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第21 讲 化学键 分子的空间结构
1.了解化学键的定义，了解离子键、共价键的形成。
2.了解共价键的类型、共价键的参数及作用。
3.掌握电子式的书写。
4.了解价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的内容并能用其推测简单分子或离子的空间结构。
考点一 化学键 电子式
1．化学键
(1)化学键
①概念：物质中直接相邻的原子或离子之间存在的强烈的相互作用叫做化学键。
②类型
根据成键原子间的电子得失(转移)、共用等，将化学键分为离子键、共价键、金属键。
③化学键与化学反应
旧化学键的断裂和新化学键的形成是化学反应的本质，是化学反应中能量变化的根本原因。
(2) 离子键、共价键的概念和成因
离子键
共价键
概念
阴、阳离子间强烈的相互
作用
原子间通过共用电子对所形成强烈的相互作用
成键微粒
阴、阳离子
原子
形成条件
活泼的金属与活泼的非金
属之间
非金属元素原子之间
存在
只存在于离子化合物中，
如NaCl、NaOH、
NH4Cl、Na2O2中
(1)共价化合物如H2O、SiO2、NH3、HClO，(2)大
部分有机化合物中(除羧酸盐外)，(3)离子化合物
中如NaOH、NH4Cl、Na2O2，(4)共价单质中
2.共价键
(1)特征
具有饱和性和方向性。
任务目标
必备知识
1
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(2)分类
分类依据
类型
形成共价键的原子轨道重叠方式
σ 键
“头碰头”重叠
π 键
“肩并肩”重叠
形成共价键的电子对是否偏移
极性键
共用电子对发生偏移
非极性键
共用电子对不发生偏移
原子间共用电
子对的数目
单键
原子间有一对共用电子对
双键
原子间有两对共用电子对
三键
原子间有三对共用电子对
(3)键参数
①概念
②键参数对分子性质的影响
a．键能越大，键长越短，分子越稳定。
b.
3．化学键的表示方法——电子式
(1)概念：在元素符号周围用“·”或“×”来表示原子的最外层电子的式子。
(2)微粒电子式的书写
概念
在元素符号周围，用“·”或“×”来表示原子的最外层电子(价电子)
的式子
书
写
粒子的种类
电子式的表示方法
注意事项
举例
原子
元素符号周围标有价
电子
价电子数少于4 时
以单电子分布，多
于4 时多出部分以
电子对分布
阳
离
子
单核
离子符号
右上方标明电荷
Na＋
多核
元素符号紧邻铺开，
周围标清电子分布
用“[ ]”，右上
方标明电荷
2
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阴
离
子
单核
元素符号周围合理分
布价电子及所得电子
用“[ ]”，右上
方标明电荷
多核
元素符号紧邻铺开，
合理分布价电子及所
得电子
相同原子不得加
和，用“[ ]”，
右上方标明电荷
单
质
及
化
合
物
离子化
合物
由阳离子电子式和阴
离子电子式组成
同性不相邻，离子
合理分布
单质及
共价化
合物
各原子紧邻铺开，标
明价电子及成键电子
情况
原子不加和，无
“[ ]”，不标明
电荷
(3)用电子式表示化合物的形成过程
①离子化合物
如NaCl：
。
②共价化合物
如HCl：
。
1．能用共价键键能大小来解释的是( )
A．通常情况下，Br2呈液态，碘呈固态
B．CH4分子是正四面体空间构型
C．NH3分子内3 个N—H 键的键长、键角都相等
D．N2稳定性强于O2
【答案】D
【解析】单质通常情况下的状态与键能大小无关；CH4分子是正四面体空间构型，与键角键长有关，与键
能无关；NH3分子内的3 个N—H 键的键长、键角都相等与键能无因果关系；N2稳定性强于O2，是因为氮
气分子中的键能大于氧气分子中的键能，D 正确。
2．下列关于丙烯(CH3CHCH2)的说法错误的是( )
A．丙烯分子有8 个σ 键，1 个π 键
B．丙烯分子中3 个碳原子都是sp3杂化
C．丙烯分子存在非极性键
D．丙烯分子中3 个碳原子在同一平面上
【答案】B
要点突破
3
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【解析】丙烯(
)中存在6 个C—H σ 键和2 个C—C σ 键，还有1 个π 键，则共有8
个σ 键，1 个π 键，A 项正确；甲基中的C 为sp3杂化，双键中的C 为sp2杂化，丙烯中只有1 个C 原子为
sp3 杂化，B 项错误；C、C 之间形成的共价键为非极性键，则丙烯分子存在非极性键，C 项正确；
为平面结构，甲基中的C 与双键碳原子直接相连，则三个碳原子在同一平面，D 项正确。
3．关于化合物
，下列叙述不正确的是 ( )
A．分子间不能形成氢键
B．分子中既有极性键又有非极性键
C．分子中有7 个σ 键和1 个π 键
D．该分子在水中的溶解度大于2－丁烯
【答案】C
【解析】化合物
分子中没有O—H 键，不能形成氢键，A 正确；分子中存在
为非极
性键，C—H 为极性键，B 正确；单键含有一个σ 键，双键含有一个σ 键和一个π 键，所以
中存在9 个σ 键和3 个π 键，C 不正确；醛的溶解性大于烯烃，所以该分子在水中的溶解度大于2－丁烯，
D 正确。
考点二 分子的空间结构
1．价层电子对互斥理论
(1)理论要点
①价层电子对在空间上彼此相距最远时，排斥力最小，体系的能量最低。
②孤电子对的排斥力较大，孤电子对越多，排斥力越强，键角越小。
(2)用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型的关键是判断分子中的中心原子上的价层电子对数。
其中：a 是中心原子的价电子数(阳离子要减去电荷数、阴离子要加上电荷数)，b 是与中心原子结合的原子
必备知识
4
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最多能接受的电子数，x 是与中心原子结合的原子数。
(3)价层电子对互斥模型与分子立体构型的关系
价层电
子对数
成键对数
孤电子
对数
电子对立
体构型
分子立
体构型
实例
键角
2
2
0
直线形
直线形
BeCl2
180°
3
3
0
三角形
平面三角形
BF3
120°
2
1
V 形
SnBr2
105°
4
4
0
四面体形
正四面体形
CH4
109°2
8′
3
1
三角锥形
NH3
107°
2
2
V 形
H2O
105°
2．杂化轨道理论
(1)当原子成键时，原子的价电子轨道相互混杂，形成与 原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。杂化轨道
数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的空间结构不同。
(2)由杂化轨道数判断中心原子的杂化类型
杂化轨道用来形成σ 键和容纳孤电子对，所以有公式：
杂化轨道数＝中心原子的孤电子对数＋中心原子的σ 键个数。
代表物
杂化轨道数
中心原子杂化轨道类型
CO2
0＋2＝2
sp
CH2O
0＋3＝3
sp2
CH4
0＋4＝4
sp3
SO2
1＋2＝3
sp2
NH3
1＋3＝4
sp3
H2O
2＋2＝4
sp3
(3)中心原子杂化类型和分子构型的相互判断
分子组成
(A 为中心
原子)
中心原子
的孤电子
对数
中心原子的
杂化方式
分子空
间构型
示例
AB2
0
sp
直线形
BeCl2
1
sp2
V 形
SO2
5
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2
sp3
V 形
H2O
AB3
0
sp2
平面三角形
BF3
1
sp3
三角锥形
NH3
AB4
0
sp3
正四面体形
CH4
3．判断分子或离子中心原子的杂化类型的五种方法
(1)根据杂化轨道的空间分布构型判断。
①若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形，则分子或离子的中心原子发生sp3杂化。
②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子或离子的中心原子发生sp2杂化。
③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子或离子的中心原子发生sp 杂化。
(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109.5°，则分子或离子的中心原子发生sp3杂化；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；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。
(3)根据等电子原理进行判断。
如CO2是直线形分子，CNS－、N 与CO2是等电子体，所以这些离子构型均为直线形，中心原子均采用sp
杂化。
(4)根据中心原子的价电子对数判断。
如中心原子的价电子对数为4，是sp3杂化，价电子对数为3 是sp2杂化，价电子对数为2 是sp 杂化。
(5)根据分子或离子中有无π 键及π 键数目判断。
如没有π 键为sp3杂化，含一个π 键为sp2杂化，含两个π 键为sp 杂化。
4．判断分子或离子立体构型“三步曲”
第一步：确定中心原子上的价层电子对数
a 为中心原子的价电子数减去离子的电荷数，b 为非中心原子所能接受的电子数，x 为非中心原子的原子个
数。
如NH 的中心原子为N，a＝5－1，b＝1，x＝4，所以中心原子孤电子对数＝(a－xb)＝×(4－4×1)＝0。
第二步：确定价层电子对的立体构型
由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离，这样已知价层电子对的数目，就可
以确定它们的立体构型。
第三步：分子或离子立体构型的确定
价层电子对有成键电子对和孤电子对之分，价层电子对的总数减去成键电子对数，得孤电子对数。根据成
键电子对数和孤电子对数，可以确定相应的较稳定的分子立体构型。
要点突破
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1．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构型，有时也能用来推测键角大小，下
列判断正确的是( )
A．SO2、CS2、HI 都是直线形的分子
B．BF3键角为120°，SnBr2键角大于120°
C．CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子
D.PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子
【答案】C
【解析】A.SO2是V 形分子；CS2、HI 是直线形的分子，错误；B.BF3键角为120°，是平面三角形结构；而
Sn 原子价电子是4，在SnBr2中两个价电子与Br 形成共价键，还有一对孤对电子，对成键电子有排斥作用，
使键角小于120°，错误；C.CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子，正确；D.PCl3、NH3都是三角锥形的
分子，而PCl5是三角双锥形分子，错误。
2．用VSEPR 模型预测下列分子或离子的立体结构，其中正确的是( )
A．NH 为正四面体形
B.SO2为直线形
C．HCN 为平面三角形
D.BF3为三角锥形
【答案】A
【解析】NH 中N 原子的价层电子对个数＝×(5－1＋4×1)＝4 且不含孤电子对，其空间构型为正四面体结构，
A 项正确；SO2分子中价层电子对个数＝×6＝3，且含有1 个孤电子对，为V 形结构，B 项错误；HCN 的结
构式为H—C≡N，C 原子的价层电子对数为2，不含孤电子对，为直线形，C 项错误；BF3分子中B 原子的
价层电子对个数＝×(3＋3×1)＝3 且不含孤电子对，其空间构型为平面三角形，D 项错误。
3．(1)硫化氢(H2S)分子的空间构型为______；SO 中S 原子轨道的杂化类型是______。
(2) CO 中心原子杂化轨道的类型为____________杂化，空间构型为____________；NH 中心原子杂化轨道的
类型为____________杂化，空间构型为____________(用文字描述)。
(3) NO 的空间构型为____________(用文字描述)。
(4)碳元素可形成多种单质，一种晶体结构如图所示，其原子的杂化类型为____________。
(5)有机物在一定条件下可与H2发生加成反应：
如①CH2===CH2 、②HC≡CH 、③
、④HCHO 。其中碳原子采取sp2 杂化的分子有
____________(填物质序号)，HCHO 分子的立体结构为____________形。
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【答案】(1)V sp3 (2)sp2 平面三角形 sp3 正四面体形 (3)平面三角形 (4)sp2
(5)①③④ 平面三角形
【解析】(1)H2S 的结构类似于H2O，为V 形；SO 为对称结构，即正四面体形，S 原子轨道的杂化类型是
sp3。
(2)CO 中碳原子价层电子对个数＝3＋(4＋2－3×2)＝3，且不含孤电子对，所以C 原子采用sp2杂化，空间
构型为平面三角形；NH 中N 原子采用sp3杂化，空间构型为正四面体形。
(3)NO 的中心原子价层电子对数为＝3，N 原子杂化方式为sp2杂化，离子中没有孤电子对，其空间构型为
平面三角形。
(4)该晶体为平面结构，碳碳键键角为120°，每个碳原子都结合着3 个碳原子，碳原子采取sp2杂化。
(5)CH2===CH2中每个碳原子含有3 个σ 键，不含孤电子对，为平面结构，采取sp2杂化；CH≡CH 中含有3
个σ 键、2 个π 键，C 原子的杂化轨道数为1＋1＝2，为直线形结构，碳原子采取sp 杂化；苯中每个碳原子
形成1 个C—H σ 键，2 个C—C σ 键，同时参与形成大π 键，杂化轨道数为1＋2＝3，为平面结构，碳原子
采取sp2杂化；HCHO 中碳原子形成2 个C—Hσ 键，1 个碳氧双键，双键中含有1 个σ 键、1 个π 键，杂化
轨道数为2＋1＝3，是平面三角形结构，碳原子采取sp2杂化。
8
