
(1)σ鍵電子對數:根據與中心原子結合的原子數判斷(由化學式確定)。
(2)中心原子上的孤電子對數
1)a的確定
①對于主族元素:a=中心原子的價電子數;
②對于陽離子:a=中心原子的價電子數-離子的電荷數;
③對于陰離子:a=中心原子的價電子數+|離子的電荷數|。
2)b表示與中心原子結合的原子最多能接受的電子數(氫為1;其他原子為“8減去該原子的價
電子數”)。
特別提醒 當孤電子對數為0.5時,按1對待。
3)舉例
①SO2分子中S原子的孤電子對數= (6-2×2)=1,SO2分子的中心原子價層電子對數=2+1=3;
②S 中S原子的孤電子對數= (6+2-3×2)=1,S 的中心原子價層電子對數=3+1=4;
③N 中N原子的孤電子對數= (5-1-4×1)=0,N 的中心原子價層電子對數=4+0=4。
特別提醒 多重鍵只計σ鍵電子對數,不計π鍵電子對數。即共價單鍵、雙鍵、三鍵計算時,
都只計一個σ鍵電子對。
3.確定分子或離子的空間結構
(1)若中心原子沒有孤電子對,則VSEPR模型與分子或離子的空間結構一致。
(2)若中心原子有孤電子對,孤電子對與成鍵電子對相互排斥規律:孤電子對—孤電子對>孤電
子對—成鍵電子對>成鍵電子對—成鍵電子對。隨著孤電子對數目的增多,成鍵電子對與成
鍵電子對之間的鍵角減小。如CH4、NH3和H2O分子中的鍵角依次減小。
知識拓展　鍵角大小規律
①相同類型的分子,中心原子相同時,周圍原子電負性越大,鍵角越小,如鍵角NH3>NCl3>NF3。
②相同類型的分子,中心原子不同,周圍原子相同時,中心原子電負性越大,鍵角越大,如鍵角
NH3>PH3>AsH3。
(3)常見分子或離子空間結構的判斷
①中心原子不含孤電子對
分子或離子 σ鍵電子對數 孤電子對數 VSEPR模型及名稱 分子(或離子)的空間結構及名稱
CO2 2 0 直線形
直線形
C 3 0 平面三角形
平面三角形
CH4 4 0 正四面體形
正四面體形
②中心原子含孤電子對
分子 價層電 子對數 孤電子 對數 VSEPR 模型及名稱 分子的空
間結構
及名稱
NH3 4 1 四面體形
三角錐形
H2O 4 2 四面體形
V形
SO2 3 1 平面三角形
V形
典例1　下列分子或離子中,VSEPR模型名稱與分子或離子的空間結構名稱不一致的是
(　 )
A.CO2　　B.C 　　C.H2O　　D.CCl4
思路點撥 VSEPR模型即價層電子對互斥模型,分子或離子的空間結構是指分子或離子中
的原子在空間的排布,不包括中心原子的孤電子對。若中心原子上的價層電子對數為4,不含
孤電子對,則分子或離子的空間結構為四面體形;含有一個孤電子對,為三角錐形;含有兩個孤
電子對,為V形。若中心原子上的價層電子對數為3,不含孤電子對,則分子或離子的空間結構
為平面三角形;含有一個孤電子對,為V形。若中心原子上的價層電子對數為2且不含孤電子
對,則分子或離子的空間結構為直線形。
解析 A項,CO2分子中每個O原子和C原子形成兩對共用電子,所以C原子價層電子對數是2,
VSEPR模型為直線形,且中心原子上沒有孤電子對,CO2分子的空間結構為直線形,VSEPR模
型與空間結構一致,故A不符合題意;B項,C 的中心原子C原子上有3個σ鍵電子對,中心原子
上的孤電子對數= ×(4+2-3×2)=0,所以C原子價層電子對數是3,VSEPR模型為平面三角形,且
不含孤電子對,C 的空間結構為平面三角形,VSEPR模型與空間結構一致,故B不符合題意;
C項,水分子的中心原子O原子價層電子對數=2+ ×(6-2×1)=4,VSEPR模型為四面體形,孤電
子對數為2,略去孤電子對后,實際空間結構是V形,VSEPR模型與空間結構不一致,故C符合題
意;D項,CCl4分子中,中心原子C原子上的價層電子對數=σ鍵電子對數+孤電子對數=4+ ×(4-
1×4)=4,VSEPR模型為正四面體形,中心原子上沒有孤電子對,空間結構為正四面體形,VSEPR
模型與空間結構一致,故D不符合題意。
答案 C
典例2　用價層電子對互斥模型可以預測許多分子或離子的空間構型,也可推測鍵角大小,下
列判斷正確的是 (　 )
A.PCl3為平面三角形分子
B.SO3與C 均為平面三角形結構
C.SO2鍵角大于120°
D.BF3是三角錐形分子
思路點撥 先計算中心原子的價層電子對數,再結合中心原子的孤電子對數確定微粒的空間
結構。
解析 PCl3分子中,P原子的價層電子對數為3+ ×(5-3×1)=4,含有1個孤電子對,分子應為三角
錐形,A錯誤;SO3和C 中S和C的價層電子對數均為3,中心原子均無孤電子對,空間結構均為
平面三角形,B正確;SO2的中心原子為硫原子,其價層電子對數為2+ ×(6-2×2)=3,有1個孤電
子對,孤電子對對兩個成鍵電子對的斥力大,鍵角小于120°,C錯誤;BF3的中心原子為B原子,其
價層電子對數為3+ ×(3-3×1)=3,無孤電子對,空間結構為平面三角形,D錯誤。
答案 B
特別提醒　利用VSEPR模型確定分子的空間結構的注意事項
(1)對于ABn型分子,成鍵電子對數等于與中心原子相連的原子個數。
(2)分子的中心原子上孤電子對數為0時,VSEPR模型與分子空間結構相同。
(3)分子的空間結構與分子類型有關,如AB2型分子只能為直線形或V形結構,AB3型分子只能
為平面三角形或三角錐形結構,故根據分子類型(ABn型)和孤電子對數能很快確定分子的空
間結構。
1.根據價層電子對數、雜化軌道的空間結構判斷
定點 2　中心原子雜化軌道類型的判斷
價層電子對數 空間結構 雜化軌道類型
4 四面體形 sp3
3 平面三角形 sp2
2 直線形 sp
2.根據雜化軌道之間的夾角判斷
夾角 109°28' 120° 180°
雜化軌道類型 sp3 sp2 sp
3.根據雜化軌道數判斷
　　雜化軌道數=中心原子上的孤電子對數+中心原子結合的原子數,故由雜化軌道數可判
斷雜化軌道類型。
代表物 雜化軌道數 雜化軌道類型
CO2 0+2=2 sp
CH2O 0+3=3 sp2
CH4 0+4=4 sp3
SO2 1+2=3 sp2
NH3 1+3=4 sp3
H2O 2+2=4 sp3
4.根據共價鍵類型判斷
　　由雜化軌道理論可知,原子之間成鍵時,未參與雜化的p軌道可形成π鍵,雜化軌道用于形
成σ鍵或容納未參與成鍵的孤電子對。對于能夠明確結構式的分子,其中心原子的雜化軌道
數=中心原子形成的σ鍵數+中心原子上的孤電子對數。例如:
①SiF4分子中,基態硅原子有4個價層電子,與4個氟原子形成4個σ鍵,中心原子上無孤電子對,
雜化軌道數為4,則SiF4分子中硅原子采取sp3雜化。②基態碳原子有4個價層電子,在HCHO分
子中,1個碳原子與2個氫原子形成2個σ鍵,與1個氧原子形成 鍵, 鍵中有1個σ
鍵、1個π鍵,碳原子上無孤電子對,雜化軌道數為3,則HCHO分子中碳原子采取sp2雜化。
典例　下表中各粒子對應的空間結構及解釋均正確的是 (　 )
粒子 空間結構 解釋
A 氨基負離子(N ) 直線形 N原子采用sp雜化
B 二氧化硫(SO2) V形 S原子采用sp3雜化,與H2O中的O原子雜化方式相同
C 乙炔(C2H2) 直線形 C原子采用sp雜化且C原子的價層電子均參與成鍵
D 碳酸根離子(C ) 三角錐形 C原子采用sp3雜化
思路點撥 價層電子對數 雜化軌道數 雜化軌道類型。
解析 氨基負離子中N原子價層電子對數=2+ =4,且含有兩個孤電子對,根據價層電
子對互斥模型知,該離子的空間結構為V形,N原子采用sp3雜化,故A錯誤。SO2中S原子價層電
子對數=2+ =3,且含有一個孤電子對,根據價層電子對互斥模型知,該分子的空間結構
為V形,S原子采用sp2雜化,水分子中O原子采用sp3雜化,故B錯誤。C2H2中C原子價層電子對數
都是2且不含孤電子對,該分子的空間結構為直線形,C原子采用sp雜化,且C原子的價層電子
均參與成鍵,故C正確。碳酸根離子中C原子價層電子對數=3+ =3,且不含孤電子對,
該離子的空間結構為平面三角形,C原子采用sp2雜化,故D錯誤。
答案 C第二章　分子結構與性質
第二節　分子的空間結構
第1課時　分子結構的測定　多樣的分子空間結構　價層電子對互斥模型
基礎過關練
題組一　分子結構的測定
1.研究物質結構的現代儀器和方法中,有關描述錯誤的是(　　)
A.通過原子光譜上的特征譜線來鑒定元素
B.通過測定物質的熔點和沸點可以確定是否含有共價鍵
C.通過質譜法推測有機化合物的相對分子質量
D.通過紅外光譜儀分析分子中所含化學鍵的信息
2.如圖是一種有機化合物的紅外光譜圖,則該有機化合物可能為(　　)
A.CH3CH2OCOOCH2CH3　　　　
B.CH3CH2CH2COOH
C.CH3CH(OH)COCH2CH3　　　　
D.CH3CH2CH2COOCH3
題組二　多樣的分子空間結構
3.下列物質空間結構正確的是(　　)
A.CCl4　平面四邊形　　　　B.H2O　V形
C.P4　平面三角形　　　　D.CO2　V形
4.(經典題)下列多原子分子的空間結構與分子中共價鍵間鍵角對應一定正確的是(　　)
A.角形分子:105°　　　　B.平面正三角形:120°
C.三角錐形:109°28'　　　　D.正四面體形:109°28'
題組三　價層電子對互斥模型
5.下列粒子的VSEPR模型為四面體且空間結構為V形的是(　　)
A.HCN　　B.H3O+　　C.NO2　　D.OF2
6.下表中關于各微粒的描述完全正確的一項是(　　)
選項 微粒 VSEPR模型 空間結構
A H2S 直線形 直線形
B N 平面三角形 V形
C PCl3 平面三角形 平面三角形
D B 正四面體形 三角錐形
7.用價層電子對互斥模型可以預測許多分子或離子的空間結構,也可推測鍵角大小,下列判斷錯誤的是(　　)
A.CH2Cl2是四面體形分子
B.H2S的鍵角大于H2O的鍵角
C.C的鍵角為120°
D.S和CH4的空間結構相同
8.下列判斷正確的是(　　)
A.Cl2O的分子構型類似CO2,為直線形
B.SO3是三角錐形分子
C.CF4是正四面體形分子
D.NCl3是平面三角形分子
9.(教材深研拓展)用價層電子對互斥模型推測下列分子或離子的空間結構。
分子或離子 VSEPR模型名稱 空間結構名稱
BeCl2
SCl2
PF3
N
S
能力提升練
題組一　根據價層電子對互斥模型判斷粒子的空間結構P153定點1
1.下列描述中正確的是(　　)
A.SiF4和P的中心原子價層電子對數均為4
B.Cl的空間結構為平面三角形
C.SF6中每個原子均滿足最外層8電子穩定結構
D.CS2分子的空間結構為V形
2.下列粒子中與其他粒子空間結構不同的是(　　)
A.H2Se　　B.OF2　　C.TeO2　　D.PH3
3.下列粒子的空間結構以及價層電子對數都相同的是(　　)
A.BeCl2和BF3　　　　B.N和N
C.S和Cl　　　　D.SO2和SO3
題組二　根據價層電子對互斥模型判斷鍵角的大小
4.氯元素可形成多種含氧酸,下列含氧酸或含氧酸根離子中,鍵角最大的是(　　)
A.HClO　　B.Cl
5.下列分子中鍵角大小的比較正確的是(　　)
A.NH3B.H2O>H2S
C.分子中,鍵角β>α
D.SO2>CO2
6.用價層電子對互斥模型可以判斷許多分子或離子的空間結構,有時也能用來推測鍵角大小,下列判斷正確的是(　　)
A.NH3、PH3、AsH3鍵角由大到小的順序為AsH3>PH3>NH3
B.BF3鍵角為120°,SnBr2的鍵角大于120°
C.PCl3分子中三個共價鍵間的鍵角都相等
D.HCOOH分子中,H—C—O的鍵角為120°
題組三　價層電子對互斥模型綜合應用
7.下列各組分子或離子中所有原子都處于同一平面的是(　　)
A.CH4、N、BF3　　　　B.CO2、H2O2、NH3
C.C2H4、C6H6、C　　　　D.CCl4、BeCl2、H3O+
8.白磷(P4)在Cl2中燃燒生成PCl3和PCl5。下列說法正確的是(　　)
A.P4分子中每個磷原子價層電子對數均為4
B.PCl3的空間結構為平面正三角形
C.PCl5分子中P原子最外層滿足8電子結構
D.因P電負性比Cl小,故PCl3的水解產物為PH3和HClO
9.我國科研人員發現氟磺酰基疊氮(FSO2N3)是一種安全、高效的“點擊化學”試劑,其結構式如圖,其中S為+6價。下列說法正確的是(　　)
A.該分子中S原子的價層電子對數為3
B.該分子中N原子價層電子對數均為3
C.電負性:F>O>S
D.第一電離能:F>O>N>S
10.(經典題)(1)利用VSEPR模型推測分子或離子的空間結構。
Cl:　　　　　　;AlBr3:　　　　　　。
(2)按要求寫出由第二周期非金屬元素的原子構成的分子的化學式。
平面三角形分子:　　　　;三角錐形分子:　　　　;正四面體形分子:　　　　。
答案與分層梯度式解析
第二章　分子結構與性質
第二節　分子的空間結構
第1課時　分子結構的測定　多樣的分子
空間結構　價層電子對互斥模型
基礎過關練
1.B　通過測定物質的熔、沸點不能確定是否含有共價鍵,B錯誤。
2.D　由紅外光譜圖可知該分子中有不對稱—CH3,含有、C—O—C。CH3CH2OCOOCH2CH3中兩端的—CH3對稱,故A不符合題意;1個CH3CH2CH2COOH中只含有1個—CH3,且不存在C—O—C,故B不符合題意;CH3CH(OH)COCH2CH3中不存在C—O—C,故C不符合題意。
3.B　
分子 空間結構
CCl4、P4 正四面體形
H2O V形
CO2 直線形
4.B　A項,不是所有角形分子的鍵角都是105°,錯誤;C項,氨分子呈三角錐形,鍵角為107°,錯誤;D項,甲烷、白磷分子均是正四面體形分子,但鍵角分別為109°28'、60°,錯誤。
5.D　
粒子 中心原子孤 電子對數 價層電子 對數 VSEPR 模型 粒子空間 結構
HCN 0 2 直線形 直線形
H3O+ 1 1+3 正四面體形 三角錐形
NO2 0.5≈1 1+2 平面三角形 V形
OF2 2 2+2 四面體形 V形
6.B　A項,H2S2+=4四面體形空間結構為V形;B項,N2+=3平面三角形空間結構為V形;C項,PCl33+=4四面體形空間結構為三角錐形;D項,B4+=4正四面體形空間結構為正四面體形。
7.B　CH2Cl2中C—H、C—Cl鍵長不相等,是四面體形分子,A正確;H2S、H2O中心原子價層電子對數相同,電負性O>S,鍵角H2O>H2S,B錯誤;C的中心原子C的價層電子對數為3+=3,無孤電子對,為平面三角形,鍵角為120°,C正確;S和CH4均為正四面體形,D正確。
8.C　Cl2O的中心原子O的價層電子對數為2+=4,有2個孤電子對,空間結構是V形,同理得CO2、SO3、CF4、NCl3的空間結構分別為直線形、平面三角形、正四面體形、三角錐形,C正確。
9.答案　
分子或離子 VSEPR模型名稱 空間結構名稱
BeCl2 直線形 直線形
SCl2 四面體形 V形
PF3 四面體形 三角錐形
N 正四面體形 正四面體形
S 四面體形 三角錐形
解析　根據各分子或離子的電子式和結構式,分析中心原子的孤電子對數,依據中心原子連接的原子數和孤電子對數,確定分子或離子的VSEPR模型和空間結構。
能力提升練
1.A　SiF4和P的中心原子價層電子對數分別為4+=4、4+=4,A正確;Cl的中心原子價層電子對數是3+×(7+1-2×3)=4,空間結構是三角錐形,B錯誤;SF6中F原子滿足最外層8電子穩定結構,S原子價層電子對數是6,S原子最外層有12個電子,不滿足8電子穩定結構,C錯誤;CS2分子的空間結構是直線形,D錯誤。
2.D　H2Se、OF2、TeO2分子的空間結構都為V形;PH3分子的空間結構為三角錐形,故選D。
知識拓展
判斷一些離子的空間結構的方法
　　(1)S、P等離子具有AX4通式,中心原子采取sp3雜化,無孤電子對,空間結構為正四面體形。
(2)S、Cl等離子具有AX3通式,中心原子采取sp3雜化,孤電子對數為1,空間結構為三角錐形。
3.C　
粒子 價層電子對數 粒子空間結構
A BeCl2 0+2 直線形
BF3 0+3 平面三角形
B N 1+2 V形
N 0+3 平面三角形
C S 0+4 正四面體形
Cl 0+4 正四面體形
D SO2 1+2 V形
SO3 0+3 平面三角形
4.D　HClO、Cl、Cl空間結構分別為V形、V形、三角錐形,Cl空間結構為正四面體形,鍵角為109°28',其鍵角最大。
5.B　鍵角:NH3>H2O,A項錯誤;H2O、H2S分子的空間結構均為V形,電負性:O>S,吸引電子的能力:O>S,鍵長:O—HH2S,B項正確;同一粒子中不同共價鍵間的鍵角,由于斥力:雙鍵間>雙鍵與單鍵間>單鍵間,故甲醛中鍵角:α>β,C項錯誤;SO2是V形分子,CO2是直線形分子,則鍵角SO2規律方法
　　價層電子對互斥模型相同的粒子,由于斥力:孤電子對與孤電子對之間>孤電子對與成鍵電子對之間>成鍵電子對與成鍵電子對之間,孤電子對數越多,鍵角越小。
6.C　NH3、PH3、AsH3都為三角錐形分子,電負性:N>P>As,鍵角:NH3>PH3>AsH3,A錯誤;BF3、SnBr2空間結構分別為平面三角形、V形,BF3的鍵角為120°,SnBr2的鍵角小于120°,B錯誤;PCl3空間結構為三角錐形,分子中三個共價鍵間的鍵角都相等,C正確;甲酸分子中中心原子碳原子的價層電子對數為3、孤電子對數為0,H—C—O的鍵角小于120°,D錯誤。
7.C　CH4為正四面體形分子,所有原子不可能都處于同一平面,故A錯誤;H2O2是立體結構,NH3為三角錐形分子,所有原子不可能都處于同一平面,故B錯誤;C2H4、C6H6是平面結構,C是平面三角形結構,所有原子都處于同一平面,故C正確;CCl4為正四面體形分子,H3O+是三角錐形結構,所有原子不可能都處于同一平面,故D錯誤。
8.A　P4中每個P原子均有1個孤電子對,價層電子對數均為4,A正確;PCl3中P原子有1個孤電子對,空間結構為三角錐形,B錯誤;PCl5分子中P原子最外層有10個電子,并不是8電子的穩定結構,C錯誤;因P電負性比Cl小,PCl3中P是+3價,Cl是-1價,水解產物為H3PO3和HCl,D錯誤。
9.C　
非金屬性:F>O>S,所以電負性:F>O>S,C正確;第一電離能:F>N>O>S,D錯誤。
10.答案　(1)正四面體形　平面三角形
(2)BF3　NF3　CF4
解析　(1)Cl的中心原子上的價層電子對數是4,沒有孤電子對,空間結構為正四面體形。AlBr3分子的中心原子上的價層電子對數是3,沒有孤電子對,空間結構是平面三角形。(2)由第二周期非金屬元素的原子構成的分子中,呈三角錐形的是NF3,呈平面三角形的是BF3,呈正四面體形的是CF4。
12第二章　分子結構與性質
第二節　分子的空間結構
第2課時　雜化軌道理論
基礎過關練
題組一　雜化軌道理論
1.(教材深研拓展)下列敘述不正確的是(　　)
A.雜化前后的軌道數不變,但軌道的形狀發生了改變
B.部分四面體形、三角錐形、V形分子的結構可以用sp3雜化軌道解釋
C.雜化軌道不一定全部參與形成化學鍵
D.sp3、sp2、sp三種雜化軌道中,sp3雜化軌道的夾角最大
2.下列說法中正確的是(　　)
A.AB3型的分子中心原子A必為sp2雜化
B.PCl3是三角錐形分子,這是因為P原子是以sp雜化的結果
C.中心原子采取sp3雜化的分子,其空間結構不一定都是四面體形
D.sp2雜化軌道是由任意的1個s軌道和2個p軌道混合形成的
3.下列有機物分子中的碳原子既有sp3雜化又有sp雜化的是(　　)
A.CH3CHCH2　　　　B.
C.CH3CH2OH　　　　D.
4.下列粒子的中心原子采取sp雜化的是(　　)
A.SeO2　　B.NF3　　C.H3O+　　D.CO2
5.下列分子的中心原子采用sp2雜化的是(　　)
①CH4　②CH2CH2　③
④　⑤BBr3
A.①②③　　B.①②④　　C.③④⑤　　D.②③⑤
6.乙烯分子結構如圖所示,其一個分子中有5個σ鍵、1個π鍵,下列表述正確的是(　　)
A.C原子的sp2雜化軌道與H原子的1s軌道形成σ鍵
B.C原子的sp2雜化軌道與H原子的1s軌道形成π鍵
C.C原子的2p軌道與C原子的2p軌道形成σ鍵
D.C原子的sp2雜化軌道與C原子的sp2雜化軌道形成π鍵
題組二　雜化軌道理論與粒子空間結構的關系
7.下列各組物質中粒子空間結構相同,中心原子雜化軌道類型也相同的是(　　)
A.NO2和CS2　　　　B.N和PCl3
C.BF3和SO3　　　　D.CH4和H2O
8.回答下列問題:
(1)在SO2分子中,S原子采取　　　　雜化,SO2的鍵角　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)120°,SO3分子中S原子采取　　　　雜化,SO3分子的空間結構為　　　　　　。
(2)N的空間結構是　　　　,N原子采取　　　　雜化。
(3)S、S的空間結構分別為　　　　　、　　　　,S原子的雜化軌道類型分別為　　　　、　　　　。
能力提升練
題組一　雜化方式及空間結構的判斷
1.下列微粒的空間結構以及中心原子的雜化方式都相同的是(　　)
A.BeCl2和BF3　　　　B.N和N
C.S和Cl　　　　D.C2H2和SeO3
2.BeCl2是共價分子,可以以單體、二聚體和多聚體形式存在,三者的結構依次如圖所示。其單體、二聚體和多聚體中Be的雜化軌道類型依次為(　　)
Cl—Be—Cl、、
A.sp3、sp2、sp　　　　B.sp2、sp、sp3
C.sp2、sp3、sp　　　　D.sp、sp2、sp3
3.下表中關于各微粒的描述完全正確的一項是(　　)
選項 微粒 中心原子雜化類型 VSEPR模型名稱 空間結構
A H2F+ sp 直線形 直線形
B N sp3 四面體形 V形
C PCl3 sp3 四面體形 四面體形
D B sp3 四面體形 三角錐形
4.下列微粒的中心原子是sp2雜化的是(　　)
A.C
5.(經典題)已知XY2為V形分子,下列說法正確的是(　　)
A.X原子一定采取sp2雜化
B.X原子一定采取sp3雜化
C.X原子上一定存在孤電子對
D.VSEPR模型一定是平面三角形
6.下列描述中錯誤的是(　　)
A.BF3和B的中心原子雜化方式不同
B.C和Cl具有相同的空間結構
C.BBr3和SF6的中心原子均不滿足8電子結構
D.三氧化硫的三聚分子()中S原子的雜化軌道類型為sp3
7.下列微粒的中心原子形成sp3雜化軌道且該粒子的空間結構為三角錐形的是(　　)
A.N　　D.[PCl4]+
題組二　雜化軌道理論的應用
8.下列一組粒子的中心原子雜化軌道類型相同,分子(或離子)的鍵角不相同的是(　　)
A.CCl4、SiCl4、SiH4　　　　B.H2Se、NF3、CH4
C.BCl3、NH3、CO2　　　　D.TeO3、BF3、H3O+
9.下列有關三硫化磷(P4S3)的說法中不正確的是(　　)
A.P4S3中各原子最外層均滿足8電子穩定結構
B.P4S3中P元素均為+3價
C.P4S3中P原子和S原子均為sp3雜化
D.1molP4S3分子中含有6molP—Sσ鍵
10.(2024山東泰安新泰第一中學月考)關于CH3OH、N2H4和(CH3)2NNH2,下列說法錯誤的是(　　)
A.1molCH3OH中含5molσ鍵
B.N2H4分子中所有原子不可能處于同一平面
C.三者孤電子對數相同
D.三者中C、O、N雜化方式不相同
11.二硫代磷酸酯的分子結構如圖所示。下列說法錯誤的是(　　)
A.電負性:O>S>P
B.1個該分子中含有23個σ鍵
C.碳原子的雜化方式為sp、sp2
D.氮原子的雜化方式為sp3
12.氨基乙酸鈉(H2NCH2COONa)用于有機產品的合成、工業洗滌劑中間體以及生化研究。下列說法正確的是(　　)
A.碳、氮原子的雜化類型相同
B.氨基乙酸鈉中N原子的價層電子對數為4
C.1mol氨基乙酸鈉中所含σ鍵為10mol
D.氮原子和與其成鍵的另外三個原子在同一平面內
13.目前我國研制的稀土催化劑轉化汽車尾氣過程示意圖如下,汽車尾氣的主要成分有CO、NO等。下列有關說法正確的是(　　)
A.C3H8和H2O的中心原子雜化軌道類型均為sp3
B.H2O中的H—O—H鍵角小于H2S中的H—S—H鍵角
C.CO2和SO2的空間結構均為直線形
D.反應過程中沒有非極性鍵的斷裂和形成
14.聚氯乙烯的一種制備流程如下:
對于該流程中涉及的幾種物質及反應,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σ鍵和兩個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.上述流程中發生加成反應和加聚反應的過程中,C原子的雜化方式不一定發生改變
15.(1)AsCl3分子的空間結構為　　　　　　,其中As的雜化軌道類型為　　　　。
(2)乙醛中碳原子的雜化軌道類型為　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。
(3)在硅酸鹽中,Si四面體[如圖(a)]通過共用頂角氧離子可形成島狀、鏈狀、層狀、骨架網狀四大類結構形式。圖(b)為一種無限長單鏈結構的多硅酸根離子,其中Si原子的雜化軌道類型為　　　　,Si與O的原子數之比為　　　　,化學式為　　　　。
圖(a)
圖(b)
(4)S單質的常見形式為S8,其結構如圖所示,S原子采取的雜化方式是　　　　。
答案與分層梯度式解析
第二章　分子結構與性質
第二節　分子的空間結構
第2課時　雜化軌道理論
基礎過關練
1.D　原子軌道發生雜化時,軌道數目不變,但形狀發生了變化,A正確;分子的中心原子采取sp3雜化,當中心原子分別有0、1、2個孤電子對時,空間結構分別為四面體形、三角錐形、V形,B正確;雜化軌道用于形成σ鍵和容納未成鍵的孤電子對,C正確;sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角分別為109°28'、120°、180°,sp雜化軌道的夾角最大,D錯誤。
2.C　如BF3分子中B為sp2雜化,NH3是三角錐形,N采取sp3雜化,A錯誤、C正確;PCl3中心原子P的價層電子對數是4,有1個孤電子對,P采取sp3雜化,空間結構為三角錐形,B錯誤;sp2雜化軌道是由能量相近的1個s軌道和2個p軌道混合形成的,D錯誤。
3.B　A項CH3CHCH2中碳原子為sp2雜化和sp3雜化;B項中碳原子為sp3雜化和sp雜化;C項CH3CH2OH中碳原子為sp3雜化;D項中碳原子為sp雜化。
方法規律
有機物中碳原子雜化類型的判斷
　　飽和碳原子采取sp3雜化,碳碳雙鍵的碳原子采取sp2雜化,碳碳三鍵的碳原子采取sp雜化。
4.D　分析微粒組成價層電子對數中心原子雜化類型,價層電子對數為4、3、2的分別為sp3、sp2、sp雜化。SeO2、NF3、H3O+、CO2中心原子的價層電子對數分別為3、4、4、2,則中心原子分別采取sp2、sp3、sp3、sp雜化,故選D。
5.D　分析所給分子中心原子的價層電子對數,確定雜化軌道類型:
分子 CH4 CH2CH2 BBr3
中心原子的價層電子對數 0+4 0+3 0+3 0+2 0+3
雜化軌道類型 sp3 sp2 sp2 sp sp2
6.A　C—H鍵是C原子的sp2雜化軌道與H原子的1s軌道形成的σ鍵,故A正確;CC鍵中一個C原子的2p軌道與另一個C原子的2p軌道形成π鍵,故B、D錯誤;CC鍵中C原子的sp2雜化軌道與另一個C原子的sp2雜化軌道形成σ鍵,故C錯誤。
7.C　
粒子 空間結構 中心原子雜化軌道類型
A NO2 V形 sp2
CS2 直線形 sp
B N 平面三角形 sp2
PCl3 三角錐形 sp3
C BF3 平面三角形 sp2
SO3 平面三角形 sp2
D CH4 正四面體形 sp3
H2O V形 sp3
8.答案　(1)sp2　小于　sp2　平面三角形
(2)V形　sp2
(3)正四面體形　三角錐形　sp3　sp3
解析　(1)SO2分子中,S原子的孤電子對數=(6-2×2)=1,價層電子對數=2+1=3,S原子采取sp2雜化,因有1個孤電子對,所以鍵角小于120°。SO3分子中S原子的孤電子對數為0,價層電子對數為3,S原子采取sp2雜化,SO3的空間結構為平面三角形。(2)N中N的雜化軌道數為3,N原子含有1個孤電子對,采取sp2雜化,故N的空間結構為V形。(3)S中S原子的雜化軌道數為4,S原子采取sp3雜化,S的空間結構為正四面體形。S中S原子雜化軌道數為4,采取sp3雜化,S原子含有1個孤電子對,S的空間結構為三角錐形。
能力提升練
1.C　
微粒 空間結構 中心原子的雜化方式
A BeCl2 直線形 sp
BF3 平面三角形 sp2
B N 直線形 sp
N 平面三角形 sp2
C S 正四面體形 sp3
Cl 正四面體形 sp3
D C2H2 直線形 sp
SeO3 平面三角形 sp2
2.D　Cl—Be—Cl中Be原子形成2個Be—Cl鍵,中心原子沒有孤電子對,雜化軌道數目為2,雜化軌道類型為sp;中每個Be原子形成3個Be—Cl鍵,中心原子沒有孤電子對,雜化軌道數目為3,雜化軌道類型為sp2;中每個Be原子形成4個Be—Cl鍵,中心原子沒有孤電子對,雜化軌道數目為4,雜化軌道類型為sp3。
3.B　H2F+、N、PCl3、B中心原子的價層電子對數都是4,為sp3雜化,VSEPR模型均為四面體形,空間結構分別為V形、V形、三角錐形、正四面體形,B正確。
4.B　C中C原子的價層電子對數為3+=4,C原子采用sp3雜化,A不符合題意;C中C原子的價層電子對數為3+=3,C原子采用sp2雜化,B符合題意;中N原子的價層電子對數為2+=2,N原子采用sp雜化,C不符合題意;AlC中Al原子的價層電子對數為4+=4,Al原子采用sp3雜化,D不符合題意。
5.C　解法1:理論分析法
則A、B項錯誤,C項正確。若X原子采用sp2雜化,則VSEPR模型是平面三角形;若X原子采用sp3雜化,則VSEPR模型為四面體形,D項錯誤。
解法2:列舉實例法
若XY2為SO2,SO2中S原子采用sp2雜化,S原子上有1個孤電子對,其VSEPR模型為平面三角形,空間結構為V形;若XY2為OF2,OF2中O原子采用sp3雜化,O原子上有2個孤電子對,其VSEPR模型為四面體形,空間結構為V形。由以上分析可知,C項正確。
6.B　BF3中心原子是sp2雜化,B中心原子是sp3雜化,A正確;C是平面三角形,Cl是三角錐形,B錯誤;BBr3和SF6的中心原子均不滿足8電子結構,BBr3中B原子形成3個σ鍵,沒有孤電子對,是6電子結構,SF6中S原子形成6個σ鍵,沒有孤電子對,是12電子結構,C正確;SO3的三聚分子()中S原子均形成4個σ鍵,沒有孤電子對,雜化軌道類型為sp3,D正確。
7.B　根據價層電子對互斥模型判斷如下:
微粒 價層電 子對數 孤電 子對數 中心原子 雜化類型 粒子的 空間結構
N 2 0 sp 直線形
NCl3 4 1 sp3 三角錐形
Cl 4 2 sp3 V形
[PCl4]+ 4 0 sp3 正四面體形
8.B　CCl4、SiCl4、SiH4分子的鍵角均為109°28',A項不符合題意;H2Se、NF3、CH4中心原子的價層電子對數均為4,孤電子對數分別為2、1、0,中心原子均采取sp3雜化,其空間結構分別為V形、三角錐形和正四面體形,H2Se、NF3、CH4的鍵角依次增大,B項符合題意;BCl3、NH3、CO2分子的中心原子的雜化軌道類型分別為sp2、sp3、sp,TeO3、BF3、H3O+中心原子的雜化軌道類型分別為sp2、sp2、sp3,C、D項不符合題意。
9.B　
每個P形成3個共價鍵,還有1個孤電子對,每個S形成2個共價鍵,還有2個孤電子對,兩種原子均采取sp3雜化,C正確;1個P4S3分子中含有6個P—Sσ鍵,D正確。
10.D　CH3OH的結構式為,1molCH3OH中含5molσ鍵,A正確;N2H4中兩個N都是sp3雜化,分子中所有原子不可能處于同一平面,B正確;CH3OH中羥基氧上有2個孤電子對,N2H4有兩個孤電子對,2個N上分別有1個,(CH3)2NNH2中有兩個孤電子對,2個N上分別有1個,C正確;三者中C、O、N雜化方式相同,均為sp3雜化,D錯誤。
11.C　
12.B　氨基乙酸鈉中氮原子是sp3雜化,而碳原子是sp3、sp2雜化,A錯誤;氨基乙酸鈉中存在2個N—H鍵、1個C—N鍵,N原子上含有1個孤電子對,則N原子的價層電子對數為4,B正確;1mol氨基乙酸鈉中有8molσ鍵,C錯誤;由于氮原子為sp3雜化,故氮原子和與其成鍵的另外三個原子形成的是三角錐形結構,不可能共平面,D錯誤。
13.A　C3H8中碳原子均為飽和碳原子,碳原子為sp3雜化,1個H2O分子中含有2個σ鍵,氧原子上有2個孤電子對,氧原子為sp3雜化,A正確;氧的電負性大于S,O與H之間的兩對成鍵電子對比S與H之間的兩對成鍵電子對更靠近中心原子,因此O與H之間的兩對成鍵電子對排斥力大,鍵角大,B錯誤;SO2的價層電子對數=2+(6-2×2)=3,該分子為V形結構,CO2的價層電子對數=2+(4-2×2)=2,該分子是直線形結構,C錯誤;反應過程中有非極性鍵OO鍵的斷裂和鍵的形成,D錯誤。
14.B　乙炔分子中的C原子采用sp雜化,形成的雜化軌道用于形成σ鍵,沒有雜化的p軌道“肩并肩”重疊形成π鍵,A項錯誤;氯乙烯分子中的C原子采用sp2雜化,整個分子呈平面形,所有原子都在同一平面上,B項正確;聚氯乙烯分子中的C原子全部形成單鍵,均采取sp3雜化,C項錯誤;由流程可知,加成反應和加聚反應中,均有π鍵的斷裂,C原子的雜化方式也隨之發生改變,D項錯誤。
15.答案　(1)三角錐形　sp3　(2)sp3、sp2　(3)sp3　1∶3　[SiO3　(4)sp3
解析　(1)AsCl3的中心原子(As原子)的價層電子對數為3+×(5-1×3)=4,所以As是sp3雜化,有1個孤電子對,AsCl3分子的空間結構為三角錐形。(2)乙醛分子結構簡式為CH3CHO,甲基C原子為sp3雜化,醛基C原子為sp2雜化。(3)依據圖(a)可知,Si的空間結構類似于甲烷分子,為正四面體形,硅原子的雜化軌道類型和甲烷分子中碳原子的雜化軌道類型相同,為sp3;圖(b)是一種無限長單鏈結構的多硅酸根離子,每個結構單元中兩個氧原子被兩個結構單元頂角共用,所以每個結構單元含有1個Si原子、3個O原子,Si原子和O原子數目之比為1∶3,化學式可表示為[SiO3。(4)由題圖結構可知,每個硫原子形成2個共價鍵,且含有2個孤電子對,S原子的雜化軌道數為4,故硫原子采取sp3雜化。
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