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第二章 分子结构与性质
第二节 分子的空间结构
第二课时 杂化轨道理论简介
基础达标
1.下列关于杂化轨道的说法错误的是（ ）
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.部分四面体形、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
【解析】原子轨道发生杂化时，轨道数目不变，但轨道的形状(电子云伸展方向)发生变化，
A项正确；sp3、sp2、sp杂化轨道的形状分别为正四面体形、平面正三角形和直线形，夹角
分别为109°28′、120°、180°,B项正确；部分四面体形、三角锥形(中心原子有1对孤电子
对),V形(中心原子有2对孤电子对)分子的中心原子均采取sp3杂化，其分子结构可以用sp3
杂化轨道解释，C项正确；杂化轨道用于形成σ键和容纳未成键的孤电子对，D项错误。
2. （多选） 关于原子轨道的说法正确的是（ ）
A.中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其几何构型可能是正四面体也可能是三角锥形
B.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轨道混合形成
4
C.sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组新轨道
D.AB 型的共价化合物中，中心原子A均采用sp3杂化轨道成键
3
【答案】AC
【解析】中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子，其几何构型不都是正四面体，例如氨是三
角锥形。甲烷分子中碳原子的2s轨道和2p轨道通过sp3杂化，形成4个杂化轨道，再和4
个氢原子的1s轨道形成4个C-H单键。sp杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和
p轨道混杂起来形成的一组新轨道，C正确。AB 型的共价化合物，其中中心原子A不都采
3
用sp3杂化轨道成键，例如BF 中的B原子是sp2杂化，是平面三角形结构。
3
3.下列描述正确的是（ ）
A.CS 为V形分子
2B.SiF 与SO 2-的中心原子均为sp3杂化
4 3
C.C H 中σ键与π键的数目比为1:1
2 2
D.水加热到很高温度都难分解是因水分子间存在氢键
【答案】B
【解析】CS 为直线形分子；SiF 与SO 2-的中心原子的价层电子对数均为 4,因此中心原子
2 4 3
均为sp3杂化；C H 中σ键与π键的数目比为3:2;水加热到很高温度都难分解是因O—H键
2 2
的键能较大。
4.下列中心原子的杂化轨道类型和分子的空间结构不正确的是（ ）
A.CCl 中C原子为sp3杂化，为正四面体形 B. HS分子中S原子为sp2杂化，为直线形
4 2
C.CS 中C原子为sp杂化，为直线形 D. BF 中B原子为sp2杂化，为平面三角形
2 3
【答案】B
【解析】CCl 中C原子的价层电子对数为4,C原子为sp3杂化，则CCl 为正四面体形，A项
4 4
正确。HS分子中S原子含有2对σ键电子对和2对孤电子对，则S原子为sp3杂化，HS
2 2
分子为V形结构，B项错误。CS 中C原子有2对σ键电子对，不含孤电子对，则C原子
2
为sp杂化，CS 为直线形，C项正确。BF 中B原子有3对σ键电子对，不含孤电子对，则
2 3
B原子为sp2杂化，BF 为平面三角形，D项正确。
3
5.下列有关杂化轨道的说法不正确的是（ ）
A.轨道杂化前后数目相等，形状、能量不同
B.杂化轨道既可能形成σ键，也可能形成π键
C.杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理、最小排斥原理
D.原子中能量相近的某些轨道，在成键时能重新组合成能量相等的新轨道
【答案】B
【解析】轨道杂化前后数目相等，轨道形状发生变化，故A正确；杂化轨道只能用于形成
σ键或容纳孤电子对，不能形成π键，π键是轨道之间“肩并肩”形成的，故B错误；杂化
轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理、最小排斥原理，这样能量才能最小，分子才
能最稳定，故C正确；原子中能量相近的某些轨道，在成键时能重新组合成能量相等的新
轨道，但轨道个数不变，轨道形状发生变化，故D正确。
6.(多选)下列描述中正确的是（ ）
A.ClO —的空间结构为V形
2
B.CF 和SO 2-的中心原子均为sp3杂化
4 3C.在所有的元素中，氟的第一电离能最大
D.C HOH分子中共含有8个极性键，1个π键
2 5
【答案】AB
【解析】ClO —中价层电子对数为4,其中含有孤电子对数为2,所以其空间结构为V形，故A
2
1 1
2 2
正确；CF 中价层电子对数=4+ (4-4×1)=4,SO 2—中价层电子对数=3+ (6+2-3×2)=4,所以
4 3
CF 和SO 2-的中心原子均为sp3杂化，故B正确；稀有气体的原子结构是稳定结构，同周期
4 3
稀有气体元素的第一电离能最大，同族元素自上而下第一电离能逐渐降低，故氦元素的第
一电离能最大，故C错误；C HOH分子中共含有7个极性键，碳碳之间是非极性键，没
2 5
有π键，故D错误。
7.甲醛分子的结构式为 ,下列描述正确的是（ ）
A.甲醛分子中有4个σ键
B.甲醛分子中的C原子为sp3杂化
C.甲醛分子中的O原子为sp杂化
D.甲醛分子为平面三角形，有一个π键垂直于三角形平面
【答案】D
【解析】甲醛分子中有3个σ键，甲醛分子中的C原子为sp2杂化，甲醛分子中的O原子为
sp2杂化。
8.下列一组粒子的中心原子杂化轨道类型相同，分子(或离子)的键角不相同的是（ ）
A.CCl 、SiCl 、SiH B.H Se、NF 、CH C.BCl 、NH 、CO D.TeO 、BF、HO+
4 4 4 2 3 4 3 3 2 3 3 3
【答案】B
【解析】HSe、NF 、CH 的中心原子含有孤电子对数分别为2、1、0,价层电子对数均为4,
2 3 4
则中心原子均采取sp3杂化，由于所含孤电子对数不同，孤电子对之间及孤电子对与 σ键电
子对之间的斥力不同，HSe、NF 、CH 的键角依次增大，其空间结构分别为V形、三角锥
2 3 4
形和正四面体形，B项正确。
9.(1)丙酮( )分子中碳原子轨道的杂化类型是 和 。(2)I +的空间结构为 形，中心原子的杂化形式为
3
(3)CO 和CHOH分子中C原子的杂化形式分别为 和 。
2 3
(4)Ge单晶具有金刚石型结构，其中Ge原子的杂化方式为 。
(5)CS 分子中，C原子的杂化轨道类型是
2
(6)[Ni(NH )]SO 中阴离子的空间结构是 。
3 6 4
(7)AsCl 分子的空间结构为 ，其中 As 的杂化轨道类型为
3
。
(8)化合物ClO的空间结构为 形，中心原子的价层电子对数为 。
2
【答案】(1) sp3 sp2 (2)V sp3 (3) sp sp3 (4) sp3 (5) sp (6) 正四面体形
(7) 三角锥形 sp3 (8) V 4
【解析】根据价层电子对互斥模型进行解题。
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10、下列分子的中心原子采用sp2杂化的是（ ）
①CH ②CH=CH ③ ④HC≡CH ⑤NH ⑥BBr
4 2 2 3 3
A.①②③ B.①②④ C.③④⑤ D.②③⑥
【答案】D
【解析】
列表分析所给出分子的中心原子的价层电子对数，确定杂化轨道类型：
分子 CH CH=CH 苯 HC≡CH NH BBr
4 2 2 3 3
σ键电子对数 4 3 3 2 3 3
孤电子对数 0 0 0 0 1 0
中心原子的价 4 3 3 2 4 3
层电子对数
杂化轨道类型 sp3 sp2 sp2 sp sp3 sp2
故②③⑥分子的中心原子采用sp2杂化。
11.乙烯分子中含有4个C—H键和1个C=C键，6个原子在同一平面上。下列关于乙烯分
子的成键情况分析正确的是（ ）
①每个C原子的2s轨道与2p轨道杂化，形成2个sp杂化轨道
②每个C原子的1个2s轨道与2个2p轨道杂化，形成3个sp2杂化轨道
③每个C原子的1个2s轨道与3个2p轨道杂化，形成4个sp3杂化轨道
④每个C原子的3个价电子占据3个杂化轨道，1个价电子占据1个2p轨道A.①③ B.②④ C.①④ D.②③
【答案】B
【解析】乙烯分子中含有4个C-H键和1个C=C键，6个原子在同一平面上，结构简式为
CH=CH ,C原子形成3个σ键，且不含孤电子对，则C原子采取sp2杂化，即每个C原子
2 2
的1个2s轨道和2个2p轨道杂化，形成3个sp2杂化轨道，②正确。每个C原子最外层的
4个电子，有3个价电子占据3个杂化轨道，1个价电子占据未参与杂化的2p轨道，两个C
原子中未参与杂化的2p轨道形成π键，④正确。
12.(1)在BF 分子中，F—B—F的键角是 ，硼原子的杂化轨道类型为 ，
3
BF 和过量NaF作用可生成NaBF ，BF—的空间结构为
3 4 4
(2)肼(N H)分子可视为NH 分子中的一个氢原子被-NH (氨基)取代形成的另一种氮的氢化
2 4 3 2
物。NH 分子的空间结构是 ；NH 分子中氮原子轨道的杂化类型是
3 2 4
(3)H+可与HO形成HO+,H O+中氧原子采用 杂化。HO+中H—O—H键角比HO中H
2 3 3 3 2
—O—H键角大，原因为
(4)SO 2-的空间结构是 ，其中硫原子的杂化轨道类型是 。
4
【答案】(1)120º sp2 正四面体形 (2)三角锥形 sp3 （3）sp3 HO中氧原子有2对
2
孤电子对，HO+中氧原子只有1对孤电子对，排斥力较小。 (4)正四面体形 sp3
3
【解析】(1)因为BF 的立体构型为平面三角形，所以F—B—F的键角为120°。(3)H O+中氧
3 3
原子采用sp3杂化。(4)SO 2-的中心原子S的成键电子对数为4，无孤电子对，为正四面体结
4
构，中心原子采用sp3杂化。
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13. 下列粒子的中心原子形成sp3杂化轨道且该粒子的空间结构为三角锥形的是（ ）
A. SO 2- B. CH— C. ClO — D. [PCl ]+
4 3 2 4
【答案】B
【解析】根据价层电子对互斥模型判断中心原子杂化类型，中心原子价层电子对数、孤电
子对数、中心原子杂化类型和粒子的空间结构如下表：
中心原子价层电子对数 孤电子对数 中心原子杂化类型 粒子的空间结构
SO 2- 4 0 sp3 正四面体形
4
CH— 4 1 sp3 三角锥形
3
ClO — 4 2 sp3 V形
2
[PCl ]+ 4 0 sp3 正四面体形
4
14.指出下列分子中带 号的原子采用的杂化方式：(1)H O ：
2 2
(2) ：
(3) ：
(4) ：
【答案】(1)sp3 (2) sp2 (3) sp (4) sp3
【解析】(1)H O 中每个氧原子上有2对孤电子对，每个氧原子结合2个原子，故杂化轨道
2 2
数=2+2=4,采用sp3杂化；(2)在 中，碳原子无孤电子对，碳原子结合3个原子
故杂化轨道数=0+3=3,采用sp2杂化；(3)在CO 中，碳原子无孤电子对，碳原子结合2个原
2
子，故杂化轨道数=0+2=2,采用sp杂化；(4)CH CHOH中—CHOH的C形成4个σ键，
3 2 2
采用sp3杂化。
