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第62讲
化学键、杂化轨道与分子空间构型
2025：基于主题教学的高考化学专题复习系列讲座
2025
2024年—化学键、杂化轨道与分子空间构型考向考点统计
2024全国甲卷-35题 结构综合题：化学键、聚甲基硅烷中硅原子杂化类型判断
2024河北卷-9题 选择题：VSEPR模型、空间结构、杂化方式的判断
2024新课标卷-11, 29, 30题 选择题11、有机推断综合题30：N、C原子杂化类型的判断
结构综合题29:σ键的数目考查
2024黑吉辽卷-2、7题 选择题：PCl3的空间结构；C原子杂化类型
2024湖北卷卷-4，5题 选择题：π键形成图 ，VSEPR模型与分子空间构型，杂化理论概念
2024湖南卷-2，12题 选择题：σ键形成图，离子空间构型判断
2024安徽卷-7，8题 选择题：键能、键长、键角；C 、P原子杂化方式的判断
2024山东卷-3, 9，16题 选择题：π键形成图 ，化学键、键长
结构综合题16：杂化类型、空间构型的判断
2024浙江1月-3,12,17题 选择题、结构综合题17：价层电子对互斥理论，微粒空间构型
2024浙江6月-3,10,17题 选择题、结构综合题17：判断分子的空间构型，键能、键长、键角
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1
共价键的形成与本质
价键理论
2
甲烷分子的正四面体构型
杂化轨道理论
3
杂化与空间构型的关系
杂化类型
价键理论：共价键的形成与本质
电子配对原理
具有自旋相反的单电子的两个原子相互接近时，单电子可以配对形成共价键
成键原子轨道重叠越多，两核间电子云密度越大，形成的共价键越稳定
键合双方各提供自旋方向相反的未成对电子
键合双方原子轨道应尽可能最大程度地重叠
HCl
最大重叠原理
本质：电子云（原子轨道）的重叠
+
+
+
+
+
除 s 轨道外，最大重叠必有方向
+
+
共价键方向性
共价键饱和性
电子配对后，不再与其它电子配对。共价键的数目取决于成键原子所拥有的未成对电子的数目
共价键的特点
构成分子的原子个数(数量关系)
决定分子空间构型
方向性
饱和性
原子轨道以“头碰头”的形式重叠所形成的键
HF的生成
共价键的类型
σ键
“头碰头”
x x
σ
s-s
σ
s-p
σ
p-p
x
σ键
π键
原子轨道以“肩并肩”的形式重叠形成的键
π键
“肩并肩”
共价键的类型
由轨道重叠方式判断
“头碰头”重叠为σ键，“肩并肩”重叠为π键。
σ键、π键的判断方法
一般地，肩并肩重叠不如头碰头重叠有效，故π键稳定性一般不如σ键 ，反应性能高于σ键。
由共用电子对数判断
单键为σ键；双键或三键，其中一个为σ键，其余为π键。
由成键轨道类型判断
s轨道形成的共价键全部是σ键；杂化轨道形成的共价键全部为σ键。
多重键中，必有一条为 键，其余为 键；只形成单键，必定是 键。
z
z
y
y
x
x
z
z
x
用σ键和π键解释N2 分子的稳定性
甲烷的结构特点引发的成键矛盾
1个甲烷分子中含有___个C－H σ键？
基态碳原子中有___个未成对电子？
2
4
基态碳价电子排布
C: 2s22p2
基态氢价电子排布
H: 1s1
碳原子只有两个未成对电子，为什么不形成CH2，却能形成CH4？违背了共价键的饱和性！
问题思考
矛盾
为什么这些σ键的键长、键能、键角均相同？
用杂化轨道理论理解甲烷分子的正四面体构型
激发
杂化
基态碳原子2p轨道上存在2个单电子，无法解释CH4中碳原子的四价
1个2s电子经过激发进入到空的2pz轨道后四个单电子占据轨道
1个2s轨道和3个p轨道经过sp3杂化后形成了4个新的等价轨道
所谓杂化就是指在形成分子时，由于原子的相互影响，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合成一组新的原子轨道。这种轨道重新组合的过程叫做杂化，所形成的轨道叫做杂化轨道。
认识杂化
杂化成就了甲烷分子
杂化态
激发态
基态
在形成分子的过程中，能量相近的原子轨道才能进行杂化
杂化轨道有利于形成σ键，但不能形成π键
杂化轨道的成键能力强，形成的分子更稳定
杂化态
激发态
基态
从BF3看sp2杂化
3个 键
分子是平面三角形
键角120
杂化态
激发态
基态
从BeCl2看sp杂化
2个 键
分子是直线形
键角180
1个s轨道和3个p轨道进行的杂化，形成4个sp3杂化轨道
每个sp3杂化轨道的形状为一头大，一头小
sp3杂化轨道的成分：1/4 s轨道、 3/4 p轨道
每两个轨道间的夹角为109°28’，呈空间正四面体
sp3杂化
1个s轨道和2个p轨道进行的杂化，形成3个sp2杂化轨道
每个sp2杂化轨道的形状为一头大，一头小
sp2杂化轨道的成分：1/3 s轨道、 2/3 p轨道
每两个轨道间的夹角为120°，呈平面三角形
sp2杂化
1个s轨道和1个p轨道进行的杂化，形成2个sp杂化轨道
每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小
sp杂化轨道的成分：1/2 s轨道、1/2 p轨道
每两个轨道间的夹角为180°，呈直线形
sp杂化
深度理解杂化
杂化前后轨道数目不变
轨道数目守恒
三变一不变
轨道成分
轨道能量
轨道形状
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1.【2024全国甲卷35题节选】(2)俗称电石，该化合物中不存在的化学键类型为____。
离子键 极性共价键 非极性共价键 配位键
(3)一种光刻胶薄膜成分为聚甲基硅烷 ，其中电负性最大的元素
是___，硅原子的杂化轨道类型为____。
【答案】bd；C 、
【解析】俗称电石，其为离子化合物，由和构成，两种离子间存在离子键，中两个C原子之间存在非极性共价键，因此，该化合物中不存在的化学键类型为极性共价键和配位键，故选bd；
一种光刻胶薄膜成分为聚甲基硅烷 ，含C、、H三种元素，其电负性大小：，则电负性最大的元素是C，硅原子与周围的4个原子形成共价键，没有孤电子对，价层电子对数为4，则硅原子的杂化轨道类型为。
2.【2024河北卷9题】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：。下列有关化学用语或表述正确的是
A. HCl的形成过程可表示为
B. 中的阴、阳离子有相同的VSEPR模型和空间结构
C. 在、石墨、金刚石中，碳原子有和三种杂化方式
D. 和都能作制冷剂是因为它们有相同类型的分子间作用力
【答案】B
【解析】HCl是共价化合物，其电子式为，故A错误；中的中心N原子孤电子对数为
，价层电子对数为4，的中心Cl原子孤电子对数为，价
层电子对数为4，则二者的VSEPR模型和空间结构均为正四面体形，故B正确；、石墨、金刚石中
碳原子的杂化方式分别为、、，共有2种杂化方式，故C错误；易液化，其气化时吸收热
量，可作制冷剂，干冰易升华，升华时吸收热量，也可作制冷剂，分子间作用力为氢键和范德华力，
分子间仅存在范德华力，故D错误；故选B。
3.【2024山东卷16题节选】(见图)是晶型转变
的诱导剂。的空间构型为____________；中咪唑环
存在大键，则N原子采取的轨道杂化方式为____。
【答案】正四面体形
【解析】中B形成4个键(其中有1个配位键)，为杂化，空间构型为正四面体
形；咪唑环存在大键，N原子形成3个键，杂化方式为；
4.【2024湖北卷5题】基本概念和理论是化学思维的基石。下列叙述错误的是
A.VSEPR理论认为VSEPR模型与分子的空间结构相同
B.元素性质随着原子序数递增而呈周期性变化的规律称为元素周期律
C.泡利原理认为一个原子轨道内最多只能容纳两个自旋相反的电子
D.杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道混杂而成
【答案】A
【解析】模型是价层电子对的空间结构模型，而分子的空间结构指的是成键电子对的
空间结构，不包括孤电子对，当中心原子无孤电子对时，两者空间结构相同，当中心原子有孤
电子对时，两者空间结构不同，故A错误； 元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性的
变化，这一规律叫元素周期律，元素性质的周期性的变化是元素原子的核外电子排布周期性变
化的必然结果，故B正确； 在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反，这
个原理被称为泡利原理，故C正确；个s轨道和3个p轨道混杂形成4个能量相同、方向不同
的轨道，称为杂化轨道，故D正确。
【答案】C
【解析】A项，中子数为1的核素其质量数为，故其表示应为错误；
B项，晶体中只含有共价键，为共价晶体，B错误；C项，两个F原子的轨道单
电子相互重叠形成键，C正确；D项，的中心原子存在1对孤电子对，其
VSEPR模型为四面体型，的空间结构为三角锥型，D错误；故选C。
5. 【2024黑吉辽卷2题】下列化学用语或表述正确的是
A.中子数为1的氦核素： B.的晶体类型：分子晶体
C.的共价键类型：键 D.的空间结构：平面三角形
6. 【2023河北卷6题】下列说法正确的是
A. CH4的价层电子对互斥模型和空间构型均为正四面体
B. 若AB2型分子的空间构型相同，其中心原子的杂化方式也相同
C. 干冰和冰的结构表明范德华力和氢键通常都具有方向性
D. CO2和CCl4都是既含σ键又含π键的非极性分子
【答案】A
【解析】甲烷分子中心原子形成四个σ键，没有孤电子对，所以价层电子对互斥模型和空间构型均为正四面体，A正确；SO2和OF2分子的空间构型均为V形，但前者中心原子为sp2杂化，后者中心原子为sp3杂化，B错误；冰的结构是水分子通过氢键结合形成的有空隙的空间结构，表明了氢键通常具有方向性，干冰的结构表现为分子密堆积，范德华力没有方向性，C错误；CO2和CCl4都是极性键形成的非极性分子，CO2既含σ键又含π键而CCl4只含σ键不含π键，D错误。
7. 【2023新课标卷3题】一种可吸附甲醇的材料，其化学式为
[C(NH2)3]4[B(OCH3)4]3Cl，部分晶体结构如下图所示，其中
C(NH2)3+为平面结构。下列说法正确的是
A. 该晶体中存在N-H…O氢键
B. 基态原子的第一电离能：
C. 基态原子未成对电子数：
D. 晶体中B、N和O原子轨道的杂化类型相同
【答案】A
【解析】由图可知，C(NH2)3+中的H与的[B(OCH3)4]-形成氢键，因此，该晶体中存在氢键，A说法正确；同一周期元素原子的第一电离能呈递增趋势，但是第ⅡA、ⅤA元素的原子结构比较稳定，其第一电离能高于同周期的相邻元素的原子，因此，基态原子的第一电离能从小到大的顺序为C< O < N，B说法不正确；B、C、O、N的未成对电子数分别为1、2、2、3，因此，基态原子未成对电子数B8.【2022年甲卷35题】2008年北京奥运会的“水立方”，在2022年冬奥会上华丽转身为“冰立方”，实现了奥运场馆的再利用，其美丽的透光气囊材料由乙烯（CH2＝CH2）与四氟乙烯（CF2＝CF2）的共聚物（ETFE）制成。CF2＝CF2和ETFE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 C-F键的键能大于聚乙烯中C-H的键能，键能越大，化学性质越稳定
【解析】CF2=CF2中C原子存在3对共用电子对，其C原子的杂化方式为sp2杂化，但其共聚物ETFE中C原子存在4对共用电子对，其C原子为sp3杂化；由于F元素的电负性较大，因此在与C原子的结合过程中形成的C-F键的键能大于聚乙烯中C-H的键能，键能的强弱决定物质的化学性质，键能越大，化学性质越稳定，因此聚四氟乙烯的化学稳定性高于聚乙烯，故答案为：sp2、sp3、C-F键的键能大于聚乙烯中C-H的键能，键能越大，化学性质越稳定。
9. 【2022年乙卷35题】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。
【答案】一氯乙烯分子中的碳原子为sp2杂化，C与Cl形成的是σ键
【解析】一氯乙烯的结构式为 ，碳为双键碳，采取sp2杂化，因此C的一个sp2杂化轨道与Cl的3px轨道形成C－Cl σ键。
10. 【2022山东卷16题】吡啶( )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键 、则吡啶中N原子的价层孤电子对占据_______(填标号)。
A. 2s轨道 B. 2p轨道 C. sp杂化轨道 D. sp2杂化轨道
【答案】D
【解析】吡啶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，则说明吡啶中N原子也是采用sp2杂化，杂化轨道只用于形成σ键和存在孤电子对，则吡啶中N原子的价层孤电子对占据sp2杂化轨道，故答案为：D
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考点：键型、键数、键能、键长、键角、归因
成键原子
化学键类型
σ键π键问题
半径
杂化
配位键是特殊的σ键
鲁科版p80
本章自我评价
分子空间结构
杂化的过程
激发
杂化
轨道重叠
杂化
三变一不变
轨道形状改变
轨道能量改变
轨道成分改变
轨道数目不变
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1.构建知识点网络，注重理解和比较；
2.梳理知识和考点体系；
3.精选创新性、科学性习题，提升分析和解决问题的能力；
4.借助模型，善用资源，优化解题方法；
5.深度学习，能够综合运用知识和方法创造性地解决问题；
6.加强审题能力的训练，培养持续性的投入和思考能力；
7.重视教材内容、素材及课后题；
8.新高考时代：新情境、新问题、新人才。
重视教材内容、素材及课后题
新高考时代的试题由几个关键词所决定：
新情境、新问题、新人才
新情境：无情境不命题、无情境不设问
新问题：命题方式创新，试题更加灵活
新人才：解决现实问题第62讲-化学键、杂化轨道与分子空间构型
1．（2024·全国甲卷）(1)CaC2俗称电石，该化合物中不存在的化学键类型为 (填标号)。
a．离子键 b．极性共价键 c．非极性共价键 d．配位键
(2)一种光刻胶薄膜成分为聚甲基硅烷，硅原子的杂化轨道类型为 。
2．（2024·山东卷）[BMIM]+(见图)是晶型转变的诱导剂。的空间构型为 ；[BMIM]+中咪唑环存在大键，则N原子采取的轨道杂化方式为 。
3．（2024·江苏卷）催化剂能改变化学反应速率而不改变反应的焓变，常见倠化剂有金属及其氧化物、酸和碱等。倠化反应广泛存在，如豆科植物固氮、石墨制金刚石、CO2和H2制CH3OCH3(二甲醚)、V2O5倠化氧化SO2等。催化剂有选择性，如C2H4与O2反应用Ag催化生成(环氧乙烷)、用CuCl2/PdCl2催化生成CH3CHO。催化作用能消除污染和影响环境，如汽车尾气处理、废水中电倠化生成N2、氯自由基催化O3分解形成臭氧空洞。我国在石油催化领域领先世界，高效、经济、绿色是未来催化剂研究的发展方向。下列有关反应描述正确的是
A．CH3CH2OH催化氧化为CH3CHO，CH3CH2OH断裂C-O键
B．氟氯烃破坏臭氧层，氟氯烃产生的氯自由基改变O3分解的历程
C．丁烷催化裂化为乙烷和乙烯，丁烷断裂σ键和π键
D．石墨转化为金刚石，碳原子轨道的杂化类型由sp3转变为sp2
4.（2024·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
A．HCl的形成过程可表示为
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
5．（2023·北京卷）硫代硫酸盐是一类具有应用前景的浸金试剂。硫代硫酸根()可看作是中的一个原子被原子取代的产物。的空间结构是__________。
6．（2023·山东卷）卤素可形成许多结构和性质特殊的化合物。ClO2中心原子为Cl，Cl2O中心原子为O，二者均为V形结构，但ClO2中存在大π键。ClO2中Cl原子的轨道杂化方式_____；为O-Cl-O键角_____Cl-O-Cl键角(填“＞”“ ＜”或“=”)。比较ClO2与Cl2O中Cl-O键的键长并说明原因_____。
7．（2024·湖北宜荆一模）XY4Z(ME4)2是一种复盐，X、Y、Z、M位于前四周期的不同周期，Z在地壳中含量居第四位，基态M原子价层电子排布式为，E和M位于同一主族，X原子比E原子少一个电子。下列说法正确的是
A．电负性：EB．单质分子的键能：XC．E与其他元素均能组成多种二元化合物
D．M和X的粒子空间结构相同
8. 已知(CN)2是直线型分子，并具有对称性，则(CN)2中π键和σ键的个数比为_____。
9. 血红素铁是血液的重要组成部分，其结构如下图。
其中C原子的杂化方式为____________，N与Fe之间存在的相互作用是____________。在人体内合成血红素铁的基本原料之一为甘氨酸()，甘氨酸分子中的σ键和π键的个数比为______。
10. 聚吡咯的单体为吡咯(—H)，该分子中氮原子的杂化轨道类型为________；分子中σ键与π键的数目之比为________。
11. Cu+与CN-形成长链结构的阴离子如图所示，该阴离子中键与键数目之比为___________。
12. BF3与一定量的水可形成如下图所示晶体R。
晶体R中各种微粒间的作用力涉及________(填字母)。
a．离子键　 b．共价键　 c．配位键　 d．金属键 e．范德华力
13. 石墨晶体中碳原子的杂化形式为________，晶体中微粒间的作用力有________(填字母)，石墨熔点高于金刚石是因为石墨中存在________(填字母)。
A．离子键　B．σ键　C．π键　D．氢键　E．范德华力 F．金属键
14. 催化剂M能催化乙烯、丙烯、苯乙烯等的聚合，其结构如图所示。
M中，不含________(填标号)。
A．π键　 B．σ键　 C．配位键　 D．氢键　 E．离子键
15. 二丁二酮肟合镍(II)螯合物中N原子的杂化类型是____，该物质中存在的作用力有____(填正确答案标号)。
A．离子键 B．配位键 C．极性共价键 D．非极性共价键 E.氢键
16. 叶绿素的结构示意图(部分)如图所示，其中存在___________(填标号)。
a.非极性共价键 b.离子键 c.配位键 d.σ键 e.π键 f.氢键
17. 血红素是铁卟啉化合物，是血红蛋白的组成部分，其结构如下图所示，该化合物中的化学键有_______（填标号）。
A．金属键 B．σ键 C．π键 D．氢键 E．配位键
18. 已知TiO2与浓硫酸反应生成硫酸氧钛，硫酸氧钛晶体中阳离子为链状聚合形式的离子，结构如图所示，该阳离子化学式为___________，阳离子中O的杂化方式为________。
19. 三氧化二砷的分子结构如图所示，分子中砷原子的杂化方式是________，氧原子的杂化方式是________。
20. 将纯液态SO3冷却到289.8K时，能凝固得到一种螺旋状单链结构的固体，其结构如图所示，此固态SO3中S原子的杂化轨道类型是_______。
21. 鉴定Ni2＋的特征反应如下：
在1 mol鲜红色沉淀中，含有sp2杂化原子的数目为_______个。
22. CuCl2稀溶液中存在[Cu(H2O)6]2+。已知d轨道也可以参与杂化，则[Cu(H2O)6]2+中的杂化方式为___________(填选项字母)。
A．sp3 B．sp3d C．sp3d2 D．dsp2
23. 二氧化钛是良好的光催化剂，可催化转化多种有毒物质，如将甲基橙、亚甲基蓝、HCHO转化为CO2等。
甲基橙、亚甲基蓝中S原子的杂化类型分别为______、______。
第62讲-化学键、杂化轨道与分子空间构型答案及解析
1.【答案】bd (3) C sp3
【解析】CaC2俗称电石，其为离子化合物，由Ca2+和C22-构成，两种离子间存在离子键，C22-中两个C原子之间存在非极性共价键，因此，该化合物中不存在的化学键类型为极性共价键和配位键，故选bd。
（3）一种光刻胶薄膜成分为聚甲基硅烷，含C、Si、H三种元素，其电负性大小：C>H>Si，则电负性最大的元素是C，硅原子与周围的4个原子形成共价键，没有孤电子对，价层电子对数为4，则硅原子的杂化轨道类型为sp3。
2.【答案】正四面体形 sp2
【解析】中B形成4个σ键（其中有1个配位键），为sp3杂化，空间构型为正四面体形；咪唑环存在大π键，N原子形成3个σ键，杂化方式为sp2。
3.【答案】B
【解析】A项，CH3CH2OH催化生成CH3CHO的原理是羟基中O－H键及与羟基相连碳上一个C－H键断裂，形成碳氧双键，错误；B项，催化剂能够改变反应历程，加快反应速率，正确；C项，丁烷分子中不存在π键，错误；D项，石墨中碳原子为sp2杂化，金刚石中碳原子为sp3杂化，杂化类型应从sp2转变为sp3，错误。
4.【答案】B
【解析】HCl为共价化合物，形成过程应为＋ →H，A错误；NH+ 4和ClO- 4中N和Cl均为sp 杂化的正四面体构型，B正确；C60、 石墨、金刚石中碳原子的杂化方式分别为sp、sp 和sp ，C错误；NH3沸点高，易液化，其汽化时吸收热量，可作制冷剂，干冰易升华，升华时吸收热量，也可作制冷剂，CO2分子间仅存在范德华力，而NH3分子间有氢键和范德华力，D错误。
5.【答案】四面体形
【解析】的中心原子S的价层电子对数为4，无孤电子对，空间构型为四面体形，可看作是中1个O原子被S原子取代，则的空间构型为四面体形。答案为四面体形。
6.【答案】sp ＞ ClO2分子中Cl-O键的键长小于Cl2O中Cl-O键的键长，其原因是：ClO2分子中既存在σ键，又存在大π键，原子轨道重叠的程度较大，因此其中Cl-O键的键长较小，而Cl2O只存在普通的σ键。
【解析】ClO2中心原子为Cl，Cl2O中心原子为O，二者均为V形结构，但ClO2中存在大π键()。由ClO2中存在)可以推断，其中Cl原子只能提供1对电子，有一个O原子提供1个电子，另一个O原子提供1对电子，这5个电子处于互相平行的P轨道中形成大π键，Cl提供孤电子对与其中一个O形成配位键，与另一个O形成的是普通的共价键（σ键，这个O只提供了一个电子参与形成大π键），Cl的价层电子对数为3，则Cl原子的轨道杂化方式为sp ；Cl2O中心原子为O，根据价层电子对的计算公式可知n=（6+1×2）/2=4，因此，O的杂化方式为sp3；根据价层电子对互斥理论可知，n=4时，价电子对的几何构型为正四面体，n=3时，价电子对的几何构型平面正三角形，sp 杂化的键角一定大于sp3的，因此，虽然ClO2和Cl2O均为V形结构，但O-Cl-O键角大于Cl-O-Cl键角，孤电子对对成键电子对的排斥作用也改变不了这个结论。ClO2分子中Cl-O键的键长小于Cl2O中Cl-O键的键长，其原因是：ClO2分子中既存在σ键，又存在大π键，原子轨道重叠的程度较大，因此其中Cl-O键的键长较小，而Cl2O只存在普通的σ键。
7.【答案】C
【解析】Z在地壳中含量居第四位，是铁元素。E和M位于同一主族,根据M的价层电子排布式和复盐的化学式，若M是氮元素，则E是磷元素，不符合；若M是硫元素，则E是氧元素，符合。X原子比E原子少一个电子，则X是氮元素，根据复盐化学式，Y是氢元素。据此答题。A．E、X、M分别是氧、氮、硫元素，电负性大小关系为：E＞X＞M，A错误；
B．X、E、Y单质分别是N2、O2、H2，分子的键能大小为：X>Y>M，B错误；C．E是氧元素，与氢、氮、硫元素均能形成多种二元化合物，C正确；D．M是S，S原子的价层电子对数=3+(6+2-3×2)/2=4，杂化形式为sp3，的空间结构是三角锥形。X是N，N原子的价层电子对数=3+(5+1-3×2)/2=3，杂化形式为sp2，N的空间结构为平面三角形。两者空间结构不相同，D错误。
8. 【答案】3：4
【解析】(CN)2分子的结构简式N≡C-C≡N，单键是σ键，叁键中含有1个σ键和2个π键，故σ键和π键数目比为3：4
9. 【答案】sp2、sp3杂化　极性共价键、配位键　9∶1
【解析】 血红素铁中C原子的杂化方式为sp2、sp3杂化。N与Fe之间存在的相互作用力是极性共价键、配位键。甘氨酸分子中的共价单键是σ键，一个双键中有一个σ键和一个π键，故σ键与π键的个数比为9∶1
10. 【答案】sp3　5∶1
【解析】氮原子的价电子对数为4，所以氮原子的杂化轨道类型为sp3；单键为σ键，双键中一个是σ键、一个是π键，所以吡咯分子中σ键与π键的数目之比为10∶2＝5∶1。
11. 【答案】5：4
【解析】由图可知，亚铜离子连有3个氰酸根离子，其中2个氰酸根离子为2个亚铜离子共有，则亚铜离子和氰酸根离子的个数比为1：(1+2×)=1：2，则阴离子的化学式为Cu(CN)2-，亚铜离子与2个氰酸根离子形成的配位键为σ键，氰酸根离子中的碳氮三键中有1个σ键、2个π键，则结合长链结构可知，离子中σ键和π键的个数比为(1+2+1×2)：2×2=5：4
12. 【答案】abc
【解析】根据结构可知，该晶体为离子晶体，含有离子键、共价键、配位键(HO→B)。②晶体R中阴离子的中心原子B形成3个σ键(B—F键)和1个配位键(HO→B)，配位键也属于σ键
13. 【答案】sp2　BCEF　C
【解析】石墨晶体中C原子采用sp2杂化，石墨晶体中除存在σ键外，还存在大π键、金属键，石墨晶体层与层之间存在范德华力。石墨晶体中存在π键，而金刚石晶体中只存在σ键，故石墨的熔点比金刚石高。
14. 【答案】DE
【解析】根据M的结构可知，该化合物含有σ键，苯环和碳碳双键中有π键，Ti和O之间为配位键，但是不含离子键和氢键。
15. 【答案】BCDE
【解析】二丁二酮肟合镍(II)螯合物中N原子有三个σ键、1个π键，所以其杂化类型是sp2，该物质中存在的作用力除离子键以外，其它的作用力都存在的，所以选BCDE
16. 【答案】acde
【解析】由叶绿素的结构示意图可知，叶绿素中不含有阴、阳离子，不存在离子键；氮原子和氧原子上没有连有氢原子，不可能形成氢键；含有的碳碳单键和碳碳双键为非极性共价键，含有的碳氮单键、碳氮双键、碳氧单键、碳氧双键为极性共价键；单键为σ键，双键中一个为σ键，一个为π键；碳氮双键中的氮原子与镁原子形成配位键，答案选acde；
17. 【答案】BCE
【解析】 铁卟啉化合物为共价化合物，分子中不含离子键，含有σ键、π键，N原子和铁原子之间以配位键结合。分子中有羧基，所以存在氢键，但是氢键是一种特殊的分子间作用力，不属于化学键。
18. 【答案】［TiO］n2n+、sp3
【解析】根据结构图可知，Ti和O的比例为1∶1，则阳离子化学式为［TiO］n2n+，由结构图可知，O含有2个σ键，含有2个孤电子对，则杂化方式为sp3杂化。
19. 【答案】sp3、 sp3
【解析】根据三氧化二砷的分子结构图可以看出，砷原子和氧原子的杂化方式均为sp3杂化。
20. 【答案】sp3
【解析】由图可知，固态SO3中S原子形成4个共价单键，S原子的杂化轨道类型是sp3杂化。
21. 【答案】8NA
【解析】中形成双键的原子为sp2杂化，因此在1 mol鲜红色沉淀中，含有sp2杂化原子的数目为8NA
22. 【答案】C
【解析】六水合铜离子中，铜离子与6个水分子形成6个配位键，离子中含有6个σ键，则铜离子的杂化方式为sp3d3杂化，故选C；
23. 【答案】sp3 、sp2
【解析】甲基橙中S原子形成4个σ键，2个π键，所以不含孤电子对，价层电子对数为4，采取sp3杂化；亚甲基蓝中S原子形成2个σ键，1个π键，带一个单位正电荷，所以还有一对孤电子，则价层电子对数为3，为sp2杂化。基于主题教学的高考化学一轮复习专题80讲（学案）2.0版
第62讲-化学键、杂化轨道与分子空间构型
知识重构
1.共价键理论
（1）电子配对原理：键合原子双方各提供自旋方向相反的未成对电子用于配对。
（2）最大重叠原理：键合双方原子轨道应尽可能最大程度地重叠
2.共价键本质：电子云（或原子轨道）的重叠
3.共价键特点：
（1）饱和性：共价键时共用的电子对，对于每个参与成键的原子来说，其未成对的单电子数是一定的，所以形成共用电子对的数目也是一定的。
（2）方向性：共价键只有沿着一定的方向才能进行最大程度地重叠。
4.共价键分类
（1）按成键原子间共用电子对的数目分为单键、双键、三键。
（2）按共用电子对是否偏移分为极性键、非极性键。
（3）按原子轨道的重叠方式分为σ键和π键，前者的电子云具有轴对称性，后者的电子云具有镜像对称性。
说明：
①两原子间形成的共价键中，共价单键为σ键，共价双键中有一个σ键和一个π键，共价三键中有一个σ键和二个π键。
②并不是所有的分子中都含有共价键，如单原子的稀有气体分子中无共价键。
5. 杂化及杂化轨道
（1）杂化及杂化轨道
所谓杂化就是指在形成分子时，由于原子的相互影响，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合成一组新的原子轨道。这种轨道重新组合的过程叫做杂化，所形成的轨道叫做杂化轨道。
（2）杂化的目的——降低能量，提高成键能力
形成杂化轨道后成键能力增加，即杂化轨道的成键能力比未杂化的原子轨道强，形成的分子更稳定。
（3）sp型杂化
（4）杂化轨道只用于形成σ键（以sp3杂化形成的都是σ键）或用来容纳孤电子对，如乙烯和二氧化碳中碳原子分别采取sp2、sp杂化，则杂化过程中还有未参与杂化的p轨道，可用于形成π键。
二、重温经典
1.【2024全国甲卷35题节选】(2)CaC2俗称电石，该化合物中不存在的化学键类型为____。
a.离子键 b.极性共价键 c.非极性共价键 d. 配位键
(3)一种光刻胶薄膜成分为聚甲基硅烷，其中电负性最大的元素是___，硅原子的杂化轨道类型为____。
【答案】bd；C、sp3
【解析】CaC2俗称电石，其为离子化合物，由Ca2+和C22 构成，两种离子间存在离子键，C22 中两个C原子之间存在非极性共价键，因此，该化合物中不存在的化学键类型为极性共价键和配位键，故选bd；
一种光刻胶薄膜成分为聚甲基硅烷，含C、Si、H三种元素，其电负性大小：C＞H＞Si，则电负性最大的元素是C，硅原子与周围的4个原子形成共价键，没有孤电子对，价层电子对数为4，则硅原子的杂化轨道类型为sp3。
2.【2024河北卷9题】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 ( )
A. HCl的形成过程可表示为 ＋ →[H]+[]-
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、sp 和sp 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
【答案】B
【解析】HCl为共价化合物，形成过程应为＋ →H，A错误；NH+ 4和ClO- 4中N和Cl均为sp 杂化的正四面体构型，B正确；C60、 石墨、金刚石中碳原子的杂化方式分别为sp 、sp 和sp ，C错误；NH3沸点高，易液化，其汽化时吸收热量，可作制冷剂，干冰易升华，升华时吸收热量，也可作制冷剂，CO2分子间仅存在范德华力，而NH3分子间有氢键和范德华力，D错误。
3.【2024山东卷16题节选】(见图)是晶型转变的诱导剂。的空间构型为 ；中咪唑环存在大键，则N原子采取的轨道杂化方式为 。
【答案】正四面体形 sp2
【解析】BF4 中B形成4个σ键(其中有1个配位键)，为sp3杂化，空间构型为正四面体形；咪唑环存在大π键，N原子形成3个σ键，杂化方式为sp2。
4．【2024湖北卷5题】基本概念和理论是化学思维的基石。下列叙述错误的是
A．VSEPR理论认为VSEPR模型与分子的空间结构相同
B．元素性质随着原子序数递增而呈周期性变化的规律称为元素周期律
C．泡利原理认为一个原子轨道内最多只能容纳两个自旋相反的电子
D．sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道混杂而成
【答案】A
【解析】VSEPR模型是价层电子对的空间结构模型，而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构，不包括孤电子对，当中心原子无孤电子对时，两者空间结构相同，当中心原子有孤电子对时，两者空间结构不同，故A错误；元素的性质随着原子序数的递增而呈现周期性的变化，这一规律叫元素周期律，元素性质的周期性的变化是元素原子的核外电子排布周期性变化的必然结果，故B正确；在一个原子轨道里，最多只能容纳2个电子，它们的自旋相反，这个原理被称为泡利原理，故C正确；1个s轨道和3个p轨道混杂形成4个能量相同、方向不同的轨道，称为sp3杂化轨道，故D正确。
5.【2024黑吉辽卷2题】 下列化学用语或表述正确的是
A．中子数为1的氦核素：12He B．SiO2的晶体类型：分子晶体
C．F2的共价键类型：p-p σ键 D．PCl3的空间结构：平面三角形
【答案】C
【解析】A项，中子数为1的He核素其质量数为1+2=3，故其表示应为32He，A错误；
SiO2晶体中只含有共价键，为共价晶体，B错误；C项，两个F原子的2p轨道单电子相互重叠形成p-p σ键，C正确；D项，PCl3的中心原子存在1对孤电子对，其VSEPR模型为四面体型，PCl3的空间结构为三角锥型，D错误；故选C。
6.【2023河北卷6题】下列说法正确的是
A. CH4的价层电子对互斥模型和空间构型均为正四面体
B. 若AB2型分子的空间构型相同，其中心原子的杂化方式也相同
C. 干冰和冰的结构表明范德华力和氢键通常都具有方向性
D. CO2和CCl4都是既含键又含键的非极性分子
【答案】A
【解析】甲烷分子中心原子形成四个σ键，没有孤电子对，所以价层电子对互斥模型和空间构型均为正四面体，A正确；SO2和OF2分子的空间构型均为V形，但前者中心原子为sp2杂化，后者中心原子为sp3杂化，B错误；冰的结构是水分子通过氢键结合形成的有空隙的空间结构，表明了氢键通常具有方向性，干冰的结构表现为分子密堆积，范德华力没有方向性，C错误；CO2和CCl4都是极性键形成的非极性分子，CO2既含σ键又含π键而CCl4只含σ键不含π键，D错误。
7.【2023新课标卷3题】一种可吸附甲醇的材料，其化学式为[C(NH2)3]4[B(OCH3)4]3Cl，部分晶体结构如下图所示，其中C(NH2)3+为平面结构。下列说法正确的是
A. 该晶体中存在N-H…O氢键
B. 基态原子的第一电离能：
C. 基态原子未成对电子数：
D. 晶体中B、N和O原子轨道的杂化类型相同
【答案】A
【解析】由图可知，C(NH2)3+中的H与的[B(OCH3)4]-形成氢键，因此，该晶体中存在氢键，A说法正确；同一周期元素原子的第一电离能呈递增趋势，但是第ⅡA、ⅤA元素的原子结构比较稳定，其第一电离能高于同周期的相邻元素的原子，因此，基态原子的第一电离能从小到大的顺序为C< O < N，B说法不正确；B、C、O、N的未成对电子数分别为1、2、2、3，因此，基态原子未成对电子数B8.【2022年甲卷35题】2008年北京奥运会的“水立方”，在2022年冬奥会上华丽转身为“冰立方”，实现了奥运场馆的再利用，其美丽的透光气囊材料由乙烯（CH2＝CH2）与四氟乙烯（CF2＝CF2）的共聚物（ETFE）制成。CF2＝CF2和ETFE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 C-F键的键能大于聚乙烯中C-H的键能，键能越大，化学性质越稳定
【解析】CF2=CF2中C原子存在3对共用电子对，其C原子的杂化方式为sp2杂化，但其共聚物ETFE中C原子存在4对共用电子对，其C原子为sp3杂化；由于F元素的电负性较大，因此在与C原子的结合过程中形成的C-F键的键能大于聚乙烯中C-H的键能，键能的强弱决定物质的化学性质，键能越大，化学性质越稳定，因此聚四氟乙烯的化学稳定性高于聚乙烯，故答案为：sp2、sp3、C-F键的键能大于聚乙烯中C-H的键能，键能越大，化学性质越稳定。
9.【2022年乙卷35题】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。
【答案】一氯乙烯分子中的碳原子为sp2杂化，C与Cl形成的是σ键
【解析】一氯乙烯的结构式为，碳为双键碳，采取sp2杂化，因此C的一个sp2杂化轨道与Cl的3px轨道形成C－Clσ键。
10.【2022山东卷16题】吡啶()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键、则吡啶中N原子的价层孤电子对占据_______(填标号)。
A. 2s轨道 B. 2p轨道 C. sp杂化轨道 D. sp2杂化轨道
【答案】D
【解析】吡啶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，则说明吡啶中N原子也是采用sp2杂化，杂化轨道只用于形成σ键和存在孤电子对，则吡啶中N原子的价层孤电子对占据sp2杂化轨道，故答案为：D
三、模型建构
四、名师导学
1.构建知识点网络，注重理解和比较；
2.梳理知识和考点体系；
3.精选创新性、科学性习题，提升分析和解决问题的能力；
4.借助模型，善用资源，优化解题方法；
5.深度学习，能够综合运用知识和方法创造性地解决问题；
6.加强审题能力的训练，培养持续性的投入和思考能力；
7.重视教材内容、素材及课后题；
8.新高考时代：新情境、新问题、新人才。

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