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第64讲-价电子对互斥理论判断分子空间构型
1．（2024湖北卷·T5）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
2．（2024甘肃卷·T13）温室气体N2O在催化剂作用下可分解为O2和N2，也可作为氧化剂氧化苯制苯酚。下列说法错误的是
A．原子半径： OC．在水中的溶解度：苯<苯酚 D．苯和苯酚中C的杂化方式相同
3．（2024安徽卷·T8）某催化剂结构简式如图所示。下列说法错误的是
A．该物质中Ni为价 B．基态原子的第一电离能： Cl>P
C．该物质中C和P均采取sp2杂化 D．基态原子价电子排布式为3d84s2
4．（2024湖南卷·T9）通过理论计算方法优化了P和Q的分子结构，P和Q呈平面六元并环结构，原子的连接方式如图所示，下列说法错误的是
A．P为非极性分子，Q为极性分子 B．第一电离能： BC．和所含电子数目相等 D．P和Q分子中C、B和N均为sp2杂化
5．（2024江苏卷·T7）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NO- 3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。下列说法正确的是
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
6．（2024河北卷·T9）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↑+ CO2↑+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+ →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、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
7．（2024甘肃卷·T14）温室气体N2O在催化剂作用下可分解为O2和N2，也可作为氧化剂氧化苯制苯酚。下列说法错误的是
A．相同条件下N2比O2稳定 B．N2O与NO+ 2的空间构型相同
C．N2O中N-O键比N-N键更易断裂 D．N2O中σ键和大π键的数目不相等
8．（2024新课标卷·T11）我国科学家最近研究的一种无机盐Y3[Z(WX6)]2纳米药物具有高效的细胞内亚铁离子捕获和抗氧化能力。W、X、Y、Z的原子序数依次增加，且W、X、Y属于不同族的短周期元素。W的外层电子数是其内层电子数的2倍，X和Y的第一电离能都比左右相邻元素的高。Z的M层未成对电子数为4。下列叙述错误的是
A．W、X、Y、Z四种元素的单质中Z的熔点最高
B．在X的简单氢化物中X原子轨道杂化类型为sp3
C．Y的氢氧化物难溶于NaCl溶液，可以溶于NH4Cl溶液
D．Y3[Z(WX)6]2中WX-提供电子对与形成配位键
9．（2024浙江1月卷·T12）X、Y、Z、M和Q五种主族元素，原子序数依次增大，X原子半径最小，短周期中M电负性最小，Z与Y、Q相邻，基态Z原子的s能级与p能级的电子数相等，下列说法不正确的是
A．沸点： X2Z>X2Q
B．M与Q可形成化合物M2Q、M2Q2
C．化学键中离子键成分的百分数： M2Z>M2Q
D． YZ- 3与QZ2- 3离子空间结构均为三角锥形
10．（2024黑吉辽卷·T11）如下反应相关元素中，W、X、Y、Z为原子序数依次增大的短周期元素，基态X原子的核外电子有5种空间运动状态，基态Y、Z原子有两个未成对电子，Q是ds区元素，焰色试验呈绿色。下列说法错误的是
QZY4溶液 QZX4Y4W12溶液
A．单质沸点： Z>Y>W B．简单氢化物键角：X>Y
C．反应过程中有蓝色沉淀产生 D．QZX4Y4W12是配合物，配位原子是Y
11．（2024浙江6月卷·T10）X、Y、Z、M四种主族元素，原子序数依次增大，分别位于三个不同短周期，Y与M同主族，Y与Z核电荷数相差2，Z的原子最外层电子数是内层电子数的3倍。下列说法不正确的是
A．键角： YX+ 3>YX- 3 B．分子的极性：Y2X2>X2Z2
C．共价晶体熔点： Y>M D．热稳定性：YX4>MX4
12．（2024河北卷·T8）从微观视角探析物质结构及性质是学习化学的有效方法。下列实例与解释不符的是
选项 实例 解释
A 原子光谱是不连续的线状谱线 原子的能级是量子化的
B CO2、CH2O、CCl4键角依次减小 孤电子对与成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力
C CsCl晶体中Cs 与8个Cl 配位，而NaCl晶体中Na 与6个Cl 配位 Cs 比Na 的半径大
D 逐个断开CH4中的C-H键，每步所需能量不同 各步中的C-H键所处化学环境不同
13．（2024安徽卷·T7）地球上的生物氮循环涉及多种含氮物质，转化关系之一如下图所示(X、Y均为氮氧化物)，羟胺(NH2OH)以中间产物的形式参与循环。常温常压下，羟胺易潮解，水溶液呈碱性，与盐酸反应的产物盐酸羟胺[NH3OH]Cl广泛用子药品、香料等的合成。下列有关物质结构或性质的比较中，正确的是
A．键角： NH3>NO- 3
B．熔点： NH2OH >[NH3OH]Cl
C．同浓度水溶液的pH：[NH3OH]Cl>NH4Cl
D．羟胺分子间氢键的强弱：O-H…O>N-H…N
14.（2022年湖南卷18题）（1）③比较键角大小：气态SeO3分子_______ SeO32-离子(填“>”“<”或“=”)，原因是_______。
15.(2022年河北卷17题)(3) SnCl3-的几何构型为_______，其中心离子杂化方式为_______。
16.（2022·陕西榆林·三模）（2）②NH3中键角∠HNH_______(填“大于”、“小于”或“等于”)H3NBH3中键角∠HNH。
17.（2022·山西太原·二模）(4)LiBH4 -LiI复合材料在低温下表现出较高的离子电导率。可以被离子部分取代，离子的空间结构为_______。
18.（2022·河南开封·三模）(4)OF2主要用于火箭工程液体助燃剂，其分子的空间构型为_____；
19.（2022·河南洛阳·二模）(3)HCHO的空间构型为_______。
20.（2022·云南昆明·一模）、、的键角由大到小的顺序是_______。
21.（2022·安徽马鞍山·三模）人类对第二周期的元素及化合物认识最早。(2)人类合成的第一个稀有气体化合物是XeF+ ， 中的键角有90°和180°两种。下列关于该化合物的说法中正确的是_______。
A．熔化状态下不能导电
B．XeF+中所有原子都满足8电子稳定结构
C．用两个Cl替换F后，所得PtF4Cl2有两种结构
D．含有离子键、极性键、非极性键和配位键
22.（2022·安徽马鞍山·三模）(5)SCN—中C原子的杂化类型为_______， 其中含有两个相同的大π键，其形式为_______。(用表示，n为原子数，m为电子数)，检验Fe3+时，SCN—以 S原子配位不以N原子配位的原因是_______。
23.（2021·天津第5题）下列化学用语表达正确的是
A. F-的离子结构示意图：
B. 基态碳原子的轨道表示式：
C. 丙炔的键线式：
D. H2O分子的球棍模型：
24. 短周期元素X、 Y、Z、M原子序数依次增大，Z的基态原子2p轨道半充满，M的最高正价与最低负价绝对值之差为4，它们组成的一种分子结构如图。下列说法正确的是(　　)
A．电负性：X>Y>Z
B．原子半径：Y>Z>X
C．分子中Z原子的杂化方式均为sp2
D．Y、Z、M的最高价氧化物的水化物均为强酸
第64讲-价电子对互斥理论判断分子空间构型答案及解析
1．【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，A项错误；
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，B项正确；
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，C项正确；
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，D项正确。
2．【答案】B
【解析】A． C 、N 、O都是第二周期的元素，其原子序数依次递增；同一周期的元素，从左到右原子半径依次减小，因此，原子半径从小到大的顺序为OB．同一周期的元素，从左到右电负性呈递增的趋势，其中ⅡA和ⅤA的元素因其原子结构相对较稳定而出现反常，使其电负性大于同周期相邻的元素，因此，第一电离能从小到大的顺序为C< O< N，B不正确；
C．苯是非极性分子，苯酚是极性分子，且苯酚与水分子之间可以形成氢键，根据相似相溶规则可知，苯酚在水中的溶解度大于苯，C正确；
D．苯和苯酚中C的杂化方式均为sp2，杂化方式相同，D正确。
3．【答案】C
【解析】由结构简式可知，P原子的3个孤电子与苯环形成共用电子对，P原子剩余的孤电子对与Ni形成配位键，Cl-提供孤电子对，与Ni形成配位键，由于整个分子呈电中性，故该物质中Ni为+2价，A项正确；
同周期元素随着原子序数的增大，第一电离能有增大趋势，故基态原子的第一电离能：Cl＞P，B项正确；
该物质中，C均存在于苯环上，采取sp2杂化，P与苯环形成3对共用电子对，剩余的孤电子对与Ni形成配位键，价层电子对数为4，采取sp3杂化，C项错误；
Ni的原子序数为28，位于第四周期第Ⅷ族，基态Ni原子价电子排布式为3d84s2，D项正确。
4．【答案】A
【解析】由所给分子结构图，P和Q分子都满足对称，正负电荷重心重合，都是非极性分子，A错误；
同周期元素，从左到右第一电离能呈增大趋势，氮原子的2p轨道为稳定的半充满结构，第一电离能大于相邻元素，则第一电离能由小到大的顺序为B由所给分子结构可知，P分子式为C24H12，Q分子式为B12N12H12，P、Q分子都是含156个电子，故1mol P和1mol Q所含电子数目相等，C正确；
由所给分子结构可知，P和Q分子中C、B和N均与其它三个原子成键，P和Q分子呈平面结构，故P和Q分子中C、B和N均为sp2杂化，D正确。
5．【答案】B
【解析】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，A项错误；
催化剂能够改变反应历程，加快反应速率，B项正确；
丁烷分子中不存在π键，C项错误；
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，D项错误。
6．【答案】B
【解析】HCl是共价化合物，其形成过程可表示为H+ →H ，A项错误；
NH4ClO4中NH+ 4的中心N原子孤电子对数为(5-1-4)=0，价层电子对数为4，ClO- 4的中心Cl原子孤电子对数为(7+1-2×4)=0，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，B项正确；
C60、石墨、金刚石中碳原子的杂化方式分别为sp、sp2和sp3，共有2种杂化方式，C项错误；
NH3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，NH3分子间作用力为氢键和范德华力，CO2分子间仅存在范德华力，D项错误。
7．【答案】D
【解析】A．N2分子中存在的氮氮三键，O2分子中虽然也存在叁键，但是其键能小于氮氮三键，因此，相同条件下N2比O2稳定，A正确；
B．N2O与NO+ 2均为CO2的等电子体，故其均为直线形分子，两者空间构型相同，B正确；
C．N2O的中心原子是N，其在催化剂作用下可分解为O2和N2，说明N2O中N-O键比N-N键更易断裂，C正确；
D．N2O中σ键和大π键的数目均为2，因此，σ键和大π键的数目相等，D不正确。
8．【答案】A
【分析】W、X 、Y、Z的原子序数依次增加，且W、X、Y属于不同族的短周期元素。W的外层电子数是其内层电子数的2倍，则W为C元素；每个周期的ⅡA和ⅤA的元素的第一电离能都比左右相邻元素的高，由于配合物Y3[Z(WX)6]2中Y在外界，Y可形成简单阳离子，则Y属于金属元素，故X和Y分别为N和Mg；Z的M层未成对电子数为4，则其3d轨道上有4个不成对电子，其价电子排布式为3d64s2，Z为Fe元素，Y3[Z(WX)6]2为Mg3[Z(CN)6]2。
【解析】W、X、 Y、Z四种元素的单质中，N元素的单质形成分子晶体，Mg和Fe均形成金属晶体，C元素既可以形成金刚石又可以形成石墨，石墨的熔点最高，A项错误；
在X的简单氢化物是NH3，其中C原子轨道杂化类型为sp3，B项正确；
Y的氢氧化物是Mg(OH)2，其属于中强碱，其难溶于水，难溶于NaCl溶液，但是，由于NH4Cl电离产生的NH+ 4可以破坏Mg(OH)2的沉淀溶解平衡，因此Mg(OH)2可以溶于NH4Cl溶液，C项正确；
Mg3[Z(CN)6]2中CN-提供电子对与Fe3+形成配位键，D项正确。
9．【答案】D
【分析】X半径最小为H，短周期电负性最小则M为Na，Z原子的s能级与p能级的电子数相等，则Z为O，Z与Y、Q相邻，Y为N，Q为S，以此分析；
【解析】A．H2O中含有氢键，则沸点高于H2S，A正确；
B．Na与O形成Na2O、Na2O2，则O与S同族化学性质性质相似，B正确；
C．Na2O的电子式为Na＋Na＋，Na2S的电子式为Na＋Na＋，离子键百分比 = (电负性差值 / 总电负性差值)，O的电负性大于S，则Na2O离子键成分的百分数大于Na2S，C正确；
D. NO- 3为sp2杂化，孤电子对为0，为平面三角形，SO2-3为sp3杂化，孤电子对为1，三角锥形，D错误。
10．【答案】D
【分析】Q是ds区元素，焰色试验呈绿色，则Q为Cu元素；空间运动状态数是指电子占据的轨道数，基态X原子的核外电子有5种空间运动状态，则X为第2周期元素，满足此条件的主族元素有N(1s22s22p3)、O(1s22s22p4)、F(1s22s22p5)；X、Y、Z为原子序数依次增大，基态Y、Z原子有两个未成对电子，若Y、Z为第2周期元素，则满足条件的可能为C(1s22s22p2)或O(1s22s22p4)，C原子序数小于N，所以Y不可能为C，若Y、Z为第3周期元素，则满足条件的可能为Si(1s22s22p63s23p2)或S(1s22s22p63s23p4)，Y、Z可与Cu形成CuZY4，而O、Si、S中只有O和S形成的SO2-4才能形成CuZY4，所以Y、Z分别为O、S元素，则X只能为N；W能与X形成WX3，则W为IA族或VIIA族元素，但W原子序数小于N，所以W为H元素，综上所述，W、X、Y、Z、Q分别为H、N、O、S、Cu。
【解析】W、Y、Z分别为H、O、S，S单质常温下呈固态，其沸点高于氧气和氢气，O2和H2均为分子晶体，O2的相对分子质量大于H2，O2的范德华力大于 H2，所以沸点O2＞H2，即沸点S＞O2＞H2，A项正确；
Y、X的 简单氢化物分别为H2O和NH3，H2O的中心原子O原子的价层电子对数为2+×(6-2×1)=4、孤电子对数为2，空间构型为V形，键角约105 ，NH3的中心原子N原子的价层电子对数为3+×(5-3×1)=4、孤电子对数为1，空间构型为三角锥形，键角约107 18 ，所以键角：X>Y，B项正确；
硫酸铜溶液中滴加氨水，氨水不足时生成蓝色沉淀氢氧化铜，氨水过量时氢氧化铜溶解，生成Cu(NH3)4SO4，即反应过程中有蓝色沉淀产生，C项正确；
QZX4Y4W12为Cu(NH3)4SO4，其中铜离子提供空轨道、NH3的N原子提供孤电子对，两者形成配位键，配位原子为N，D项错误。
11．【答案】B
【分析】X、Y、Z、M四种主族元素，原子序数依次增大，分别位于三个不同短周期，Y与M同主族，Y与Z核电荷数相差2，Z的原子最外层电子数是内层电子数的3倍，则Z为O元素，Y为C元素，X为H元素，M为Si元素。
【解析】YX+ 3为CH+ 3，其中C原子的杂化类型为sp2，CH+ 3的空间构型为平面正三角形，键角为120°；YX- 3为CH- 3，其中C原子的杂化类型为sp3，CH- 3的空间构型为三角锥形，由于C原子还有1个孤电子对，故键角小于109°28 ，因此，键角的大小关系为YX+ 3>YX- 3，A项正确；
Y2X2为C2H2，其为直线形分子，分子结构对称，分子中正负电荷的重心是重合的，故其为百极性分子；H2O2分子结构不对称，分子中正负电荷的重心是不重合的，故其为极性分子，因此，两者极性的大小关系为Y2X2金则石和晶体硅均为共价晶体，但是由于C的原子半径小于Si，因此，C—C键的键能大于Si—Si键的，故共价晶体熔点较高的是金刚石，C项正确；
元素的非金属性越强，其气态氢化物的热稳定性越强；C的非金属性强于Si，因此，甲烷的稳定热稳定性较高，D项正确。
12．【答案】B
【解析】原子光谱是不连续的线状谱线，说明原子的能级是不连续的，即原子能级是量子化的，A项正确；
CO2中心C原子为sp杂化，键角为180°，CH2O中心C原子为sp2杂化，键角大约为120°，CCl4中心C原子为sp3杂化，键角为109.5°，三种物质中心C原子都没有孤电子对，三者键角大小与孤电子对无关，B项错误；
离子晶体的配位数取决于阴、阳离子半径的相对大小，离子半径比越大，配位数越大，Cs 周围最多能排布8个Cl ，Na 周围最多能排布6个Cl ，说明Cs 比Na 半径大，C项正确；
断开第一个键时，碳原子周围的共用电子对多，原子核对共用电子对的吸引力较弱，需要能量较小，断开C-H键越多，碳原子周围共用电子对越少，原子核对共用电子对的吸引力越大，需要的能量变大，所以各步中的C-H键所处化学环境不同，每步所需能量不同，D项正确。
13．【答案】D
【解析】NH3中N原子的价层电子对数=3+×(5-3×1)=4，为sp3杂化，键角为107°，NO- 3中N的价层电子对数=3+×(5+1-3×2)=3，为sp2杂化，键角为120°，故键角：NH3NH2OH为分子晶体，[NH3OH]Cl为离子晶体，故熔点：NH2OH <[NH3OH]Cl，B项错误；
由题目信息可知，25℃下，Kb(NH3·H2O)>Kb(NH2OH)，故NH2OH的碱性比NH3·H2O弱，故同浓度的水溶液中， [NH3OH]+的电离程度大于NH+ 4的电离程度，同浓度水溶液的pH：[NH3OH]ClO的电负性大于N，O-H键的极性大于N-H键，故羟胺分子间氢键的强弱O-H…O>N-H…N，D项正确。
14.【答案】＞ SeO3的空间构型为平面三角形，SeO32-的空间构型为三角锥形
【解析】三氧化硒分子中硒原子的价层电子对数为3，孤对电子对数为0，分子的空间构型为平面三角形，键角为120°，亚硒酸根离子中硒原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1，离子的空间构型为三角锥形，键角小于120°；
15.【答案】(3) 三角锥形 sp3杂化
【解析】(3)Sn是ⅣA族元素，SnCl3-的中心离子Sn2+价层电子对数为3+ =4，有1对孤电子对，中心离子是sp3杂化，SnCl3-的几何构型是三角锥形；
16.【答案】小于【解析】②氨分子中氮原子含有1对孤对电子，中氨分子的孤对电子与硼原子形成配位键，孤电子对对成键电子对的排斥力大，所以氨分子中键角∠HNH小于中键角∠HNH，故答案为：小于。
17.【答案】正四面体
【解析】中P原子价层电子数，所以为杂化，且不含孤电子对，是正四面体构型；
18.【答案】角(V)形
【解析】(4)OF2孤对电子数为2，价层电子数为4，故其分子的空间构型为角(V)形；
19.【答案】(3)平面三角形
【解析】(3)HCHO中碳原子含有3个σ键，碳原子采取 sp2杂化，不含孤电子对，所以其空间构型是平面三角形，故答案为：平面三角形；
20.【答案】NO、NO、NO
【解析】NO中氮原子的价层电子对数为2，孤对电子对数为0，离子的空间构型为直线形；NO中氮原子的价层电子对数为3，孤对电子对数为0，离子的空间构型为平面三角形，NO中氮原子的价层电子对数为3，孤对电子对数为1，离子的空间构型为V形，则三种离子的键角由大到小的顺序是NO、NO、NO，故答案为：NO、NO、NO；
21【答案】BC
【解析】C项由PtF中的键角有90°和180°两种可知，离子的空间构型为正八面体形，铂原子位于八面体的体心，氟原子位于八面体的顶点，则用两个氯替换氟后，所得PtF4Cl2有两种结构，故正确。
22.【答案】(5) sp π S元素的电负性小，离子中S原子易给出孤对电子
【解析】(5)硫氰酸根离子与二氧化碳的原子个数都为3、价电子数目都为16，互为等电子体，等电子体具有相同的空间构型，则硫氰酸根离子与二氧化碳的空间构型相同，都为直线形，所以碳原子的杂化方式为sp杂化；离子中碳原子未参与杂化的2个p电子与硫原子和氮原子的p电子形成大π键，其形式为π；硫氰酸根离子中硫元素的电负性小于氮元素，相对于氮原子，硫原子易给出孤对电子，所以检验铁离子时，离子以硫原子配位不以氮原子配位，故答案为：sp；π；S元素的电负性小，离子中S原子易给出孤对电子。
23.【答案】D
【解析】A．F-最外层有8个电子，离子结构示意图：，故A错误；
B．基态碳原子的轨道表示式：，故B错误；
C．丙炔的三个碳原子在一条线上，故C错误；
D．H2O分子的空间构型为V型，所以球棍模型为：，故D正确；
故选D。
24.【答案】B　
【解析】已知X、Y、Z、M为原子序数依次增大的短周期元素，Z的基态原子2p轨道半充满，则Z为N元素，M的最高正价与最低负价绝对值之差为4，则M为S元素，4种元素组成的一种分子结构如图，根据共价键数目可推知，则X为H元素，Y为C元素。A．由上述分析可知，X为H元素，Y为C元素，Z为N元素，则电负性：N>C>H，A错误；B.H原子核外有1个电子层，而C、N原子核外均有2个电子层，电子层数越多，半径越大，电子层数相同，核电荷数越大，半径越小，则原子半径：C>N>H，B正确；C．分子中N原子均形成共价单键，为sp3杂化，C错误；D.C元素的最高价氧化物的水化物为H2CO3，H2CO3为二元弱酸，D错误。(共44张PPT)
第64讲
价电子对互斥理论 判断 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湖北卷T5 选择题：VSEPR模型及空间构型、杂化轨道理论基础
2024甘肃卷T13，T14 选择题：苯与苯酚中C原子的杂化方式、含氮化合物的空间构型
2024安徽卷T8 选择题：有机物中C原子的杂化方式
2024湖南卷T9 选择题：具体结构中的C、B、N的杂化方式，分子极性
2024江苏卷T7 选择题：石墨与金刚石中C原子的杂化方式
2024河北卷T8，T9 选择题：键角比较、C60、石墨、金刚石中C原子的杂化方式
2024新课标卷T11 选择题：氢化物中中心原子杂化方式
2024黑吉辽T11 选择题：氢化物中键角比较
2024浙江1月T12 选择题：离子空间构型
2024浙江6月T10 选择题：键角比较、分子极性
2024年——价层电子对互斥理论及分子空间构型考向考点统计
重温经典
模型建构
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2.3 分子的空间结构
结合实例了解共价分子具有特定的空间结构，并可运用相关理论和模型进行解释和预测。知道分子的结构可以通过波谱、晶体X射线衍射等技术进行测定。
知道分子可以分为极性分子和非极性分子，知道分子极性与分子中键的极性、分子的空间结构密切相关。结合实例初步认识分子的手性对其性质的影响。
普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）
主题2 ：微粒间的相互作用与物质的性质
落实基础、稳固根基
价电子对互斥理论
判断 分子空间构型
能根据给定的信息分析常见简单分子的空间结构，能利用相关理论解释简单的共价分子的空间结构；能根据分子结构特点和键的极性来判断分子的极性，并据此对分子的一些典型性质及其应用作出解释。
目
标
引
领
学业
要求
素养
目标
证据推理与模型认知：能应用价层电子对互斥理论预测分子的立体构型及性质，揭示现象的本质与规律。
落实基础、稳固根基
落实基础、稳固根基
回归 教材
概念要点梳理：①价层电子对互斥理论可以用来预测分子的空间结构，②价层电子对是指分子中的中心原子与结合原子间的σ键电子对和中心原子上的孤电子对。③分子的空间结构是中心原子的“价层电子对”相互排斥的结果。④排斥力趋向于尽可能将价电子对之间远离，夹角尽可能张大，这样会使排斥力尽可能小，分子体系能量越低，越稳定。
成键数最多
分子中的原子在空间所处的相对位置
2019鲁科版《物质结构与性质》
价层电子对互斥（VSEPR）模型
用来预测分子的空间结构
109°28′
落实基础、稳固根基
落实基础、稳固根基
落实基础、稳固根基
计算公式
要点梳理
价层
电子
对数
σ键电子对数
中心原子结合的原子数
中心原子上的孤电子对数
=
（a-xb）
端位原子数
a: 分子：中心原子的价电子数
阳离子：a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数；
阴离子： a为中心原子的价电子数加上离子的电荷数。
x ：端位原子数
b ：端位原子最多能接受的电子数 (H为1，其他原子为“8-该原子的价电子数）
多重键只计其中σ键的电子对,不计π键电子对。
确定
孤电子对数
确定价层
电子对数
VSEPR
理想模型
分子的
空间结构
1.电子式
2.计算 (a-xb)
价层电子对数＝
σ键电子对数＋孤电子对数
价层电子对数 VSEPR 理想模型 分子空间结构
2 直线形
3 平面三角形
4 正四面体形
略去
孤电子对
2
1
落实基础、稳固根基
思维模型
中心原子无孤电子对的分子：
VSEPR理想模型就是其分子的空间结构。
若有：先判断VSEPR理想模型，
后略去孤电子对，便可得到分子的空间结构
用VSEPR模型预测分子的空间结构的思维模型
落实基础、稳固根基
练习
用价层电子对互斥理论判断 的立体构型
A．正四面体 B．V形 C．三角锥形 D．平面三角形
【答案】D
【解析】价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数，σ键个数=配原子个数，孤电子对个数= (a-xb)，a指中心原子价电子个数，x指端位原子个数，b指端位原子形成稳定结构需要的电子个数，根据价层电子对个数判断中心原子杂化类型，再判断立体构型。
NO3-中价层电子对个数=3+ (5+1-3×2)=3+0=3，中心N原子采取sp2杂化，VSEPR构型为平面三角形，孤电子对个数为0，NO3-的立体构型为平面三角形，D正确；故选D。
落实基础、稳固根基
价层电子对互斥模型与分子立体构型的关系（举例）
价层 电子 对数 VSEPR 模型 σ键电子 对数 孤电子 对数 分子立 体构型 实例 键角
2 直线形 2 0 ______ ____ ____
3 平面 三角形 3 0 ______ ____ ____
2 1 ____ ______ ______
4 正四面 体形 4 0 ______ ____ ____
3 1 ________ ____ ____
2 2 ____ ____ ____
直线形
BeCl2
180°
平面正三角形
BF3
120°
V形
SO2
119°
正四面体形
CH4
109°28′
三角锥形
NH3
107°
V形
H2O
105°
化学式 电子式 分子的空间结构模型 键角
CO2
H2O
CH2O
NH3
CH4
成键电子对
孤电子对
落实基础、稳固根基
180°
105°
120°
107°
109°28’
电子式与分子空间结构的关系
电子式
价层电子对
成键电子对
空间结构
思维模型：
思考：
氨基乙酸的空间结构？
C
N
H
H
O
O
C
H
H
H
略去
孤电子对
VSEPR模型
落实基础、稳固根基
回归 教材
无孤电子对的空间结构
回归 教材
落实基础、稳固根基
有孤电子对的空间结构
落实基础、稳固根基
实验测得NH3的键角为107°，H2O的键角为105°,为什么NH3和H2O的键角均小于109°28′？
结论1：由于中心原子的孤电子对占有一定空间，对其他成键电子对存在排斥力，影响其分子的空间结构。
结论2：价层电子对之间静电斥力大小顺序为：孤对电子-孤对电子>孤对电子-成键电子对>成键电子对-成键电子对。
结论3：孤电子对之间的排斥力较大，孤电子对越多，排斥力越强，键角越小
孤电子对对空间结构的影响
落实基础、稳固根基
注意事项
1、适用范围：对有1个中心原子的分子、离子或原子团进行空间构型的推断和预测
一般，价层电子对理论只能判断1个中心原子的分子、离子或原子团的立体构型，所谓一个中心，就是在分子中，多个原子都以共价键连在一个原子上，如H-O-H中的氧就是中心原子。但该理论不能判断出多中心的分子或离子的立体构型。如H-O-O-H,有两个中心原子， CH2=CH-CH2-CH3有四个中心原子,类似这样的分子结构，分析时需要把分子切成几个部分，再拼接起来。
2.应用条件：准确判断中心元素
中心元素判断错误，则孤电子对计算错误，造成空间结构判断错误。
3.多中心分子中心原子孤电子对进行分割计算
如H-O-O-H两个氧都属于中心原子，以一个氧为中心，把-O-H看作一个原子，羟基（-OH）得一个电子就达到稳定结构，孤电子对计算式：1/2(6-1x1-1x1)=2。
落实基础、稳固根基
价层电子对互斥模型与杂化轨道类型之间的关系
价层 电子 对数 VSEPR 模型 杂化轨道类型
2 直线形 sp
3 平面 三角形 sp2
4 正四面 体形 sp3
109°28′
杂化轨道概念：在外界条件的影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合的过程叫原子轨道的杂化，组合后形成的一组新的原子轨道，叫杂化原子轨道，简称杂化轨道。杂化的目的是为了更好的成键。
落实基础、稳固根基
价层电子对数
VSEPR模型
杂化轨道类型
2 sp
3 sp2
4 sp3
研究对象：
中心元素原子
去掉孤电子对
分子的
空间结构
均与π键上的e- 无关
杂化轨道数
四面体、三角锥形——sp3
平面三角形——sp2
直线形——sp
杂化轨道夹角
109°28′
sp3杂化
120°
sp2杂化
180°
sp杂化
知
识系统
化、思维结构化
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经典引领、洞察考向
直接考查：
价层电子对互斥理论
杂化轨道理论
（2024湖北卷·T5）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
VSEPR模型分子的空间结构
经典引领、洞察考向
（2024河北卷·T9）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↑+ CO2↑+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
直接考查：
价层电子对互斥理论及分子空间结构
元素杂化方式
化学式
价层电子对
空间结构
思维模型：
二者的VSEPR模型和空间结构均为正四面体形
sp2
sp2
sp3
NH3分子间作用力为氢键和范德华力，CO2分子间仅存在范德华力
经典引领、洞察考向
（2024甘肃卷·T14）温室气体N2O在催化剂作用下可分解为O2和N2，也可作为氧化剂氧化苯制苯酚。下列说法错误的是
A．相同条件下N2比O2稳定
B．N2O与 的空间构型相同
C．N2O中N-O键比N-N键更易断裂
D．N2O中σ键和大π键的数目不相等
直接考查：
价层电子对互斥理论及分子空间结构
化学式
价层电子对
空间结构
思维模型：
N2O以N为中心，价电子对数==2对，直线型
以N为中心，价电子对数==2对，直线型
另二者均为CO2的等电子体
在催化剂作用下可分解为O2和N2，说明N2O中N-O键比N-N键更易断裂
σ键和大π键的数目均为2，因此，σ键和大π键的数目相等
经典引领、洞察考向
化学式
价层电子对
杂化方式
孤电子对
电负性
思维模型：
（2024安徽卷·T7）地球上的生物氮循环涉及多种含氮物质，转化关系之一如下图所示(X、Y均为氮氧化物)，羟胺(NH2OH)以中间产物的形式参与循环。常温常压下，羟胺易潮解，水溶液呈碱性，与盐酸反应的产物盐酸羟胺[NH3OH]Cl广泛用子药品、香料等的合成。下列有关物质结构或性质的比较中，正确的是
A．键角： NH3>
B．熔点： NH2OH >[NH3OH]Cl
C．25℃同浓度水溶液的pH：[NH3OH]Cl>NH4Cl
D．羟胺分子间氢键的强弱：O-H…O>N-H…N
考查
键角问题
NH3中N原子的价层电子对数=3+×(5-3×1)=4，为sp3杂化
中N的价层电子对数=3+×(5+1-3×2)=3，为sp2杂化
NH2OH为分子晶体，[NH3OH]Cl为离子晶体
Kb(NH3·H2O)>Kb(NH2OH)
O的电负性大于N，O-H键的极性大于N-H键
【2022年河北卷17题节选】含Cu、Zn、Sn及S的四元半导体化合物(简写为CZTS)，是一种低价、无污染的绿色环保型光伏材料，可应用于薄膜太阳能电池领域。回答下列问题：
(3) SnCl3-的几何构型为_______，其中心离子杂化方式为_______。
方法1：Sn是IVA族元素，SnCl3-的中心离子Sn2+价层电子对数为：
3+ ，有1对孤电子对，中心离子是sp3杂化，
SnCl3-的几何构型是三角锥形。
经典引领、洞察考向
方法2：Sn是IVA族元素，易形成4个共价键，分析其结构：
，可以看出，含有3个σ键和1个孤对电子，
因此几何构型是三角锥形，Sn的杂化方式
为 sp3杂化。
公式法
结构法
直接考查：
根据价层电子对互斥理论判断
分子空间结构
及元素杂化方式
化学式
价层电子对
空间结构
杂化类型
思维模型：
【2022年湖南卷18题节选】铁和硒(Se)都是人体所必需的微量元素，且在医药、催化、材料等领域有广泛应用，回答下列问题：
(3)科学家近期合成了一种固氮酶模型配合物，该物质可以在温和条件下直接活化H2，将N3-转化为NH2-，反应过程如图所示：①产物中N原子的杂化轨道类型为_______。
【答案】sp3
【解析】由结构简式可知，产物中氮原子的价层电子对数为4，原子的杂化方式为sp3杂化。
经典引领、洞察考向
经典引领、洞察考向
[2020·全国卷Ⅲ，35题节选](2)NH3BH3分子中，N—B化学键称为___________键，其电子对由___________提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气：3NH3BH3＋6H2O===3NH4＋＋B3O63－＋9H2，B3O63－的结构如图所示。在该反应中，B原子的杂化轨道类型由__变为_____。
【答案】配位　N　sp3　sp2
【解析】B原子最外层有3个电子，B与3个H原子形成3个成键电子对，在NH3中，N原子有一对孤对电子，而B最外层有空轨道，故在NH3BH3分子中，N—B键为配位键，其电子对由N原子提供。NH3BH3分子中，B原子的价层电子对数为4，故其杂化方式为sp3。NH3BH3在催化剂的作用下水解生成氢气和B3O63－，由图中信息可知，B3O63－中每个B原子只形成3个σ键，其中的B原子的杂化方式为sp2，因此，B原子的杂化轨道类型由sp3变为sp2。
注意“隐藏着”的配位键，
价层电子对=
成键电子对（包括配位健）
+孤电子对
【2022年湖南卷18题节选】铁和硒(Se)都是人体所必需的微量元素，且在医药、催化、材料等领域有广泛应用，回答下列问题：
(1)③比较键角大小：气态SeO3分子_______ SeO32-离子(填“>”“<”或“=”)，原因是_______。
【答案】> SeO3分子空间构型为平面三角形，键角为120°，SeO32-离子的空间构型为三角锥形,键角小于109°28’
【解析】SeO3分子中硒原子的价层电子对数为3，VSEPR模型中价层电子对的夹角大约是120°，孤对电子对数为0，分子的空间构型为平面三角形，键角为120°，亚硒酸根离子中硒原子的价层电子对数为4，VSEPR模型中价层电子对的夹角大约是109°28’，孤对电子对数为1，离子的空间构型为三角锥形，斥力：孤电子对-成键电子对>成键电子对-成键电子对，因此键角小于109°28’。
经典引领、洞察考向
考查
键角问题
经典引领、洞察考向
石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(图乙)。图乙中，1号C的杂化方式是________，该C与相邻C形成的键角________(填“＞”“＜”或“＝”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。
【答案】sp3杂化,＜
【解析】图乙中1号碳形成了4个共价键，故其杂化方式为sp3，与甲烷中的碳原子类似，其键角接近109°28′；图甲中的1号碳，形成3个σ键，杂化方式为sp2，键角为120°。
考查
键角问题
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凝练方法、思维建模
关于键角的判断
判断键角的相对大小：
①CO2、BF3、CH4 ②CH4、NH3、H2O③H2O、H2S、H2Se ④NF3、NH3
①CO2 > BF3 > CH4 ， VSEPR模型依次是直线形、平面三角形、正四面体，无孤电子对，夹角逐渐减小。
②CH4>NH3 > H2O，VSEPR模型都是四面体，但是，孤电子对数CH4、NH3 、H2O逐渐增多，斥力作用增大，成键电子对夹角减小。
③H2O>H2S > H2Se ，VSEPR模型都是四面体，均含两个孤电子对，端位原子相同，中心元素电负性越大，成键电子云在中心元素周围的密度越大，斥力作用越大，键角越大。
④NH3 > NF3 ，VSEPR模型都是四面体，中心原子相同，端位原子的电负性F>H，端位原子电负性越大，导致在中心原子周围的成键电子云密度减小，斥力减小，键角变小。
109°28′
一看VSEPR模型
二看孤电子对数
三看中心元素电负性
四看端位元素电负性
思维模型：
关于键角的判断
凝练方法、思维建模
【答案】O-C-O > O-S-O
【解析】CO32-的中心碳原子的价层电子对数是3，VSEPR模型是平面三角形，无孤电子对，空间结构为平面三角形，O-C-O的键角为120°；SO32-的中心S原子的价层电子对数是4，VSEPR模型是四面体，价层电子对夹角约为109°28’，SO32-中孤电子对数为1，空间结构为三角锥形，斥力作用：孤电子对-成键电子对>成键电子对-成键电子对，因此O-S-O键角小于109°28’。因此键角：O-C-O > O-S-O
关于键角的判断
凝练方法、思维建模
（21年江苏卷）N2是合成氨工业的重要原料，NH3不仅可制造化肥，还能通过催化氧化生产HNO3；HNO3能溶解Cu、Ag等金属，也能与许多有机化合物发生反应；在高温或放电条件下，N2与O2反应生成NO，NO进一步氧化生成NO2。2NO(g)+O2(g)=2NO2(g) ΔH=-116.4kJ·mol-1。大气中过量的NOx和水体中过量的NH4+、NO3－均是污染物。通过催化还原的方法，可将烟气和机动车尾气中的NO转化为N2，也可将水体中的NO3－转化为N2。下列有关NH3、NH4+、NO3－的说法正确的是
A．NH3能形成分子间氢键
B．NO3－的空间构型为三角锥形
C．NH3与NH4+中的键角相等
D．NH3与Ag+形成的[Ag(NH3)2]+中有6个配位键
【答案】C项错误
【解析】NH3与NH4+中的VSEPR模型相同，但是NH3中含有孤对电子，孤电子对-成键电子对>成键电子对-成键电子对，导致键角：NH3凝练方法、思维建模
易错点梳理
例1.判断HClO的空间结构
方法1：HClO中O为中心元素，氧的孤电子对计算式：
σ键电子对数为2，所以：HClO的空间构型为v形。
方法2：HClO中O为中心元素，HClO的结构式为H-O-Cl，
可以看出氧的价层电子对数为2+2=4，
所以：HClO的空间构型为v形。
中心元素的确定是关键
公式法
结构式法
凝练方法、思维建模
易错点梳理
方法1：N2O中，N是VA元素，O是第VIA元素，N形成的化学键数目比O多，容易成为中心原子。则孤电子对计算公式为：
σ键电子对数为2，所以：N2O的空间结构为直线形。
方法2：N2O和CO2是等电子体，CO2的结构式O=C=O，空间结构为直线型，因此N2O的空间结构为直线形。
中心元素的确定是关键
例2. 判断N2O的空间结构
公式法
等电子体法
凝练方法、思维建模
易错点梳理
中心元素的确定是关键
例3.判断COCl2(光气)的空间结构
方法1：COCl2中，C是IVA元素，O是第VIA元素，Cl是第VIIA元素，C形成的化学键数目最多，易形成4个共价键，因此C为中心原子。则孤电子对计算公式为：
σ键电子对数为3，C最外层4个e-，还剩一个e-用于形成C=O中的一个π键，所以：COCl2的空间结构为平面三角形。
方法2：写出COCl2的结构式 ，可以看出价层电子对数为3，因此COCl2的空间结构为平面三角形。
公式法
结构式法
凝练方法、思维建模
易错点梳理
例4.下列说法中正确的是(　　)
A．五碳糖分子(HOCH2—CHOH—CHOH—CHOH—CHO)及其与氢气的加成产物分子中的手性碳原子数均为2个
B．杂化轨道可用于形成σ键或π键，也可用于容纳未参与成键的孤电子对
C．[Co(NH3)4Cl2]＋的中心离子配位数为6
D．AB2是V形，其A一定为sp2杂化
【答案】C
【解析】D.AB2是V形，则一定含有2个σ键，如果A含有一个孤电子对，则A的价层电子对数是3，则A采取sp2杂化，如SO2的价层电子对个数＝2＋(6－2×2)/2＝3，该分子为V形结构，S采取sp2杂化，OF2分子是V形，分子中中心原子价层电子对个数＝2＋(6－2×1)/2＝4，含有2个孤电子对，所以其中心原子采用sp3杂化，故D错误。
凝练方法、思维建模
易错点梳理
例5. 预测I3-的几何构型
【答案】直线形
【解析】价层电子对数=2+[（7+1）-2×1]÷2=5，2个成键电子对，3个孤电子对，可以得到a、b、c三种结构。依据夹角越大，斥力越小的原则，且孤电子对-孤电子对间斥力最大，经分析，结构a中不存在90°孤对电子-孤对电子排斥，而b、c均存在90°孤对电子-孤对电子的排斥作用，显然排布a的静力斥力最小，分子势能最低，是较稳定的结构。因此I3-的几何构型是直线形。
a b c
凝练方法、思维建模
易错点梳理
例6. 预测ICl4-的几何构型
【答案】平面正方形
【解析】价层电子对数=4+[（7+1）-4×1]÷2=6，4个成键电子对，2个孤电子对，依据价层电子对尽可能远离的原则，可以得到a、b、两种结构。又因为孤电子对-孤电子对间斥力最大，经分析，若两对孤电子位于水平方向四方平面邻近的两个角上，具有的排斥力远远大于它们位于四方平面的上下部，所以（b）是较为稳定的结构。
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1940年英国科学家西奇维克（Sidgwick）和美国科学家鲍威尔（Powell）提出了价层电子对互斥理论（valence-shell electron pair repulsion theory），简称VSEPR理论，20世纪60年代加拿大科学家吉莱斯皮（Gillespie）和尼霍姆（Nyholm）进一步发展了这一理论。该理论不需要原子轨道的概念，而且在解释、判断和预见多原子分子构型的准确性方面比较简单和直观.
微点拨1.价层电子对互斥模型是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型，不包括孤电子对。两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对(未用于形成共价键的电子对)，当中心原子上无孤电子对时，两者的构型一致；当中心原子上有孤电子对时，两者的构型不一致。
价层电子对互斥模型
价层电子对的立体构型
分子的立体构型
成键电子对的立体构型
孤电子对
价层电子对互斥理论
分子的立体构型
预测
分子的成键情况
杂化轨道理论
解释
×
微点拨2．价层电子对互斥理论能预测分子的立体构型，但不能解释分子的成键情况，杂化轨道理论能解释分子的成键情况，但不能预测分子的立体构型。两者相结合，具有一定的互补性，可达到处理问题简便、迅速、全面的效果。
“价电子对相互排斥而尽量远离”的原则
（可以通过波谱、晶体 X 射线衍射技术测定）
光谱
测定
σ键 π键
类 型
原子
分子
分子的极性
公式法
电子式法
结构式法
等电子体法等
极性分子
非极性分子
sp sp2 sp3
知识系统化、
思维结构化第64讲-价电子对互斥理论判断分子空间构型 学案
知识重构
1.《课程标准》相关描述
（1）主题2 ：微粒间的相互作用与物质的性质
2.3 分子的空间结构
结合实例了解共价分子具有特定的空间结构，并可运用相关理论和模型进行解释和预测。知道分子的结构可以通过波谱、晶体X射线衍射等技术进行测定。
知道分子可以分为极性分子和非极性分子，知道分子极性与分子中键的极性、分子的空间结构密切相关。结合实例初步认识分子的手性对其性质的影响。
目标引领
①学业要求：能根据给定的信息分析常见简单分子的空间结构，能利用相关理论解释简单的共价分子的空间结构；能根据分子结构特点和键的极性来判断分子的极性，并据此对分子的一些典型性质及其应用作出解释。
②素养目标：证据推理与模型认知：能应用价层电子对互斥理论预测分子的立体构型及性质，揭示现象的本质与规律。
回归教材
概念要点梳理：①价层电子对互斥理论可以用来预测分子的空间结构，②价层电子对是指分子中的中心原子与结合原子间的σ键电子对和中心原子上的孤电子对。③分子的空间结构是中心原子的“价层电子对”相互排斥的结果。④排斥力趋向于尽可能将价电子对之间远离，夹角尽可能张大，这样会使排斥力尽可能小，分子体系能量越低，越稳定。
思维模型
【练习】用价层电子对互斥理论判断NO的立体构型
A．正四面体 B．V形 C．三角锥形 D．平面三角形
【答案】D
【解析】
价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数，σ键个数=配原子个数，孤电子对个数= (a-xb)，a指中心原子价电子个数，x指配原子个数，b指配原子形成稳定结构需要的电子个数，根据价层电子对个数判断中心原子杂化类型，再判断立体构型。
NO3-中价层电子对个数=3+ (5+1-3×2)=3+0=3，中心N原子采取sp2杂化，VSEPR构型为平面三角形，孤电子对个数为0，NO3-的立体构型为平面三角形，D正确；
故选D。
注意事项：
1、适用范围：对有1个中心原子的分子、离子或原子团进行空间构型的推断和预测
一般，价层电子对理论只能判断1个中心原子的分子、离子或原子团的立体构型，所谓一个中心，就是在分子中，多个原子都以共价键连在一个原子上，如H-O-H中的氧就是中心原子。但该理论不能判断出多中心的分子或离子的立体构型。如H-O-O-H,有两个中心原子， CH2=CH-CH2-CH3有四个中心原子,类似这样的分子结构，分析时需要把分子切成几个部分，再拼接起来。
2.应用条件：准确判断中心元素
中心元素判断错误，则孤电子对计算错误，造成空间结构判断错误。
3.多中心分子中心原子孤电子对进行分割计算
如H-O-O-H两个氧都属于中心原子，以一个氧为中心，把-O-H看作一个原子，羟基（-OH）得一个电子就达到稳定结构，孤电子对计算式：1/2(6-1×1-1×1)=2。
二、重温经典
1. （2024湖北卷·T5）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，A项错误；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，B项正确；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，C项正确；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，D项正确。
2. （2024河北卷·T9）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↑+ CO2↑+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+ →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、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
【答案】B
【解析】HCl是共价化合物，其形成过程可表示为H+ →H ，A项错误；NH4ClO4中NH+ 4的中心N原子孤电子对数为(5-1-4)=0，价层电子对数为4，ClO- 4的中心Cl原子孤电子对数为(7+1-2×4)=0，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，B项正确；C60、石墨、金刚石中碳原子的杂化方式分别为sp2和sp3，共有2种杂化方式，C项错误；NH3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，NH3分子间作用力为氢键和范德华力，CO2分子间仅存在范德华力，D项错误。
3. （2024甘肃卷·T14）温室气体N2O在催化剂作用下可分解为O2和N2，也可作为氧化剂氧化苯制苯酚。下列说法错误的是
A．相同条件下N2比O2稳定 B．N2O与NO+ 2的空间构型相同
C．N2O中N-O键比N-N键更易断裂 D．N2O中σ键和大π键的数目不相等
【答案】D
【解析】A．N2分子中存在的氮氮三键，O2分子中虽然也存在双键，但是其键能小于氮氮三键，因此，相同条件下N2比O2稳定，A正确；
B．N2O与NO+ 2均为CO2的等电子体，故其均为直线形分子，两者空间构型相同，B正确；
C．N2O的中心原子是N，其在催化剂作用下可分解为O2和N2，说明N2O中N-O键比N-N键更易断裂，C正确；
D．N2O中σ键和大π键的数目均为2，因此，σ键和大π键的数目相等，D不正确。
4.（2024安徽卷·T7）地球上的生物氮循环涉及多种含氮物质，转化关系之一如下图所示(X、Y均为氮氧化物)，羟胺(NH2OH)以中间产物的形式参与循环。常温常压下，羟胺易潮解，水溶液呈碱性，与盐酸反应的产物盐酸羟胺[NH3OH]Cl广泛用子药品、香料等的合成。下列有关物质结构或性质的比较中，正确的是
A．键角： NH3>NO- 3
B．熔点： NH2OH >[NH3OH]Cl
C．25℃同浓度水溶液的pH：[NH3OH]Cl>NH4Cl
D．羟胺分子间氢键的强弱：O-H…O>N-H…N
【答案】D
【解析】NH3中N原子的价层电子对数=3+×(5-3×1)=4，为sp3杂化，键角为107°，NO- 3中N的价层电子对数=3+×(5+1-3×2)=3，为sp2杂化，键角为120°，故键角：NH35.（2022年河北卷17题节选）含Cu、Zn、Sn及S的四元半导体化合物(简写为CZTS)，是一种低价、无污染的绿色环保型光伏材料，可应用于薄膜太阳能电池领域。回答下列问题：
(3) SnCl3-的几何构型为_______，其中心离子杂化方式为_______。
6.（2022年辽宁卷8）理论化学模拟得到一种N13+离子，结构如图。下列关于该离子的说法错误的是( )
A．所有原子均满足8电子结构 B．N原子的杂化方式有2种
C．空间结构为四面体形 D．常温下不稳定
【答案】B
【解析】A项，由N13+的结构式可知，所有N原子均满足8电子稳定结构，A正确；B项，中心N原子为sp3杂化，与中心N原子直接相连的N原子为sp2杂化，与端位N原子直接相连的N原子为sp杂化，端位N原子为sp2杂化，则N原子的杂化方式有3种，B错误；C项，中心N原子为sp3杂化，则其空间结构为四面体形，C正确；D项，N13+中含叠氮结构，常温下不稳定，D正确；故选B。
7.（2021·全国甲卷35）(1)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：
【答案】sp3杂化，②
【解析】(1)SiCl4中Si原子价层电子对数为4＋2(4－4×1)＝4，因此Si原子采取sp3杂化（或直接根据结构式分析）；由图可知，SiCl4(H2O)中Si原子的σ键数为5，说明Si原子的杂化轨道数为5，由此可知Si原子的杂化类型为sp3d。
8.（2022年湖南卷18题节选）铁和硒(Se)都是人体所必需的微量元素，且在医药、催化、材料等领域有广泛应用，回答下列问题：
(3)科学家近期合成了一种固氮酶模型配合物，该物质可以在温和条件下直接活化H2，将N3-转化为NH2-，反应过程如图所示：①产物中N原子的杂化轨道类型为_______。
【答案】sp3
【解析】由结构简式可知，产物中氮原子的价层电子对数为4，原子的杂化方式为sp3杂化。
9.（2020·全国卷Ⅲ，35题节选）(2)NH3BH3分子中，N—B化学键称为___________键，其电子对由___________提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气：3NH3BH3＋6H2O===3NH4＋＋B3O63－＋9H2，B3O63－的结构如图所示。在该反应中，B原子的杂化轨道类型由__变为_____。
【答案】配位　N　sp3　sp2
【解析】B原子最外层有3个电子，B与3个H原子形成3个成键电子对，在NH3中，N原子有一对孤对电子，而B最外层有空轨道，故在NH3BH3分子中，N—B键为配位键，其电子对由N原子提供。NH3BH3分子中，B原子的价层电子对数为4，故其杂化方式为sp3。NH3BH3在催化剂的作用下水解生成氢气和B3O63－，由图中信息可知，B3O63－中每个B原子只形成3个σ键，其中的B原子的杂化方式为sp2，因此，B原子的杂化轨道类型由sp3变为sp2。
10.（2022年湖南卷18题节选）铁和硒(Se)都是人体所必需的微量元素，且在医药、催化、材料等领域有广泛应用，回答下列问题：
(1)③比较键角大小：气态SeO3分子_______ SeO32-离子(填“>”“<”或“=”)，原因是_______。
【答案】> SeO3分子空间构型为平面三角形，键角为120°，SeO32-离子的空间构型为三角锥形,键角小于109°28’
【解析】SeO3分子中硒原子的价层电子对数为3，VSEPR模型中价层电子对的夹角大约是120°，孤对电子对数为0，分子的空间构型为平面三角形，键角为120°，亚硒酸根离子中硒原子的价层电子对数为4，VSEPR模型中价层电子对的夹角大约是109°28’，孤对电子对数为1，离子的空间构型为三角锥形，斥力：孤电子对-成键电子对>成键电子对-成键电子对，因此键角小于109°28’。
11.石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(图乙)。图乙中，1号C的杂化方式是________，该C与相邻C形成的键角________(填“＞”“＜”或“＝”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。
【答案】sp3杂化,＜
【解析】图乙中1号碳形成了4个共价键，故其杂化方式为sp3，与甲烷中的碳原子类似，其键角接近109°28′；图甲中的1号碳，形成3个σ键，杂化方式为sp2，键角为120°。
三、模型建构
1.关于键角的判断
（1）判断键角的相对大小：
①CO2、BF3、CH4 ②CH4、NH3、H2O③H2O、H2S、H2Se ④NF3、NH3
（2）
（3）（2024河北卷·T8）从微观视角探析物质结构及性质是学习化学的有效方法。下列实例与解释不符的是
选项 实例 解释
A 原子光谱是不连续的线状谱线 原子的能级是量子化的
B CO2、CH2O、CCl4键角依次减小 孤电子对与成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力
C CsCl晶体中Cs 与8个Cl 配位，而NaCl晶体中Na 与6个Cl 配位 Cs 比Na 的半径大
D 逐个断开CH4中的C-H键，每步所需能量不同 各步中的C-H键所处化学环境不同
【答案】B项错误
【解析】CO2中心C原子为sp杂化，键角为180°，CH2O中心C原子为sp2杂化，键角大约为120°，CCl4中心C原子为sp3杂化，键角为109.5°，三种物质中心C原子都没有孤电子对，三者键角大小与孤电子对无关。
2.易错点梳理
例1.判断HClO的空间结构
例2. 判断N2O的空间结构
例3.判断COCl2(光气)的空间结构
例4.下列说法中正确的是(　　)
A．五碳糖分子(HOCH2—CHOH—CHOH—CHOH—CHO)及其与氢气的加成产物分子中的手性碳原子数均为2个
B．杂化轨道可用于形成σ键或π键，也可用于容纳未参与成键的孤电子对
C．[Co(NH3)4Cl2]＋的中心离子配位数为6
D．AB2是V形，其A一定为sp2杂化
【答案】C
【解析】D.AB2是V形，则一定含有2个σ键，如果A含有一个孤电子对，则A的价层电子对数是3，则A采取sp2杂化，如SO2的价层电子对个数＝2＋(6－2×2)/2＝3，该分子为V形结构，S采取sp2杂化，OF2分子是V形，分子中中心原子价层电子对个数＝2＋(6－2×1)/2＝4，含有2个孤电子对，所以其中心原子采用sp3杂化，故D错误。
例5. 预测I3-的几何构型
【答案】直线形
【解析】价层电子对数=2+[（7+1）-2×1]÷2=5，2个成键电子对，3个孤电子对，可以得到a、b、c三种结构。依据夹角越大，斥力越小的原则，且孤电子对-孤电子对间斥力最大，经分析，结构a中不存在90°孤对电子-孤对电子排斥，而b、c均存在90°孤对电子-孤对电子的排斥作用，显然排布a的静力斥力最小，分子势能最低，是较稳定的结构。因此I3-的几何构型是直线形。
例6. 预测ICl4-的几何构型
【答案】平面正方形
【解析】价层电子对数=4+[（7+1）-4×1]÷2=6，4个成键电子对，2个孤电子对，依据价层电子对尽可能远离的原则，可以得到a、b、两种结构。又因为孤电子对-孤电子对间斥力最大，经分析，若两对孤电子位于水平方向四方平面邻近的两个角上，具有的排斥力远远大于它们位于四方平面的上下部，所以（b）是较为稳定的结构。
四．名师导学
1940年英国科学家西奇维克（Sidgwick）和美国科学家鲍威尔（Powell）提出了价层电子对互斥理论（valence-shell electron pair repulsion theory），简称VSEPR理论，20世纪60年代加拿大科学家吉莱斯皮（Gillespie）和尼霍姆（Nyholm）进一步发展了这一理论。该理论不需要原子轨道的概念，而且在解释、判断和预见多原子分子构型的准确性方面比较简单和直观.
微点拨1.价层电子对互斥模型是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型，不包括孤电子对。两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对(未用于形成共价键的电子对)，当中心原子上无孤电子对时，两者的构型一致；当中心原子上有孤电子对时，两者的构型不一致。
微点拨2．价层电子对互斥理论能预测分子的立体构型，但不能解释分子的成键情况，杂化轨道理论能解释分子的成键情况，但不能预测分子的立体构型。两者相结合，具有一定的互补性，可达到处理问题简便、迅速、全面的效果。

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