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第30讲　价层电子对互斥模型　杂化轨道理论
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1．能根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论，分析常见微粒的空间结构。
2．会分析比较键角的大小，并能规范描述其原因。
3．能根据杂化轨道理论，分析大π键的形成方式。
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考点一　价层电子对互斥模型和杂化轨道理论
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1．价层电子对互斥(VSEPR)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孤电子对的排斥力较大，孤电子对数越多，排斥力越大，键角越小。
(2)用价层电子对互斥模型推测分子的空间结构。
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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)。
2．杂化轨道理论
(1)理论要点：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发生混杂，重新组合成同等数目、能量完全相同的新轨道。
(2)杂化轨道的三种类型。
INCLUDEPICTURE "学A24-132A.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\张\\（广东上目录）2026高三一轮优化化学教参\\学A24-132A.TIF" \* MERGEFORMATINET
(3)杂化轨道数目的判断。
杂化轨道用来形成σ键和容纳孤电子对，所以有关系式：杂化轨道数目＝中心原子上的孤电子对数＋中心原子的σ键电子对数＝中心原子的价层电子对数。
(4)VSEPR模型与微粒空间结构的关系。
实例 价层电子对数(杂化轨道数) σ键电子对数 中心原子上的孤电子对数 中心原子的杂化轨道类型 VSEPR模型 分子或离子的空间结构
BeCl2 2 2 0 sp ____ ______
CO2
BF3 3 3 0 ______ __________ ______
SO2 2 1 ______
CH4 4 4 0 ______ __________ ______
NH3 3 1 三角锥形
H2O 2 2 ______
CO ____ ____ ____ ______ __________ ________
NH ____ ____ ____ ______ __________ ________
[答案自填]　价电子数　原子的最外层电子数　中心原子的价电子数－离子的电荷数　中心原子的价电子数＋离子的电荷数(绝对值)　与中心原子结合的原子数　最多能接受的电子数　1　8－该原子的价电子数　1个s轨道　1个p轨道　180°　直线形　1个s轨道　2个p轨道
120°　平面三角形　1个s轨道　3个p轨道　109°28′　四面体形　直线形　直线形　sp2　平面三角形　平面三角形　V形
sp3　四面体形　正四面体形　V形　3　3　0　sp2　平面三角形　平面三角形　4　4　0　sp3　四面体形　正四面体形
[易错秒判]
(1)杂化轨道用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对(　√　)
(2)分子中中心原子若通过sp3杂化轨道成键，则该分子一定为正四面体形结构(　×　)
(3)NH3分子为三角锥形，N原子发生sp2杂化(　×　)
(4)只要分子的空间结构为平面三角形，中心原子均为sp2杂化(　√　)
(5)中心原子是sp杂化的，其分子的空间结构不一定为直线形(　×　)
(6)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(　√　)
(7)杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同(　√　)
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1．根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断，下列分子或离子的中心原子杂化方式、价层电子对互斥模型及空间结构均正确的是(　D　)
选项 分子或离子 中心原子杂化方式 价层电子对互斥模型 分子或离子的空间结构
A H2O sp 直线形 直线形
B BBr3 sp2 平面三角形 三角锥形
C PCl3 sp3 四面体形 平面三角形
D CO sp2 平面三角形 平面三角形
解析：A．H2O的中心O原子形成2个σ键、含有孤电子对数为＝2，杂化轨道数为4，采取sp3杂化，价层电子对互斥模型为四面体形，而分子的空间结构为V形，故A错误；B．BBr3的中心B原子形成3个σ键、含有孤电子对数为＝0，杂化轨
道数为3，采取sp2杂化，价层电子对互斥模型和分子的空间结构均为平面三角形，故B错误；C．PCl3的中心P原子形成3个σ键、含有孤电子对数为＝1，杂化轨道数为4，采取sp3杂化，价层电子对互斥模型为四面体形，而分子的空间结构为三角锥形，故C错误；D．CO的中心C原子形成3个σ键、含有孤电子对数为＝0，杂化轨道数为3，采取sp2杂化，价层电子对互斥模型和离子的空间结构均为平面三角形，故D正确。
2．(1)NO的空间结构为________，氮原子的杂化类型为________。
(2)H2SeO3的中心原子杂化类型是__________________________，SeO的空间结构是________。
(3)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物，分子中氮、碳原子的杂化类型分别是______________、______________；丙烯腈分子(H2C===CH—C≡N)中碳原子的杂化类型为________。
(4)磷酸根离子的空间结构为________，其中P的价层电子对数为________，杂化轨道类型为________。
(5)LiAlH4中的阴离子空间结构是______________________________，
中心原子的杂化类型为________。
(6)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 INCLUDEPICTURE "E:\\张\\(广东上目录)2026高三一轮优化化学教参\\ea48.TIF" \* MERGEFORMATINET 。在该反应中，B原子的杂化轨道类型由________变为________。
答案：(1)直线形　sp
(2)sp3　三角锥形
(3)sp3　sp3　sp2、sp
(4)正四面体形　4　sp3
(5)正四面体形　sp3
(6)sp3　sp2
考点二　键角的比较方法　大π键的判断
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1．键角比较的思维方法
(1)先看中心原子杂化类型，键角：sp>sp2>sp3。
(2)杂化类型相同时，看中心原子的孤电子对数，孤电子对数越多，键角越________。排斥力大小：孤电子对－孤电子对>孤电子对－成键电子对>成键电子对－成键电子对。
(3)杂化类型和中心原子的孤电子对数均相同，看原子电负性(以AXn为例)：
①中心原子电负性越大，A—X形成的共用电子对之间的斥力越______，键角越______，如NH3>PH3。
②成键原子电负性越大，A—X形成的共用电子对之间的斥力越______，键角越______，如NCl3(4)看化学键类型：双键间的斥力>双键与单键间的斥力>单键间的斥力，如HCHO中∠O===C—H>∠H—C—H。
2．大π键(离域π键)的分析与判断
(1)形成条件。
①中心原子采取sp或sp2杂化。
②参与形成大π键的多个原子应在同一个平面或同一直线上。
(2)共用电子数分析方法。
①大π键中共用电子的数目等于垂直于分子或离子平面的p轨道中的电子数目总和。
②判断出中心原子的杂化方式，并画出价层电子轨道表示式。未参与成键的杂化轨道，优先填充两个电子，形成孤电子对，杂化轨道中的电子不参与形成大π键。
③根据配位原子的价层电子轨道表示式，判断配位原子中未参与成键且垂直该分子或离子平面的p轨道中电子数目(单电子优先形成π键)。
[示例]　推测CO中的大π键。
[分析]　根据价层电子对互斥模型判断CO为平面三角形结构，中心C原子为sp2杂化，价层电子轨道表示式为，每个O原子有两个单电子，三个O分别用一个单电子与中心C原子形成三个C—O σ键，另一个单电子参与形成大π键，形成两个负电荷的电子也参与形成大π键，故大π键的电子总数为1＋3＋2＝6，CO中的大π键表示为。
[答案自填]　小　强　大　弱　小
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1．比较下列分子或离子中的键角大小，并解释原因。
(1)O与S元素位于同一主族，键角：H2O____CS2(填“＞”“＜”或“＝”)，原因是_____________________________________________
__________________________________________________________。
(2)已知H2O、NH3、CH4三种分子中，键角由大到小的顺序是__________________，原因是_________________________________
__________________________________________________________。
(3)①键角：NH3________PH3(填“＞”“＜”或“＝”)，理由是__________________________________________________________
__________________________________________________________。
②键角：NF3________NH3(填“＞”“＜”或“＝”)，理由是__________________________________________________________
__________________________________________________________。
(4)在CHOH分子中，键角∠HCO_______(填“＞”“＜”或“＝”)∠HCH，理由是_______________________________________。
答案：(1)＜　H2O分子中O原子采取sp3杂化且含2个孤电子对，键角为105°；CS2分子中C原子采取sp杂化，键角为180°
(2)CH4＞NH3＞H2O　CH4、NH3、H2O均采取sp3杂化，CH4分子中无孤电子对，NH3分子中含有1个孤电子对，H2O分子中含有2个孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用依次增大，键角逐渐减小
(3)①＞　中心原子的电负性N大于P的，中心原子的电负性越大，成键电子对离中心原子越近，斥力越大，键角也越大
②<　成键原子的电负性F的比H的大，NF3中成键电子对离中心原子较远，斥力较小，因而键角也较小
(4)＞　π键斥力大于σ键斥力
2．已知：多原子分子中，若原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道，则p电子可在多个原子间运动，形成“离域π键”(或大π键)。大π键可用∏mn表示，其中m、n分别代表参与形成大π键的电子数和原子个数，如苯分子中大π键表示为。回答下列问题：
(1)下列微粒中存在“离域π键”的是___________(填字母)。
a．O3　　　b．SO c．H2S　　 d．NO
(2)N2O分子中的大π键表示为________。
(3)叠氮酸(HN3)是一种弱酸，在水中能微弱电离出H＋和N，N中的大π键应表示为________。
(4)经X射线衍射测得化合物
(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl的晶体结构，其局部结构如图所示。
INCLUDEPICTURE "E:\\张\\(广东上目录)2026高三一轮优化化学教参\\ea49.TIF" \* MERGEFORMATINET
该化合物中阴离子N中的σ键总数为______，大π键应表示为________。
解析：(1)形成“离域π键”的形成条件是“原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道” 。O3为V形结构，有相互平行的p轨道，可以形成“离域π键”；硫酸根离子是正四面体形结构，原子不处于同一平面内，不能形成“离域π键”；硫化氢中H原子和S原子没有平行的p轨道，不能形成“离域π键”；NO为平面三角形，有相互平行的p轨道，可形成“离域π键”。
(3)N价电子总数为16，原子总数为3，与CO2为等电子体，二者成键方式类似，参与形成大π键的原子数为3，形成两个，如图 INCLUDEPICTURE "E:\\张\\(广东上目录)2026高三一轮优化化学教参\\ea50.TIF" \* MERGEFORMATINET 。
(4)根据题图可知，N中的σ键总数为5；N中每个N原子采取sp2杂化，未参与杂化的p轨道垂直于该离子平面形成大π键，每个p轨道各提供一个电子，再加上一个单位的负电荷，所以N中一共有6个电子参与形成大π键，应表示为。
答案：(1)ad　(2) 　(3) 　(4)5　
INCLUDEPICTURE "真题研做高考通关.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\张\\（广东上目录）2026高三一轮优化化学教参\\真题研做高考通关.TIF" \* MERGEFORMATINET
1．(2024·新高考甘肃卷)温室气体N2O在催化剂作用下可分解为O2和N2。下列说法错误的是(　D　)
A．相同条件下N2比O2稳定
B．N2O与NO的空间结构相同
C．N2O中N—O比N—N更易断裂
D．N2O中σ键和大π键的数目不相等
解析：N2分子中存在键能较大的N≡N，故相同条件下N2比O2稳定，A正确；N2O与NO均为CO2的等电子体，故其均为直线形分子，二者空间结构相同，B正确；由题给信息可知，N2O在催化剂作用下可分解为O2和N2，说明N2O中N—O比N—N更易断裂，C正确；N2O的电子式为 INCLUDEPICTURE "E:\\张\\(广东上目录)2026高三一轮优化化学教参\\KSW1.TIF" \* MERGEFORMATINET ，σ键和大π键的数目均为2，D不正确。
2．(2024·新高考河北卷)NH4ClO4是火箭固体燃料重要的氧载体，与某些易燃物作用可全部生成气态产物，如NH4ClO4＋2C===NH3↑＋2CO2↑＋HCl↑。下列有关化学用语或表述正确的是(　B　)
A．HCl的形成过程可表示为 INCLUDEPICTURE "E:\\张\\(广东上目录)2026高三一轮优化化学教参\\24HBX3a.tif" \* MERGEFORMATINET
B．NH4ClO4中的阴、阳离子有相同的VSEPR模型和空间结构
C．在C60、石墨、金刚石中，碳原子有sp、sp2和sp3三种杂化方式
D．NH3和CO2都能作制冷剂是因为它们有相同类型的分子间作用力
解析：HCl是共价化合物，氢原子和氯原子各提供1个电子形成共价键，故正确的表达式为，A错误；NH的中心N原子为sp3杂化，且孤电子对数为0，ClO的中心Cl原子为sp3杂化，且孤电子对数为0，故NH和ClO的VSEPR模型和空间结构都相同，B正确；C60和石墨中的碳原子为sp2杂化，金刚石中的碳原子为sp3杂化，C错误；NH3分子间含有氢键，CO2分子间只有范德华力，D错误。
3．(2023·新高考湖北卷)价层电子对互斥理论可以预测某些微粒的空间结构。下列说法正确的是(　A　)
A．CH4和H2O的VSEPR模型均为四面体形
B．SO和CO的空间结构均为平面三角形
C．CF4和SF4均为非极性分子
D．XeF2与XeO2的键角相等
解析：CH4和H2O的中心原子的价层电子对数均为4，故CH4和H2O的VSEPR模型均为四面体形，A正确；SO的中心原子S的价层电子对数为3＋＝4，含有1个孤电子对，故SO的空间结构为三角锥形，B错误；CF4的结构与甲烷相似，正、负电中心重合，为非极性分子，SF4的中心S原子的价层电子对数为4＋＝5，含有1个孤电子对，SF4的结构不对称，正、负电中心不重合，为极性分子，C错误；XeF2、XeO2中Xe的孤电子对数不同，F、O的电负性不同，成键电子对间的排斥力不同，键角不相等，D错误。
4．(2022·新高考山东卷)吡啶 eq \b\lc\(\rc\)(\a\vs4\al\co1(\a\vs4\al\co1())) 替代苯也可形成类似的笼形包合物。已知吡啶中含有与苯类似的大π键，则吡啶中N原子的价层孤电子对占据(　D　)
A．2s轨道 B．2p轨道
C．sp杂化轨道 D．sp2杂化轨道
解析：已知吡啶中含有与苯类似的大π键，故吡啶中的N原子也采取sp2杂化，杂化轨道只用于形成σ键或容纳未参与成键的孤电子对，故吡啶中N原子的价层孤电子对占据sp2杂化轨道。
5．(2022·高考全国甲卷)CF2===CF2和ETFE(CH2===CH2与CF2===CF2的共聚物)分子中C的杂化轨道类型分别为______和__________________________________________________________；
聚四氟乙烯的化学稳定性高于聚乙烯，从化学键的角度解释原因：__________________________________________________________
__________________________________________________________。
答案：sp2　sp3　氟的电负性较大，C—F的键能比C—H的键能大，使得聚四氟乙烯的化学稳定性比聚乙烯的强
6．(2022·高考全国乙卷)卤素单质及其化合物在科研和工农业生产中有着广泛的应用。
(1)一氯乙烯(C2H3Cl)分子中，C的一个______杂化轨道与Cl的3px轨道形成C—Cl________键，并且Cl的3pz轨道与C的2pz轨道形成3中心4电子的大π键()。
(2)一氯乙烷(C2H5Cl)、一氯乙烯(C2H3Cl)、一氯乙炔(C2HCl)分子中，C—Cl键长的顺序是__________________________________________，
理由：(ⅰ)C的杂化轨道中s成分越多，形成的C—Cl越强；(ⅱ)________________________________________________________
__________________________________________________________。
解析：(1)杂化轨道形成共价键时只形成σ键。(2)一氯乙烷(C2H5Cl)、一氯乙烯(C2H3Cl)、一氯乙炔(C2HCl)分子中的碳原子的杂化方式分别是sp3、sp2、sp，由“(ⅰ)C的杂化轨道中s成分越多，形成的C—Cl越强”可知，一氯乙烷(C2H5Cl)、一氯乙烯(C2H3Cl)、一氯乙炔(C2HCl)分子中，C—Cl键长依次变短；一氯乙烯中Cl的3pz轨道与C的2pz轨道形成3中心4电子的大π键，分析可知，一氯乙炔中Cl的2个3p轨道分别与C的2个2p轨道形成2个3中心4电子的大π键，一氯乙烷中不含大π键，因此可推知，Cl参与形成的大π键越多，形成的C—Cl越强，对应的 C—Cl越短。
答案：(1)sp2　σ　(2)一氯乙烷(C2H5Cl)>一氯乙烯(C2H3Cl)>一氯乙炔(C2HCl)　Cl参与形成的大π键越多，形成的C—Cl越强
课时跟踪练30
[基础巩固]
1．有X、Y两种活性反应中间体微粒，均含有1个碳原子和3个氢原子，其球棍模型如下图所示。下列说法错误的是(　C　)
INCLUDEPICTURE "E:\\张\\(广东上目录)2026高三一轮优化化学教参\\ea54.TIF" \* MERGEFORMATINET (X)　 INCLUDEPICTURE "E:\\张\\(广东上目录)2026高三一轮优化化学教参\\ea55.TIF" \* MERGEFORMATINET (Y)
A．X的组成为CH
B．Y的组成为CH
C．X的中心原子的价层电子对数为4
D．Y中键角小于120°
解析：由题图可知，X为平面三角形结构，碳原子的价层电子对数为3，故其组成为CH，A项正确，C项错误；Y为三角锥形结构，碳原子的价层电子对数为4，孤电子对数为1，采取sp3杂化，故其组成为CH，键角小于120°，B、D项正确。
2．下列分子或离子中，中心原子的价层电子对的空间结构为四面体形且分子或离子的空间结构为V形的是(　D　)
A．NO B．PH3
C．H3O＋ D．OF2
解析：NO的中心原子的价层电子对的空间结构呈平面三角形，A不符合题意；PH3的空间结构呈三角锥形，B不符合题意；H3O＋的空间结构呈三角锥形，C不符合题意；OF2的中心原子的价层电子对的空间结构为四面体形，且分子的空间结构为V形，D符合题意。
3．下列有关杂化轨道理论的说法不正确的是(　B　)
A．杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变
B．杂化轨道全部参与形成化学键
C．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°
D．四面体形、三角锥形的结构可以用sp3杂化轨道理论解释
解析：杂化前后的轨道数不变，轨道的形状发生了改变，故A正确；杂化轨道可以部分参与形成化学键，如NH3中N发生了sp3杂化，形成了4个sp3杂化轨道，但是只有3个参与形成了化学键，故B错误；sp3、sp2、sp杂化轨道的空间结构分别是正四面体形、平面三角形、直线形，所以其夹角分别为109°28′、120°、180°，故C正确；四面体形、三角锥形分子的结构可以用sp3杂化轨道理论解释，如甲烷、氨气分子，故D正确。
4．下列每组分子的中心原子杂化方式相同的是(　A　)
A．XeF2、PCl5 B．C2H2、H2O2
C．BF3、NCl3 D．SO2、H2O
解析：XeF2和PCl5的中心原子均属于sp3d杂化，A正确；C2H2中心原子属于sp杂化，H2O2中心原子属于sp3杂化，B错误；BF3中心原子属于sp2杂化，NCl3中心原子属于sp3杂化，C错误；SO2中心原子属于sp2杂化，H2O中心原子属于sp3杂化，D错误。
5．下列分子或离子的键角按由大到小的顺序排列的是(　B　)
①BCl3　②NH3　③H2O　④PCl　⑤HgCl2
A．⑤④①②③ B．⑤①④②③
C．④①②⑤③ D．③②④①⑤
解析：①BCl3中中心B原子为sp2杂化，键角为120°；②NH3中中心N原子为sp3杂化，有1个孤电子对，使键角小于109°28′；③H2O中中心O原子为sp3杂化，有2个孤电子对，使键角比NH3分子的键角还小；④PCl中中心P原子为sp3杂化，不存在孤电子对，键角为109°28′；⑤HgCl2中中心Hg原子为sp杂化，键角为180°。综上，键角由大到小的顺序为⑤①④②③。
6．用价层电子对互斥模型可以预测分子的空间结构，也可以推测键角大小。下列判断不正确的是(　A　)
A．SO2、CS2、BeCl2都是直线形分子
B．BF3键角为120°，NF3键角小于109°28′
C．CH2O、SO3都是平面三角形分子
D．NH3、PCl3都是三角锥形分子
解析：SO2中中心S原子上的价层电子对数为2＋＝3，且含有1个孤电子对，所以SO2为V形结构，而CS2、BeCl2为直线形结构，A错误；BF3中中心B原子上的价层电子对数为3＋＝3，所以BF3为平面三角形结构，键角为120°；NF3中中心N原子上的价层电子对数为3＋＝4，且含有1个孤电子对，所以NF3为三角锥形结构，孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，所以NF3的键角小于109°28′，B正确；CH2O中中心C原子形成3个σ键，无孤电子对，采取sp2杂化，为平面三角形结构，SO3中中心S原子形成3个σ键，无孤电子对，采取sp2杂化，为平面三角形结构，C正确；NH3、PCl3中中心原子上的价层电子对数均为3＋＝4，且含有1个孤电子对，所以NH3、PCl3均为三角锥形结构，D正确。
7．下列关于NH、NH3、NH三种粒子的说法不正确的是(　C　)
A．三种粒子所含有的电子数相等
B．三种粒子中氮原子的杂化方式相同
C．三种粒子的空间结构相同
D．键角大小关系：NH>NH3>NH
解析：NH、NH3、NH含有的电子数均为10，A正确；NH、NH3、NH三种粒子中氮原子的杂化方式均为sp3杂化，B正确；NH的空间结构为正四面体形，NH3的空间结构为三角锥形，NH的空间结构为V形，C错误；NH、NH3、NH三种粒子的键角大小关系为NH>NH3>NH，D正确。
8．键角是重要的键参数之一。下列键角的大小比较正确的是(　A　)
选项 键角 键角的大小比较
A ∠H—N—H [Cu(NH3)4]2＋>NH3
B ∠C—C—C 金刚石>石墨
C ∠O—S—O SO2D ∠H—C—H CH解析：[Cu(NH3)4]2＋和NH3中的N原子均采取sp3杂化，[Cu(NH3)4]2＋中的N无孤电子对，NH3中的N有1个孤电子对，因此NH3中键角∠H—N—H较小，故A正确；金刚石中碳原子的杂化方式为sp3杂化，石墨中碳原子的杂化方式为sp2杂化，因此金刚石中键角∠C—C—C较小，故B错误；SO2中的S原子是sp2杂化，SO中的S原子是sp3杂化，因此SO中键角∠O—S—O较小，故C错误；CH中C原子是sp2杂化，CH中C原子是sp3杂化，因此CH中键角∠H—C—H较大，故D错误。
9．(1)Cu2＋处于[Cu(NH3)4]2＋的中心，若将配离子[Cu(NH3)4]2＋中的2个NH3换为CN－，则有 2种结构。Cu2＋是否为sp3杂化？________(填“是”或“否”)，理由为________________________________。
(2)用价层电子对互斥模型推断甲醛中H—C—H的键角________(填“＞”“＜”或“＝”)120°。
(3)SO2Cl2和SO2F2中S与O之间以双键结合，S与Cl、S与F之间分别以单键结合。SO2Cl2和SO2F2分子的空间结构为________________。SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl________(填“＜”“＞”或“＝”)SO2F2分子中∠F—S—F。
(4)抗坏血酸的分子结构如下图所示，该分子中碳原子的杂化轨道类型为________________。
INCLUDEPICTURE "E:\\张\\(广东上目录)2026高三一轮优化化学教参\\ea56.TIF" \* MERGEFORMATINET
解析：(2)甲醛分子中，碳氧之间为双键，根据价层电子对互斥模型可知，双键与单键之间的斥力大于单键与单键之间的斥力，所以H—C—H的键角小于120°。(3)当中心原子的价层电子对数为4时，VSEPR模型为四面体形，SO2Cl2、SO2F2的中心硫原子上无孤电子对，所以空间结构为四面体形；中心原子及中心原子的杂化方式相同时，成键原子的电负性越小，其与中心原子形成的共用电子对之间的斥力越强，键角越大，F原子的电负性大于氯原子的，所以SO2Cl2分子中 ∠Cl—S—Cl＞SO2F2分子中∠F—S—F。
答案：(1)否　若是sp3杂化，则[Cu(NH3)4]2＋的空间结构为正四面体形，将配离子[Cu(NH3)4]2＋中的2个NH3换为CN－，只有1种结构　(2)＜
(3)四面体形　＞　(4)sp2、sp3
10．(1)NH3分子在独立存在时，H—N—H键角为107°。下图是[Zn(NH3)6]2＋的部分结构以及H—N—H键角的测量值。解释NH3形成下图所示的配合物后H—N—H键角变大的原因：__________________________________________________________
__________________________________________________________。
INCLUDEPICTURE "E:\\张\\(广东上目录)2026高三一轮优化化学教参\\ea57.TIF" \* MERGEFORMATINET
(2)AsH3分子为三角锥形，键角为91.80°，小于氨分子的键角107°，AsH3分子键角较小的原因是__________________________________________________________
__________________________________________________________。
(3)乙酸分子( INCLUDEPICTURE "E:\\张\\(广东上目录)2026高三一轮优化化学教参\\ea58.TIF" \* MERGEFORMATINET )中键角1大于键角2，其原因为__________________________________________________________
__________________________________________________________。
答案：(1)NH3分子中N原子的孤电子对进入Zn2＋的空轨道形成配位键后，原孤电子对与成键电子对间的排斥作用变为成键电子对间的排斥作用，排斥作用减弱
(2)AsH3、NH3的中心原子均为sp3杂化，砷原子的电负性小于氮原子的，故As—H共用电子对离砷核距离较远，斥力较小，键角较小
(3)乙酸分子中C===O与C—C之间的斥力大于C—O与C—C之间的斥力，使得键角1大于键角2
[素养提升]
11．(2025·梅州梅雁中学月考)类推是一种重要的学习方法，但有时会产生错误的结论。下列类推结论正确的是(　D　)
A．CO2为直线形分子，则SiO2也是直线形分子
B．甲烷分子中的键角是109°28′，则白磷(P4)分子中的键角也是109°28′
C．PH3的空间结构为三角锥形，则BH3的空间结构也为三角锥形
D．NH3分子中N原子的杂化方式为sp3，则AsH3分子中As原子的杂化方式也为sp3
解析：CO2中中心C原子的价层电子对数为2＋＝2，孤电子对数为0，为直线形分子，SiO2为共价晶体，具有空间网状结构，SiO2不是直线形分子，A错误；甲烷分子的空间结构为正四面体形，键角是109°28′，白磷(P4)分子中P原子在正四面体的顶点，键角是60°，B错误；PH3中中心P原子的价层电子对数为3＋＝4，孤电子对数为1，空间结构为三角锥形，BH3中中心B原子的价层电子对数为3＋＝3，孤电子对数为0，空间结构为平面三角形，C错误；NH3分子中中心N原子和AsH3分子中中心As原子的价层电子对数均为3＋＝4，杂化方式均为sp3，D正确。
12．NF3是微电子工业中一种优良的等离子蚀刻气体，可通过电解熔融氟化氢铵(NH4HF2)制得。下列有关说法错误的是(　A　)
A．NF3的空间结构为平面三角形
B．相关元素电负性由大到小的顺序为F>N>H
C．NF3和NH4HF2中N原子的杂化方式均为sp3
D．NH4HF2晶体中微粒间存在离子键、共价键、配位键、氢键
解析：NF3分子中N的周围形成3个σ键，孤电子对数为＝1，故其价层电子对数为4，空间结构为三角锥形，A项错误；同一周期从左到右，元素的电负性逐渐增大，同一主族从上到下，元素的电负性逐渐减小，故相关元素电负性由大到小的顺序为F>N>H，B项正确；由上述分析可知，NF3分子中N的价层电子对数为4，NH中N原子形成4个σ键，孤电子对数为＝0，其价层电子对数为4，故NF3和NH4HF2中N原子的杂化方式均为sp3，C项正确；NH4HF2晶体中NH与HF微粒内存在共价键和配位键，微粒间存在离子键，HF与HF微粒间存在氢键，D项正确。
13．有几种含氯阴离子的信息见下表：
阴离子 ClO ClO M ClO－
氯元素化合价 ＋5 ＋3 ＋1
氯原子杂化类型 sp3 sp3
下列推断不正确的是(　A　)
A．ClO和CO的价电子总数相同
B．M的化学式为ClO
C．ClO、ClO－中氯原子的杂化类型都为sp3
D．M的空间结构为V形
解析：ClO和CO的价电子总数分别为7＋3×6＋1＝26、4＋3×6＋2＝24，二者价电子总数不相同，A项错误；M中Cl元素的化合价是＋3价，氯原子的杂化轨道类型是sp3，因此M的化学式为ClO，B项正确；ClO中氯原子上的价层电子对数是3＋＝4，ClO－中氯原子上的价层电子对数是1＋＝4，因此氯原子的杂化类型都为sp3，C项正确；ClO中Cl原子上的价层电子对数是2＋＝4，含有2个孤电子对，所以空间结构为V形，D项正确。
14．吡咯和卟吩都是平面分子。已知处于同一平面的多原子分子中如有相互平行的p轨道，p轨道电子在多个原子间运动形成不局限在两个原子之间的π型化学键，称为离域π键，表示为∏nm，m是成键原子数，n是成键电子数。下列说法错误的是(　D　)
INCLUDEPICTURE "E:\\张\\(广东上目录)2026高三一轮优化化学教参\\A24-138A.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．吡咯中N原子的杂化方式为sp2杂化
B．吡咯中存在的离域π键为
C．苯分子中也存在离域π键
D．卟吩中N原子的杂化方式是sp3杂化
解析：吡咯分子中，N原子形成3个σ键，还有2个电子形成离域π键，为sp2杂化，A正确；吡咯是平面分子，在吡咯中，每个C原子最外层有4个电子，3个电子用于成键，只有1个电子用于形成离域π键，N原子最外层有5个电子，3个电子用于成键，还有2个电子用于形成离域π键，故成键原子数为5，成键电子数为6，形成的离域π键为，B正确；苯分子是平面分子，在苯分子中，每个C原子最外层有4个电子，3个电子用于成键，只有1个电子用于形成离域π键，故成键原子数为6，成键电子数为6，形成的离域π键为，C正确；卟吩分子中，连接H原子的N原子形成3个σ键，还有2个电子用于形成离域π键，为sp2杂化，形成双键的N原子，形成2个σ键，还有一个孤电子对，另外还有1个电子用于形成离域π键，也为sp2杂化，D错误。
15．(1)OF2分子的空间结构为________，其中氧原子的杂化方式为________________。
(2)①V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。SO2分子中S原子上的价层电子对数是________，分子的空间结构为________；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为________；SO3的三聚体环状结构如图1所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为________；该结构中 S—O 键长有两类，一类键长约140 pm，另一类键长约160 pm，较短的键为____________(填图1中字母)，该分子中含有____________个σ键。
INCLUDEPICTURE "E:\\张\\(广东上目录)2026高三一轮优化化学教参\\ea60.TIF" \* MERGEFORMATINET
②V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠(Na3VO4)，该盐阴离子的空间结构为________；也可以得到偏钒酸钠，其阴离子为如图2所示的无限链状结构，偏钒酸钠的化学式为________。
INCLUDEPICTURE "E:\\张\\(广东上目录)2026高三一轮优化化学教参\\ea61.TIF" \* MERGEFORMATINET
(3)①碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________。
②根据原子轨道重叠方式，CS2分子中，共价键的类型有______________，C原子的杂化轨道类型是______________。
解析：(1)OF2分子中中心O原子上的价层电子对数为2＋＝4，孤电子对数为2，因此空间结构为V形，O原子的杂化方式为sp3杂化。(2)①SO2分子中S原子上的价层电子对数是3，孤电子对数为1，分子的空间结构为V形；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为sp2杂化；由SO3的三聚体环状结构可知，该结构中S原子的价层电子对数为4，杂化轨道类型为sp3杂化；该结构中S—O键长有两类，一类键长约140 pm，另一类键长约为160 pm，其中a为硫氧双键，b为硫氧单键，较短的键为a，该分子中含有12个σ键。②VO中，V形成4个σ键，孤电子对数为＝0，为正四面体结构；由链状结构可知，每个V与3个O形成阴离子，且V的化合价为＋5价，偏钒酸钠的化学式为NaVO3。(3)①碳原子核外最外层有4个电子，在化学反应中很难失去4个电子形成阳离子，也很难得到4个电子形成阴离子，因此碳在形成化合物时，主要通过共用电子对形成共价键。②CS2分子的结构式为S===C===S，分子中存在σ键和π键；CS2分子中，C原子的价层电子对数为2，杂化轨道类型为sp杂化。
答案：(1)V形　sp3杂化
(2)①3　V形　sp2杂化　sp3杂化　a　12　②正四面体形　NaVO3
(3)①C有4个价电子且半径小，难以通过得失电子达到稳定结构　②σ键和π键　sp杂化
21世纪教育网(www.21cnjy.com)课时跟踪练30
[基础巩固]
1．有X、Y两种活性反应中间体微粒，均含有1个碳原子和3个氢原子，其球棍模型如下图所示。下列说法错误的是(　C　)
INCLUDEPICTURE "E:\\张\\(广东上目录)2026高三一轮优化化学教参\\ea54.TIF" \* MERGEFORMATINET (X)　 INCLUDEPICTURE "E:\\张\\(广东上目录)2026高三一轮优化化学教参\\ea55.TIF" \* MERGEFORMATINET (Y)
A．X的组成为CH
B．Y的组成为CH
C．X的中心原子的价层电子对数为4
D．Y中键角小于120°
解析：由题图可知，X为平面三角形结构，碳原子的价层电子对数为3，故其组成为CH，A项正确，C项错误；Y为三角锥形结构，碳原子的价层电子对数为4，孤电子对数为1，采取sp3杂化，故其组成为CH，键角小于120°，B、D项正确。
2．下列分子或离子中，中心原子的价层电子对的空间结构为四面体形且分子或离子的空间结构为V形的是(　D　)
A．NO B．PH3
C．H3O＋ D．OF2
解析：NO的中心原子的价层电子对的空间结构呈平面三角形，A不符合题意；PH3的空间结构呈三角锥形，B不符合题意；H3O＋的空间结构呈三角锥形，C不符合题意；OF2的中心原子的价层电子对的空间结构为四面体形，且分子的空间结构为V形，D符合题意。
3．下列有关杂化轨道理论的说法不正确的是(　B　)
A．杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变
B．杂化轨道全部参与形成化学键
C．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°
D．四面体形、三角锥形的结构可以用sp3杂化轨道理论解释
解析：杂化前后的轨道数不变，轨道的形状发生了改变，故A正确；杂化轨道可以部分参与形成化学键，如NH3中N发生了sp3杂化，形成了4个sp3杂化轨道，但是只有3个参与形成了化学键，故B错误；sp3、sp2、sp杂化轨道的空间结构分别是正四面体形、平面三角形、直线形，所以其夹角分别为109°28′、120°、180°，故C正确；四面体形、三角锥形分子的结构可以用sp3杂化轨道理论解释，如甲烷、氨气分子，故D正确。
4．下列每组分子的中心原子杂化方式相同的是(　A　)
A．XeF2、PCl5 B．C2H2、H2O2
C．BF3、NCl3 D．SO2、H2O
解析：XeF2和PCl5的中心原子均属于sp3d杂化，A正确；C2H2中心原子属于sp杂化，H2O2中心原子属于sp3杂化，B错误；BF3中心原子属于sp2杂化，NCl3中心原子属于sp3杂化，C错误；SO2中心原子属于sp2杂化，H2O中心原子属于sp3杂化，D错误。
5．下列分子或离子的键角按由大到小的顺序排列的是(　B　)
①BCl3　②NH3　③H2O　④PCl　⑤HgCl2
A．⑤④①②③ B．⑤①④②③
C．④①②⑤③ D．③②④①⑤
解析：①BCl3中中心B原子为sp2杂化，键角为120°；②NH3中中心N原子为sp3杂化，有1个孤电子对，使键角小于109°28′；③H2O中中心O原子为sp3杂化，有2个孤电子对，使键角比NH3分子的键角还小；④PCl中中心P原子为sp3杂化，不存在孤电子对，键角为109°28′；⑤HgCl2中中心Hg原子为sp杂化，键角为180°。综上，键角由大到小的顺序为⑤①④②③。
6．用价层电子对互斥模型可以预测分子的空间结构，也可以推测键角大小。下列判断不正确的是(　A　)
A．SO2、CS2、BeCl2都是直线形分子
B．BF3键角为120°，NF3键角小于109°28′
C．CH2O、SO3都是平面三角形分子
D．NH3、PCl3都是三角锥形分子
解析：SO2中中心S原子上的价层电子对数为2＋＝3，且含有1个孤电子对，所以SO2为V形结构，而CS2、BeCl2为直线形结构，A错误；BF3中中心B原子上的价层电子对数为3＋＝3，所以BF3为平面三角形结构，键角为120°；NF3中中心N原子上的价层电子对数为3＋＝4，且含有1个孤电子对，所以NF3为三角锥形结构，孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，所以NF3的键角小于109°28′，B正确；CH2O中中心C原子形成3个σ键，无孤电子对，采取sp2杂化，为平面三角形结构，SO3中中心S原子形成3个σ键，无孤电子对，采取sp2杂化，为平面三角形结构，C正确；NH3、PCl3中中心原子上的价层电子对数均为3＋＝4，且含有1个孤电子对，所以NH3、PCl3均为三角锥形结构，D正确。
7．下列关于NH、NH3、NH三种粒子的说法不正确的是(　C　)
A．三种粒子所含有的电子数相等
B．三种粒子中氮原子的杂化方式相同
C．三种粒子的空间结构相同
D．键角大小关系：NH>NH3>NH
解析：NH、NH3、NH含有的电子数均为10，A正确；NH、NH3、NH三种粒子中氮原子的杂化方式均为sp3杂化，B正确；NH的空间结构为正四面体形，NH3的空间结构为三角锥形，NH的空间结构为V形，C错误；NH、NH3、NH三种粒子的键角大小关系为NH>NH3>NH，D正确。
8．键角是重要的键参数之一。下列键角的大小比较正确的是(　A　)
选项 键角 键角的大小比较
A ∠H—N—H [Cu(NH3)4]2＋>NH3
B ∠C—C—C 金刚石>石墨
C ∠O—S—O SO2D ∠H—C—H CH解析：[Cu(NH3)4]2＋和NH3中的N原子均采取sp3杂化，[Cu(NH3)4]2＋中的N无孤电子对，NH3中的N有1个孤电子对，因此NH3中键角∠H—N—H较小，故A正确；金刚石中碳原子的杂化方式为sp3杂化，石墨中碳原子的杂化方式为sp2杂化，因此金刚石中键角∠C—C—C较小，故B错误；SO2中的S原子是sp2杂化，SO中的S原子是sp3杂化，因此SO中键角∠O—S—O较小，故C错误；CH中C原子是sp2杂化，CH中C原子是sp3杂化，因此CH中键角∠H—C—H较大，故D错误。
9．(1)Cu2＋处于[Cu(NH3)4]2＋的中心，若将配离子[Cu(NH3)4]2＋中的2个NH3换为CN－，则有 2种结构。Cu2＋是否为sp3杂化？________(填“是”或“否”)，理由为________________________________。
(2)用价层电子对互斥模型推断甲醛中H—C—H的键角________(填“＞”“＜”或“＝”)120°。
(3)SO2Cl2和SO2F2中S与O之间以双键结合，S与Cl、S与F之间分别以单键结合。SO2Cl2和SO2F2分子的空间结构为________________。SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl________(填“＜”“＞”或“＝”)SO2F2分子中∠F—S—F。
(4)抗坏血酸的分子结构如下图所示，该分子中碳原子的杂化轨道类型为________________。
INCLUDEPICTURE "E:\\张\\(广东上目录)2026高三一轮优化化学教参\\ea56.TIF" \* MERGEFORMATINET
解析：(2)甲醛分子中，碳氧之间为双键，根据价层电子对互斥模型可知，双键与单键之间的斥力大于单键与单键之间的斥力，所以H—C—H的键角小于120°。(3)当中心原子的价层电子对数为4时，VSEPR模型为四面体形，SO2Cl2、SO2F2的中心硫原子上无孤电子对，所以空间结构为四面体形；中心原子及中心原子的杂化方式相同时，成键原子的电负性越小，其与中心原子形成的共用电子对之间的斥力越强，键角越大，F原子的电负性大于氯原子的，所以SO2Cl2分子中 ∠Cl—S—Cl＞SO2F2分子中∠F—S—F。
答案：(1)否　若是sp3杂化，则[Cu(NH3)4]2＋的空间结构为正四面体形，将配离子[Cu(NH3)4]2＋中的2个NH3换为CN－，只有1种结构　(2)＜
(3)四面体形　＞　(4)sp2、sp3
10．(1)NH3分子在独立存在时，H—N—H键角为107°。下图是[Zn(NH3)6]2＋的部分结构以及H—N—H键角的测量值。解释NH3形成下图所示的配合物后H—N—H键角变大的原因：__________________________________________________________
__________________________________________________________。
INCLUDEPICTURE "E:\\张\\(广东上目录)2026高三一轮优化化学教参\\ea57.TIF" \* MERGEFORMATINET
(2)AsH3分子为三角锥形，键角为91.80°，小于氨分子的键角107°，AsH3分子键角较小的原因是__________________________________________________________
__________________________________________________________。
(3)乙酸分子( INCLUDEPICTURE "E:\\张\\(广东上目录)2026高三一轮优化化学教参\\ea58.TIF" \* MERGEFORMATINET )中键角1大于键角2，其原因为__________________________________________________________
__________________________________________________________。
答案：(1)NH3分子中N原子的孤电子对进入Zn2＋的空轨道形成配位键后，原孤电子对与成键电子对间的排斥作用变为成键电子对间的排斥作用，排斥作用减弱
(2)AsH3、NH3的中心原子均为sp3杂化，砷原子的电负性小于氮原子的，故As—H共用电子对离砷核距离较远，斥力较小，键角较小
(3)乙酸分子中C===O与C—C之间的斥力大于C—O与C—C之间的斥力，使得键角1大于键角2
[素养提升]
11．(2025·梅州梅雁中学月考)类推是一种重要的学习方法，但有时会产生错误的结论。下列类推结论正确的是(　D　)
A．CO2为直线形分子，则SiO2也是直线形分子
B．甲烷分子中的键角是109°28′，则白磷(P4)分子中的键角也是109°28′
C．PH3的空间结构为三角锥形，则BH3的空间结构也为三角锥形
D．NH3分子中N原子的杂化方式为sp3，则AsH3分子中As原子的杂化方式也为sp3
解析：CO2中中心C原子的价层电子对数为2＋＝2，孤电子对数为0，为直线形分子，SiO2为共价晶体，具有空间网状结构，SiO2不是直线形分子，A错误；甲烷分子的空间结构为正四面体形，键角是109°28′，白磷(P4)分子中P原子在正四面体的顶点，键角是60°，B错误；PH3中中心P原子的价层电子对数为3＋＝4，孤电子对数为1，空间结构为三角锥形，BH3中中心B原子的价层电子对数为3＋＝3，孤电子对数为0，空间结构为平面三角形，C错误；NH3分子中中心N原子和AsH3分子中中心As原子的价层电子对数均为3＋＝4，杂化方式均为sp3，D正确。
12．NF3是微电子工业中一种优良的等离子蚀刻气体，可通过电解熔融氟化氢铵(NH4HF2)制得。下列有关说法错误的是(　A　)
A．NF3的空间结构为平面三角形
B．相关元素电负性由大到小的顺序为F>N>H
C．NF3和NH4HF2中N原子的杂化方式均为sp3
D．NH4HF2晶体中微粒间存在离子键、共价键、配位键、氢键
解析：NF3分子中N的周围形成3个σ键，孤电子对数为＝1，故其价层电子对数为4，空间结构为三角锥形，A项错误；同一周期从左到右，元素的电负性逐渐增大，同一主族从上到下，元素的电负性逐渐减小，故相关元素电负性由大到小的顺序为F>N>H，B项正确；由上述分析可知，NF3分子中N的价层电子对数为4，NH中N原子形成4个σ键，孤电子对数为＝0，其价层电子对数为4，故NF3和NH4HF2中N原子的杂化方式均为sp3，C项正确；NH4HF2晶体中NH与HF微粒内存在共价键和配位键，微粒间存在离子键，HF与HF微粒间存在氢键，D项正确。
13．有几种含氯阴离子的信息见下表：
阴离子 ClO ClO M ClO－
氯元素化合价 ＋5 ＋3 ＋1
氯原子杂化类型 sp3 sp3
下列推断不正确的是(　A　)
A．ClO和CO的价电子总数相同
B．M的化学式为ClO
C．ClO、ClO－中氯原子的杂化类型都为sp3
D．M的空间结构为V形
解析：ClO和CO的价电子总数分别为7＋3×6＋1＝26、4＋3×6＋2＝24，二者价电子总数不相同，A项错误；M中Cl元素的化合价是＋3价，氯原子的杂化轨道类型是sp3，因此M的化学式为ClO，B项正确；ClO中氯原子上的价层电子对数是3＋＝4，ClO－中氯原子上的价层电子对数是1＋＝4，因此氯原子的杂化类型都为sp3，C项正确；ClO中Cl原子上的价层电子对数是2＋＝4，含有2个孤电子对，所以空间结构为V形，D项正确。
14．吡咯和卟吩都是平面分子。已知处于同一平面的多原子分子中如有相互平行的p轨道，p轨道电子在多个原子间运动形成不局限在两个原子之间的π型化学键，称为离域π键，表示为∏nm，m是成键原子数，n是成键电子数。下列说法错误的是(　D　)
INCLUDEPICTURE "E:\\张\\(广东上目录)2026高三一轮优化化学教参\\A24-138A.TIF" \* MERGEFORMATINET
A．吡咯中N原子的杂化方式为sp2杂化
B．吡咯中存在的离域π键为
C．苯分子中也存在离域π键
D．卟吩中N原子的杂化方式是sp3杂化
解析：吡咯分子中，N原子形成3个σ键，还有2个电子形成离域π键，为sp2杂化，A正确；吡咯是平面分子，在吡咯中，每个C原子最外层有4个电子，3个电子用于成键，只有1个电子用于形成离域π键，N原子最外层有5个电子，3个电子用于成键，还有2个电子用于形成离域π键，故成键原子数为5，成键电子数为6，形成的离域π键为，B正确；苯分子是平面分子，在苯分子中，每个C原子最外层有4个电子，3个电子用于成键，只有1个电子用于形成离域π键，故成键原子数为6，成键电子数为6，形成的离域π键为，C正确；卟吩分子中，连接H原子的N原子形成3个σ键，还有2个电子用于形成离域π键，为sp2杂化，形成双键的N原子，形成2个σ键，还有一个孤电子对，另外还有1个电子用于形成离域π键，也为sp2杂化，D错误。
15．(1)OF2分子的空间结构为________，其中氧原子的杂化方式为________________。
(2)①V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。SO2分子中S原子上的价层电子对数是________，分子的空间结构为________；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为________；SO3的三聚体环状结构如图1所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为________；该结构中 S—O 键长有两类，一类键长约140 pm，另一类键长约160 pm，较短的键为____________(填图1中字母)，该分子中含有____________个σ键。
INCLUDEPICTURE "E:\\张\\(广东上目录)2026高三一轮优化化学教参\\ea60.TIF" \* MERGEFORMATINET
②V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到钒酸钠(Na3VO4)，该盐阴离子的空间结构为________；也可以得到偏钒酸钠，其阴离子为如图2所示的无限链状结构，偏钒酸钠的化学式为________。
INCLUDEPICTURE "E:\\张\\(广东上目录)2026高三一轮优化化学教参\\ea61.TIF" \* MERGEFORMATINET
(3)①碳在形成化合物时，其键型以共价键为主，原因是__________________________________________________________
__________________________________________________________
__________________________________________________________。
②根据原子轨道重叠方式，CS2分子中，共价键的类型有______________，C原子的杂化轨道类型是______________。
解析：(1)OF2分子中中心O原子上的价层电子对数为2＋＝4，孤电子对数为2，因此空间结构为V形，O原子的杂化方式为sp3杂化。(2)①SO2分子中S原子上的价层电子对数是3，孤电子对数为1，分子的空间结构为V形；SO3气态为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为sp2杂化；由SO3的三聚体环状结构可知，该结构中S原子的价层电子对数为4，杂化轨道类型为sp3杂化；该结构中S—O键长有两类，一类键长约140 pm，另一类键长约为160 pm，其中a为硫氧双键，b为硫氧单键，较短的键为a，该分子中含有12个σ键。②VO中，V形成4个σ键，孤电子对数为＝0，为正四面体结构；由链状结构可知，每个V与3个O形成阴离子，且V的化合价为＋5价，偏钒酸钠的化学式为NaVO3。(3)①碳原子核外最外层有4个电子，在化学反应中很难失去4个电子形成阳离子，也很难得到4个电子形成阴离子，因此碳在形成化合物时，主要通过共用电子对形成共价键。②CS2分子的结构式为S===C===S，分子中存在σ键和π键；CS2分子中，C原子的价层电子对数为2，杂化轨道类型为sp杂化。
答案：(1)V形　sp3杂化
(2)①3　V形　sp2杂化　sp3杂化　a　12　②正四面体形　NaVO3
(3)①C有4个价电子且半径小，难以通过得失电子达到稳定结构　②σ键和π键　sp杂化
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第30讲　价层电子对互斥模型
　杂化轨道理论
1．能根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论，分析常见微粒的空间结构。
2．会分析比较键角的大小，并能规范描述其原因。
3．能根据杂化轨道理论，分析大π键的形成方式。
01
考点梳理 高效演练
考点一　价层电子对互斥模型和杂化轨道理论

1．价层电子对互斥(VSEPR)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孤电子对的排斥力较大，孤电子对数越多，排斥力越大，键角越小。
(2)用价层电子对互斥模型推测分子的空间结构。

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＝__________________________________________。
价电子数
原子的最外层电子数
中心原子的价电子数－离子的电荷数
中心原子的价电子数＋离子的电荷数(绝对值)
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)。
与中心原子结合的原子数
最多能接受的电子数
1
8－该原子的价电子数
2．杂化轨道理论
(1)理论要点：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发生混杂，重新组合成同等数目、能量完全相同的新轨道。
(2)杂化轨道的三种类型。
1个s轨道
1个p轨道
180°
直线形
1个s轨道
2个p轨道
120°
平面三角形
1个s轨道
3个p轨道
109°28′
四面体形
(3)杂化轨道数目的判断。
杂化轨道用来形成σ键和容纳孤电子对，所以有关系式：杂化轨道数目＝中心原子上的孤电子对数＋中心原子的σ键电子对数＝中心原子的价层电子对数。
(4)VSEPR模型与微粒空间结构的关系。
实例 价层电子对数(杂化轨道数) σ键
电子
对数 中心原子上的孤电子对数 中心原子的杂化轨道类型 VSEPR
模型 分子或
离子的
空间结构
BeCl2 2 2 0 sp _______ ______
CO2
BF3 3 3 0 ______ ________
________ _________
SO2 2 1 ______
CH4 4 4 0 ________ ________ _________
NH3 3 1 三角锥形
H2O 2 2 ______
直线形
直线形
sp2
平面
三角形
平面三角形
V形
sp3
四面体形
正四面体形
V形
3
3
0
sp2
平面
三角形
平面
三角形
4
4
0
sp3
四面
体形
正四面
体形
[易错秒判]
(1)杂化轨道用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对(　　)
(2)分子中中心原子若通过sp3杂化轨道成键，则该分子一定为正四面体形结构(　　)
(3)NH3分子为三角锥形，N原子发生sp2杂化(　　)
(4)只要分子的空间结构为平面三角形，中心原子均为sp2杂化(　　)
(5)中心原子是sp杂化的，其分子的空间结构不一定为直线形(　　)
(6)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
(　　)
(7)杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同(　　)
√
×
×
√
×
√
√
1．根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型判断，下列分子或离子的中心原子杂化方式、价层电子对互斥模型及空间结构均正确的是(　　)
√
直线形
sp
sp3　
三角锥形
sp3　
sp3　
sp2、sp
正四面体形
4　
sp3　
sp3　
正四面体形
sp3
sp3　
考点二　键角的比较方法　大π键的判断

1．键角比较的思维方法
(1)先看中心原子杂化类型，键角：sp>sp2>sp3。
(2)杂化类型相同时，看中心原子的孤电子对数，孤电子对数越多，键角越________。排斥力大小：孤电子对－孤电子对>孤电子对－成键电子对>成键电子对－成键电子对。
小　
(3)杂化类型和中心原子的孤电子对数均相同，看原子电负性(以AXn为例)：
①中心原子电负性越大，A—X形成的共用电子对之间的斥力越______，键角越______，如NH3>PH3。
②成键原子电负性越大，A—X形成的共用电子对之间的斥力越______，键角越______，如NCl3(4)看化学键类型：双键间的斥力>双键与单键间的斥力>单键间的斥力，如HCHO中∠O===C—H>∠H—C—H。
强　
大　
弱　
小
2．大π键(离域π键)的分析与判断
(1)形成条件。
①中心原子采取sp或sp2杂化。
②参与形成大π键的多个原子应在同一个平面或同一直线上。
(2)共用电子数分析方法。
①大π键中共用电子的数目等于垂直于分子或离子平面的p轨道中的电子数目总和。
②判断出中心原子的杂化方式，并画出价层电子轨道表示式。未参与成键的杂化轨道，优先填充两个电子，形成孤电子对，杂化轨道中的电子不参与形成大π键。
③根据配位原子的价层电子轨道表示式，判断配位原子中未参与成键且垂直该分子或离子平面的p轨道中电子数目(单电子优先形成π键)。
1．比较下列分子或离子中的键角大小，并解释原因。
(1)O与S元素位于同一主族，键角：H2O____CS2(填“＞”“＜”或“＝”)，原因是___________________________________________________________
________________________________________________________________。
(2)已知H2O、NH3、CH4三种分子中，键角由大到小的顺序是___________________，原因是_____________________________________
_________________________________________________________________________________________________________________________________。
＜　
H2O分子中O原子采取sp3杂化且含2个孤电子对，键角为105°；CS2分子中C原子采取sp杂化，键角为180°
CH4＞NH3＞H2O
CH4、NH3、H2O均采取sp3杂化，CH4分子中无孤电子对，NH3分子中含有1个孤电子对，H2O分子中含有2个孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用依次增大，键角逐渐减小
(3)①键角：NH3________PH3(填“＞”“＜”或“＝”)，理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________。
②键角：NF3________NH3(填“＞”“＜”或“＝”)，理由是__________________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)在CHOH分子中，键角∠HCO_______(填“＞”“＜”或“＝”)∠HCH，理由是___________________________________________________________。
＞　
中心原子的电负性N大于P的，中心原子的电负性越大，成键电子对离中心原子越近，斥力越大，键角也越大
<　
成键原子的电负性F的比H的大，NF3中成键电子对离中心原子较远，斥力较小，因而键角也较小
＞　
π键斥力大于σ键斥力
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5
02
真题研做 高考通关
√
√
√
√
5．(2022·高考全国甲卷)CF2===CF2和ETFE(CH2===CH2与CF2===CF2的共聚物)分子中C的杂化轨道类型分别为______和_________；聚四氟乙烯的化学稳定性高于聚乙烯，从化学键的角度解释原因：______________________________________________________________________________________________________________________________。
sp2　
sp3　
氟的电负性较大，C—F的键能比C—H的键能大，使得聚四氟乙烯的化学稳定性比聚乙烯的强
sp2　
σ　
一氯乙烷(C2H5Cl)>一氯乙烯(C2H3Cl)>一氯乙炔(C2HCl)
Cl参与形成的大π键越多，形成的C—Cl越强
解析：(1)杂化轨道形成共价键时只形成σ键。(2)一氯乙烷(C2H5Cl)、一氯乙烯(C2H3Cl)、一氯乙炔(C2HCl)分子中的碳原子的杂化方式分别是sp3、sp2、sp，由“(ⅰ)C的杂化轨道中s成分越多，形成的C—Cl越强”可知，一氯乙烷(C2H5Cl)、一氯乙烯(C2H3Cl)、一氯乙炔(C2HCl)分子中，C—Cl键长依次变短；一氯乙烯中Cl的3pz轨道与C的2pz轨道形成3中心4电子的大π键，分析可知，一氯乙炔中Cl的2个3p轨道分别与C的2个2p轨道形成2个3中心4电子的大π键，一氯乙烷中不含大π键，因此可推知，Cl参与形成的大π键越多，形成的C—Cl越强，对应的 C—Cl越短。

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