文档内容
【基础知识】分子结构与性质
考点三 价电子对互斥理论、杂化轨道理论及应用
【必备知识】
一、价层电子对互斥模型（VSEPR模型）与空间构型
价层电子对数 2 3 4 5 6
VSEPR构型
杂化类型 … …
孤对电子对数 0 0 1 0 1 2 … …
空间构型 … …
二、杂化轨道理论
1、概念：在形成分子时，由于原子的相互影响，若干能量相近的原子轨道混合起来，重新组成与原轨道
数相同的一组新轨道的过程。（轨道 发生改变，轨道 不改变。）
①sp杂化：由一个s轨道和一个p轨道杂化而成，杂化轨道夹角为 ，呈直线形。
②sp2杂化：由一个s轨道和两个p轨道杂化而成，杂化轨道夹角为 ，呈平面三角形。
③sp3杂化：由一个s轨道和三个p轨道杂化而成，杂化轨道夹角为 ，呈四面体形。
2、价电子对数＝σ键电子对数＋中心原子的孤电子对数说明：σ键电子对数＝中心原子结合的原子数；中心原子的孤电子对数＝1/2 (a-xb ±电荷)
①a表示中心原子的价电子数。对于主族元素：a＝原子的最外层电子数。
②x表示与中心原子结合的原子数。
③b表示与中心原子结合的原子 最多能接受的电子数 ， 即化合价绝对值。
例1、完成下列表格
AB б键数 孤对电子对数 价电子对数 中心原子杂 空间构型
n
化轨道类型
SOCl
2
中心原子为
S
NH +
4
SO 2-
4
ClO -
4
NH
3
HO
2
SO
3
BF
3
SO
2
NO
2
CS
2
O
3
例2、判断以下有机物中原子的杂化轨道类型。
(1) 中氮原子的杂化方式 ，碳原子的杂化方式 。
(2) 中氮原子的杂化方式 ，C H、C H、C H、HCHO中碳原子的杂化方式分别为 ，
2 2 2 4 2 6
， ， 。
(3)HOCH CN分子中碳原子轨道的杂化类型是________。
2
(4)丙烯腈分子(H C==CH—C≡N)中碳原子杂化轨道类型为________。
2
三、键角比较
1、优先看杂化方式，键角：sp sp2 sp3
2、电子对结构(或杂化方式)相同，看电子对间的斥力。①三键 双键 单键
②孤多角小：孤对电子之间的斥力 孤对电子与共用对电子的斥力 共用电子对之间的斥力
3、空间结构相同，中心原子相同或配位原子相同，看中心原子或配位原子的电负性。
①配大角小：中心原子相同，配体不同时，配体电负性越大，键角越 。
解释：配体电负性大，对电子云的吸引力大，使成键电子离开中心原子，减少成键的斥力，键角越小。
②心大角大：配体相同，中心原子不同时，中心原子电负性越大，键角越 。
解释：中心原子电负性大，对电子云的吸引力大，使成键电子靠近中心原子，增大成键的斥力，键角越
大。
例3、按要求回答问题
（1）Si与C元素位于同一主族，SiO 键角小于CO 的原因是___________________________。
2 2
（2）HBO 分子中的 O—B—O 的键角________(填“大于”“等于”或“小于”) BH中的 H—B—H 的
3 3
键角，判断依据是______________________________________________________________。
（3）高温陶瓷材料Si N 晶体中键角N—Si—N______(填“>”“<”或“＝”)Si—N—Si，原因是
3 4
____________________________________________________________。
（4）已知HO、NH 、CH 三种分子中，键角由大到小的顺序是____________，原因为
2 3 4
___________________________________________________。
（5)①NH 的键角______PH 的键角，原因是_________________________________________。
3 3
②NF 的键角____NH 的键角，理由是_____________________________________________。
3 3
（6）已知BF 键角为120º，预测CHO中C-H键之间的键角 120º。
3 2
（7）已知C H、C H、C H 三种分子中，C-H间键角由大到小的顺序是____________。
2 2 2 4 2 6
（8）在 分子中，键角∠HCO________(填“＞”“＜”或“＝”)∠HCH。理由是
_______________________________________________________________________。
【概念辨析】
1、价电子对互斥理论中，π键电子对数不计入中心原子的价电子对数( )
2、N 分子中N原子没有杂化，分子中有1个σ键、2个π键( )
2
3、只要分子的空间结构为平面三角形，中心原子均为sp2杂化( )
4、分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子一定为正四面体结构( )
5、SiF 与SO的中心原子均为sp3杂化( )
4
6、杂化轨道只用于形成共价键。（ ）
7、XeF 的中心原子价电子对数为6( )
2
8、AsCl 分子的空间构型为三角锥形，其中As的杂化轨道类型为sp3。( )
3
9、六氟化硫分子空间结构呈正八面体形，其中心原子的价电子对数为4( )10、PhB(OH) 和 中B原子的价电子对数相等(—Ph 代表苯基，—Pr 代表异丙基)( )
2
11、杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变。（ ）
12、sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°。（ ）
13、S 分子中S原子采用的杂化轨道类型为sp3。（ ）
8
14、C H 分子中只有以s轨道与sp2杂化轨道“头碰头”方式重叠而成的σ键。（ ）
2 4
15、BF 键角为120°，SnBr 键角大于120°。（ ）
3 2
16、HO＋中H—O—H的键角比HO中H—O—H的键角大。（ ）
3 2
17、已知Zn2＋的4s轨道和4p轨道可以形成sp3型杂化轨道，那么[ZnCl ]2－的空间结构为正四面体形( )
4
【跟踪练习】
1、下列描述正确的是( )
A．CS 为角形的极性分子 B．ClO的空间结构为平面三角形
2
C．SF 中有6对完全相同的成键电子对 D．SiF 和SO的中心原子均为sp2杂化
6 4
2、科学家最近研制出有望成为高效火箭推进剂的 N(NO)(如图所示)。已知该分子中N—N—N键角都是
2 3
108.1°，下列有关N(NO) 的说法正确的是( )
2 3
A．分子中N、O原子间形成的共价键是非极性键 B．分子中四个氮原子共平面
C．该物质既有氧化性又有还原性 D．分子中四个氮原子围成一个空间正四面体
3、用价电子对互斥(VSEPR)理论可以预测许多分子或离子的空间结构，有时也能用来推测键角大小，下列
判断正确的是( )
A．SO 、CS、HI都是直线形分子 B．BF 键角为120°，SnF 键角大于120°
2 2 3 2
C．COCl 、BF、SO 都是平面三角形分子 D．PCl 、NH 、PCl 都是三角锥形分子
2 3 3 3 3 5
4、下列关于价电子对互斥(VSEPR)理论的叙述中不正确的是( )
A．VSEPR理论可用来预测分子的空间结构
B．分子中价电子对相互排斥决定了分子的空间结构
C．分子中键角越大，价电子对相互排斥力越小，分子越稳定
D．中心原子上的孤电子对不参与互相排斥5、下列分子或离子中键角由大到小排列的顺序是( )
①BCl ②NH ③HO ④PCl ⑤HgCl
3 3 2 2
A．⑤④①②③ B．⑤①④②③ C．④①②⑤③ D．③②④①⑤
6、CH、—CH、CH都是重要的有机反应中间体，下列有关它们的说法错误的是( )
3
A．CH与HO＋的空间结构均为三角锥形 B．它们的C均采取sp2杂化
3
C．CH中的所有原子均共面 D．CH与OH－形成的化合物中不含有离子键
7、如图为酞菁钴分子的结构简式。下列说法不正确的是( )
A．电负性：N>C>H
B．4个N原子均与Co形成配位键
C．分子中C的杂化轨道类型为sp2
D．结构中存在σ键、π键
8、按要求回答问题
(1)[2021·全国甲卷，35(1)节选]SiCl 是生产高纯硅的前驱体，其中Si采取的杂化类型为________。SiCl 可
4 4
发生水解反应，机理如下：
含s、p、d轨道的杂化类型有：① dsp2、②sp3d、③sp3d2，中间体SiCl (H O)中Si采取的杂化类型为
4 2
____。
(2)[2021·全国乙卷，35(3)节选]PH 中P的杂化类型是 ________。
3
(3)[2021·湖南，18(2)②节选]N-甲基咪唑( )中碳原子的杂化轨道类型为________。
(4)[2022·河北，17(3)]SnCl的空间结构为________，其中心离子杂化方式为__________。
(5)[2022·北京，15(2)]比较SO和HO分子中的键角大小并给出相应解释：____________。
2
(6)[2021·山东，16(3)]Xe是第5周期的稀有气体元素，与F形成的XeF 室温下易升华。XeF 中心原子的价
2 2
电子对数为____________，下列对XeF 中心原子杂化方式推断合理的是______________(填标号)。
2
A．sp B．sp2 C．sp3 D．sp3d
(7)[2020·全国卷Ⅰ，35(3)]磷酸根离子的空间结构为________，其中P的价电子对数为________，杂化轨道类型为________。
(8)[2018·全国卷Ⅰ，35(3)节选]LiAlH 中的阴离子空间结构是________，中心原子的杂化形式为________。
4
(9)[2019·新课标Ⅲ]NH HPO 中，电负性最高的元素是___；P的_____杂化轨道与O的2p轨道形成____
4 2 4
键。
(10)[2019·江苏卷]抗坏血酸的分子结构如图1所示，分子中碳原子的轨道杂化类型为__________；推测抗
坏血酸在水中的溶解性：____________（填“难溶于水”或“易溶于水”）。
9、按要求回答问题
(1)Cu2＋处于[Cu(NH )]2＋的中心，若将配离子[Cu(NH )]2＋中的2个NH 换为CN－，则有2种结构，则Cu2＋
3 4 3 4 3
是否为sp3杂化？__________(填“是”或“否”)，理由为______________________________。
(2)VO 溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠(Na VO )，该盐阴离子的空间构型为____；也可以得到偏钒酸
2 5 3 4
钠，其阴离子呈如图 所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的化学式为
________。(3)SO Cl 和SO F 中S==O之间以双键结合，S—Cl、S—F之间以单键结合。请你预测SO Cl
2 2 2 2 2 2
和SO F 分子的空间结构为__________。SO Cl 分子中∠Cl—S—Cl_____SO F 分子中∠F—S—F(填“＜”
2 2 2 2 2 2
“＞”或“＝”)。
(4)乙酸分子( )中键角1大于键角2，其原因为_____________________________。
(5)NH 分子在独立存在时，H—N—H键角为107.3°。如图是[Zn(NH )]2＋的部分结构以及H—N—H键角的
3 3 6
测量值。解释NH 形成如图配合物后H—N—H键角变大的原因：_________________________________。
3
(6)AsH 分子为三角锥形，键角为 91.80°，小于氨分子的键角 107.3°，AsH 分子键角较小的原因是
3 3
______________________________________________________________________________。
