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价层电子对互斥理论
重难点 题型 分值
1. 熟知共价键的概念与形成，知道共价键
的特征——具有饱和性和方向性。
重点
2. 能够从不同的角度对共价键分类，会分
选择题、填空题 4-6分
析σ键和π键的形成及特点。
能够从不同的角度对共价键分类，会分析σ
难点
键和π键的形成及特点。
一、多样的分子空间结构
单原子分子（稀有气体分子）、双原子分子不存在空间结构，多原子分子中存在原子
的空间关系问题，即所谓“分子的空间结构”
1. 三原子分子
如图所示，CO 呈直线形，而HO呈V形，两个H-O的键角为105°。
2 2
化学式 电子式 结构式 键角 立体构型 立体构型名称
CO O＝C＝O 180° 直线形
2
第1页HO 105° V 形
2
三原子分子的空间结构有直线形和V 形（又称角形）两种。
2. 四原子分子
例如甲醛分子呈平面三角形，键角约为120°；氨分子呈三角锥形，键角107°。
化学式 电子式 结构式 键角 立体构型 立体构型名称
CHO 约120° 平面三角形
2
NH 107° 三角锥形
3
四原子分子的空间结构大多数为平面三角形和三角锥形，也有的为直线形（如
C H）、正四面体（如P）、半开书页形（如HO）等。
2 2 4 2 2
【注意】四原子分子不一定都是平面三角形或三角锥形。如白磷（P ）分子，四个磷
4
原子位于正四面体的四个顶点，键角为 60°，且该正四面体的构型和键角与CH 的正四面
4
体构型和键角均不同。
3. 五原子分子
例如甲烷，键角为109°28′，其结构式上加的虚线表明氢原子的几何关系。
化学式 电子式 结构式 键角 立体构型 立体构型名称
CH 109°28′ 正四面体形
4
CCl 109°28′ 正四面体形
4
五原子分子的空间结构最常见的是四面体形，当构成四面体顶点的四个原子相同时，
即为四面体形。
【注意】常见的AB 型分子或离子：CX （X为卤素原子或氢原子）、SiCl 、SiH 、NH
4 4 4 4
+
4。AB 型分子（如CH ）中的1～3个B原子被其他原子取代后仍为四面体形，但不是正
4 4
四面体形结构。
记住一些常见分子的立体构型及键角，则可推测组成相似的其他分子的立体构型。如
CO 与CS、HO与HS、NH 与PH 、CH 与CCl 等。
2 2 2 2 3 3 4 4
第2页【即时练】题型：常见分子的空间结构
下列分子或离子中，空间结构是平面三角形的是（ ）
A. CH B. NH + C. HCHO D. CO
4 4 2
【解析】CH 分子的空间结构是正四面体形，A项不符合题意；NH +的空间结构是正
4 4
四面体形，B项不符合题意；HCHO的空间结构是平面三角形，C项符合题意；CO 分子的
2
空间结构是直线形，D项不符合题意。
【答案】C
【点拨】熟悉常见元素，尤其是短周期元素对应化合物的空间结构对于快速解题是非
常必要的。如CH 、CCl 、SiH 、SiF 等呈正四面体形，NH 、PH 、PCl 、NF 等呈三角锥
4 4 4 4 3 3 3 3
形，HO、HS、SO 等呈角形（V形），CS、CO、C H、BeCl 等呈直线形。
2 2 2 2 2 2 2 2
二、价层电子对互斥模型
1. 模型要点
（1）价层电子对互斥模型（VSEPR模型）认为，分子的空间结构是中心原子周围的
“价层电子对”相互排斥的结果。
（2）“价层电子对”是指分子中的中心原子与结合原子间的σ键电子对和中心原子上
的孤电子对。多重键只计其中的σ键电子对，不计π键电子对。
（3）分子中的价层电子对由于排斥作用而趋向于尽可能远离以减小排斥力，分子尽可
能采取对称的空间结构，以使电子对之间斥力最小，体系能量最低、最稳定。电子对之间
的夹角越大，排斥力越小。
排斥力：孤电子对-孤电子对＞孤电子对-成键电子对＞成键电子对-成键电子对。
2. 价层电子对的立体构型（即VSEPR模型）
价层电子对数目： 2 3 4
VSEPR模型： 直线形 平面三角形 正四面体形
3. 中心原子上价层电子对数的确定
（1）价层电子对数
{σ 键电子对 ¿ ¿¿¿
1
2
1个σ键有1对电子；中心原子上的孤电子对数＝ （a－xb）
第3页（2）计算
①σ键电子对数的计算
σ键电子对数可由化学式确定，即中心原子形成几个 σ键，就有几对σ键电子对。如
HO分子中，O有2 对σ键电子对，NH 分子中，N有3 对σ键电子对。
2 3
②中心原子上的孤电子对数的计算
1
2
中心原子上的孤电子对数＝ （a－xb）
a. a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。
对于阳离子：a＝中心原子的价电子数－离子的电荷数。
对于阴离子：a＝中心原子的价电子数＋离子的电荷数（绝对值）。
b. x表示与中心原子结合的原子数。
c. b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子＝ 8 －该原子
的价电子数。
几种分子或离子的中心原子上的孤电子对数如下表所示：
分子或离子 中心原子 a x b 中心原子上的孤电子对数
SO S 6 2 2 1
2
NH N 5 3 1 1
3
NH + N 5-1＝ 4 1 0
4
4
CO2- C 4+2＝ 3 2 0
3
6
【拓展提升】计算中心原子上价层电子对数的另一种方法
对AB 型分子或离子，其中心原子价层电子对数（n）的判断方法：
m
n＝1/2（中心A原子的价电子数+每个B原子提供的价电子数×m ± 电荷数）。
需要注意：
① 作为与中心原子结合的原子，卤素原子和氢原子提供1个电子，第ⅥA族元素的原
子不提供电子；
② 若为分子，电荷数为0；
③ 若为阳离子，则减去电荷数，如NH +，n＝ ；
4
④若为阴离子，则加上电荷数，如SO 2-，n＝
4
⑤若价电子数出现奇数时，可把这个单电子当作电子对看待。
第4页【即时练】下列分子的中心原子含有一个孤电子对的是（ ）
A. H O B. BeCl C. CH D. PCl
2 2 4 3
1
2
【解析】根据公式：中心原子上的孤电子对数＝ （a－xb），式中a为中心原子的价
电子数，对主族元素来说，价电子数等于原子的最外层电子数；x为与中心原子结合的原
子数；b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为 1，其他原子等于“8-该原子
的价电子数”。将各选项中的物质数据代入计算，可得各分子中中心原子上的孤电子对数
依次为2、0、0、1，D项符合要求。
【答案】D
【点拨】该题还有另外一种解法，即依次写出选项中四种物质的电子式，再进行判断。
（3）根据价层电子对互斥理论判断分子或离子的空间结构
在确定了分子中中心原子上的σ键电子对数和孤电子对数后，可以依据下面的方法确
定相应的较稳定的分子空间结构。
σ 键电子对数＋孤电子对数＝价层电子对数 VSEPR 模型
分子或离子的空间结构。
如HO和NH 的中心原子上价层电子对数都是4，这些价层电于对相互排斥（中心原
2 3
子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间，并参与相互排斥），形成四面体形的
VSEPR模型，略去VSEPR模型中的中心原子上的孤电子对，便可得HO的空间结构为V
2
形，NH 的空间结构为三角锥形，如图所示。
3
结构式 含孤电子对的VSEPR模型 分子的空间结构模型
常见分子的VSEPR模型和分子的空间结构如下表所示：
价 层 电 σ键电子 孤电子 VSEPR 模 分 子 空
VSEPR模型 实例
子对数 对数 对数 型名称 间 结 构
第5页名称
2 2 0 三线形 三线形 CO、BeCl
2 2
平 面 三
3 0 BF、BCl
3 3
角形
3 平面三角形
2 1 V形 SO
2
正 四 面
4 0 正四面体形 CH、CCl
4 4
体形
4
三 角 锥
3 1 四面体形 NH 、NF
3 3
形
4. VSEPR模型应用——预测分子或离子的空间结构
VSEPR模型与分子或离子的空间结构不一定一致，分子的空间结构指的是成键电子对
的空间结构，不包括孤电子对（未用于形成共价键的电子对）。两者是否一致取决于中心
原子上有无孤电子对，当中心原子上无孤电子对时，两者的构型一致；当中心原子上有孤
电子对时，两者的构型不一致。
（1）中心原子不含孤电子对
σ键电子对 VSEPR 模型及名 分子或离子的空间结构
分子或离子 孤电子对数
数 称 及名称
直线形
直线形
CO 2 0
2
平面三角形 平面三角形
CO2- 3 0
3
正四面体形 正四面体形
CH 4 0
4
中心原子不含孤电子对的分子（或离子），VSEPR模型与分子（或离子）的空间结构
第6页一致。
（2）中心原子含孤电子对
中心原子若有孤电子对，孤电子对也要占据中心原子周围的空间，并与成键电子对互
相排斥，则VSEPR模型与分子的空间结构不一致。推测分子的立体模型必须略去 VSEPR
模型中的孤电子对。
分子的空间结构及
分子或离子 价层电子对数 孤电子对数 VSEPR模型及名称
名称
三角锥形
NH 4 1
3
正四面体形
V形
HO 4 2
2
四面体形
SO 3 1
2
V形
平面三角形
【即时练】用VSEPR模型预测下列分子或离子的空间结构，其中不正确的是（ ）
A. NH+为正四面体形
4
B. CS 为直线形
2
C. HCN为V形
D. PCl 为三角锥形
3
【答案】C
【解析】NH +、CS 、HCN 中心原子上的价电子都用于形成共价键，没有孤电子对，
4 2
所以其构型分别为正四面体形、直线形、直线形；PCl 中心P 原子上有一个孤电子对，未
3
用于形成共价键，其空间结构为三角锥形。
【归纳总结】
第7页利用VSEPR模型确定分子或离子的立体构型的注意事项
（1）若AB 型分子中，A与B之间通过两对或三对电子（即通过双键或三键）结合而
n
成，则价层电子对互斥理论把双键或三键作为一对电子对看待。
（2）分子的中心原子的孤电子对数为0时，VSEPR模型与分子立体构型相同，分子
均为空间对称性结构。
（3）分子的立体构型与分子类型有关，如AB 型分子只能为直线形或V形结构，AB
2 3
型分子只能为平面正三角形或三角锥形结构，故由分子类型（AB 型）和孤电子对数就能
n
很快确定分子的立体构型。
例题1 （1）硫化氢（HS）分子中，两个H—S键的夹角接近90°，说明HS分子的
2 2
立体构型为________。
（2）二硫化碳（CS）分子中，两个C＝S键的夹角是180°，说明CS 分子的立体构型
2 2
为________。
（3）能说明CH 分子不是平面四边形，而是正四面体结构的是__________（双选）。
4
a. 两个键之间的夹角为109°28′
b. C—H键为极性共价键
c. 4个C—H键的键能、键长都相等
d. 二氯甲烷（CHCl）只有一种（不存在同分异构体）
2 2
第8页【答案】（1）V形 （2）直线形 （3）ad
【解析】（1）、（2）中可由键角直接判断分子的立体构型。（3）五原子分子CH 可
4
能有平面四边形和正四面体两种立体构型，不管为哪种，b、c两项都成立；若为前者，则
键角为 90°，CHCl 有两种： 和 ；若为后者，则键角为 109°28′，
2 2
CHCl 只有一种。
2 2
【考点】常见分子的立体构型
【题点】键角与分子立体构型的关系
例题2 若AB 分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对，根据价层电
n
子对互斥理论，下列说法正确的是（ ）
A. 若n＝2，则分子的空间结构为V形
B. 若n＝3，则分子的空间结构为三角锥形
C. 若n＝4，则分子的空间结构为正四面体形
D. 以上说法都不正确
【答案】C
【解析】若中心原子A上没有未用于成键的孤电子对，则根据斥力最小的原则，当n
＝2时，分子的空间结构为直线形；当n＝3时，分子的空间结构为平面三角形；当n＝4时，
分子的空间结构为正四面体形。
例题3 用价层电子对互斥理论（VSEPR）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，下列判断错误的是（ ）
A. SO 、CS、HI都是直线形的分子
2 2
B. BF 键角为120°
3
C. BF、SO 都是平面三角形的分子
3 3
D. PCl 、NH 都是三角锥形的分子
3 3
【答案】A
1
2
【解析】A. SO 中价层电子对数＝2＋ ×（6－2×2）＝3且含有1对孤电子对，所以
2
1
2
SO 为V形结构，CS 、HI为直线形结构，故A错误；B. BF 中价层电子对数＝3＋ ×（3
2 2 3
－3×1）＝3，为平面三角形结构，所以BF 键角为120°，故B正确；C. BF 、SO 中中心原
3 3 3
第9页子价层电子对数都是3且不含孤电子对，所以这两种分子都是平面三角形结构，故C正确；
1
2
D. PCl 、NH 中价层电子对数＝3＋ ×（5－3×1）＝4，且含有1对孤电子对，所以PCl 、
3 3 3
NH 均为三角锥形结构，故D正确。
3
（答题时间：40分钟）
一、选择题
1. 下列分子或离子的中心原子上未用于成键的价电子对最多的是（ ）
+
A. H O B. HCl C. NH4 D. PCl
2 3
2. 用价层电子对互斥理论预测HS和NH 的立体结构，下列说法正确的是（ ）
2 3
A. 直线形；三角锥形 B. V形；三角锥形
C. 直线形；平面三角形 D. V形；平面三角形
3. 下列各组分子中所有原子都可能处于同一平面的是（ ）
A. CH 、CS、BF B. CO、HO、NH
4 2 3 2 2 3
C. C H、C H、C H D. CCl 、BeCl 、PH
2 4 2 2 6 6 4 2 3
4. 甲酸分子（HCOOH）中碳原子的价层电子对数为（ ）
A. 1 B. 2 C. 3 D. 4
5. 用价层电子对互斥理论判断SO 的立体构型为（ ）
3
A. 正四面体形 B. V形 C. 三角锥形 D. 平面三角形
6. 下列离子的VSEPR模型与其立体构型一致的是（ ）
2− − − −
A. SO3 B. ClO4 C. NO2 D. ClO3
7. 下列微粒中，含有孤电子对的是（ ）
+
A. SiH B. HO C. CH D. NH4
4 2 4
8. 下列叙述正确的是（ ）
A. NH 分子中N原子处在3个H原子所组成的三角形的中心
3
B. CCl 分子中C原子处在4个Cl原子所组成的正方形的中心
4
C. HO分子中O原子处在2个H原子所组成的直线的中央
2
D. CO 是非极性分子，分子中C原子处在2个O原子所连接的直线的中央
2
二、非选择题
9. 利用价层电子对互斥模型判断下列分子或离子的空间构型：
第10页（1）HO分子的空间构型__________。
2
（2）PCl 分子的空间构型_________。
5
2−
（3）SO4 的空间构型__________。
10. 短周期元素D、E、X、Y、Z的原子序数逐渐增大，它们的最简单氢化物分子的立体
构型依次是正四面体形、三角锥形、正四面体形、V形、直线形。回答下列问题：
（1）Z的氢化物的结构式为____________，HZO分子的中心原子价层电子对数的计
算式为________________________________________________________________________，
该分子的立体构型为____________________。
（2）Y 的价层电子排布式为__________，Y 的最高价氧化物的 VSEPR 模型为
______________。
（3）X 与 Z 形成的最简单化合物的化学式是___________，该分子中的键角是
______________。
（4）D、E的最简单氢化物的分子立体构型分别是正四面体形与三角锥形，这是因为
________（填字母）。
a. 两种分子的中心原子的价层电子对数不同
b. D、E的非金属性不同
c. E的氢化物分子中有一对孤电子对，而D的氢化物分子中没有
第11页1.【答案】A
【解析】A项，氧原子有两对未成键的价电子对；B项，HCl分子属于AB型分子，没
+
有中心原子；C项，NH4的中心原子的价电子全部参与成键；D项，磷原子有一对未成键
的价电子对。
2.【答案】B
1
2
【解析】HS中S原子的价层电子对数＝2＋ ×（6－2×1）＝4，含有2对孤电子对，
2
1
2
所以其立体结构为V形；NH 中N原子的价层电子对数＝3＋ ×（5－3×1）＝4，含有1
3
对孤电子对，所以其立体结构为三角锥形。
3.【答案】C
【解析】题中的CH 和CCl 为正四面体形分子，NH 和PH 为三角锥形分子，这几种
4 4 3 3
分子的所有原子不可能都在同一平面上。CS 、CO 、C H 和BeCl 为直线形分子，C H 为
2 2 2 2 2 2 4
平面形分子，C H 为平面正六边形分子，这些分子都是平面形结构。
6 6
4.【答案】C
1
2
【解析】甲酸中，碳原子形成3个σ键，故价层电子对数＝3＋ ×（4－1×1－1×2－
1×1）＝3，C项正确。
5.【答案】D
【解析】SO 的中心原子硫原子的价电子数为6，与中心原子结合的原子数为3，氧原
3
1
2
子最多能接受的电子数为2，则中心原子的孤电子对数＝ （6－3×2）＝0，故价层电子对
数＝σ键电子对数＝3，SO 的立体构型与其VSEPR模型一致，为平面三角形。
3
6.【答案】B
2−
【解析】SO3 的价层电子对数为4，其中含有一对孤电子对，所以其VSEPR模型为
2− −
四面体形，而SO3 的立体构型为三角锥形，A项错误；ClO4 的价层电子对数为4，不含
−
孤电子对，所以其VSEPR模型与其立体构型一致，B项正确；NO2 的价层电子对数为3，
−
其中含有一对孤电子对，其VSEPR模型与其立体构型不一致，C项错误；ClO3 的价层电
子对数为4，其中含有一对孤电子对，其VSEPR模型与其立体构型不一致，D项错误。
7.【答案】B
+
【解析】SiH 、HO、CH 、NH4的电子式分别为 、 、 、
4 2 4
第12页，只有HO分子中的O原子上有2对孤电子对。
2
8.【答案】D
【解析】NH 分子为三角锥形分子，N原子位于锥顶，A错误；CCl 分子为正四面体
3 4
形分子，B错误；HO分子为V形结构，C错误；CO 分子为直线形，C原子位于两个O原
2 2
子连线的中央，D正确。
9.【答案】（1）V形
（2）三角双锥形
（3）正四面体形
【解析】根据中心原子的价电子对数，先找出相应的价电子对构型，再根据价层电子
对中的孤电子对数，确定分子的空间构型。HO分子的中心原子是O，它有6个价电子，
2
6−1×2
2
与O化合的2个氢原子各接受1个电子，所以氧原子的价电子对数为2＋ ＝4，因
价电子对中有2对孤电子对，所以
HO分子的空间构型为V形。PCl 分子的中心原子P有5个价电子，氯原子各接受1
2 5
5−1×5
2
个电子，所以磷原子的价电子对数为5＋ ＝5，因价电子对中无孤电子对，所以
6+2−2×4
2− 2−
2
PCl 为三角双锥形。SO4 的中心原子S的价电子对数为4＋ ＝4，SO4 为正
5
四面体形。
1
2
10.【答案】（1）H—Cl 2＋ ×（6－1×1－1×1） V形 （2）3s23p4 平面三角形
（3）SiCl 109°28′ （4）c
4
【解析】由题意可推出D、E、X、Y、Z分别为C、N、Si、S、Cl。HClO中氧原子是
1
2
中心原子，价层电子对数＝2＋ ×（6－1×1－1×1）＝4，所以HClO分子的立体构型为V
形。SO 中硫原子的价层电子对数为3，VSEPR模型为平面三角形。SiCl 是正四面体结构，
3 4
键角为109°28′。CH 、NH 的中心原子价层电子对数均为4，分子构型不同的根本原因是
4 3
NH 分子中有孤电子对而CH 分子中没有，分子构型与元素的非金属性强弱无关。
3 4
第13页杂化轨道理论
重难点 题型 分值
1. 理解杂化轨道理论的要点；
重点 2. 能根据杂化轨道理论判断简单分子或离
子的构型 选择题、填空题 3-5分
根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构
难点
型
一、杂化轨道理论简介
1. 杂化轨道理论的由来
【拓展】杂化轨道理论是一种价键理论，是鲍林为了解释分子的空间结构提出的。例
如，我们已经知道，甲烷分子呈正四面体形结构，它的4个C-H键的键长相同，H-C-H的
键角为109°28'。按照我们已经学过的价键理论，甲烷的 4个C-H键都应该是σ键，然而，
碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个
氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到正四面体形的甲烷分子。为了解决这一矛盾，鲍林
提出了杂化轨道理论。
第14页2. 杂化轨道的形成及其特点
在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的原子轨道的过程
叫做原子轨道的杂化。重新组合后的新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。
举例分析用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成：
在形成CH 分子时，碳原子的一个2s 轨道和三个2p 轨道发生混杂，形成四个能量相
4
等的 sp 3 杂化轨道。四个 sp 3 杂化轨道分别与四个H原子的1s轨道重叠成键形成CH 分子，
4
所以四个C—H键是等同的。
碳原子的sp3杂化可表示如下：
【划重点】理解杂化轨道理论的注意点
①原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子不可能发生杂化。
②只有能量相近的轨道才能发生杂化（如2s、2p）。
③杂化后原子轨道数目不变，且杂化轨道的能量相同。
④杂化后轨道的伸展发向、形状发生改变，使原子形成的共价键更牢固。但相同杂化
形式的杂化轨道形状完全相同。
⑤一般情况下，杂化轨道数 ＝ 中心原子上的孤电子对数+中心原子结合的原子数
第15页二、杂化轨道类型
杂化类型 sp sp2 sp3
参与杂化的原子轨 1 个s轨道 1 个s轨道 1 个s轨道
道及数目 1 个p轨道 2个p轨道 3 个p轨道
杂化轨道的数目 2 3 4
1. sp3杂化轨道——正四面体形
sp3杂化轨道是由1 个ns轨道和3 个np轨道杂化形成的。每个sp3杂化轨道都含有 s
和 p的成分， sp 3 杂化轨道间的夹角是 109°28 ′ ，空间结构为 正四面体形 （如下图所示）。
例如CH 分子的形成过程：碳原子的核外电子排布式为 1s22s22p2，碳原子2s轨道中1
4
个电子吸收能量跃迁到2p空轨道上，这个过程称为激发，但此时各个轨道的能量并不完全
相同，于是1个2s轨道和3个2p轨道发生混杂，形成能量相等、成分相同的 4个sp3杂化
轨道（其中每个杂化轨道中s成分占1/4，p成分占3/4），如图甲所示；4个sp3杂化轨道
上的电子相互排斥，使4个杂化轨道指向空间距离最远的正四面体的4个顶点，碳原子以4
个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个C-Hσ键，从而形成CH 分子。
4
由于4个C-H键完全相同，所以形成的CH 分子为正四面体形，键角是109°28′，如图所示。
4
第16页2. sp2杂化轨道——平面三角形
sp2杂化轨道是由1 个ns轨道和2 个np轨道杂化而成的。每个sp2杂化轨道含有 s和
p成分， sp 2 杂化轨道间的夹角是 120° ，呈平面三角形 （如下图所示）。
例如BF 分子的形成过程：硼原子的核外电子排布式为1s22s22 ，当硼与氟反应时，
3
硼原子的一个2s电子跃迁到一个空的2p轨道上，使硼原子的核外电子排布式变为1s22s12
。硼原子的2s轨道和2个2p轨道杂化组合成sp2杂化轨道，硼原子的3个sp2杂化轨
道分别与3个F原子的各1个2p轨道重叠形成3个sp2-pσ键，由于3个sp2杂化轨道在同一
平面上，而且夹角为120°，所以BF 分子具有平面三角形结构，如下图所示。
3
【拓展】乙烯分子的结构
乙烯分子中碳原子的原子轨道采用sp2杂化。形成乙烯分子时，两个碳原子各用一个
sp2杂化轨道上的电子相互配对，形成一个 σ键；每个碳原子的另外两个sp2杂化轨道上的
第17页电子分别与两个氢原子的1s轨道的电子配对形成σ键；每个碳原子的一个未参与杂化的2p
轨道（均含有一个未成对电子）能够以“肩并肩”的方式重叠，该轨道上的电子配对形成
一个π键。3个sp2杂化轨道的对称轴在同一平面上，对称轴夹角为120°，这样，在乙烯分
子中的碳原子间，存在一个σ键和一个π键。
【即时练】下列有关sp2杂化轨道的说法错误的是（ ）
A. 由同一能层上的s轨道与p轨道杂化而成
B. 共有3个能量相同的杂化轨道
C. 每个sp2杂化轨道中s能级成分占三分之一
D. sp2杂化轨道最多可形成2个σ键
【答案】D
【解析】同一能层上s轨道与p轨道的能量差异不是很大，相互杂化的轨道的能量差
异也不能过大，A项正确；同种类型的杂化轨道能量相同，B项正确；sp2杂化轨道是由一
个s轨道与2个p轨道杂化而成的，C项正确；sp2杂化轨道最多可形成3个σ键，D项错误。
【考点】杂化轨道理论
【题点】杂化轨道理论的理解
3. sp杂化轨道
sp杂化轨道是由1 个ns轨道和1 个np轨道杂化而成的。每个sp杂化轨道含有 s和
p的成分，sp杂化轨道间的夹角是180°，呈直线形（如下图所示）。
第18页例如气态的BeC1 分子的形成过程：Be原子的核外电子排布式为1s22s2，从表面上看
2
Be原子似乎不能形成共价键，但是在激发状态下，Be的1个2s电子可以进入空的2p轨道，
经过杂化形成2个sp杂化轨道，分别与2个Cl原子的各1个3p轨道重叠形成两个sp-pσ键。
由于杂化轨道间的夹角为180°，所以形成的BeC1 分子的空间结构是直线形。
2
【注意】①sp、sp2两种杂化形式中还有未参与杂化的p轨道，可用于形成π键，而杂
化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。
②有机物中碳原子杂化类型的判断：饱和碳原子采取sp3杂化，连接双键的碳原子采取
sp2杂化，连接三键的碳原子采取sp杂化。
【拓展】乙炔分子的结构
乙炔分子中的碳原子采取sp杂化，两个sp杂化轨道的对称轴在同一直线上，夹角为
180°，两个碳原子间存在一个σ键和两个π键。
三、杂化轨道类型与分子的空间结构关系
1. 杂化轨道只用于形成 σ 键或用来容纳未参与成键的孤电子对。 当杂化轨道中没有孤电
子对时，能量相同的杂化轨道在空间彼此远离，形成的分子为对称结构；当杂化轨道中有
未参与成键的孤电子对时，孤电子对占据一定空间且对成键电子产生排斥，形成的分子空
间结构也发生变化。
【拓展】氨分子的结构
在形成氨分子时，氮原子中的原子轨道也发生了sp3杂化，得到4个sp3杂化轨道，但
所得到的4个sp3杂化轨道中，只有3个轨道各含有1个未成对电子，可分别与1个氢原子
的1s电子形成1个σ键，另1个sp3杂化轨道中已有两个电子，属于孤电子对，不能再与氢
原子形成σ键。所以，1个氮原子只能与3个氢原子结合，形成氨分子。
第19页由于氨分子中4个sp3杂化轨道中的1个轨道已有1对电子，只有另外3个轨道中的未
成对电子可以与氢原子的1s电子配对成键，所以氨分子的空间结构与sp3杂化轨道的空间
分布不同。由于氨分子中存在着未成键的孤电子对，它对成键电子对的排斥作用较强，使
3个N-H键的空间分布发生一点变化，它们之间的键角从109°28′被压缩到107°18'。所以氨
分子的空间结构为三角锥形。
2. 杂化轨道类型与分子的空间结构关系
① 当杂化轨道全部用于形成σ键时
杂化类型 sp sp2 sp3
轨道组成 1个ns和1个np 1个ns和2个np 1个ns和3个np
轨道夹角 180° 120° 109°28′
杂化轨道示意图
实例 BeCl BF CH
2 3 4
分子结构示意图
分子空间结构 直线形 平面三角形 正四面体形
② 当杂化轨道中有未参与成键的弧电子对时
由于孤电子对参与互相排斥，会使分子的构型与杂化轨道的形状有所区别。如水分子
中氧原子的sp3杂化轨道有2个杂化轨道由狐电子对占据，其分子不呈正四面体形，而呈V
形；氨分子中氮原子的sp3杂化轨道有1个杂化轨道由孤电子对占据，氨分子不呈正四面体
形，而呈三角锥形。
【易错】①杂化轨道只能形成σ键，不能形成而π键。
②杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同，中心原子杂化类型相同时孤电子对
越多，键角越小。例如，NH 中的氮原子与CH 中的碳原子均采用sp3杂化，但是键角分别
3 4
为107°18'和109°28'。
【即时练】在以下的分子或离子中，空间结构的几何形状不是三角锥形的是（ ）
A. NF B. CH－ C. BF D. H O+
3 3 3 3
【答案】C
【解析】其中NF 、CH-和HO+的中心原子N、C、O均采用sp3杂化，但是只形成3
3 3 3
个化学键，有1个杂化轨道被孤电子对占据，又由于价层电子对相互排斥，所以空间结构
第20页为三角锥形；BF3中的B采用sp2杂化，空间结构为平面正三角形，故选C。
四、杂化轨道类型的判断方法
1. 根据杂化轨道数目判断
一般情况下，杂化轨道数＝中心原子上的孤电子对数+中心原子的σ键个数（中心原子
结合的原子数），由杂化轨道数可判断杂化轨道类型。
代表物 杂化轨道 杂化轨道类型
CO 0+2＝2 sp
2
CH O 0+3＝3 sp2
2
CH 0+4＝4 sp3
4
SO 1+2＝3 sp3
2
NH 1+3＝4 sp3
3
HO 2+2＝4 sp3
2
【即时练】下列分子中中心原子的杂化方式和分子的空间结构均正确的是（ ）
2−
A. C H：sp2、直线形 B. SO4 ：sp3、三角锥形
2 2
C. HO＋：sp3、V形 D. BF ：sp2、平面三角形
3 3
【答案】D
【解析】乙炔的结构式为H—C≡C—H，每个碳原子价层电子对个数是2且不含孤电子
2−
对，所以C原子采用sp杂化，为直线形结构；SO4 中硫原子的价层电子对数＝4，孤电子
对数为0，采取sp3杂化，为正四面体形；HO＋中氧原子的价层电子对数＝3＋1＝4，所以
3
中心原子原子轨道为sp3杂化，该离子中含有一个孤电子对，所以其空间结构为三角锥形；
BF 分子中硼原子价层电子对数＝3＋0＝3，杂化轨道数为3，孤电子对数为0，所以其空间
3
结构为平面三角形。
2. 根据中心原子的价层电子对数判断
对于AB 型分子（或离子），中心原子A的价层电子对数为其杂化轨道数。可先确定
m
分子或离子的VSEPR模型，然后确定中心原子的杂化轨道类型。若中心原子有2个价层电
子对，中心原子采用sp杂化；若有3个价层电子对，中心原子采用sp2杂化；若有4个价
层电子对，中心原子采用sp3杂化。
如ClO -、ClO -的价层电子对数为4，则杂化轨道数均为4。
3 4
3. 根据杂化轨道之间的夹角判断：
不同的杂化方式，其杂化轨道之间的夹角不同，所以可以根据杂化轨道间的夹角判断
中心原子的杂化类型。
第21页（1）若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则分子或离子的中心原子发生sp3杂化；
（2）若杂化轨道之间的夹角为120°，则分子或离子的中心原子发生sp2杂化；
（3）若杂化轨道之间的夹角为180°，则分子或离子的中心原子发生sp杂化。
4. 根据共价键类型判断
没有形成π键，为sp3杂化：CH
4
形成一个π键，为sp2杂化：CH＝CH
2 2
形成两个π键，为sp杂化：CH≡CH、O＝C＝O
有机物中碳原子杂化类型的判断：饱和碳原子采取sp3杂化，连接双键的碳原子采取
sp2杂化，连接三键的碳原子采取sp杂化。
5. 用取代法判断
以中学常见的、熟悉的物质分子为基础，用其他原子或原子团取代分子中的部分原子
或原子团，得到的新分子的中心原子与原分子对应的中心原子的杂化类型相同。如：
（1）如（CH）N可看作三个甲基取代了NH 分子中的三个氢原子而得，所以其分子
3 3 3
中氮原子采用采取sp3杂化。
（2）CHCH＝CH 分子可以看作乙烯基取代了CH 分子中的一个氢原子而得，则甲基
3 2 4
中碳原子为sp3杂化，也可看作甲基取代了CH ＝CH 分子中的一个氢原子而得，故两个不
2 2
饱和碳为sp2杂化。
【归纳总结】
杂化轨道理论的要点
（1）原子形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。发生轨道杂化的原子
一定是中心原子。
（2）原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子是不可能发生杂
化的。
（3）只有能量相近的轨道才能杂化（如2s、2p）。
（4）杂化前后原子轨道数目不变（参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目），
且杂化轨道的能量相同。
（5）杂化轨道成键时要满足化学键间最小排斥原理，使轨道在空间取得最大夹角分布。
故杂化后轨道的伸展方向、形状发生改变，但杂化轨道的形状完全相同。
（6）杂化轨道只用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。未参与杂化的p轨
道可用于形成π键。
杂化轨道类型 VSEPR模型 典型分子 立体构型
sp CO 直线形
2
第22页sp2 SO V形
2
sp3 HO V形
2
sp2 SO 平面三角形
3
sp3 NH 三角锥形
3
sp3 CH 正四面体形
4
例题1 下列有关杂化轨道的说法不正确的是（ ）
A. 杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变
B. sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°
C. 四面体形、三角锥形、V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释
D. 杂化轨道全部参与形成化学键
【答案】D
第23页【解析】杂化轨道用于形成σ键和容纳孤电子对。
【考点】杂化轨道理论
【题点】杂化轨道理论的理解
例题2 下列说法中正确的是（ ）
A. NCl 分子呈三角锥形，这是氮原子采取sp2杂化的结果
3
B. sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道
C. 中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构可能是四面体形或三角锥形或V形
D. AB 型的分子空间结构必为平面三角形
3
【答案】C
【解析】NCl 分子中心氮原子上的价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数＝3＋
3
5−3×1
2
＝4，因此NCl 分子中氮原子以sp3杂化，选项A错误；sp3杂化轨道是原子最外
3
电子层上的s轨道和3个p轨道“混杂”起来，形成能量相等、成分相同的4个轨道，选项
B错误；一般中心原子采取sp3杂化的分子所得到的空间结构为四面体形，如甲烷分子，但
如果有杂化轨道被中心原子上的孤电子对占据，则空间结构发生变化，如NH 、PCl 分子
3 3
是三角锥形，选项D错误，选项C正确。
例题3 有机物CHCH＝CH—C≡CH中标有“·”的碳原子的杂化方式依次为（ ）
3
A. sp、sp2、sp3 B. sp3、sp2、sp
C. sp2、sp、sp3 D. sp3、sp、sp2
【答案】B
【解析】根据价层电子对互斥理论可判断C原子的杂化方式，价层电子对数＝σ键电
子对数＋孤电子对数。若价层电子对数是4，则C原子采取sp3杂化；若价层电子对数是
3，则C原子采取sp2杂化；若价层电子对数是2，则C原子采取sp杂化。甲基上C原子有
4对σ键电子对，没有孤电子对，则C原子采取sp3杂化；碳碳双键两端的2个C原子均有
3对σ键电子对，没有孤电子对，则C原子采取sp2杂化；碳碳三键两端的2个C原子均有
2对σ键电子对，没有孤电子对，则C原子采取sp杂化。
方法规律——中心原子杂化类型的判断方法
（1）根据杂化轨道之间的夹角判断：若杂化轨道之间的夹角为 109°28′，则中心原子
发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间
的夹角为180°，则中心原子发生sp杂化。
（2）有机物中碳原子杂化类型的判断：饱和碳原子采取sp3杂化，连接双键的碳原子
采取sp2杂化，连接三键的碳原子采取sp杂化。：
第24页【考点】杂化轨道理论的应用
【题点】中心原子杂化类型的判断
− − −
例题4 ClO－、ClO2 、ClO3 、ClO4 中，中心原子Cl都是以sp3杂化轨道方式与O原
− −
子成键，则ClO－的立体构型是________；ClO2 的立体构型是________；ClO3 的立体构型
−
是__________；ClO4 的立体构型是______________。
【答案】直线形 V形 三角锥形 正四面体形
【解析】ClO－的组成决定其立体构型为直线形。其他 3种离子的中心原子的杂化方式
都为sp3杂化，中心原子的孤电子对数分别为2、1、0，由此判断其立体构型依次类似于
+
HO、NH 、CH（或NH4）。
2 3 4
【考点】杂化轨道理论的应用
【题点】利用杂化轨道理论判断分子立体构型
（答题时间：40分钟）
一、选择题
1. 下列关于原子轨道的说法正确的是（ ）
A. 杂化轨道形成共价键时，只能形成σ键不能形成π键
B. 凡AB 型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化轨道成键
3
C. 凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其立体构型都是正四面体形
D. CH 分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而
4
形成的
2. 如图是乙烯分子的模型，对乙烯分子中的化学键分析正确的是（ ）
A. sp2杂化轨道形成σ键、未杂化的2p轨道形成π键
B. sp2杂化轨道形成π键、未杂化的2p轨道形成σ键
C. C、H之间是sp2杂化轨道形成的σ键，C、C之间是未能参加杂化的2p轨道形成的
π键
D. C、C之间是sp2杂化轨道形成的σ键，C、H之间是未能参加杂化的2p轨道形成的
π键
3. 在BrCH＝CHBr分子中，C—Br键采用的成键轨道是（ ）
第25页A. spp B. sp2s
C. sp2p D. sp3p
2−
4. 原子轨道的杂化不但出现在分子中，原子团中同样存在原子轨道的杂化。在SO4 中
S原子的杂化方式为（ ）
A. sp B. sp2 C. sp3 D. 无法判断
5. sp3杂化形成的AB 型分子的立体构型是（ ）
4
A. 平面四方形 B. 正四面体形
C. 三角锥形 D. 平面三角形
6. 在 SO 分子中，分子的立体构型为 V 形，S 原子采用 sp2杂化，那么 SO 的键角
2 2
（ ）
A. 等于120° B. 大于120°
C. 小于120° D. 等于180°
7. 下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是（ ）
A. SO 与SO B. BF 与NH
3 2 3 3
C. BeCl 与SCl D. H O与SO
2 2 2 2
8. 下表中各粒子对应的立体构型及杂化方式均正确的是（ ）
选项 粒子 立体构型 杂化方式
A SO 平面三角形 S原子采取sp杂化
3
B SO V形 S原子采取sp3杂化
2
2−
C CO3 三角锥形 C原子采取sp2杂化
D C H 直线形 C原子采取sp杂化
2 2
9. 根据价层电子对互斥理论，判断下列分子或离子的立体构型正确的是（ ）
编号 分子式 价层电子对互斥模型 分子或离子的立体构型
① AsCl 四面体形 三角锥形
3
② HCHO 平面三角形 三角锥形
③ NF 四面体形 平面三角形
3
+
④ NH4 正四面体形 正四面体形
A. ①② B. ②③ C. ②④ D. ①④
二、非选择题
10. 磷与氯气在一定条件下反应，可以生成PCl 、PCl 。
3 5
（1）写出磷原子的电子排布式：_______________________________。
第26页（2）PCl 分子中磷原子采用的杂化方式是______，分子的立体构型为__________。
3
（3）磷原子在形成PCl 分子时，除最外层s、p轨道参与杂化外，其3d轨道也有1个
5
轨道参与了杂化，称为sp3d杂化。成键电子对数与孤电子对数总和为5的原子常采用sp3d
杂化。磷原子中5个杂化轨道分别与5个氯原子的3p轨道配对成键，PCl 的立体构型为三
5
角双锥形（如图所示）。下列关于PCl 分子的说法正确的有___________（填字母）。
5
A. PCl 分子中磷原子没有孤电子对
5
B. PCl 分子中没有形成π键
5
C. PCl 分子中所有的Cl—P—Cl键角都相等
5
D. SF 分子中S原子也采用sp3d杂化
4
（4）N、P是同一族元素，P能形成PCl 、PCl 两种氯化物，而N只能形成一种氯化
3 5
物NCl ，不能形成NCl ，原因是_______________________。
3 5
第27页1.【答案】A
【解析】中心原子采取sp3杂化，轨道形状可能是正四面体，如果中心原子还有孤电子
对，分子的立体构型则不是正四面体；CH 分子中的sp3杂化轨道是C原子的一个2s轨道
4
与三个2p轨道杂化而成的；AB 型的共价化合物，A原子可能采取sp2杂化或sp3杂化。
3
2.【答案】A
【解析】乙烯分子中存在4个C—H键和1个C＝C键，C原子上孤电子对数为0，σ
键电子对数为3，则C原子采取sp2杂化，C、H之间是sp2杂化轨道形成的σ键，C、C之
间有1个是sp2杂化轨道形成的σ键，还有1个是未参加杂化的2p轨道形成的π键。
3.【答案】C
【解析】分子中的两个碳原子都是采取sp2杂化，溴原子的价电子排布式为4s24p5，4p
轨道上有一个单电子，与碳原子的一个sp2杂化轨道成键。
4.【答案】C
2−
【解析】在SO4 中S原子的孤电子对数为0，与其相连的原子数为4，所以根据杂化
轨道理论可推知中心原子S的杂化方式为sp3杂化，立体构型为正四面体形，类似于CH。
4
5.【答案】B
6.【答案】C
【解析】由于SO 分子的VSEPR模型为平面三角形，从理论上讲其键角应为120°，但
2
是由于SO 分子中的S原子有一对孤电子对，对其他的两个化学键存在排斥作用，因此分
2
子中的键角要小于120°。
7.【答案】A
【解析】SO 中S原子杂化轨道数为3，采取 sp2杂化方式，SO 中S原子杂化轨道数
3 2
为3，采取 sp2杂化方式，A正确；BF 中B原子杂化轨道数为3，采取 sp2杂化方式，NH
3 3
中N原子杂化轨道数为4，采取 sp3杂化方式，B错误；BeCl 中Be原子杂化轨道数为2，
2
采取 sp杂化方式，SCl 中S原子杂化轨道数为4，采取sp3杂化方式，C错误；HO中O原
2 2
子杂化轨道数为4，采取sp3杂化方式，SO 中S原子采取sp2杂化方式，D项错误。
2
8.【答案】D
1
2
【解析】A项，SO 分子中硫原子的价层电子对数＝3＋ ×（6－3×2）＝3，不含孤电
3
子对，采取sp2杂化，立体构型为平面三角形，错误；B项，SO 分子中硫原子的价层电子
2
1
2
对数＝2＋ ×（6－2×2）＝3，含1对孤电子对，采取sp2杂化，立体构型为V形，错误；
1
2−
2
C项，CO3 中碳原子价层电子对数＝3＋ ×（4＋2－3×2）＝3，不含孤电子对，采取sp2
第28页杂化，立体构型为平面三角形，错误；D项，乙炔（CH≡CH）分子中每个碳原子均形成2
个σ键和2个π键，价层电子对数是2，为sp杂化，立体构型为直线形，正确。
9.【答案】D
【解析】AsCl 分子的价层电子对数为4，价层电子对互斥模型为四面体形，含有一对
3
孤电子对，分子立体构型为三角锥形，①正确；甲醛（HC＝O）分子的价层电子对数为
2
3，价层电子对互斥模型为平面三角形，没有孤电子对，分子的立体构型为平面三角形，②
错误；NF 分子的价层电子对数为4，价层电子对互斥模型为四面体形，含有一对孤电子对，
3
+
分子的立体构型为三角锥形，③错误；NH4的价层电子对数为4，价层电子对互斥模型为
正四面体形，没有孤电子对，离子的立体构型为正四面体形，④正确。
10.【答案】（1）1s22s22p63s23p3 （2）sp3杂化 三角锥形
（3）ABD （4）N原子最外层无d轨道，不能发生sp3d杂化，故无NCl
5
【解析】分子的空间构型与杂化轨道的类型有关，分子的空间构型可运用杂化轨道理论来
解释，同样分子的杂化轨道类型可根据分子的空间构型来推测。
第29页
