【基礎知識】分子結構與性質考點三價電子對互斥理論、雜化軌道理論及應用【必備知識】一、價層電子對互斥模型（VSEPR模型）與空間構型價層電子對數23456VSEPR構型直線形平面三角形四面體三角雙錐正八面體雜化類型spsp2sp3……孤對電子對數001012……空間構型直線形平面三角形V形四面體三角錐V形……二、雜化軌道理論1、概念：在形成分子時，由于原子的相互影響，若干能量相近的原子軌道混合起來，重新組成與原軌道數相同的一組新軌道的過程。（軌道形狀發生改變，軌道數目不改變。）①sp雜化：由一個s軌道和一個p軌道雜化而成，雜化軌道夾角為108°，呈直線形。②sp2雜化：由一個s軌道和兩個p軌道雜化而成，雜化軌道夾角為120°，呈平面三角形。③sp3雜化：由一個s軌道和三個p軌道雜化而成，雜化軌道夾角為109°28′，呈四面體形。2、價電子對數＝σ鍵電子對數＋中心原子的孤電子對數說明：σ鍵電子對數＝中心原子結合的原子數；中心原子的孤電子對數＝1/2(a-xb±電荷)①a表示中心原子的價電子數。對于主族元素：a＝原子的最外層電子數。②x表示與中心原子結合的原子數。③b表示與中心原子結合的原子最多能接受的電子數，即化合價絕對值。例1、完成下列表格ABnб鍵數孤對電子對數價電子對數中心原子雜化軌道類型空間構型SOCl2中心原子為S314sp3三角錐形NH4+404sp3四面體SO42-404sp3四面體ClO4-404sp3四面體NH3314sp3三角錐形H2O224sp3V形SO3303sp2平面三角形BF3303sp2平面三角形SO2213sp2V形NO2213sp2V形CS2202sp直線形O3213sp2平面三角形例2、判斷以下有機物中原子的雜化軌道類型。(1)中氮原子的雜化方式，碳原子的雜化方式。(2)中氮原子的雜化方式，C2H2、C2H4、C2H6、HCHO中碳原子的雜化方式分別為，，，。(3)HOCH2CN分子中碳原子軌道的雜化類型是________。(4)丙烯腈分子(H2C=CH—C≡N)中碳原子雜化軌道類型為________。【答案】（1）sp3、sp2（2）sp2、sp、sp2、sp3、sp2(3)sp3和sp(4)sp2、sp鍵角比較1、優先看雜化方式，鍵角：sp>sp2>sp32、電子對結構(或雜化方式)相同，看電子對間的斥力。①三鍵>雙鍵>單鍵②孤多角小：孤對電子之間的斥力>孤對電子與共用對電子的斥力>共用電子對之間的斥力3、空間結構相同，中心原子相同或配位原子相同，看中心原子或配位原子的電負性。①配大角小：中心原子相同，配體不同時，配體電負性越大，鍵角越小。解釋：配體電負性大，對電子云的吸引力大，使成鍵電子離開中心原子，減少成鍵的斥力，鍵角越小。②心大角大：配體相同，中心原子不同時，中心原子電負性越大，鍵角越大。解釋：中心原子電負性大，對電子云的吸引力大，使成鍵電子靠近中心原子，增大成鍵的斥力，鍵角越大。例3、按要求回答問題（1）Si與C元素位于同一主族，SiO2鍵角小于CO2的原因是___________________________。（2）H3BO3分子中的O—B—O的鍵角________(填“大于”“等于”或“小于”)BHeq\o\al(－,4)中的H—B—H的鍵角，判斷依據是______________________________________________________________。（3）高溫陶瓷材料Si3N4晶體中鍵角N—Si—N______(填“>”“<”或“＝”)Si—N—Si，原因是____________________________________________________________。（4）已知H2O、NH3、CH4三種分子中，鍵角由大到小的順序是____________，原因為___________________________________________________。（5)①NH3的鍵角______PH3的鍵角，原因是_________________________________________。②NF3的鍵角____NH3的鍵角，理由是_____________________________________________。已知BF3鍵角為120o，預測CH2O中C-H鍵之間的鍵角120o。已知C2H2、C2H4、C2H6三種分子中，C-H間鍵角由大到小的順序是____________。在分子中，鍵角∠HCO________(填“＞”“＜”或“＝”)∠HCH。理由是_______________________________________________________________________。【答案】（1）SiO2中心Si原子采取sp3雜化，鍵角為109°28′；CO2中心C原子采取sp雜化，鍵角為180°（2）大于H3BO3分子中B采取sp2雜化，而BHeq\o\al(－,4)中B采取sp3雜化，sp2雜化形成的鍵角大于sp3雜化（3）>N原子上有孤電子對，由于孤電子對與成鍵電子對的排斥力更大，使得Si—N—Si鍵角較小（4）CH4＞NH3＞H2OCH4分子中無孤電子對，NH3分子中含有1個孤電子對，H2O分子中含有2個孤電子對，孤電子對對成鍵電子對的排斥作用依次增大，故鍵角逐漸減小（5）①＞中心原子的電負性N強于P，中心原子的電負性越大，成鍵電子對離中心原子越近，斥力越大，鍵角也越大②<F的電負性比H大，NF3中成鍵電子對離中心原子較遠，斥力較小，因而鍵角也較小(6)<(7)C2H2>C2H4>C2H6(8)＞π鍵斥力大于σ鍵斥力【概念辨析】1、價電子對互斥理論中，π鍵電子對數不計入中心原子的價電子對數()2、N2分子中N原子沒有雜化，分子中有1個σ鍵、2個π鍵()3、只要分子的空間結構為平面三角形，中心原子均為sp2雜化()4、分子中中心原子通過sp3雜化軌道成鍵時，該分子一定為正四面體結構()5、SiF4與SOeq\o\al(2－,3)的中心原子均為sp3雜化()6、雜化軌道只用于形成共價鍵。（）7、XeF2的中心原子價電子對數為6()8、AsCl3分子的空間構型為三角錐形，其中As的雜化軌道類型為sp3。()9、六氟化硫分子空間結構呈正八面體形，其中心原子的價電子對數為4()10、PhB(OH)2和中B原子的價電子對數相等(—Ph代表苯基，—Pr代表異丙基)()11、雜化前后的軌道數不變，但軌道的形狀發生了改變。（）12、sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角分別為109°28′、120°、180°。（）13、S8分子中S原子采用的雜化軌道類型為sp3。（）14、C2H4分子中只有以s軌道與sp2雜化軌道“頭碰頭”方式重疊而成的σ鍵。（）15、BF3鍵角為120°，SnBr2鍵角大于120°。（）16、H3O＋中H—O—H的鍵角比H2O中H—O—H的鍵角大。（）17、已知Zn2＋的4s軌道和4p軌道可以形成sp3型雜化軌道，那么[ZnCl4]2－的空間結構為正四面體形()【答案】1.√2.√3.√4.×5.√6.×7.×8.√9.×10.×11.√12.√13.√14.×15.×16.√17.√【跟蹤練習】1、下列描述正確的是()A．CS2為角形的極性分子B．ClOeq\o\al(－,3)的空間結構為平面三角形C．SF6中有6對完全相同的成鍵電子對D．SiF4和SOeq\o\al(2－,3)的中心原子均為sp2雜化【答案】C【解析】CS2與CO2的分子結構相似，是直線形的非極性分子，A錯誤；中心原子Cl有一個孤電子對，所以ClOeq\o\al(－,3)的空間結構為三角錐形，B錯誤；S有6個電子，正好與6個F形成6個共價鍵，C正確；SiF4中Si有四個σ鍵，SOeq\o\al(2－,3)中S原子形成3個σ鍵，還有一個孤電子對，所以Si、S均是sp3雜化，D錯誤。2、科學家最近研制出有望成為高效火箭推進劑的N(NO2)3(如圖所示)。已知該分子中N—N—N鍵角都是108.1°，下列有關N(NO2)3的說法正確的是()A．分子中N、O原子間形成的共價鍵是非極性鍵B．分子中四個氮原子共平面C．該物質既有氧化性又有還原性D．分子中四個氮原子圍成一個空間正四面體【答案】C3、用價電子對互斥(VSEPR)理論可以預測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．SO2、CS2、HI都是直線形分子B．BF3鍵角為120°，SnF2鍵角大于120°C．COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子D．PCl3、NH3、PCl5都是三角錐形分子【答案】C【解析】SO2分子中含有孤電子對，不是直線形分子，是角形分子，A錯誤；BF3鍵角為120°，SnF2中有兩個成鍵電子對，一個孤電子對，孤電子對會產生斥力，所以鍵角小于120°，B錯誤；PCl3、NH3是三角錐形分子，PCl5是三角雙錐形分子，D錯誤。4、下列關于價電子對互斥(VSEPR)理論的敘述中不正確的是()A．VSEPR理論可用來預測分子的空間結構B．分子中價電子對相互排斥決定了分子的空間結構C．分子中鍵角越大，價電子對相互排斥力越小，分子越穩定D．中心原子上的孤電子對不參與互相排斥【答案】D【解析】中心原子上的孤電子對參與相互排斥，故D說法錯誤。5、下列分子或離子中鍵角由大到小排列的順序是()①BCl3②NH3③H2O④PCleq\o\al(＋,4)⑤HgCl2A．⑤④①②③B．⑤①④②③C．④①②⑤③D．③②④①⑤【答案】B【解析】①BCl3中中心B原子為sp2雜化，鍵角為120°；②NH3中中心N原子為sp3雜化，NH3分子中有孤電子對存在，使鍵角小于109°28′；③H2O中中心O原子為sp3雜化，H2O分子中存在兩個孤電子對，使鍵角比NH3分子的鍵角還小；④PCleq\o\al(＋,4)中中心P原子為sp3雜化，鍵角為109°28′；⑤HgCl2中中心Hg原子為sp雜化，鍵角為180°；綜上，鍵角由大到小的順序為⑤①④②③。6、CHeq\o\al(＋,3)、—CH3、CHeq\o\al(－,3)都是重要的有機反應中間體，下列有關它們的說法錯誤的是()A．CHeq\o\al(－,3)與H3O＋的空間結構均為三角錐形B．它們的C均采取sp2雜化C．CHeq\o\al(＋,3)中的所有原子均共面D．CHeq\o\al(＋,3)與OH－形成的化合物中不含有離子鍵【答案】B【解析】CHeq\o\al(－,3)與H3O＋中C原子與O原子的價電子對數都是4，且都含有1個孤電子對，均為三角錐形結構，A項正確；CHeq\o\al(＋,3)、—CH3、CHeq\o\al(－,3)中C的價電子對數分別是3、4、4，根據價電子對互斥理論知，C原子的雜化類型分別是sp2、sp3、sp3，B項錯誤；CHeq\o\al(＋,3)中的碳原子采取sp2雜化，所有原子均共面，C項正確；CHeq\o\al(＋,3)與OH－形成的化合物是CH3OH，屬于共價化合物，不含離子鍵，D項正確。7、如圖為酞菁鈷分子的結構簡式。下列說法不正確的是()A．電負性：N>C>HB．4個N原子均與Co形成配位鍵C．分子中C的雜化軌道類型為sp2D．結構中存在σ鍵、π鍵【答案】B【解析】2個N原子均與Co形成配位鍵8、按要求回答問題(1)[2021·全國甲卷，35(1)節選]SiCl4是生產高純硅的前驅體，其中Si采取的雜化類型為________。SiCl4可發生水解反應，機理如下：含s、p、d軌道的雜化類型有：①dsp2、②sp3d、③sp3d2，中間體SiCl4(H2O)中Si采取的雜化類型為________(填標號)。(2)[2021·全國乙卷，35(3)節選]PH3中P的雜化類型是________。(3)[2021·湖南，18(2)②節選]N-甲基咪唑()中碳原子的雜化軌道類型為________。(4)[2022·河北，17(3)]SnCleq\o\al(－,3)的空間結構為________，其中心離子雜化方式為__________。(5)[2022·北京，15(2)]比較SOeq\o\al(2－,4)和H2O分子中的鍵角大小并給出相應解釋：____________。(6)[2021·山東，16(3)]Xe是第5周期的稀有氣體元素，與F形成的XeF2室溫下易升華。XeF2中心原子的價電子對數為____________，下列對XeF2中心原子雜化方式推斷合理的是______________(填標號)。A．spB．sp2C．sp3D．sp3d(7)[2020·全國卷Ⅰ，35(3)]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________。(8)[2018·全國卷Ⅰ，35(3)節選]LiAlH4中的陰離子空間結構是________，中心原子的雜化形式為________。(9)[2019·新課標Ⅲ]NH4H2PO4中，電負性最高的元素是______；P的_______雜化軌道與O的2p軌道形成_______鍵。(10)[2019·江蘇卷]抗壞血酸的分子結構如圖1所示，分子中碳原子的軌道雜化類型為__________；推測抗壞血酸在水中的溶解性：____________（填“難溶于水”或“易溶于水”）。【答案】(1)sp3②(2)sp3(3)sp3、sp2(4)三角錐形sp3(5)SOeq\o\al(2－,4)的鍵角大于H2O分子的鍵角，SOeq\o\al(2－,4)中S原子的價電子對數為4、孤電子對數為0，離子的空間結構為正四面體形，H2O分子中O原子的價電子對數為4、孤電子對數為2，分子的空間結構為角形(6)5D(7)正四面體形4sp3(8)正四面體形sp3（9）Osp3σ(10)sp3、sp2易溶于水 【解析】(1)Si的價電子對數為4，故Si采取sp3雜化；SiCl4(H2O)的Si價電子對數為5，采取sp3d雜化。(2)PH3中中心原子的價電子對數為3＋eq\f(1,2)×(5－3×1)＝4，故P原子的雜化方式為sp3。(3)N-甲基咪唑分子中含有甲基和碳碳雙鍵，則該分子中碳原子的雜化軌道類型為sp3、sp2。(6)XeF2易升華，是分子晶體，其中心原子的價電子對數為2＋eq\f(8－1×2,2)＝5，其中心原子的雜化方式為sp3d。(7)POeq\o\al(3－,4)的中心原子P的價電子對數為4，孤電子對數為0，中心原子P為sp3雜化，故POeq\o\al(3－,4)的空間結構為正四面體形。(8)LiAlH4中的陰離子是AlHeq\o\al(－,4)，中心原子鋁原子含有的價電子對數是4，且不存在孤電子對，所以空間結構是正四面體形，中心原子的雜化軌道類型是sp3雜化。(10)該結構中有兩種碳原子，全形成單鍵的碳原子為sp3雜化，雙鍵的碳原子為sp2雜化；根據抗環血酸分子結構，分子中含有4個－OH，能與水形成分子間氫鍵，因此抗壞血酸易溶于水。9、按要求回答問題(1)Cu2＋處于[Cu(NH3)4]2＋的中心，若將配離子[Cu(NH3)4]2＋中的2個NH3換為CN－，則有2種結構，則Cu2＋是否為sp3雜化？__________(填“是”或“否”)，理由為______________________________。(2)V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到釩酸鈉(Na3VO4)，該鹽陰離子的空間構型為____；也可以得到偏釩酸鈉，其陰離子呈如圖所示的無限鏈狀結構，則偏釩酸鈉的化學式為________。(3)SO2Cl2和SO2F2中S=O之間以雙鍵結合，S—Cl、S—F之間以單鍵結合。請你預測SO2Cl