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第33 讲 价层电子对互斥模型、杂化轨道理论及应用
[复习目标] 1.掌握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。2.掌握键角大小原因并能作出规范描述。
1．价层电子对互斥模型
(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孤电子对排斥力较大，孤电子对越多，排斥力越强，键角越小。
(2)价层电子对互斥模型推测分子(离子)的空间结构的关键——价层电子对数的计算
价层电子对数＝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＝(a－xb)，其中
①a 表示中心原子的____________。
对于主族元素：a＝____________________。
对于阳离子：a＝_______________________________________________________________。
对于阴离子：a＝_______________________________________________________________。
②x 表示________________________。
③b 表示与中心原子结合的原子___________(氢为____，其他原子＝__________________。
如氧和氧族元素中的S、Se 等均为2，卤族元素均为1)。
例如，SOCl2的空间结构的判断：
SOCl2的中心原子为S，σ 键电子对数为3，孤电子对数为×(6－1×2－2×1)＝1，价层电子
对数为4，这些价层电子对互相排斥，形成四面体形的VSEPR 模型，由于中心原子上有1
个孤电子对，则SOCl2的空间结构为三角锥形。
2．杂化轨道理论
(1)杂化轨道理论概述
中心原子上若干不同类型(主要是s、p 轨道)、能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成同
等数目、能量完全相同的新轨道。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)杂化轨道三种类型
1
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(3)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＝____________________
＋____________________＝________________________。
3.VSEPR 模型与微粒空间结构的关系
完成下列表格
实例
价层电
子对数
σ 键电子
对数
孤电子
对数
中心原子
杂化轨道
类型
VSEPR
模型
分子(离
子) 空间
结构
BeCl2、CS2
BF3、SO3、CO
O3、SO2
SnCl4、PO、NH
PH3、SO
H2S、I
1．价层电子对互斥模型中，π 键电子对数不计入中心原子的价层电子对数( )
2．N2分子中N 原子没有杂化，分子中有1 个σ 键、2 个π 键( )
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．SiF4与SO 的中心原子均为sp3杂化( )
一、价层电子对数的判断
1．正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)XeF2的中心原子价层电子对数为6( )
(2)
为四角锥结构， 中心原子I 没有孤电子对( )
(3)六氟化硫分子空间结构呈正八面体形，其中心原子的价层电子对数为4( )
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(4)PhB(OH)2和
中B 原子的价层电子对数相等(—Ph 代表苯基，—Pr 代表
异丙基)( )
2．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．H2O B．HCl C．NH D．PCl3
二、杂化方式的判断
3．判断下列物质中心原子的杂化方式。
(1)PCl3分子中，P 的杂化方式为________。
(2)[2019·全国卷Ⅰ，35(2)节选]乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物，分子中氮、碳的
杂化类型分别是______、______。
(3)HOCH2CN 分子中碳原子杂化轨道的类型是________。
(4)丙烯腈分子(H2C==CH—C≡N)中碳原子杂化轨道类型为________。
(5)[2020·全国卷Ⅲ，35(2)节选]氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气：
3NH3BH3＋6H2O===3NH＋B3O＋9H2
B3O 的结构为
。在该反应中，B 原子的杂化轨道类型由________变为
________。
三、分子(离子)空间结构的判断
4．下列分子或离子中，中心原子的价层电子对的空间结构为正四面体形且分子或离子的空
间结构为V 形的是( )
A．NO B．PH3 C．H3O＋ D．OF2
5．下列物质的分子与O3分子的结构最相似的是( )
A．H2O B．CO2 C．SO2 D．BeCl2
6．已知Zn2＋的4s 轨道和4p 轨道可以形成sp3型杂化轨道，那么[ZnCl4]2－的空间结构为(
)
A．直线形
B．平面正方形
C．正四面体形
D．正八面体形
答题规范(4) 键角大小原因解释的三种模型
模型1 价层电子对构型(或中心原子杂化方式)不相同，优先看杂化方式，键角：sp>sp2>sp3
例1 Si 与C 元素位于同一主族，SiO2键角小于CO2的原因是_____________________。
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答题模板：×××中心原子采取×××杂化，键角为×××，而×××中心原子采取×××
杂化，键角为×××。
变式训练1 比较下列分子或离子中的键角大小(填“＞”“＜”或“＝”)：
①H2O________CS2，原因是_____________________________________________________。
②SO3______SO。③BF3________NCl3。
模型2 价层电子对构型(或中心原子杂化方式)相同，看电子对间的斥力
(1)电子对排斥力大小顺序：孤电子对与孤电子对之间>孤电子对与成键电子对之间>成键电
子对与成键电子对之间
例2 已知H2O、NH3、CH4 三种分子中，键角由大到小的顺序是____________，原因为
________________________________________________________________________。
答题模板： ×××分子中无孤电子对，×××分子中含有n 个孤电子对，孤电子对对成键
电子对的排斥作用较大，因而键角较小。
变式训练2 比较下列分子或离子中的键角大小(填“＞”“＜”或“＝”)：
①PH3________PO，原因是_________________________________________________。
②SO______SO。
(2)三键、双键、单键之间的排斥力大小顺序：三键—三键>三键—双键>双键—双键>双键—
单键>单键—单键，举例：
分子
杂化轨道角度
排斥力分析
实际键角
COCl2
120°
C==O 对C—Cl 的排斥力大
于C—Cl 对C—Cl 的排斥力
形成两种键角分别为
124°18′、111°24′
变式训练3 在
分子中，键角∠HCO________( 填“ ＞” “ ＜” 或
“
＝
”
)∠HCH
。
理
由
是
________________________________________________________________________。
模型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)中心原子不同，配位原子相同
例3 AC3 与BC3 ，若电负性：A ＞B ，则键角：AC3________BC3 。原因：
___________________
_____________________________________________________。
(2)中心原子相同，配位原子不同
例4 AB3 与AC3 ，若电负性：B ＞A ＞C ，则键角：AB3______AC3 。原因为
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
变式训练4 ①NH3的键角______PH3的键角，原因是________________________________。
②NF3的键角____NH3的键角，理由是______________________________________。
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1．H3BO3 分子中的 O—B—O 的键角________(填“大于”“等于”或“小于”) BH 中的
H—B—H 的键角，判断依据是____________________________________________。
2．高温陶瓷材料Si3N4晶体中键角N—Si—N______(填“>”“<”或“＝”)Si—N—Si，原
因是________________________________________________________________________。
3 ．SeO 中Se—O 的键角比SeO3 的键角________( 填“ 大” 或“ 小” ) ，原因是
________________________________________________________________________。
1．(1)[2021·全国甲卷，35(1)节选]SiCl4是生产高纯硅的前驱体，其中Si 采取的杂化类型为
________。SiCl4可发生水解反应，机理如下：
含s、p、d 轨道的杂化类型有：①dsp2、②sp3d、③sp3d2，中间体SiCl4(H2O)中Si 采取的杂
化类型为________(填标号)。
(2)[2021·全国乙卷，35(3)节选]PH3中P 的杂化类型是 ________。
(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________。
2．[2022·河北，17(3)]SnCl 的空间结构为_______________________________________，
其中心离子杂化方式为__________。
3．[2022·北京，15(2)]比较SO 和H2O 分子中的键角大小并给出相应解释：_________
____________________________________________________________________________
____________________________________________________________________________。
4．[2021·山东，16(3)]Xe 是第五周期的稀有气体元素，与F 形成的XeF2 室温下易升华。
XeF2中心原子的价层电子对数为____________，下列对XeF2中心原子杂化方式推断合理的
是______________(填标号)。
A．sp B．sp2 C．sp3 D．sp3d
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