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微专题3　分子空间结构与键角的比较
一、分子空间结构的判断
首先计算出中心原子的价层电子对数，然后构建对应的VSEPR模型，最后略去孤电子对，得到分子的空间结构。
价层电 子对数 杂化 类型 σ键电 子对数 孤电子 对数 VSEPR 模型 分子空间 结构 实例
2 sp 2 0 直线形 直线形 BeCl2
3 sp2 3 0 平面三 角形 平面三 角形 BF3
2 1 V形 SnBr2
4 sp3 4 0 四面体形 正四面 体形 CH4
3 1 三角锥形 NH3
2 2 V形 H2O
1.下列说法正确的是 (　　)
A.CH2Cl2分子的空间结构为正四面体形
B.H2O分子中氧原子的杂化轨道类型为sp2，分子的空间结构为V形
C.CO2分子中碳原子的杂化轨道类型为sp，分子的空间结构为直线形
D.S的空间结构为平面三角形
答案　C
解析　CH4中4个共价键完全相同，为正四面体形，CH2Cl2分子的4个共价键不完全相同，所以分子的空间结构不是正四面体形，A错误；H2O分子中O原子的价层电子对数为2+×(6-1×2)=4，为sp3杂化，含有2个孤电子对，分子的空间结构为V形，B错误；CO2中C原子的价层电子对数为2+×(4-2×2)=2，为sp杂化，分子的空间结构为直线形，C正确；S中S原子的价层电子对数为3+×(6+2-3×2)=4，为sp3杂化，含1个孤电子对，分子的空间结构为三角锥形，D错误。
2.下列分子中，中心原子杂化类型相同，分子的空间结构也相同的是 (　　)
A.BeCl2、CO2 B.H2O、SO2
C.SO2、CH4 D.NF3、CH2O
答案　A
解析　根据价层电子对互斥模型可知，H2O中O原子的孤电子对数为=2，σ键电子对数为2，采取sp3杂化，故H2O为V形结构，SO2中S原子的孤电子对数为=1，σ键电子对数为2，采取sp2杂化，故SO2为V形结构，B项不符合题意；同样分析可知，BeCl2中Be原子采取sp杂化，BeCl2是直线形结构，CO2中C原子采取sp杂化，CO2是直线形结构，A项符合题意；SO2中S原子采取sp2杂化，SO2是V形结构，CH4中C原子采取sp3杂化，CH4是正四面体形结构，C项不符合题意；NF3中N原子采取sp3杂化，NF3是三角锥形结构，CH2O中C原子采取sp2杂化，CH2O是平面三角形结构，D项不符合题意。
3.(2024·青岛高二月考)下列说法正确的是 (　　)
①CS2为V形分子　②Cl的空间结构为平面三角形　③SF6中有6个完全相同的成键电子对　④SiF4和S的中心原子均采取sp3杂化
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
答案　C
解析　①CS2和CO2分子的空间结构相同，为直线形分子，错误；②Cl中Cl的价层电子对数为3+×(7+1-2×3)=4，含有1个孤电子对，则Cl的空间结构为三角锥形，错误；③SF6中含有6个S—F，每个S—F含有1个成键电子对，则SF6分子中有6个完全相同的成键电子对，正确；④SiF4中Si的价层电子对数为4+×(4-1×4)=4，S中S的价层电子对数为3+×(6+2-2×3)=4，则SiF4和S的中心原子均采取sp3杂化，正确。
4.硼砂是含结晶水的四硼酸钠。以硼砂为原料，可以得到BF3、BN和硼酸等重要化合物，请回答下列问题：
(1)硼砂中阴离子Xm-(含B、O、H三种元素)的空间结构模型如图所示，则在Xm-中，2号硼原子的杂化类型为　　　　　；m=　　　　　(填数字)。
(2)BN中B的化合价为　　　　　，请解释原因： 　　　　。
(3)BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，B的空间结构为　　　　；NaBF4的电子式为　　　　。
答案　(1)sp2　2
(2)+3　N的电负性大于B的电负性
(3)正四面体形　
解析　(1)根据图示可知，2号B原子的价层电子对数为3，且无孤电子对，故采取sp2杂化；该阴离子的化学式为［H4B4O9］m-，其中H显+1价、B显+3价、O显-2价，所以m=2。
二、键角的判断与比较
在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角。键角是决定物质分子空间结构的主要因素之一。在高中阶段学习中，影响键角大小的因素主要有三个：一是中心原子的杂化轨道类型；二是中心原子的孤电子对数；三是中心原子的电负性大小。
1.中心原子杂化轨道类型不同的粒子，键角大小为sp杂化>sp2杂化>sp3杂化，如键角：CH≡CH>CH2==CH2>CH4。
2.中心原子杂化方式相同的粒子，由于斥力：孤电子对与孤电子对之间>孤电子对与成键电子对之间>成键电子对与成键电子对之间，孤电子对数越多，对成键电子对的斥力越大，键角越小。如键角：CH4>NH3>H2O。
3.中心原子杂化方式相同且孤电子对数目也相同，利用中心原子的电负性大小比较键角大小。如H2O、H2S中，中心原子均为sp3杂化，分子空间结构均为V形，由于电负性：O>S，吸引电子的能力：O>S，且键长：O—HH2S(92.1°)。
4.同一粒子中不同共价键的键角，由于斥力：双键间>双键与单键间>单键间，则键角大小不同。如甲醛中：，键角：α>β。
5.下列分子或离子中键角由大到小排列正确的是 (　　)
①BCl3　②NH3　③H2O　④PC　⑤BeCl2
A.⑤④①②③ B.④①②⑤③
C.⑤①④②③ D.③②④①⑤
答案　C
解析　分析如下：
微粒 中心原子上 孤电子对数 中心原子 上价层电 子对数 VSEPR 模型名称 杂化轨 道类型 空间 结构 键角
①BCl3 ×(3-3×1)=0 3 平面三角形 sp2 平面三角形 120°
②NH3 ×(5-3×1)=1 4 四面体形 sp3 三角锥形 107°
③H2O ×(6-2×1)=2 4 四面体形 sp3 V形 105°
④PC ×(5-1-4×1)=0 4 正四面体形 sp3 正四面体形 109°28'
⑤BeCl2 ×(2-2×1)=0 2 直线形 sp 直线形 180°
键角由大到小的顺序为⑤①④②③。
6.下列物质的分子中：A.H2O、B.BF3、C.H2S、D.CH4，键角从大到小的顺序是B>D>A>C。
7.比较下列物质中键角的大小(填“>”“=”或“<”)。
(1)CH4　　　P4。
(2)NH3　　　PH3　　　AsH3。
(3)PF3　　　PCl3。
(4)光气(COCl2)中∠Cl—CO　　∠Cl—C—Cl。
答案　(1)>　(2)>　>　(3)<　(4)>
8.如图是甲醛分子的空间结构模型，根据该图和所学化学知识回答下列问题：
(1)甲醛分子中碳原子的杂化方式是　　　　　，做出该判断的主要理由是　　　　　　。
(2)下列是对甲醛分子中碳氧键的判断，其中正确的是　　　　　(填序号)。
①单键　②双键　③σ键　④π键　⑤σ键和π键
(3)甲醛分子中C—H与C—H间的夹角　　　　(填“=”“>”或“<”)120°，出现该现象的主要原因是　　　　 　　　　。
答案　(1)sp2　甲醛分子的空间结构为平面三角形
(2)②⑤　(3)<　碳氧双键中存在π键，它对C—H的排斥作用较强
解析　(1)原子的杂化轨道类型不同，分子的空间结构也不同。由图可知，甲醛分子为平面三角形，所以甲醛分子中的碳原子采取sp2杂化。
(2)甲醛分子中的碳氧键是双键，一般来说，双键是σ键和π键的组合。微专题3　分子空间结构与键角的比较
一、分子空间结构的判断
首先计算出中心原子的价层电子对数，然后构建对应的VSEPR模型，最后略去孤电子对，得到分子的空间结构。
价层电 子对数 杂化 类型 σ键电 子对数 孤电子 对数 VSEPR模型 分子空间结构 实例
2 sp 2 0 直线形 直线形 BeCl2
3 sp2 3 0 平面三角形 平面三角形 BF3
2 1 V形 SnBr2
4 sp3 4 0 四面体形 正四面体形 CH4
3 1 三角锥形 NH3
2 2 V形 H2O
1.下列说法正确的是 (　　)
A.CH2Cl2分子的空间结构为正四面体形
B.H2O分子中氧原子的杂化轨道类型为sp2，分子的空间结构为V形
C.CO2分子中碳原子的杂化轨道类型为sp，分子的空间结构为直线形
D.S的空间结构为平面三角形
2.下列分子中，中心原子杂化类型相同，分子的空间结构也相同的是 (　　)
A.BeCl2、CO2 B.H2O、SO2
C.SO2、CH4 D.NF3、CH2O
3.(2024·青岛高二月考)下列说法正确的是 (　　)
①CS2为V形分子　②Cl的空间结构为平面三角形　③SF6中有6个完全相同的成键电子对　④SiF4和S的中心原子均采取sp3杂化
A.①② B.②③
C.③④ D.①④
4.硼砂是含结晶水的四硼酸钠。以硼砂为原料，可以得到BF3、BN和硼酸等重要化合物，请回答下列问题：
(1)硼砂中阴离子Xm-(含B、O、H三种元素)的空间结构模型如图所示，则在Xm-中，2号硼原子的杂化类型为　　　　　；m=　　　　　(填数字)。
(2)BN中B的化合价为　　　　　，请解释原因：__________________________________。
(3)BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，B的空间结构为　　　　　　　　；NaBF4的电子式为__________________________________。
二、键角的判断与比较
在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角。键角是决定物质分子空间结构的主要因素之一。在高中阶段学习中，影响键角大小的因素主要有三个：一是中心原子的杂化轨道类型；二是中心原子的孤电子对数；三是中心原子的电负性大小。
1.中心原子杂化轨道类型不同的粒子，键角大小为sp杂化>sp2杂化>sp3杂化，如键角：CH≡CH>CH2CH2>CH4。
2.中心原子杂化方式相同的粒子，由于斥力：孤电子对与孤电子对之间>孤电子对与成键电子对之间>成键电子对与成键电子对之间，孤电子对数越多，对成键电子对的斥力越大，键角越小。如键角：CH4>NH3>H2O。
3.中心原子杂化方式相同且孤电子对数目也相同，利用中心原子的电负性大小比较键角大小。如H2O、H2S中，中心原子均为sp3杂化，分子空间结构均为V形，由于电负性：O>S，吸引电子的能力：O>S，且键长：O—HH2S(92.1°)。
4.同一粒子中不同共价键的键角，由于斥力：双键间>双键与单键间>单键间，则键角大小不同。如甲醛中：，键角：α>β。
5.下列分子或离子中键角由大到小排列正确的是 (　　)
①BCl3　②NH3　③H2O　④PC　⑤BeCl2
A.⑤④①②③ B.④①②⑤③
C.⑤①④②③ D.③②④①⑤
6.下列物质的分子中：A.H2O、B.BF3、C.H2S、D.CH4，键角从大到小的顺序是　　　　。
7.比较下列物质中键角的大小(填“>”“=”或“<”)。
(1)CH4　　　P4。
(2)NH3　　　PH3　　　AsH3。
(3)PF3　　　PCl3。
(4)光气(COCl2)中∠Cl—CO__________________________________∠Cl—C—Cl。
8.如图是甲醛分子的空间结构模型，根据该图和所学化学知识回答下列问题：
(1)甲醛分子中碳原子的杂化方式是__________________________________，做出该判断的主要理由是__________________________________。
(2)下列是对甲醛分子中碳氧键的判断，其中正确的是　　　　　(填序号)。
①单键　②双键　③σ键　④π键　⑤σ键和π键
(3)甲醛分子中C—H与C—H间的夹角　　　　(填“=”“>”或“<”)120°，出现该现象的主要原因是__________________________________。
答案精析
一、
跟踪训练
1.C　［CH4中4个共价键完全相同，为正四面体形，CH2Cl2分子的4个共价键不完全相同，所以分子的空间结构不是正四面体形，A错误；H2O分子中O原子的价层电子对数为2+×(6-1×2)=4，为sp3杂化，含有2个孤电子对，分子的空间结构为V形，B错误；CO2中C原子的价层电子对数为2+×(4-2×2)=2，为sp杂化，分子的空间结构为直线形，C正确；S中S原子的价层电子对数为3+×(6+2-3×2)=4，为sp3杂化，含1个孤电子对，分子的空间结构为三角锥形，D错误。］
2.A　［根据价层电子对互斥模型可知，H2O中O原子的孤电子对数为=2，σ键电子对数为2，采取sp3杂化，故H2O为V形结构，SO2中S原子的孤电子对数为=1，σ键电子对数为2，采取sp2杂化，故SO2为V形结构，B项不符合题意；同样分析可知，BeCl2中Be原子采取sp杂化，BeCl2是直线形结构，CO2中C原子采取sp杂化，CO2是直线形结构，A项符合题意；SO2中S原子采取sp2杂化，SO2是V形结构，CH4中C原子采取sp3杂化，CH4是正四面体形结构，C项不符合题意；NF3中N原子采取sp3杂化，NF3是三角锥形结构，CH2O中C原子采取sp2杂化，CH2O是平面三角形结构，D项不符合题意。］
3.C　［①CS2和CO2分子的空间结构相同，为直线形分子，错误；②Cl中Cl的价层电子对数为3+×(7+1-2×3)=4，含有1个孤电子对，则Cl的空间结构为三角锥形，错误；③SF6中含有6个S—F，每个S—F含有1个成键电子对，则SF6分子中有6个完全相同的成键电子对，正确；④SiF4中Si的价层电子对数为4+×(4-1×4)=4，S中S的价层电子对数为3+×(6+2-2×3)=4，则SiF4和S的中心原子均采取sp3杂化，正确。］
4.(1)sp2　2
(2)+3　N的电负性大于B的电负性
(3)正四面体形　
解析　(1)根据图示可知，2号B原子的价层电子对数为3，且无孤电子对，故采取sp2杂化；该阴离子的化学式为［H4B4O9］m-，其中H显+1价、B显+3价、O显-2价，所以m=2。
二、
跟踪训练
5.C　［分析如下：
微粒 中心原子上 孤电子对数 中心原子 上价层电 子对数 VSEPR 模型名称 杂化轨 道类型 空间结构 键角
①BCl3 ×(3- 3×1)=0 3 平面 三角形 sp2 平面三角形 120°
②NH3 ×(5- 3×1)=1 4 四面 体形 sp3 三角锥形 107°
③H2O ×(6- 2×1)=2 4 四面 体形 sp3 V形 105°
④PC ×(5-1 -4×1)=0 4 正四面 体形 sp3 正四面体形 109°28'
⑤BeCl2 ×(2- 2×1)=0 2 直线形 sp 直线形 180°
键角由大到小的顺序为⑤①④②③。］
6.B>D>A>C
7.(1)>　(2)>　>　(3)<　(4)>
8.(1)sp2　甲醛分子的空间结构为平面三角形
(2)②⑤　(3)<　碳氧双键中存在π键，它对C—H的排斥作用较强
解析　(1)原子的杂化轨道类型不同，分子的空间结构也不同。由图可知，甲醛分子为平面三角形，所以甲醛分子中的碳原子采取sp2杂化。
(2)甲醛分子中的碳氧键是双键，一般来说，双键是σ键和π键的组合。(共27张PPT)
分子空间结构与键角的比较
微专题3
第二章
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首先计算出中心原子的价层电子对数，然后构建对应的VSEPR模型，最后略去孤电子对，得到分子的空间结构。
一、分子空间结构的判断
价层电 子对数 杂化 类型 σ键电 子对数 孤电子 对数 VSEPR 模型 分子空间结构 实例
2 sp 2 0 直线形 直线形 BeCl2
3 sp2 3 0 平面三 角形 平面三角形 BF3
2 1 V形 SnBr2
价层电 子对数 杂化 类型 σ键电 子对数 孤电子 对数 VSEPR 模型 分子空间结构 实例
4 sp3 4 0 四面体形 正四面体形 CH4
3 1 三角锥形 NH3
2 2 V形 H2O
跟踪训练
1.下列说法正确的是
A.CH2Cl2分子的空间结构为正四面体形
B.H2O分子中氧原子的杂化轨道类型为sp2，分子的空间结构为V形
C.CO2分子中碳原子的杂化轨道类型为sp，分子的空间结构为直线形
D.S的空间结构为平面三角形
√
跟踪训练
CH4中4个共价键完全相同，为正四面体形，CH2Cl2分子的4个共价键不完全相同，所以分子的空间结构不是正四面体形，A错误；
H2O分子中O原子的价层电子对数为2+×(6-1×2)=4，为sp3杂化，含有2个孤电子对，分子的空间结构为V形，B错误；
CO2中C原子的价层电子对数为2+×(4-2×2)=2，为sp杂化，分子的空间结构为直线形，C正确；
跟踪训练
中S原子的价层电子对数为3+×(6+2-3×2)=4，为sp3杂化，含1个孤电子对，分子的空间结构为三角锥形，D错误。
跟踪训练
2.下列分子中，中心原子杂化类型相同，分子的空间结构也相同的是
A.BeCl2、CO2 B.H2O、SO2
C.SO2、CH4 D.NF3、CH2O
√
跟踪训练
根据价层电子对互斥模型可知，H2O中O原子的孤电子对数为=2，σ键电子对数为2，采取sp3杂化，故H2O为V形结构，SO2中S原子的孤电子对数为=1，σ键电子对数为2，采取sp2杂化，故SO2为V形结构，B项不符合题意；
同样分析可知，BeCl2中Be原子采取sp杂化，BeCl2是直线形结构，CO2中C原子采取sp杂化，CO2是直线形结构，A项符合题意；
跟踪训练
SO2中S原子采取sp2杂化，SO2是V形结构，CH4中C原子采取sp3杂化，CH4是正四面体形结构，C项不符合题意；
NF3中N原子采取sp3杂化，NF3是三角锥形结构，CH2O中C原子采取sp2杂化，CH2O是平面三角形结构，D项不符合题意。
跟踪训练
3.(2024·青岛高二月考)下列说法正确的是
①CS2为V形分子　②Cl的空间结构为平面三角形　③SF6中有6个完全相同的成键电子对　④SiF4和S的中心原子均采取sp3杂化
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
√
跟踪训练
①CS2和CO2分子的空间结构相同，为直线形分子，错误；
②Cl中Cl的价层电子对数为3+×(7+1-2×3)=4，含有1个孤电子对，则Cl的空间结构为三角锥形，错误；
③SF6中含有6个S—F，每个S—F含有1个成键电子对，则SF6分子中有6个完全相同的成键电子对，正确；
跟踪训练
④SiF4中Si的价层电子对数为4+×(4-1×4)=4，S中S的价层电子对数为3+×(6+2-2×3)=4，则SiF4和S的中心原子均采取sp3杂化，正确。
跟踪训练
4.硼砂是含结晶水的四硼酸钠。以硼砂为原料，可以得到BF3、BN和硼酸等重要化合物，请回答下列问题：
(1)硼砂中阴离子Xm-(含B、O、H三种元素)的空
间结构模型如图所示，则在Xm-中，2号硼原子
的杂化类型为　　　；m=　　　(填数字)。
sp2
2
跟踪训练
根据图示可知，2号B原子的价层电子对数为3，且无孤电子对，故采取sp2杂化；该阴离子的化学式为[H4B4O9]m-，其中H显+1价、B显+3价、O显-2价，所以m=2。
跟踪训练
(2)BN中B的化合价为　　 ，请解释原因：　 　　　 。
(3)BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，B的空间结构为　　　　 ；
NaBF4的电子式为　　 　　。
+3
N的电负性大于B的电负性
正四面体形
在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角。键角是决定物质分子空间结构的主要因素之一。在高中阶段学习中，影响键角大小的因素主要有三个：一是中心原子的杂化轨道类型；二是中心原子的孤电子对数；三是中心原子的电负性大小。
二、键角的判断与比较
1.中心原子杂化轨道类型不同的粒子，键角大小为sp杂化>sp2杂化>sp3杂化，如键角：CH≡CH>CH2==CH2>CH4。
2.中心原子杂化方式相同的粒子，由于斥力：孤电子对与孤电子对之间>孤电子对与成键电子对之间>成键电子对与成键电子对之间，孤电子对数越多，对成键电子对的斥力越大，键角越小。如键角：CH4>NH3>H2O。
3.中心原子杂化方式相同且孤电子对数目也相同，利用中心原子的电负性大小比较键角大小。如H2O、H2S中，中心原子均为sp3杂化，分子空间结构均为V形，由于电负性：O>S，吸引电子的能力：O>S，且键长：O—HH2S(92.1°)。
4.同一粒子中不同共价键的键角，由于斥力：双键间>双键与单键间>单
键间，则键角大小不同。如甲醛中： ，键角：α>β。
跟踪训练
5.下列分子或离子中键角由大到小排列正确的是
①BCl3　②NH3　③H2O　④PC　⑤BeCl2
A.⑤④①②③ B.④①②⑤③
C.⑤①④②③ D.③②④①⑤
√
跟踪训练
分析如下：
微粒 中心原子上 孤电子对数 中心原子上价层电子对数 VSEPR 模型名称 杂化轨道类型 空间结构 键角
①BCl3 ×(3-3×1)=0 3 平面 三角形 sp2 平面 三角形 120°
②NH3 ×(5-3×1)=1 4 四面体形 sp3 三角锥形 107°
跟踪训练
键角由大到小的顺序为⑤①④②③。
微粒 中心原子上 孤电子对数 中心原子上价层电子对数 VSEPR 模型名称 杂化轨 道类型 空间结构 键角
③H2O ×(6-2×1)=2 4 四面体形 sp3 V形 105°
④PC ×(5-1-4×1)=0 4 正四面体形 sp3 正四面体形 109°28'
⑤BeCl2 ×(2-2×1)=0 2 直线形 sp 直线形 180°
6.下列物质的分子中：A.H2O、B.BF3、C.H2S、D.CH4，键角从大到小的顺序是 。
7.比较下列物质中键角的大小(填“>”“=”或“<”)。
(1)CH4　 　P4。
(2)NH3　　 PH3　 　AsH3。
(3)PF3　　 PCl3。
(4)光气(COCl2)中∠Cl—C==O　　 ∠Cl—C—Cl。
跟踪训练
B>D>A>C
>
>
>
<
>
8.如图是甲醛分子的空间结构模型，根据该图和所学化学知识回答下列问题：
跟踪训练
(1)甲醛分子中碳原子的杂化方式是　　　，做出该判断的主要理由是
　　　　　 　。
sp2
甲醛分子的空间结构为平面三角形
跟踪训练
原子的杂化轨道类型不同，分子的空间结构也不同。由图可知，甲醛分子为平面三角形，所以甲醛分子中的碳原子采取sp2杂化。
(2)下列是对甲醛分子中碳氧键的判断，其中正确的是　　 (填序号)。
①单键　②双键　③σ键　④π键　⑤σ键和π键
跟踪训练
②⑤
甲醛分子中的碳氧键是双键，一般来说，双键是σ键和π键的组合。
(3)甲醛分子中C—H与C—H间的夹角　 　(填“=”“>”或“<”) 120°，出现该现象的主要原因是_______________________________
______________。
跟踪训练
<
碳氧双键中存在π键，它对C—H的
排斥作用较强

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