文档内容
第 07 讲 杂化轨道理论简介
考点导航
知识精讲
知识点一：1．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 轨道和三个轨道发生混杂，形成4个能量相等的 杂化轨道。4个
4
杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道重叠形成4个C—H 键，所以4个C—H是等同的。
2．杂化轨道的形成及其特点
3．杂化轨道类型及其空间结构
(1)sp3杂化轨道
sp3杂化轨道是由 个s轨道和 个p轨道杂化形成的。sp3杂化轨道间的夹角是109°28′，空间结构为
(如下图所示)。(2)sp2杂化轨道
sp2杂化轨道是由 个s轨道和 个p轨道杂化而成的。sp2杂化轨道间的夹角是 ，呈 (如
下图所示)。
(3)sp杂化轨道
sp杂化轨道是由 个s轨道和 个p轨道杂化而成的。sp杂化轨道间的夹角是 ，呈 (如下图所
示)。
微点拨
sp、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。
(4)VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型
杂化轨道类型 VSEPR模型 典型分子 空间结构
sp CO 直线形
2
sp2 SO V形
2
sp3 HO V形
2
sp2 SO 平面三角形
3sp3 NH 三角锥形
3
sp3 CH 正四面体形
4
【即学即练1】
1．下列关于杂化轨道的说法错误的是
A．所有原子轨道都参与杂化形成杂化轨道
B．同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化
C．杂化轨道能量集中，有利于牢固成键
D．杂化轨道可用于形成 键
2．下列化学用语表示不正确的是
A．CCl 的比例模型：
4
B．sp2杂化轨道模型：
C．羟基的电子式：
D．用原子轨道描述氯化氢分子中化学键的形成：
3．下表中各粒子对应的空间结构及解释均正确的是
选
粒子 空间结构 解释
项
A 氨基负离子(NH ) 直线形 N原子采取sp杂化
B 二氧化硫(SO ) V形 S原子采取sp3杂化
2
C 碳酸根离子(CO ) 三角锥形 C原子采取sp3杂化
D 乙炔(C H ) 直线形 C原子采取sp杂化
2 2
A．A B．B C．C D．D4．列关于σ键和π键的说法中，不正确的是
A．σ键由原子轨道“头碰头”重叠形成
B．N 分子中的π键为p-p π键，π键不能绕键轴旋转
2
C．NH 分子中的σ键为s-s σ键
3
D．p轨道和p轨道之间既能形成π键，又能形成σ键
易错精析
1．写出碳原子的价电子排布式，这些价电子的能量是否相同？
【细剖精析】
2．碳原子的2s电子的能量与2p电子的能量是否有很大的差别？
【细剖精析】
3．碳原子的2s轨道电子能进入2p轨道吗？
【细剖精析】
能力拓展
1．杂化轨道理论要点
(1)只有能量相近的原子轨道才能杂化。
(2)杂化轨道数目和参与杂化的原子轨道数目相等，杂化轨道能量相同。
(3)杂化改变原有轨道的形状和伸展方向，使原子形成的共价键更牢固。
(4)杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同。
(5)杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对。
(6)未参与杂化的p轨道可用于形成π键。
2．中心原子杂化轨道类型的判断
(1)利用价层电子对互斥模型、杂化轨道理论判断分子构型的思路：
价层电子对――→杂化轨道数――→杂化类型――→杂化轨道构型。
(2)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。
(3)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。
3．根据分子的空间结构判断中心原子杂化轨道类型的方法
1若分子的空间结构为正四面体形或三角锥形，则分子的中心原子采取sp3杂化。
2若分子的空间结构为平面三角形，则分子的中心原子采取sp2杂化。
3若分子的空间结构为直线形，则分子的中心原子采取sp杂化。4若分子的空间结构为V形，则分子的中心原子采取sp2杂化或sp3杂化。
分层提分
题组A 基础过关练
1．下列有关杂化轨道的说法不正确的是
A．四面体形、三角锥形、V形分子的结构可以用 杂化轨道解释
B． 、 、sp杂化轨道的夹角分别为109°28'、120°、180°
C．杂化轨道全部参加形成化学键
D．杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变
2．下列关于杂化轨道的叙述中，不正确的是
A．苯分子中所有碳原子均采取sp2杂化成键
B．杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对
C．SO 和C H 分子中的中心原子S和C是通过sp2杂化轨道成键
2 2 4
D．中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子一定为四面体结构
3．下列各项叙述中，正确的是
A． 、 的中心原子的杂化方式均为sp3
B．氯化钠晶体中，每个Na+周围距离最近且相等的Na+共有6个
C．乙炔分子中σ键与π键的数目之比为3∶2
D．H O分子的VSEPR模型为V形
2
4．关于原子轨道的说法正确的是
A．sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道杂化形成的一组能量相同的新轨道
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轨道杂化而形成的
4
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
D．凡AB 型的共价化合物，其中心原子A均采用sp杂化轨道成键
2
5．s轨道与s轨道重叠形成的共价键可用符号表示为σs-s，p轨道与p轨道以“头碰头”方式重叠形成的共
价键可用符号表示为σp-p，请你指出下列分子中含有σs-sp2键的是
A．N B．C H C．C H D．HCl
2 2 4 2 2
6．下列粒子的中心原子的杂化轨道类型和粒子的空间结构不正确的是A． 中P原子为sp3杂化，分子空间结构为三角锥形
B． 中O原子为sp杂化，分子空间结构为直线形
C． 中N原子为sp3杂化，分子空间结构为正四面体形
D． 中S原子为sp2杂化，分子空间结构为V形
7．从微粒结构角度分析，下列说法错误的是
A．N 的空间结构为直线形，中心原子的杂化方式为sp
B．H CO 中C原子的杂化方式为sp2
2 3
C．S O (S O 相当于SO 中一个氧被硫替代)中心原子S的杂化方式为sp3
2 2
D．三氧化硫有单分子气体和三聚分子固体( )两种存在形式，两种形式中S原子
的杂化轨道类型相同
8．如图是甲烷分子中C原子 杂化轨道电子云图：
(1)甲烷分子中C-H键的键角为_______。
(2)乙烯和乙炔的电子式分别为_______、_______，请你比较乙烯和乙炔分子中“ ”和“ ”的键
长大小：_______。乙炔和乙烯一样都能和溴水发生加成反应并使溴水褪色，请你预测在同浓度同体积的
溴水中分别通入乙烯和乙炔时，_______(选填“乙烯”或“乙炔”)使溴水褪色的时间短；同温同压下，使等体积等浓度的溴水正好褪色，消耗的_______(选填“乙烯”或“乙炔”)少。
(3)苯分子中C原子以sp2杂化轨道成键，6个C原子中每个C原子的2s轨道和其中2个 轨道形成3个sp2
杂化轨道，其中1个sp2杂化轨道与1个H原子形成1个 键、另外2个sp2杂化轨道分别与另外2个C原子
的sp2杂化轨道形成2个 键而形成1个六元环，而每个C原子未参与杂化的另1个sp2轨道均垂直于这个
六元环所处的平面且相互之间“肩并肩”重叠形成1个“大 键”，如图：
请你猜想：
①苯分子中每个碳碳键的键长是否相等？_______；
②苯分子中碳碳键的键长与C-C键、C=C键、 键的键长相比，处于_______的键长之间。
题组B 能力提升练
1．近日科学家在Science杂志首次报道了具有半导体特性的18个原子纯碳环分子(如图所示)。下列说法正
确的是
A．该分子中碳杂化方式有sp、 两种
B．该分子可能要比苯更加稳定
C．该分子属于有机物
D．该分子具有半导体的功能，可以使类似的直碳链成为分子级电子元件
2．下列各组微粒，中心原子均采用sp2杂化方式的
A．NH ，PCl ，CO ，CO B．SO ，NO ，COCl ，BF
3 3 2 3 2 3
C．SO ，ClO ，PO ，BF D．BeCl ，NCl ，NO ，ClO
3 2 3
3．下列有关多原子分子中中心原子杂化的说法正确的是A．同一元素的原子在不同的分子中杂化方式相同
B．杂化轨道用于解释分子的立体构型，杂化轨道数目等于价层电子对数目
C．若分子中含有同一元素的多个原子，则在该分子中此原子的杂化方式完全相同
D．杂化轨道用于形成 键、容纳孤电子对和肩并肩形成 键
4．描述共价键的三个重要参数是键能、键长和键角。下列说法正确的是
A．在 分子中， 键的键长是C原子半径和S原子半径之和
B． 分子为正四面体结构，键角为
C．键能：
D． 型分子中的键角均为
【答案】B
【解析】A．键长是成键两原子的原子半径之和，二硫化碳分子中碳硫双键的键长比碳原子和硫原子的原
子半径之和要小，故A错误；
B．白磷分子的空间构型为正四面体形，键角为60°，故B正确；
C．查阅课本资料可知，氮氮三键的键能为946kJ/mol，而氮氮单键的键能为193kJ/mol，故氮气分子中含有
的氮氮三键的键能比氮氮单键的3倍要大，故C错误；
D．若AB 分子中A原子的价层电子对数为3，孤对电子对数为0，空间构型为平面三角形，分子中的键角
3
均为120°，故D错误；
故选B。
5． 的结构式为 ，下列有关 的说法错误的是
A．四个原子在一条直线上 B．S原子有两对孤电子对
C．S原子的杂化方式为 D． 分子中既有极性键又有非极性键
6．下列说法中正确的是
A．P 和CH 都是正四面体形分子，且键角都为109°28'
4 4
B．乙烯分子中，碳原子的sp2杂化轨道形成σ键，未杂化的2p轨道形成π键
C．s电子与s电子间形成的键一定是σ键，p电子与p电子间形成的键一定是π键
D．p轨道电子能量一定高于s轨道电子能量
7．下列说法正确的是A．Na+的电子排布式为1s22s22p63s1
B．SO 分子的立体构型是V形
2
C．HF的分子间作用力大于HCl，故HF比HCl更稳定
D．有机物CH =CH-CH 中杂化类型有sp3 和sp2，其中有一个π键，2个σ键
2 3
8． 原子在形成 分子时， 、 轨道和1个 轨道参与形成 杂化， 的空间构型为三角双锥
形(如下图所示)。下列关于 分子的说法不正确的是
A． 分子中价电子对数为5
B． 分子中没有形成 键
C． 分子中所有的 键角都相等
D． 分子中 原子也采用 杂化
9．H、C、N、O、S是重要的非金属元素，请按要求回答下列问题：
(1)C元素的一种氢化物(分子中含有6个原子)是重要的化工原料，常把该氢化物的产量作为衡量石油化工发
展水平的标志。有关该氢化物分子的说法正确的是_______。(填序号)。
a．该氢化物分子中C原子采用 杂化 b．6个原子不在同一平面上
c．只含有4个 键和1个 键 d．分子既含有极性键又含有非极性键
(2)相同条件下 与 分子在水中的溶解度较大的是_______(写分子式)，理由是_______。 中的O
—C—O键角_______(填“>”“＜”或“=”) 中的O—S—O键角。(3)已知(CN) 是直线形分子，且有对称性，则(CN) 分子的结构式为_______；其中 键与 键的个数比为
2 2
_______。
10．请依据相关化学知识与原理完成下列各题。
(1)下列一组微粒中键角按由大到小的顺序排列为___________(填编号)。
①HCN ② ③ ④ ⑤
(2) 、 、 、 中，Cl都是以 杂化轨道方式与O原子成键，将它们的立体构型填入表格
中：
离子
立体构型 ______ ______ ______ ______
(3)S单质的常见形式为 ，其环状结构如图所示，S原子采用的轨道杂化方式是___________杂化。
(4)肼 分子可视为 分子中的一个氢原子被 (氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。 分
子中氮原子轨道的杂化类型是___________杂化， 中的六个原子___________(填“在”或“不在”)同
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