第二節(jié)分子的空間結(jié)構(gòu)

第1課時分子結(jié)構(gòu)的測定和多樣性價層電子對互斥模型

［核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)］1.了解分子結(jié)構(gòu)的測定方法。2.通過對典型分子空間結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，認(rèn)識

微觀結(jié)構(gòu)對分子空間結(jié)構(gòu)的影響，了解共價分子結(jié)構(gòu)的多樣性和復(fù)雜性。3.通過對價層電子

對互斥模型的探究，建立解決復(fù)雜分子結(jié)構(gòu)判斷的思維模型。

一、分子結(jié)構(gòu)的測定

早年科學(xué)家主要靠對物質(zhì)的3拄質(zhì)進行系統(tǒng)總結(jié)得出規(guī)律后進行推測，現(xiàn)代科學(xué)家應(yīng)用了

許多測定分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代儀器和方法，如紅外光譜、晶體X射線衍射等。

1.紅外光譜在測定分子結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

分子中的原子不是固定不動的，而是不斷地振動著的。當(dāng)一束紅外線透過分子時，分子會吸

收跟它的某些化學(xué)鍵的振動頻率相同的紅外線,再記錄到圖譜上呈現(xiàn)吸收峰。通過和已有遭

圖庫比對，或通過量子化學(xué)計算,可以得知各吸收峰是由哪種化學(xué)鍵、哪種振動方式引起的,

綜合這些信息，可分析分子中含有何種化燮鍵或宣能團的信息。

2.質(zhì)譜法在測定分子相對分子質(zhì)量中的應(yīng)用

現(xiàn)代化學(xué)常利用質(zhì)譜儀測定分子的相對分子質(zhì)量。它的基本原理是在質(zhì)譜儀中使分子失去電

子變成帶正電逋的分子離子和碎片離子等粒子。由于生成的離子具有不同的相對質(zhì)量，它們

在高壓電場加速后，通過狹縫進入磁場得以分離，在記錄儀上呈現(xiàn)一系列峰，化學(xué)家對這些

峰進行系統(tǒng)分析，便可得知樣品分子的相對分子質(zhì)量。

r理解應(yīng)用」

i.可以準(zhǔn)確判斷有機物分子中含有哪些官能團的分析方法是（）

A.核磁共振氫譜B.質(zhì)譜

C.紅外光譜D.紫外光譜

答案C

解析核磁共振氫譜能分析等效氫的種類，故A錯誤：質(zhì)譜分析相對分子質(zhì)量，故B錯誤；

紅外光譜判斷有機物分子中官能團的種類，故C正確；只根據(jù)紫外光譜是不能完全確定物質(zhì)

的分子結(jié)構(gòu)，故D錯誤。

2.2002年諾貝爾化學(xué)獎獲得者的貢獻之一是發(fā)明了對有機分子的結(jié)構(gòu)進行分析的質(zhì)譜法。

其方法是讓極少量（IO"g左右）的化合物通過質(zhì)譜儀的離子化室使樣品分子大量離子化，少

量分子碎裂成更小的離子。如C2H6離子化后可得到C2HzC2H：、C2H；……然后測定其質(zhì)荷

比夕。設(shè)H+的質(zhì)荷比為1,某有機物樣品的質(zhì)荷比如圖（假設(shè)離子均帶一個單位正電荷，信號

強度與該離子多少有關(guān)），則該有機物可能（）

質(zhì)荷比（㈤

A.CH3OHB.C3H8

C.C2H4D.CH4

答案D

解析有機物樣品的質(zhì)荷比的最大值為該物質(zhì)的相對分子質(zhì)量，根據(jù)有機物樣品的質(zhì)荷比圖

可知該物質(zhì)的相對分子質(zhì)量為16,甲醇、丙烷、乙烯、甲烷的相對分子質(zhì)量分別為32、44、

28、16,因此該有機物是甲烷。

二、多樣的分子空間結(jié)構(gòu)

單原子分子（稀有氣體分子）、雙原子分子不存在空間結(jié)構(gòu)，多原子分子中存在原子的幾何學(xué)

關(guān)系和形狀，即所謂“分子的空間結(jié)構(gòu)”。

1.三原子分子

化學(xué)式電子式結(jié)構(gòu)式鍵角空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)名稱

9

C02（）：：C：：（）o=c=o180。直線形

0

HOH：()：H/\105。0dAstV形

2HH

2.四原子分子

化學(xué)式電子式結(jié)構(gòu)式鍵角空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)名稱

H

:o:/

CH2O()=0約120。平面三角形

H：C：H\

IIV

H

NH3/!\107°a三角錐形

H：N：HHII

3.五原子分子

化學(xué)式電子式結(jié)構(gòu)式鍵角空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)名稱

?H?H

CHH：C：H109。28'ss正四面體形

4??HN等H

HH4

:ci；Cl

z4\

CC14：Cl:C:Cl:109°28'正正面體形

；Cl:

Cl

4.其他多原子分子的空間結(jié)構(gòu)

r判斷正誤」

(1)四原子分子一定都是平面三角形或三角錐形()

(2)正四面體形的鍵角均為109。28'()

(3)SiCU,SiH4>NH；、CH3cl均為正四面體結(jié)構(gòu)()

(4)SF6分子的空間結(jié)構(gòu)為正八面體形()

⑸椅式C6H12比船式C6H12穩(wěn)定()

答案(1)X(2)X(3)X(4)J(5)J

r理解應(yīng)用」

i.下列分子的空間結(jié)構(gòu)模型正確的是()

A.COz的空間結(jié)構(gòu)模型:

B.H?0的空間結(jié)構(gòu)模型：00=0

C.NH3的空間結(jié)構(gòu)模型:A

D.CH』的空間結(jié)構(gòu)模型:

答案D

解析CO2的空間結(jié)構(gòu)為直線形，A不正確；H2O的空間結(jié)構(gòu)為V形，B不正確；NH3的空

間結(jié)構(gòu)為三角錐形，C不正確：CH4的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，D正確。

2.(2020?南京調(diào)研)(1)硫化氫(H2S)分子中，兩個H—S的夾角接近90。，說明H2s分子的空間

結(jié)構(gòu)為。

(2)二硫化碳(CS*分子中，兩個C=S的夾角是180。，說明CS2分子的空間結(jié)構(gòu)為o

(3)能說明CH4分子不是平面四邊形，而是正四面體結(jié)構(gòu)的是(填字母)。

a.兩個鍵之間的夾角為109°28,

b.C—H為極性共價鍵

c.4個C—H的鍵能、鍵長都相等

d.二氯甲烷(CH2cI2)只有一種(不存在同分異構(gòu)體)

答案⑴V形(2)直線形(3)ad

解析(1)、(2)中可由鍵角直接判斷分子的空間結(jié)構(gòu)。(3)五原子分子CH4可能有平面四邊形

和正四面體兩種空間結(jié)構(gòu)，不管為哪種，b、c兩項都成立；若為前者，則鍵角為90。，CH2cL

0H

——

1—

J0C

——

—

H和H

有兩種:；若為后者，則鍵角為109°28,,CH2CI2只有一種。

三、價層電子對互斥模型

1.價層電子對互斥模型(VSEPRmodel)：對AB“型的分子或離子，中心原子A的價層電子對

(包括成鍵的◎鍵電子對和未成鍵的孤電子對)之間由于存在排斥力,將使分子的空間結(jié)構(gòu)總

是采取電子對相互排斥最弱的那種結(jié)構(gòu),以使彼此之間斥力最小,分子或離子的體系能量最

低，最穩(wěn)定。

2.價層電子對的計算

(1)中心原子價層電子對數(shù)鍵電子對數(shù)+孤電子對數(shù)。

(2)0鍵電子對數(shù)的計算

由化學(xué)式確定，即中心原子形成幾個◎鍵，就有幾對c鍵電子對。如H2O分子中，。有2

對。鍵電子對。NH3分子中，N有2對。鍵電子對。

(3)中心原子上的孤電子對數(shù)的計算

中心原子上的孤電子對數(shù)斗a—功)

①a表示中心原子的價電子數(shù)；

對主族元素：“=最外層電子數(shù);

對于陽離子：“=價電子數(shù)一離子所帶電荷數(shù)；

對于陰離子：。=價電子數(shù)+離子所帶電荷數(shù)。

②X表示與中心原子結(jié)合的原子數(shù)。

③匕表示與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù)，氫為1,其他原子=8—該原子的價電

子數(shù)。

3.價層電子對的空間結(jié)構(gòu)(即VSEPR模型)

價層電子對數(shù)目：234

VSEPR模型：直線形平面三角形正四面體形

4.VSEPR模型的應(yīng)用——預(yù)測分子空間結(jié)構(gòu)

由價層電子對的相互排斥，得到含有孤電子對的VSEPR模型，然后，略去VSEPR模型中的

中心原子上的孤電子對,便可得到分子的空間結(jié)構(gòu)。

(1)中心原子不含孤電子對

分子或0鍵電子孤電子分子(或離子)的空間結(jié)構(gòu)

VSEPR模型及名稱

離子對數(shù)對數(shù)及名稱

60。直線形。直線形

CO22000

^^平面:用形T平面三角形

cor30

4*正四面體形

CH40

4正四面體形

(2)中心原子含孤電子對

分子或價層電子孤電子

VSEPR模型及名稱分子的空間結(jié)構(gòu)及名稱

離子對數(shù)對數(shù)

令三角錐形

NH341

O四面體形

吸0四面體形

?V形

H2O42

0^0平面三角形

Av形

so231

■特別提醒

(1)若AB“型分子中，A與B之間通過兩對或三對電子(即通過雙鍵或三鍵)結(jié)合而成，則價層

電子對互斥模型把雙鍵或三鍵作為一對電子對看待。

(2)由于孤電子對有較大斥力，含孤電子對的分子的實測鍵角幾乎都小于VSEPR模型的預(yù)測

值。

價層電子對之間相互排斥作用大小的一般規(guī)律：孤電子對一孤電子對〉孤電子對一成鍵電子

對〉成鍵電子對一成鍵電子對。隨著孤電子對數(shù)目的增多，成鍵電子對與成鍵電子對之間的

斥力減小，鍵角也減小。

(3)價層電子對互斥模型不能用于預(yù)測以過渡金屬為中心原子的分子。

r正誤判斷」

(1)分子的VSEPR模型和相應(yīng)分子的空間結(jié)構(gòu)是相同的()

(2)所有的三原子分子都是直線形結(jié)構(gòu)()

(3)SCh與CCh的分子組成相似，故它們分子的空間結(jié)構(gòu)相同()

(4)由價層電子對互斥模型可知SnBn分子中Sn—Br的鍵角小于180°()

(5)根據(jù)價層電子對互斥模型可以判斷H3O'與NH3的分子(或離子)的空間結(jié)構(gòu)一致()

答案(1)X(2)X(3)X(4)J(5)7

r深度思考」

1.試解釋CH4鍵角(109°28')、NH3鍵角(107。)、氏0鍵角(105。)依次減小的原因。

提示CH4分子中的C原子沒有孤電子對，NH3分子中N原子上有1對孤電子對，H2O分子

中O原子上有2對孤電子對，對成鍵電子對的排斥作用增大，故鍵角減小。

2.用價層電子對互斥模型完成下列問題(點的原子為中心原子)。

。鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)空間結(jié)構(gòu)

H2s9

BCb

PCh

so2

soi

OF2

CIFt

答案

。鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)空間結(jié)構(gòu)

H2sq22V形

BCh30平面三角形

PC1331三角錐形

so221V形

soi40正四面體形

OF222V形

C1F222V形

-歸納總結(jié)

分子空間結(jié)構(gòu)的確定思路

中心原子價層電子對數(shù)〃

4

—n=2直或形

VSEPR模型----”=3平面三角形

----71=4四面體形

分子的空間結(jié)構(gòu)——略去孤電子對在價層電子對互斥模型中占有的空間

隨堂演練知識落實

1.下列物質(zhì)中，分子的空間結(jié)構(gòu)與氨分子相似的是（）

A.C02B.H2sC.PC”D.SiCl4

答案C

解析氨分子是三角錐形，H2s分子是V形，CCh是直線形，PC”是三角錐形，SiCL是正四

面體形。

2.下列微粒中，中心原子含有孤電子對的是（）

A.SiH4B.H20

c.CH4D.NH；

答案B

3.若AB.型分子的中心原子A上沒有未用于形成共價鍵的孤電子對，運用價層電子對互斥

模型，判斷下列說法中正確的是（）

A.若〃=2,則分子的空間結(jié)構(gòu)為V形

B.若〃=3,則分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形

C.若"=4,則分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形

D.以上說法都不正確

答案C

解析若中心原子A上沒有未用于形成共價鍵的孤電子對，則不存在c鍵電子對與孤電子對

之間的相互排斥。當(dāng)〃=2時，分子的空間結(jié)構(gòu)為直線形；〃=3時，分子的空間結(jié)構(gòu)為平面

三角形；〃=4時，分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形。

4.有X、Y兩種活性反應(yīng)中間體微粒，均含有1個碳原子和3個氫原子，其球棍模型如圖所

A.X的組成為CH3-

B.丫的組成為CH]

C.X的價層電子對數(shù)為4

D.Y中鍵角小于120°

答案C

解析由圖可知，X為平面三角形結(jié)構(gòu)，其碳原子應(yīng)該有三對價層電子對，其組成為CH。

A項正確、C項錯誤；丫為三角錐形，其碳原子有四對價層電子對，故其組成為CH},鍵角

比120°小，B、D項正確。

5.美國化學(xué)家鮑林教授具有獨特的化學(xué)想象力：只要給他物質(zhì)的分子式，他就能大體上想象

出這種物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)模型。多核離子所帶電荷可以認(rèn)為是中心原子得失電子所致，根據(jù)

VSEPR模型，下列離子中所有原子都在同一平面上的一組是（）

A.NO2和NH]B.HaO+和CIO,

C.NO；WCOfD.POF和SOF

答案c

5+1—2X2

解析NO?中心原子的價層電子對數(shù)=2+------2―-=3,含有一對孤電子對，空間結(jié)構(gòu)為

5——1—Ax1

V形，NH；中心原子的價層電子對數(shù)=4+:——I——*=4,沒有孤電子對，空間結(jié)構(gòu)為正四

6——1——3X]

面體形，故A不選；H3O+中心原子的價層電子對數(shù)=3H--------—=4，含有一對孤電子

7+]-3義2

對，空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，C10f中心原子的價層電子對數(shù)=3+——2——=4,含有一對孤

5+1—3X2

電子對，空間結(jié)構(gòu)為三南錐形，故B不選；NO,中心原子的價層電子對數(shù)=3+^———

4+2—2X3

3,沒有孤電子對，空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，COM中心原子的價層電子對數(shù)=3+-—2?-

=3,沒有孤電子對，空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，故C選；POF中心原子的價層電子對數(shù)=4

5+3—4X2

產(chǎn)一、—=4，沒有孤電子對，空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，sor中心原子的價層電子對數(shù)

=4+----2----=4，沒有孤電子對，空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，故D不選。

6.⑴利用VSEPR模型推斷分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。POF；CS2________;AlBn（共

價分子）o

（2）按要求寫出第二周期非金屬元素構(gòu)成的中性分子的化學(xué)式。

平面三角形分子,三角錐形分子,四面體形分子。

（3）為了解釋和預(yù)測分子的空間結(jié)構(gòu)，科學(xué)家在歸納了許多已知的分子空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提

出了一種十分簡單的理論模型——價層電子對互斥模型。這種模型把分子分成兩類：一類是

;另一類是。BF3和NF3都是四個原子的分子，BF3的中

心原子是,NF3的中心原子是；BF3分子的空間結(jié)構(gòu)是平面三角形而NFj

分子的空間結(jié)構(gòu)是三角錐形的原因是。

答案（1）正四面體形直線形平面三角形

（2）BF3NF3CF4

（3）中心原子上的價電子都用于形成共價鍵中心原子上有孤電子對BNBF3分子中B

原子的3個價電子都與F原子形成共價鍵，而NF3分子中N原子的3個價電子與F原子形成

共價鍵，還有一對未成鍵的電子對，占據(jù)了N原子周圍的空間，參與相互排斥，形成三角錐

形

解析（1）P0廠是AB4型，成鍵電子對是4,為正四面體形。CS2是AB2型，成鍵電子對是2,

是直線形。AIBn是AB3型，成鍵電子對是3,是平面三角形。（2）第二周期非金屬元素構(gòu)成

的中性分子的化學(xué)式，呈三角錐形的是NF3,呈平面三角形的是BF3,呈四面體形的是CFm

課時對點練

g對點訓(xùn)練

題組一價層電子對互斥模型的理解

1.下列關(guān)于價層電子對互斥模型的敘述中不正確的是（）

A.價層電子對互斥模型可用來預(yù)測分子的空間結(jié)構(gòu)

B.分子中價層電子對相互排斥決定了分子的空間結(jié)構(gòu)

C.中心原子上的孤電子對不參與互相排斥

D.分子中鍵角越大，價層電子對相互排斥力越小，分子越穩(wěn)定

答案C

解析價層電子對互斥模型可用來預(yù)測分子的空間結(jié)構(gòu)，注意實際空間結(jié)構(gòu)要去掉孤電子對，

A正確；空間結(jié)構(gòu)與價層電子對相互排斥有關(guān)，所以分子中價層電子對相互排斥決定了分子

的空間結(jié)構(gòu)，B正確；中心原子上的孤電子對也要占據(jù)中心原子周圍的空間并參與互相排斥，

且孤電子對間排斥力＞孤電子對和成對電子對間的排斥力，C錯誤：在多原子分子內(nèi)，兩個共

價鍵之間的夾角越大，價層電子對相互排斥力越小，分子越穩(wěn)定，D正確。

2.SOi離子的中心原子孤對電子計算公式為一廠中，下列對應(yīng)的數(shù)值正確的是（）

A.。=8x=3b=2

B.。=6x=3b=2

C.a=4x=2b=3

D.〃=6x=2h~—3

答案A

題組二價層電子對互斥模型的應(yīng)用

3.用價層電子對互斥模型判斷S03分子的空間結(jié)構(gòu)為（）

A.正四面體形B.V形

C.三角錐形D.平面三角形

答案D

解析S03中心原子s的孤電子對數(shù)=）x（6—3X2）=0,沒有孤對電子，只有3對0鍵電子

對，故其分子空間結(jié)構(gòu)為平面三角形。

4.（2019?烏魯木齊市第二十三中學(xué)高二月考）根據(jù)價層電子對互斥模型，判斷下列分子或者離

子的空間結(jié)構(gòu)不是三角錐形的是（）

+

A.PC13B.H3O

C.HCHOD.PH3

答案C

解析PCL中P原子含有的孤電子對數(shù)是?‘二=◎鍵電子對數(shù)為3,P的價層電子對數(shù)

為4,VSEPR模型為四面體形，PCb的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，A不選；H3O'中O原子含有

6—1—1x3

的孤電子對數(shù)是2——~=1.G鍵電子對數(shù)為3,。的價層電子對數(shù)為4,VSEPR模型為

四面體形，H3O+的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，B不選；HCHO中碳原子含有的孤電子對數(shù)是

A—1x2—7X1

---------z---------=0,"鍵電子對數(shù)為3,C的價層電子對數(shù)為3,VSEPR模型為平面三角形，

5—1x3

甲醛的空間結(jié)構(gòu)是平面三角形，C選；PH3中P原子含有的孤電子對數(shù)是2—L=l,O鍵

電子對數(shù)為3,P的價層電子對數(shù)為4,VSEPR模型為四面體形，PH.3的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形,

D不選。

5.下列描述中正確的是（）

A.CS2為V形分子

B.CKK的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形

C.SF6中有6對完全相同的成鍵電子對

D.SiF4和SOF的中心原子均無孤電子對

答案C

解析CS2為直線形分子；C103■中心原子的價層電子對數(shù)為3+L—=4,根據(jù)化學(xué)式

知成鍵電子對數(shù)為3,所以有1對孤電子對，故空間結(jié)構(gòu)為三角錐形；SiF4無孤電子對，而

SO歹有1對孤電子對，D錯誤。

6.（2019?三亞華僑學(xué)校高二期中）下列分子的VSEPR模型與分子的空間結(jié)構(gòu)相同的是（）

A.CCI4B.SO2

C.NH3D.H2O

答案A

解析CC14中碳原子價層電子對數(shù)=4+：X（4-4Xl）=4,所以VSEPR模型為正四面體結(jié)

構(gòu)，不含有孤電子對，所以其空間結(jié)構(gòu)為正四面體結(jié)構(gòu)，VSEPR模型與分子空間結(jié)構(gòu)模型一

八_Q*）

致，故A正確：SO?中孤電子對數(shù)為一2-=|>0鍵電子對數(shù)為2,價層電子對數(shù)=1+2

=3,VSEPR模型為平面三角形結(jié)構(gòu)，含有1對孤電子對，空間結(jié)構(gòu)為V形，VSEPR模型與

分子空間結(jié)構(gòu)模型不一致，故B錯誤；氮氣分子中氮原子的價層電子對數(shù)鍵電子對數(shù)+

孤電子對數(shù)=3+』X（5-3Xl）=4,VSEPR模型為正四面體結(jié)構(gòu)，含有1對孤電子對，所以

其空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，VSEPR模型與分子空間結(jié)構(gòu)模型不一致，故C錯誤；水分子中氧

原子的價層電子對數(shù)=2+；X（6-2X1）=4,VSEPR模型為正四面體結(jié)構(gòu)，含有2對孤電子

對，空間結(jié)構(gòu)是V形，VSEPR模型與分子空間結(jié)構(gòu)模型不一致，故D錯誤。

7.用價層電子對互斥模型分別預(yù)測H2s和BF3的空間結(jié)構(gòu)，兩個結(jié)論都正確的是（）

A.直線形三角錐形B.V形三角錐形

C.直線形平面三角形D.V形平面三角形

答案D

解析根據(jù)價層電子對互斥模型，H2s的中心原子上的價層電子對數(shù)為4,孤電子對數(shù)為2,

孤電子對和0鍵電子對相互排斥而形成V形結(jié)構(gòu)；BF3的中心原子上的價層電子對數(shù)為3,

孤電子對數(shù)為0,故為平面三角形結(jié)構(gòu)。

8.下列對應(yīng)關(guān)系不正確的是（）

選項ABCD

中心原子所在族NAVAIVAVIA

分子通式AB4

AB3AB2AB2

空間結(jié)構(gòu)正四面體形平面面角形直線形V形

答案B

解析當(dāng)中心原子在VA族時，AB3分子應(yīng)是三角錐形。當(dāng)中心原子在IVA族時，AB』分子

是正四面體形，當(dāng)中心原子在IVA族時，AB2分子是直線形，當(dāng)中心原子在VIA族時，AB2

分子是V形。

g綜合強化

9.短周期主族元素A、B可形成AB3分子，下列有關(guān)敘述正確的是（）

A.若A、B為同一周期元素，則AB3分子一定為平面正三角形

B.若AB3分子中的價電子個數(shù)為24個，則AB3分子可能為平面正三角形

C.若A、B為同一主族元素，則AB3分子一定為三角錐形

D.若AB3分子為三角錐形，則AB3分子一定為N%

答案B

10.下列說法中正確的是（）

A.NCb、BF3、NCb分子中沒有一個分子中原子的最外電子層都滿足了8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

B.P4和CE都是正四面體形分子且鍵角都為109。28'

H

-

rn+

LHNHJ

一

C.NH；的電子式為H,離子呈平面正方形結(jié)構(gòu)

D.NH3分子中有一對未成鍵的孤電子對，它對成鍵電子的排斥作用較強

答案D

解析NCb分子原子的最外電子層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故A錯誤；白磷的鍵角是60。，

故B錯誤；NH1呈正四面體形結(jié)構(gòu)，故C錯誤；分子中，孤電子對對成鍵電子對的排斥力大

于成鍵電子對對成鍵電子對的排斥力，所以NH3分子中有一對未成鍵的孤電子對，它對成鍵

電子的排斥作用較強，故D正確。

11.第VA族元素的原子R與A原子結(jié)合形成RA3氣態(tài)分子，其空間結(jié)構(gòu)呈三角錐形。RCh

在氣態(tài)和液態(tài)時，分子結(jié)構(gòu)如下圖所示，下列關(guān)于RCL分子的說法中不正確的是（）

A.每個原子都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)

B.鍵角（CI—R—C1）有90。、120。、180。幾種

C.RCk受熱后會分解生成分子空間結(jié)構(gòu)呈三角錐形的RC13

D.分子中5個R—C1鍵能不都相同

答案A

解析R原子最外層有5個電子，形成5對共用電子對，所以RCk中R的最外層電子數(shù)為

10,不滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故選A;上下兩個頂點與中心R原子形成的鍵角為180。，中間

為平面三角形，構(gòu)成三角形的鍵角為120。，頂點與平面形成的鍵角為90。，所以鍵角(Cl—R—C1)

有90。、120。、180。幾種，故不選B：RC15=￡=RCb+CLf,則RCI5受熱后會分解生成分子

空間結(jié)構(gòu)呈三角錐形的RCb,故不選C;鍵長越短，鍵能越大，鍵長不同，所以鍵能不同，

故不選D。

12.出。2的結(jié)構(gòu)式為H-O-O—H,下列有關(guān)H2O2的說法正確的是()

A.是直線形分子

B.是三角錐形分子

C.氧原子有1對孤電子對

D.氧原子的價層電子對數(shù)為4

答案D

解析H2O2中的每個氧原子有6個價電子，形成了2個。鍵，故還有4個電子沒有成鍵，孤

電子對數(shù)為2,價層電子對數(shù)為4,C項錯誤、D項正確；以氧為中心的三個原子呈V形結(jié)

構(gòu)，H2O2中相當(dāng)于有兩個V形結(jié)構(gòu)，故不可能是直線形或三角錐形分子，A、B項錯誤。

13.(1)計算下列分子或離子中點原子的價層電子對數(shù).

①◎；

@BeCl2；

?BC13；

(4)PCho

(2)計算下列微粒中點“/原子的孤電子對數(shù)。

①H2s;

?PC15;

③眄；

@NH30

(3)三原子分子或離子的常見空間結(jié)構(gòu)有形和形兩種；四原子分子或離子的

常見空間結(jié)構(gòu)有形和形兩種；五原子分子或離子最常見的空間結(jié)構(gòu)是

形。COM是平面三角形結(jié)構(gòu)，則離子中的鍵角是：CBn分子中，兩個相鄰

C—Br鍵的夾角是109。28',說明CB"分子的空間結(jié)構(gòu)為形。

答案(1)①4②2③3@4⑵①2②0③0④1⑶直線V平面三角三角錐

四面體120°正四面體

14.20世紀(jì)50年代科學(xué)家提出價層電子對互斥模型(簡稱VSEPR模型)，用于預(yù)測簡單分子

空間結(jié)構(gòu)。其要點可以概括：

I.用AX“E,“表示只含一個中心原子的分子組成，A為中心原子，X為與中心原子相結(jié)合的原

子，E為中心原子最外層未參與成鍵的電子對(稱為孤電子對)，(“+M稱為價層電子對數(shù)。分

子中的價層電子對總是互相排斥，均勻地分布在中心原子周圍的空間；

II.分子的空間結(jié)構(gòu)是指分子中的原子在空間中的排布，不包括中心原子未成鍵的孤電子對；

III.分子中價層電子對之間的斥力主要順序為i.孤電子對之間的斥力〉孤電子對與共用電子

對之間的斥力>共用電子對之間的斥力；由雙鍵與雙鍵之間的斥力>雙鍵與單鍵之間的斥力〉

單鍵與單鍵之間的斥力；iii.X原子得電子能力越弱，A—X形成的共用電子對之間的斥力越

強；iv.其他。請仔細(xì)閱讀上述材料?，回答下列問題：

⑴根據(jù)要點I可以畫出AX“E,“的VSEPR理想模型，請?zhí)顚懴卤恚?/p>

2

VSEPR理想模型正四面體形

價層電子對之間的理想鍵角109028/

(2)請用VSEPR模型解釋CO2為直線形分子的原因:

(3)H2O分子的空間結(jié)構(gòu)為,請你預(yù)測水分子中/H-O—H的大小范圍并解釋原因:

(4)SO2cL和SO2F2都屬AX4Eo型分子，S與O之間以雙鍵結(jié)合，S與Cl、S與F之間以單鍵

結(jié)合。請你預(yù)測SO2cL和SO2F2分子的空間結(jié)構(gòu)：，SO2cb分子中

ZC1—S—Cl(填">”或“=")SC)2F2分子中/R-S—F。

答案⑴

n~\~m24

VSEPR理想模型直線形正四面體形

價層電子對之間的理想鍵角180°109028/

(2)CCh屬AX2E0,"+機=2,故為直線形

(3)V形水分子屬AX2E2,〃+m=4,VSEPR理想模型為正四面體形，價層電子對之間的夾

角均為109。28',根據(jù)HI中的i,應(yīng)有/H—O—H<109O28'

(4)四面體形>

15.短周期元素D、E、X、Y、Z的原子序數(shù)逐漸增大，它們的最簡單氫化物分子的空間結(jié)

構(gòu)依次是正四面體形、三角錐形、正四面體形、V形、直線形?；卮鹣铝袉栴}:

(1)Z的氫化物的結(jié)構(gòu)式為,HZO分子的中心原子價層電子對數(shù)的計算式為

，該分子的空間結(jié)構(gòu)為o

(2)Y的價層電子排布式為,Y的最高價氧化物的VSEPR模型為o

(3)X與Z形成的最簡單化合物的化學(xué)式是,

該分子中的鍵角是。

(4)D、E的最簡單氫化物的分子空間結(jié)構(gòu)分別是正四面體形與三角錐形，這是因為

____________(填字母)。

a.兩種分子的中心原子的價層電子對數(shù)不同

b.D、E的非金屬性不同

c.E的氫化物分子中有一對孤電子對，而D的氫化物分子中沒有

答案(1)H—C12+1x(6-1X1-1X1)V形(2)3s23P4平面三角形(3)SiCl4

109°28,(4)c

解析由題意可推出D、E、X、Y、Z分別為C、N、Si、S、Cl?HCIO中氧原子是中心原

子，價層電子對數(shù)=2+gx(6-lXl-lX1)=4,所以HC1O分子的空間結(jié)構(gòu)為V形。SO3

中硫原子的價層電子對數(shù)為3,VSEPR模型為平面三角形。SiCb是正四面體結(jié)構(gòu)，鍵角為

109°28zoCH4、NH3的中心原子價層電子對數(shù)均為4,分子的空間結(jié)構(gòu)不同的根本原因是

N%分子中有孤電子對而CH4分子中沒有，分子構(gòu)型與元素的非金屬性強弱無關(guān)。

第2課時雜化軌道理論

［核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)］1.通過雜化軌道理論的學(xué)習(xí)，能從微觀角度理解中心原子的雜化類型對

分子空間結(jié)構(gòu)的影響。2.通過雜化軌道理論的學(xué)習(xí)，掌握中心原子雜化軌道類型判斷的方法,

建立分子空間結(jié)構(gòu)分析的思維模型。

一、雜化軌道理論簡介

1.雜化軌道的含義

在外界條件影響下，原子內(nèi)部能量相近的原子軌道重新組合形成新的原子軌道的過程叫做原

子軌道的雜化。重新組合后的新的原子軌道，叫做雜化原子軌道，簡稱雜化軌道。

2.雜化軌道理論要點

(1)原子在成鍵時，同一原子中能量相近的原子軌道可重新組合成雜化軌道。

(2)雜化前后原子軌道數(shù)目不變(參加雜化的軌道數(shù)目等于形成的雜化軌道數(shù)目)，且雜化軌道

的能量相同。

(3)雜化改變了原子軌道的形狀、方向。雜化使原子的成鍵能力增加。雜化軌道在角度分布上

比單純的s或p軌道在某一方向上更集中，例如s軌道與p軌道雜化后形成的雜化軌道一頭

大一頭小，如圖dCZZ)二成鍵時根據(jù)最大重疊原理，使它的大頭與其他原子軌道重疊,

重疊程度更大，形成的共價鍵更牢固。

(4)為使相互間的排斥最小，雜化軌道在空間取最大夾角分布。同一組雜化軌道的伸展方向不

同，但形狀完全相同。

r判斷正誤」

(1)發(fā)生軌道雜化的原子一定是中心原子()

(2)原子軌道的雜化只有在形成分子的過程中才會發(fā)生，孤立的原子是不可能發(fā)生雜化的

()

(3)只有能量相近的軌道才能雜化()

(4)雜化軌道能量更集中，有利于牢固成鍵()

(5)雜化軌道只用于形成。鍵或用來容納未參與成鍵的孤電子對。未參與雜化的p軌道可用于

形成兀鍵()

答案(1)J(2)7(3)V(4)V(5)7

-歸納總結(jié)

雜化軌道理論四要點

(1)能量相近

原子在成鍵時，同一原子中能量相近的原子軌道可重新組合成雜化軌道。

(2)數(shù)目不變

形成的雜化軌道數(shù)與參與雜化的原子軌道數(shù)相等。

(3)成鍵能力增強

雜化改變原有軌道的形狀和伸展方向，使原子形成的共價鍵更牢固。

(4)排斥力最小

雜化軌道為使相互間的排斥力最小，故在空間取最大夾角分布，不同的雜化軌道伸展方向不

同。

二、雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系

1.雜化軌道的類型

(1)Sp3雜化軌道——正四面體形

Sp3雜化軌道是由1個〃S軌道和3個"P軌道雜化而成，每個Sp3雜化軌道都含有;S和的成

分，sp3雜化軌道間的夾角為109。28',空間結(jié)構(gòu)為正四面體形。如下圖所示。

(2)sp2雜化軌道——平面三角形

sp2雜化軌道是由l_±.ns軌道和2個而軌道雜化而成的，每個sp2雜化軌道含有小和jp成分,

sp2雜化軌道間的夾角都是120。，呈平面三角形，如下圖所示。

(3)sp雜化——直線形

sp雜化軌道是由1個"S軌道和1個而軌道雜化而成的，每個sp雜化軌道含有%和1p的成

分，sp雜化軌道間的夾角為180。，呈直線形，如下圖所示。

□rmsp雜.□□m

sPPPPp

Sp

P?PyP：P，Py

2,雜化軌道類型與分子空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系

(1)當(dāng)雜化軌道全部用于形成o鍵時，分子或離子的空間結(jié)構(gòu)與雜化軌道的空間結(jié)構(gòu)相同。

雜化類型spsp2sp3

軌道夾角180°120°109028/

120°

180°120^^^20。

雜化軌道示意圖備心

實例BF3

BeCl2CH4

H

,飛]09。2%卜

分子結(jié)構(gòu)示意圖

C1—Be—C1「KF

H

分子空間結(jié)構(gòu)直線形平面三角形正四面體形

(2)當(dāng)雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對時，孤電子對對成鍵電子對的排斥作用，會使分子

或離子的空間結(jié)構(gòu)與雜化軌道的形狀有所不同。

中心原子雜中心原子孤電子

AB“型分子空間結(jié)構(gòu)實例

化類型對數(shù)

sp21V形

AB2SO2

NH3、PC13、NF3、+

AB31三角錐形

sp3

AB2或(B2A)2V形H2S>NH2

r判斷正誤」

(1)雜化軌道的空間結(jié)構(gòu)與分子的空間結(jié)構(gòu)不一定一致()

(2)雜化軌道間的夾角與分子內(nèi)的鍵角一定相同()

(3)凡是中心原子采取sp3雜化軌道成鍵分子其空間結(jié)構(gòu)都是正四面體形()

(4)凡AB3型共價化合物，其中心原子A均采用sp3雜化軌道成鍵()

(5)NH3分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，則氮原子的雜化方式為sp3()

(6)C2H4分子中的鍵角都約是120。，則碳原子的雜化方式是sp")

答案(1)V(2)X(3)X(4)X(5)V(6)7

r理解應(yīng)用」

i.填表

物質(zhì)價層電子對數(shù)雜化軌道數(shù)雜化軌道類型

CO222組

2

CH2O33sp

CH444sp3

SO233sp2

NH344sp3

H2O44sp3

2.下列分子的空間結(jié)構(gòu)可用sp2雜化軌道來解釋的是()

三

①BF3②CH2=CH2③0④CHCH⑤NH3@CH4

A.①②③B.①⑤⑥

C.②③④D.③⑤⑥

答案A

解析sp2雜化軌道形成夾南為120。的平面三角形，①BF3為平面三角形且B—F夾角為120。；

②C2H4中碳原子以sp2雜化，未雜化的2P軌道重登形成兀鍵；③與②相似；④乙烘中的碳原

子為sp雜化，未雜化的2P軌道重疊形成兀鍵：⑤NH.3中的氨原子為sp3雜化；⑥CH』中的碳

原子為Sp3雜化。

-歸納總結(jié)

判斷中心原子雜化軌道類型的三種方法

(1)根據(jù)雜化軌道數(shù)目判斷

雜化軌道只能用于形成0鍵或者用來容納未參與成鍵的孤電子對，而兩個原子之間只能形成

一個。鍵，故有下列關(guān)系：雜化軌道數(shù)目=價層電子對數(shù)目=。鍵電子對數(shù)目+中心原子的

孤電子對數(shù)目，再由雜化軌道數(shù)目確定雜化類型。

雜化軌道數(shù)目234

雜化類型spsp2sp3

(2)根據(jù)雜化軌道的空間分布判斷

①若雜化軌道在空間的分布為正四面體或三角錐形，則中心原子發(fā)生sp3雜化。

②若雜化軌道在空間的分布呈平面三角形，則中心原子發(fā)生sp2雜化。

③若雜化軌道在空間的分布呈直線形，則中心原子發(fā)生sp雜化。

(3)根據(jù)雜化軌道之間的夾角判斷

①若雜化軌道之間的夾角為109。28',則中心原子