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2.2 分子的空间结构（精讲）
考点一 孤电子对的计算
【例1】（2022·四川宜宾·高二校考阶段练习）下列分子或离子中，含有孤电子对的是（ ）
A．H2O B．CH4
C．SiH4 D．NH
【答案】A
【解析】A．H2O分子中孤电子对个数=(6-2×1)=2，故A正确；
B．CH4分子中孤电子对个数=(4-1×4)=0，即不含孤电子对，故B错误；
C．SiH4分子中孤电子对个数=(4-1×4)=0，即不含孤电子对，故C错误；
D．NH分子中孤电子对个数=(5-1-1×4)=0，即不含孤电子对，故D错误；
故答案为A。
【一隅三反】
1．（2022春·内蒙古赤峰·高二赤峰市元宝山区第一中学校考阶段练习）下列分子或离子中，不含有孤对电子的是（ ）
A．H2O B．H3O+ C．NH3 D．NH
【答案】D
【解析】A．H2O中，氧原子最外层有4对电子对，其中两个与氢原子形成共用电子对，还有两个孤电子对，故A错误；
B．H3O+中， 氧原子最外层有4对电子对，其中三个与氢原子形成共用电子对，还有一个孤电子对，故B错误；
C．NH3中氮原子最外层有5个电子，与三个氢原子形成三对共用电子对，还有一个孤电子对，故C错误；
D．NH中氮原子最外层有5个电子，与三个氢原子形成三对共用电子对，与一个氢离子形成一个配位键，故没有孤电子对，故D正确；
故选D。
2．（2021·全国·高二课时练习）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． D．PCl3
【答案】A
【解析】A．氧原子未成键的价电子对=2，氧原子有两对未成键的价电子对；
B．HCl分子属于AB型分子，没有中心原子；
C．氮原子未成键的价电子对=0，的中心原子的价电子全部参与成键；
D．磷原子未成键的价电子对=1，磷原子有一对未成键的价电子对；
未用于成键的价电子对最多的是A，故答案选A。
3（202山西吕梁·高二统考期末）下列分子或离子中，含有孤对电子相同的是
A．、 B．、 C．、 D．、
【答案】D
【解析】A．H2O分子中O原子的价层电子对数2+=4，含有2对孤电子，VSEPR模型为四面体，O原子的杂化方式为sp3，空间构型为V形；SO2分子中S原子的价层电子对数2+=3，含有1对孤电子，VSEPR模型为平面三角形，S原子的杂化方式为sp2，空间构型为V形，H2O、SO2的空间构型都是V形，但中心原子的杂化方式不同，A错误；
B．NF3分子中N原子的价层电子对数3+=4，含有1对孤电子，VSEPR模型为四面体，N原子的杂化方式为sp3，空间构型为三角锥形，BF3分子中B原子的价层电子对数3+=3，没有孤电子对，VSEPR模型为平面三角形，B原子的杂化方式为sp2，空间构型为平面三角形，二者中心原子杂化类型和分子空间结构都不同，B错误；
C．NH3分子中N原子的价层电子对数3+=4，含有1对孤电子，VSEPR模型为四面体，N原子的杂化方式为sp3，空间构型为三角锥形，CH4分子中C原子的价层电子对数4+=4，没有孤电子对，VSEPR模型为正四面体，C原子的杂化方式为sp3，空间构型为正四面体，二者中心原子杂化类型相同，但分子空间结构不同，C错误；
D．BeCl2分子中Be原子的价层电子对数2+=2，无孤电子对，VSEPR模型和空间构型均为直线形，Be原子的杂化方式为sp；CO2分子中C原子的价层电子对数2+=2，无孤电子对，VSEPR模型和空间构型均为直线形，C原子的杂化方式为sp，BeCl2、CO2分子中心原子的杂化方式都是sp，空间构型都是直线形，D正确；故选D。
考点二 价层电子互斥模型及其应用
【例2-1】（2022·高二课时练习）用价层电子对互斥模型推测下列分子或离子的空间结构。
序号 分子或离子 VSEPR模型名称 空间结构名称
（1） ___________ ___________
（2） ___________ ___________
（3） ___________ ___________
（4） ___________ ___________
（5） ___________ ___________
【答案】（1）直线形 直线形
四面体形 V形
四面体形 三角锥形
正四面体形 正四面体形
四面体形 三角锥形
【解析】】二氯化铍分子中铍原子的价层电子对数为2，孤对电子对数为0，分子的VSEPR模型为直线形，空间结构为直线形；二氯化硫分子中硫原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为2，分子的VSEPR模型为四面体形，空间结构为V形；三氟化磷分子中磷原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1，分子的VSEPR模型为四面体形，空间结构为三角锥形；铵根离子中氮原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为0，离子的VSEPR模型和空间结构都为正四面体形；亚硫酸根离子中硫原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1，离子的VSEPR模型为正四面体形，空间结构为三角锥形，故答案为：直线形；直线形；四面体形；V形；四面体形；三角锥形；正四面体形；正四面体形；四面体形；三角锥形。
【例2-2】（2023山东临沂·高二校考期末）根据VSEPR模型判断下列各组分子或离子空间结构相同的是
A．和 B．和 C．和 D．和
【答案】D
【解析】A．中心原子价层电子对为2，中心C原子为杂化，为直线形分子；中心原子价层电子对为3，中心S原子为杂化，有孤对电子，为平面三角形分子，故A不选；
B．中心原子价层电子对为3，中心B原子为杂化，为平面三角形分子；中心原子价层电子对为4，中心N原子为杂化，有孤对电子，为三角锥形分子，故B不选；
C．中心原子价层电子对为4，中心P原子为杂化，有孤对电子，为三角锥形分子；中心原子价层电子对为4，中心S原子为杂化，有孤对电子，为V形分子，故C不选；
D．中心原子价层电子对为4，中心C原子为杂化，没有孤对电子，为正四面体形分子；中心原子价层电子对为4，中心N原子为杂化，没有孤对电子，为正四面体形分子，故D选；
故选D。
【例2-3】（2021秋·湖北省直辖县级单位·高二校考阶段练习）下列各组粒子的空间结构相同的是
①NH3和H2O；②NH和H3O+；③NH3和H3O+；④O3和SO2；⑤CO2和BeCl2。
A．全部 B．①②③⑤ C．③④⑤ D．②⑤
【答案】C
【解析】①NH3中价层电子对个数=3+×（5-3）=4且含有一个孤电子对，所以为三角锥形，H2O中价层电子对个数=2+×（6-2）=4且含有两个孤电子对，所以为V形结构，二者空间构型不同，故①错误；　
②NH4+中价层电子对个数是4且不含孤电子对，为正四面体形结构；H3O+中O原子价层电子对个数=3+（6-1-3×1）=4且含有一个孤电子对，所以为三角锥形结构，二者空间构型不同，故②错误；
③NH3为三角锥形结构、H3O+中O原子价层电子对个数=3+（6-1-3×1）=4且含有一个孤电子对，所以为三角锥形结构，所以二者空间构型相同，故③正确；　
④O3、SO2中价层电子对个数都是3且都含有一对孤电子对，所以分子空间构型都是V形，故④正确；
⑤CO2分子中价层电子对=σ 键电子对+中心原子上的孤电子对=2+（4-2×2）=2，二氧化碳是直线型结构，BeCl2分子中价层电子对=σ 键电子对+中心原子上的孤电子对=2+（2-2×1）=2，BeCl2是直线型结构，CO2和BeCl2分子都是直线型分子，故⑤正确；
答案选C。
【一隅三反】
1．（2021·高二课时练习）用价层电子对互斥理论判断分子的几何构型为
A．正四面体型 B．V形 C．三角锥型 D．平面三角形
【答案】A
【解析】SiCl4中Si原子的价层电子对数为4+×(4-4×1)=4，孤电子对数为0，为正四面体形，故选A。
2．（2023重庆沙坪坝·高二重庆一中校考期末）下列离子的VSEPR模型与离子的空间立体构型一致的是
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】A．中价层电子对个数＝，且不含孤电子对，所以离子的VSEPR模型与离子的空间立体构型一致都是正四面体结构，故A正确；
B．中价层电子对个数＝且含有一个孤电子对，所以其VSEPR模型是平面三角形，实际上是V形，故B错误；
C．中价层电子对个数＝且含有一个孤电子对，所以VSEPR模型是四面体结构，实际空间构型为三角锥形，故C错误；
D．中价层电子对个数＝且含有一个孤电子对，所以VSEPR模型为四面体结构，实际为三角锥形结构，故D错误；
故答案选A。
3．（2022春·北京西城·高二校考期中）下列粒子的VSEPR模型为四面体且其空间结构为V形的是
A．SO2 B．SO C．H3O+ D．OF2
【答案】D
【解析】A．SO2中S原子价电子对数为，有1个孤电子对，VSEPR模型为平面结构，其空间结构为V形，故不选A；
B．SO中S原子价电子对数为，无孤电子对，VSEPR模型为四面体，其空间结构为正四面体，故不选B；
C．H3O+中O原子价电子对数为，有1个孤电子对，VSEPR模型为四面体，其空间结构为三角锥，故不选C；
D．OF2中O原子价电子对数为，有2个孤电子对，VSEPR模型为平四面体，其空间结构为V形，故选D；
选D。
4．（2022春·浙江舟山·高二统考期末）下表中各粒子的键电子对数、孤电子对数、和空间结构全部正确的是
粒子符号 键电子对数 孤电子对数 空间结构
A 2 1 V形
B 2 2 直线形
C 3 1 平面三角形
D 4 0 正四面体
【答案】D
【解析】A．的键电子对数为2，孤电子对对数为个，采取sp3杂化则空间构型为V形，故A错误；
B．的键电子对数为2，孤电子对对数为，采取sp杂化则空间构型为直线形，故B错误；
C． 的键电子对数为3，孤电子对对数为，采取sp3杂化则空间构型为三角锥形，故C错误；
D．的键电子对数为4，孤电子对对数为，采取sp3杂化则空间构型为正四面体，故D正确；
故选D选项。
5．（2022秋·吉林·高二吉林一中校考阶段练习）关于CH4、、三种粒子的说法，正确的是
A．C原子的杂化类型都相同 B．CH是三角锥形
C．CH与BCl3构型相同 D．CH4与NHVSEPR模型相同
【答案】D
【解析】A．根据分析，三种微粒中碳原子的杂化方式不同，描述错误，不符题意；
B．根据分析，碳正离子其中心碳原子价层电子对数为3，孤对电子数为0，空间构型为平面三角形结构，描述错误，不符题意；
C．根据分析，碳负离子其中心碳原子价层电子对数为4，孤对电子数为1，空间构型为三角锥型，BCl3中B原子价层电子对个数，孤对电子数为0，空间构型为平面三角形结构，描述错误，不符题意；
D．根据分析，甲烷中的C原子价层电子对个数4，NH中的N原子价层电子对数，VSEPR模型均为四面体，描述正确，符合题意；
综上，本题选D。
考点三 杂化轨道及杂化类型
【例4】（2023吉林通化·高二梅河口市第五中学校考期末）鲍林提出杂化轨道理论能解释分子的空间结构，下列关于粒子的描述正确的是
选项 粒子 空间结构 解释
A SO3 正三角形 S原子采取sp3杂化
B BF3 正三角形 B原子采取sp2杂化
C C2H4 平面三角形 C原子采取sp2杂化
D 四面体形 Cl原子采取sp3杂化
【答案】B
【解析】A．三氧化硫分子中硫原子的价电子对数=，采取sp2杂化，不含孤对电子，是平面三角形，A错误；
B．三氟化硼分子中硼原子的价电子对数=，采取sp2杂化，空间结构为平面三角形，B正确；
C．乙烯分子中每个碳原子均形成3个σ键和1个π键，价层电子对数是3，采取sp2杂化，为平面形，C错误；
D．氯酸根离子中氯原子的价电子对数=，氯原子采取sp3杂化，含有一对孤对电子，空间结构为三角锥形，D错误；
答案选B。
【一隅三反】
1．（2023天津南开·高二天津市天津中学校考期末）下列分子的中心原子轨道杂化的类型相同的是
A．与 B．与 C．与 D．与
【答案】A
【解析】A．SO3中S原子的价电子对数为3+(6-3×2)=3，采取sp2杂化方式，SO2中S原子的价电子对数为2+(6-2×2)=3，采取 sp2杂化方式，两者分子的中心原子的杂化方式相同，故A选；
B．BF3中B原子的价电子对数为3+(3-3×1)=3，采取sp2杂化方式，NH3中N原子的价电子对数为3+ (5-3×1)=4，采取sp3杂化方式，二者杂化方式不同，故B不选；
C．BeCl2中Be原子的价电子对数为2+ (2-2×1)=2，采取sp杂化方式，SCl2中S原子的价电子对数为2+ (6-2×1)=4，采取sp3杂化方式，二者杂化方式不同，故C不选；
D．H2O中O原子的价电子对数为2+(6-2×1)=4，采取sp3杂化方式，CS2中C原子的价电子对数为2+(4-2×2)=2，采取sp杂化方式，二者杂化方式不同，故D不选；
答案选A。
2．（2023吉林长春·高二长春市第五中学校考期末）下表中关于各微粒的描述完全正确的一项是
选项 A B C D
分子或离子的化学式 H2F＋ PCl3 NO BH
中心原子的杂化轨道类型 sp sp3 sp2 sp3
VSEPR模型名称 直线形 四面体形 平面三角形 正四面体形
分子或离子的空间结构 直线形 正四面体形 V形 三角锥形
【答案】C
【解析】A．H2F＋离子中氟原子的价层电子对数为4，则离子的VSEPR模型为四面体形，故A错误；
B．三氯化磷分子中磷原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1，则分子的VSEPR模型为四面体形、分子的空间构型为三角锥形，故B错误；
C．亚硝酸根离子中氮原子的价层电子对数为3，孤对电子对数为1，则原子的杂化方式为sp2杂化，离子的VSEPR模型为平面三角形、分子的空间构型为V形，故C正确；
D．四氢合硼离子中硼原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为0，则离子的空间构型为正四面体形，故D错误；
故选C。
3．（2022春·黑龙江哈尔滨·高二校考阶段练习）根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断，下列结果错误的是
选项 分子或离子 价层电子对互斥模型 分子或离子的空间结构名称
A CO2 直线形 直线形
B HCHO 平面三角形 平面三角形
C CO 四面体 三角锥形
D H3O+ 四面体 三角锥形
【答案】C
【解析】A．CO2中心原子价层电子对数为2，价层电子对互斥模型为直线形，不存在孤对电子，分子或离子的立体构型为直线形，故A正确；
B．HCHO分子中心原子杂化方式为sp2，价层电子对互斥模型为平面三角形，不存在孤对电子，分子或离子的立体构型为平面三角形，故B正确；
C．分子中心原子杂化方式为sp2，价层电子对互斥模型为平面三角形，不存在孤对电子，分子或离子的立体构型为平面三角形，故C错误；
D．H3O+分子中心原子杂化方式为sp3，价层电子对互斥模型为四面体形，存在一对孤对电子，分子或离子的立体构型为三角锥形，故D正确；
故选C。
4．（2022秋·重庆沙坪坝·高二重庆一中校考期中）价电子对互斥模型(模型)可有效解释和预测分子的空间构型，下列解释均正确的是
选项 分子 中心原子上价层电子对数 杂化轨道类型 分子的空间结构
A 4 平面正三角形
B 4 正四面体形
C 2 直线形
D 3 三角锥形
【答案】B
【解析】A．中N原子形成的σ键数为3，N原子的孤电子对数为=1，因此中心原子上价层电子对数=3+1=4，N原子为杂化，分子的空间结构为三角锥形，故A项错误；
B．中P原子形成的σ键数为4，P原子的孤电子对数为=0，因此中心原子上价层电子对数=4+0=4，P原子为杂化，分子的空间结构为正四面体，故B项正确；
C．中Be原子形成的σ键数为2，Be原子的孤电子对数为=0，因此中心原子上价层电子对数=2+0=2，Be原子为杂化，分子的空间结构为直线形，故C项错误；
D．中B原子形成的σ键数为3，B原子的孤电子对数为=0，因此中心原子上价层电子对数=3+0=3，B原子为杂化，分子的空间结构为平面三角形，故D项错误；
综上所述，正确的是B项。
考点四 综合运用
【例4】（2022春·山东菏泽·高二校考开学考试）氮元素及其化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题：
(1)基态氮原子的核外共有_______种不同运动状态的电子，N2O的空间构型为_______，NH4NO3中N的杂化方式为_______。
(2)氮元素的第一电离能在同周期中从大到小排第_______位，写出与NO具有相同原子数、相同价电子数的一种非极性分子的化学式：_______。
(3)已知NH3分子的键角约为107°，而PH3分子的键角约为94°，试用价层电子对互斥理论解释NH3的键角比PH3的键角大的原因：_______。
(4)乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)分子中氮原子轨道的杂化类型为_______，乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高很多，原因是________。
【答案】(1) 7 直线形 sp3、sp2
(2) 3 SO3(或BF3)
(3)N原子半径比P原子半径小，NH3分子中成键电子对间的距离较近，斥力更大
(4) sp3 乙二胺分子间可形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键
【解析】（1）基态氮原子核外有7个电子，每个电子的运动状态各不相同，根据等电子体可知，N2O和CO2互为等电子体，则N2O和CO2空间构型相同，均为直线形，NH4NO3中的两个氮原子均无孤电子对，中N周围的价层电子对数为：4+=4，则N为sp3杂化，中N周围的价层电子对数为：3+=3，则该N为sp2杂化，故答案为：7；直线形；sp3、sp2；
（2）第二周期元素，第一电离能从左到右逐渐增大，但Be由于2p轨道全空，故其第一电离能比B大，N由于2p轨道半满，其第一电离能比O大，即第二周期元素第一电离能Ne>F>N>O>C>Be>B>Li，故氮元素在第二周期元素中第一电离能排第3位，与NO具有相同原子数、相同价电子数的一种非极性分子的化学式有：SO3或者BF3，故答案为：3；SO3或者BF3；
（3）N的电负性大，N原子半径比P原子半径小，NH3分子中成键电子对间的距离较近，成键电子对之间的斥力更大，使NH3的键角比PH3的键角大，故答案为：N的电负性大，N原子半径比P原子半径小，NH3分子中成键电子对间的距离较近，斥力更大；
（4）乙二胺分子中的N原子形成3个σ键，则N原子为sp3杂化；乙二胺和三甲胺均属于胺，沸点存在较大差异，乙二胺的沸点比三甲胺的沸点高，原因是三甲胺分子中，N上没有活泼氢，不能形成氢键，而乙二胺分子间可以形成氢键，有氢键的存在能使物质的沸点升高，故答案为：sp3，乙二胺分子间可形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键。
【一隅三反】
1．（2022春·河南信阳·高二校考阶段练习）回答下列问题
(1)1 mol CO2中含有的σ键数目为___________，π键数目为___________。
(2)CH4、NH3、H2O、HF分子中共价键的极性由强到弱的顺序是___________。
(3)铜原子的外围电子排布图：___________。写出钴的简化电子排布式___________。基态Fe2+与Fe3+离子中未成对的电子数之比为___________。
(4)下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为___________、___________(填标号)。
A． B．
C． D．
(5)bte的分子式为C6H8N6，其结构简式如图所示。
①bte分子中碳原子轨道杂化类型为___________。
②1 mol bte分子中含σ键的数目为___________mol。
【答案】(1) 2NA 2NA
(2)HF＞H2O＞NH3＞CH4
(3) [Ar]3d74s2 4：5
(4)DC
(5) sp2、sp3 21
【解析】（1）CO2分子结构式是O=C=O，分子中共价双键中一个是σ键，一个是π键。在1个CO2分子中含有2个σ键和2个π键，故在1 mol CO2分子中含有的σ键数目为2NA，含有的π键数目是2NA；
（2）不同非金属元素与H形成共价键时，该元素的非金属性越强，其形成的共价键的极性就越强。同一周期主族元素的非金属性随原子序数的增大而增强，元素的非金属性：F＞O＞N＞C，则形成的共价键的极性：H-F＞H-O＞H-N＞H-C，所以CH4、NH3、H2O、HF分子中共价键的极性由强到弱的顺序是：HF＞H2O＞NH3＞CH4；
（3）Cu是29号元素，位于周期表中第四周期第IB族，外围电子排布图为；
Co是27号元素，根据构造原理可知基态Co原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d74s2，核外电子排布中与Ar排布相同部分用[Ar]替换可得简化电子排布式为[Ar]3d74s2；
基态Fe2+、Fe3+离子外围电子排布图分别为、，未成对的电子数之比为4：5；
（4）选项D结构符合能量最低原理，能量最低；而选项A、B、C均为微粒的激发态，其中A中是1s能级1个电子跃迁到2s能级；B中2s能级2个电子分别跃迁到2s、2p能级；而C中1s能级2个电子跃迁到2p能级，由于各个能级的能量高低顺序为：1s＜2s＜2p，该能级电子数越多，含有该结构的微粒能量就越高，所以选项C的能量最高，故能量最低选项是D；能量最高选项是C；
（5）①bte分子中环上碳原子形成3个σ键，杂化轨道数目是3个，所以该C原子采用sp2杂化；链上碳原子形成4个σ键，杂化轨道数目是4，该C原子采取sp3杂化；
②在bte分子中2个原子之间形成1个σ键，分子中含有8个C-H键、1个碳碳σ键、10个碳氮σ键、 2个氮氮σ键， 共含有21个σ键，则在1 mol bte分子中含σ键的数目为21 mol。
2．（2022春·宁夏银川·高二校考阶段练习）根据原子结构、元素周期表和元素周期律的知识回答下列问题：
(1)某元素原子基态核外电子有 14 种不同的运动状态，该元素名称是_______，在周期表中的位置_______，属于_______区，占据最高能级的电子云轮廓图为_______形。
(2)1～36号元素中基态原子核外电子排布中未成对电子数最多的元素的核外电子排布式是_______，其价电子轨道表示式为_______。
(3)价电子排布式为 3d54s2 的原子，其原子结构示意图为_______，其最高正价为_______价。
(4)《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石(ZnCO3)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3 中，阴离子空间构型为_______，C 原子的杂化方式为_______。
【答案】(1) 硅 第三周期IVA族 p 哑铃
(2) 1s22s22p63s23p63d54s1
(3) +7
(4) 平面三角形
【解析】（1）某元素原子基态核外电子有14种不同的运动状态，该原子核外有14个电子，该元素的名称为硅；基态硅原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p2，硅元素在周期表中的位置为第三周期IVA族，属于p区，占据的最高能级为3p能级，p的电子云轮廓图为哑铃形；答案为：硅；第三周期IVA族；p；哑铃。
（2）1~36号元素中基态原子核外电子排布式中未成对电子数最多的元素为24号元素Cr，其核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，其价电子排布式为3d54s1，价电子轨道表示式为；答案为：1s22s22p63s23p63d54s1；。
（3）价电子排布式为3d54s2的原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s2，其原子核外共有25个电子，K、L、M、N层依次排有2、8、13、2个电子，原子结构示意图为，最高正价为+7价；答案为：；+7。
（4）ZnCO3中的阴离子为，中中心原子C上孤电子对数为=0，σ键电子对数为3，价层电子对数为3+0=3，C原子采取sp2杂化，VSEPR模型为平面三角形，由于孤电子对数为0，则的空间构型为平面三角形；答案为：平面三角形；sp2。
3．（2022春·广西南宁·高二宾阳中学校考阶段练习）回答下列问题：
(1)S单质的常见形式为S8，其环状结构如下图所示，S原子采用的轨道杂化方式是_______；
(2)请根据元素周期律判断：H2Se的酸性比H2S_______(填“强”或“弱”)。气态SeO3分子的立体构型为_______，SO离子的VSEPR模型为_______；
(3)已知X、Y、Z为第三周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表：
电离能/kJ mol-1 I1 I2 I3 I4
X 578 1817 2745 11578
Y 738 1451 7733 10540
Z 496 4562 6912 9543
I1(Y)大于I1(X)，原因是：_______。
(4)C、N、O、H是周期表中前10号元素，它们的原子半径依次减小，H能分别与C、N、O形成电子总数相等的分子CH4、NH3、H2O。
①在CH4、NH3、H2O分子中，C、N、O三原子都采取sp3杂化，H2O的键角小于NH3的键角，是因为 _______。
②写出与SO2互为等电子体的一种分子和一种离子：_______。
(5)K、Cr、Cu三元素的原子序数依次增大，原子核外的最外层电子排布相同。
①Cr元素价层电子排布图为_______；基态Cr原子核外电子的运动状态有_______种；
②向硫酸铜溶液中加入过量氨水，蓝色溶液最终变为深蓝色，且呈深蓝色粒子的中心原子上的二氯取代物有两种结构，则该深蓝色粒子的空间构型为_______；
【答案】(1)sp3
(2) 强 平面三角形 四面体形
(3)Y为Mg，价层电子排布式为3s2，3p原子轨道上为全空，X为Al，3p原子轨道上有一个单电子(或据洪特规则特例可知：当相同能级上电子排布为全空、半充满或全充满结构时，原子相对而言更稳定，较难失去第一个电子)
(4) 水分子中O有两对孤电子对，氨气分子中N上只有一对孤电子对，故水分子中孤电子对对共价键的排斥力更大，所以键角更小 O3、NO2
(5) 24 平面正方形
【解析】（1）由图可知，硫原子的σ键数为2，有2对孤电子对，所以价层电子对数为2+2=4，硫原子为sp3杂化；
（2）非金属性:S>Se，共价键的稳定性:H-S>H-Se，即H-Se更易断裂，更易电离出氢离子，所以H2Se的酸性比H2S强；SeO3中Se的价层电子对数为3，空间构型为平面三角形；SO离子中S原子的价层电子对数为4，S原子为sp3杂化 其VSEPR模型为四面体形；
（3）已知X、Y、Z为第三周期元素，根据表格数据可知，X原子的第四电离能突变，说明X原子最外层有3个电子，即铝元素，同理，Y原子最外层有2个电子，即镁元素，Z原子最外层有1个电子，即钠元素， Y为Mg，价层电子排布式为3s2，3p原子轨道上为全空，X为Al，3p原子轨道上有一个单电子(或据洪特规则特例可知：当相同能级上电子排布为全空、半充满或全充满结构时，原子相对而言更稳定，较难失去第一个电子)
（4）①在CH4、NH3、H2O分子中，C、N、O三原子都采取sp3杂化，H2O的键角小于NH3的键角，是因为水分子中O有两对孤电子对，氨气分子中 N上只有一对孤电子对，故水分子中孤电子对对共价键的排斥力更大，所以键角更小；
②SO2的原子数为3，价电子为6+2×6=18，与其互为等电子体的一种分子和一种离子分别为：O3、NO2；
（5）①Cr的原子序数为24，核外电子排布式为 [Ar]3d54s1，其价层电子排布图为，基态Cr原子核外电子的运动状态有24种；
②向硫酸铜溶液中加入过量氨水，蓝色溶液最终变为深蓝色，该深蓝色离子为铜氨离子，其中心原子上的二氯取代物有两种结构，说明铜氨离子不是正四面体形，所以其空间构型为平面正方形。2.2 分子的空间结构（精讲）
考点一 孤电子对的计算
【例1】（2022·四川宜宾·高二校考阶段练习）下列分子或离子中，含有孤电子对的是（ ）
A．H2O B．CH4
C．SiH4 D．NH
【一隅三反】
1．（2022春·内蒙古赤峰·高二赤峰市元宝山区第一中学校考阶段练习）下列分子或离子中，不含有孤对电子的是（ ）
A．H2O B．H3O+ C．NH3 D．NH
2．（2021·全国·高二课时练习）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． D．PCl3
3（202山西吕梁·高二统考期末）下列分子或离子中，含有孤对电子相同的是
A．、 B．、 C．、 D．、
考点二 价层电子互斥模型及其应用
【例2-1】（2022·高二课时练习）用价层电子对互斥模型推测下列分子或离子的空间结构。
序号 分子或离子 VSEPR模型名称 空间结构名称
（1） ___________ ___________
（2） ___________ ___________
（3） ___________ ___________
（4） ___________ ___________
（5） ___________ ___________
【例2-2】（2023山东临沂·高二校考期末）根据VSEPR模型判断下列各组分子或离子空间结构相同的是
A．和 B．和 C．和 D．和
【例2-3】（2021秋·湖北省直辖县级单位·高二校考阶段练习）下列各组粒子的空间结构相同的是
①NH3和H2O；②NH和H3O+；③NH3和H3O+；④O3和SO2；⑤CO2和BeCl2。
A．全部 B．①②③⑤ C．③④⑤ D．②⑤
【一隅三反】
1．（2021·高二课时练习）用价层电子对互斥理论判断分子的几何构型为
A．正四面体型 B．V形 C．三角锥型 D．平面三角形
2．（2023重庆沙坪坝·高二重庆一中校考期末）下列离子的VSEPR模型与离子的空间立体构型一致的是
A． B． C． D．
3．（2022春·北京西城·高二校考期中）下列粒子的VSEPR模型为四面体且其空间结构为V形的是
A．SO2 B．SO C．H3O+ D．OF2
4．（2022春·浙江舟山·高二统考期末）下表中各粒子的键电子对数、孤电子对数、和空间结构全部正确的是
粒子符号 键电子对数 孤电子对数 空间结构
A 2 1 V形
B 2 2 直线形
C 3 1 平面三角形
D 4 0 正四面体
5．（2022秋·吉林·高二吉林一中校考阶段练习）关于CH4、、三种粒子的说法，正确的是
A．C原子的杂化类型都相同 B．CH是三角锥形
C．CH与BCl3构型相同 D．CH4与NHVSEPR模型相同
考点三 杂化轨道及杂化类型
【例4】（2023吉林通化·高二梅河口市第五中学校考期末）鲍林提出杂化轨道理论能解释分子的空间结构，下列关于粒子的描述正确的是
选项 粒子 空间结构 解释
A SO3 正三角形 S原子采取sp3杂化
B BF3 正三角形 B原子采取sp2杂化
C C2H4 平面三角形 C原子采取sp2杂化
D 四面体形 Cl原子采取sp3杂化
【一隅三反】
1．（2023天津南开·高二天津市天津中学校考期末）下列分子的中心原子轨道杂化的类型相同的是
A．与 B．与 C．与 D．与
2．（2023吉林长春·高二长春市第五中学校考期末）下表中关于各微粒的描述完全正确的一项是
选项 A B C D
分子或离子的化学式 H2F＋ PCl3 NO BH
中心原子的杂化轨道类型 sp sp3 sp2 sp3
VSEPR模型名称 直线形 四面体形 平面三角形 正四面体形
分子或离子的空间结构 直线形 正四面体形 V形 三角锥形
3．（2022春·黑龙江哈尔滨·高二校考阶段练习）根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断，下列结果错误的是
选项 分子或离子 价层电子对互斥模型 分子或离子的空间结构名称
A CO2 直线形 直线形
B HCHO 平面三角形 平面三角形
C CO 四面体 三角锥形
D H3O+ 四面体 三角锥形
4．（2022秋·重庆沙坪坝·高二重庆一中校考期中）价电子对互斥模型(模型)可有效解释和预测分子的空间构型，下列解释均正确的是
选项 分子 中心原子上价层电子对数 杂化轨道类型 分子的空间结构
A 4 平面正三角形
B 4 正四面体形
C 2 直线形
D 3 三角锥形
考点四 综合运用
【例4】（2022春·山东菏泽·高二校考开学考试）氮元素及其化合物在研究和生产中有许多重要用途。请回答下列问题：
(1)基态氮原子的核外共有_______种不同运动状态的电子，N2O的空间构型为_______，NH4NO3中N的杂化方式为_______。
(2)氮元素的第一电离能在同周期中从大到小排第_______位，写出与NO具有相同原子数、相同价电子数的一种非极性分子的化学式：_______。
(3)已知NH3分子的键角约为107°，而PH3分子的键角约为94°，试用价层电子对互斥理论解释NH3的键角比PH3的键角大的原因：_______。
(4)乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)分子中氮原子轨道的杂化类型为_______，乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高很多，原因是________。
【一隅三反】
1．（2022春·河南信阳·高二校考阶段练习）回答下列问题
(1)1 mol CO2中含有的σ键数目为___________，π键数目为___________。
(2)CH4、NH3、H2O、HF分子中共价键的极性由强到弱的顺序是___________。
(3)铜原子的外围电子排布图：___________。写出钴的简化电子排布式___________。基态Fe2+与Fe3+离子中未成对的电子数之比为___________。
(4)下列Li原子电子排布图表示的状态中，能量最低和最高的分别为___________、___________(填标号)。
A． B．
C． D．
(5)bte的分子式为C6H8N6，其结构简式如图所示。
①bte分子中碳原子轨道杂化类型为___________。
②1 mol bte分子中含σ键的数目为___________mol。
2．（2022春·宁夏银川·高二校考阶段练习）根据原子结构、元素周期表和元素周期律的知识回答下列问题：
(1)某元素原子基态核外电子有 14 种不同的运动状态，该元素名称是_______，在周期表中的位置_______，属于_______区，占据最高能级的电子云轮廓图为_______形。
(2)1～36号元素中基态原子核外电子排布中未成对电子数最多的元素的核外电子排布式是_______，其价电子轨道表示式为_______。
(3)价电子排布式为 3d54s2 的原子，其原子结构示意图为_______，其最高正价为_______价。
(4)《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石(ZnCO3)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3 中，阴离子空间构型为_______，C 原子的杂化方式为_______。
3．（2022春·广西南宁·高二宾阳中学校考阶段练习）回答下列问题：
(1)S单质的常见形式为S8，其环状结构如下图所示，S原子采用的轨道杂化方式是_______；
(2)请根据元素周期律判断：H2Se的酸性比H2S_______(填“强”或“弱”)。气态SeO3分子的立体构型为_______，SO离子的VSEPR模型为_______；
(3)已知X、Y、Z为第三周期元素，其原子的第一至第四电离能如下表：
电离能/kJ mol-1 I1 I2 I3 I4
X 578 1817 2745 11578
Y 738 1451 7733 10540
Z 496 4562 6912 9543
I1(Y)大于I1(X)，原因是：_______。
(4)C、N、O、H是周期表中前10号元素，它们的原子半径依次减小，H能分别与C、N、O形成电子总数相等的分子CH4、NH3、H2O。
①在CH4、NH3、H2O分子中，C、N、O三原子都采取sp3杂化，H2O的键角小于NH3的键角，是因为 _______。
②写出与SO2互为等电子体的一种分子和一种离子：_______。
(5)K、Cr、Cu三元素的原子序数依次增大，原子核外的最外层电子排布相同。
①Cr元素价层电子排布图为_______；基态Cr原子核外电子的运动状态有_______种；
②向硫酸铜溶液中加入过量氨水，蓝色溶液最终变为深蓝色，且呈深蓝色粒子的中心原子上的二氯取代物有两种结构，则该深蓝色粒子的空间构型为_______；

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