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(共88张PPT)
第2课时　杂化轨道理论简介
课程
标准 结合实例了解共价分子具有特定空间结构，并可运用杂化轨
道理论进行解释和预测
目 录
1、基础知识·准落实
2、关键能力·细培养
3、教学效果·勤检测
4、学科素养·稳提升
基础知识·准落实
1
梳理归纳 高效学习
分点突破　杂化轨道理论
1. 用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成
当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的 轨道和3
个 轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，却得到4个
新的能量相同、方向不同的轨道，各指向正四面体的4个顶角，夹
角109°28'，称为 杂化轨道，碳原子以4个 杂化轨道
分别与4个H原子的1s轨道重叠，形成4个C—H σ键，因此呈现
形的空间结构。
2s　
2p　
sp3　
sp3　
正
四面体　
2. 杂化轨道的形成及其特点
3. 杂化轨道的类型
（1）sp3杂化轨道
sp3杂化轨道是由 个s轨道和 个p轨道杂化而成的，
sp3杂化轨道间的夹角为 ，空间结构为
（如图所示）。
1　
3　
109°28'　
正四面
体形　
（2）sp2杂化轨道
sp2杂化轨道是由 个s轨道和 个p轨道杂化而成的。
sp2杂化轨道间的夹角都是 ，呈
（如图所示）。
1　
2　
120°　
平面三角形　
（3）sp杂化轨道
sp杂化轨道是由 个s轨道和 个p轨道杂化而成的。
sp杂化轨道间的夹角为 ，呈 （如图所
示）。
1　
1　
180°　
直线形　
4. 杂化轨道类型与分子空间结构的关系
（1）当杂化轨道全部用于形成σ键时，分子或离子的空间结构与杂
化轨道的空间结构相同。
杂化轨道类型 sp sp2 sp3
轨道夹角 180° 120° 109°28'
杂化轨道示意图
杂化轨道类型 sp sp2 sp3
实例 BeCl2 BF3 CH4
分子结构示意图
分子空间结构 直线形 平面三角形 正四面体形
（2）当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，孤电子对对成键
电子对的排斥作用会使分子或离子的空间结构与杂化轨道的
形状有所不同。
AB n 型 分子 中心原子 杂化类型 中心原 子孤电子对数 空间结构 实例
AB2 sp2 1 V形 SO2
AB3 sp3 1 三角锥形 NH3、PCl3、NF3、
H3O＋
AB2（或B2A） 2 V形
5. 中心原子的价层电子对数与杂化轨道类型之间的关系
价层电子
对数 孤电子对
数 杂化轨道类
型 空间结构 实例
2 0 sp 直线形 CO2、BeCl2
3 0 sp2 平面三角形 BF3、HCHO
1 V形 SO2
价层电子
对数 孤电子对
数 杂化轨道类
型 空间结构 实例
4 0 sp3 正四面体形
三角锥形 NH3、H3O＋
1 V形 H2O、H2S
2 5 0 sp3d 三角双锥形 PCl5
6 0 sp3d2 八面体形 SF6
　如图是甲烷、乙烯、乙炔分子中化学键的情况：
【交流讨论】
1. 分析图中甲烷分子中碳原子的杂化类型；原子轨道杂化后，四条共
价键的键能与键长相等吗？
提示：甲烷分子中碳原子的杂化方式是sp3杂化，原子轨道杂化
后，四条C—H共价键的键能与键长都相等，因此甲烷是正四面体
形结构而不是四面体形结构。
2. 根据甲烷、乙烯、乙炔分子中碳原子的杂化类型，分析杂化轨道与
分子的空间结构有什么关系？
提示：CH4、C2H4、C2H2分子中C原子的杂化方式分别为sp3、sp2、
sp杂化。
（1）当杂化轨道全部用于形成σ键时，分子或离子的空间结构与杂
化轨道的空间结构相同。
（2）当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，孤电子对对成键
电子对的排斥作用会使分子或离子的空间结构与杂化轨道的形状有
所不同。
3. CO2和SO2都是三原子分子，为什么它们的空间结构不同？试用杂
化轨道理论解释。
提示：CO2分子中的碳原子采用的是sp杂化，2个杂化轨道以碳原
子为中心，呈直线形分布，分别与2个氧原子的2p轨道形成σ键，键
角为180°，分子呈直线形；SO2分子中的硫原子采用的是sp2杂
化，3个杂化轨道以硫原子为中心呈三角形分布，其中1个杂化轨道
中是孤电子对，另2个杂化轨道中的未成对电子分别与2个氧原子的
2p轨道形成σ键，分子呈V形，由于孤电子对的排斥作用，使键角
小于120°。
1. 判断下列说法的正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）NH3分子为三角锥形，N原子发生sp2杂化。 （　×　）
（2）杂化轨道也可以形成π键。 （　×　）
（3）中心原子是sp杂化的，其空间结构不一定为直线形。
（　×　）
（4）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
四面体结构。 （　×　）
×
×
×
×
2. （2024·淮安高二检测）下列关于杂化轨道的说法错误的是（　　）
A. 只有部分原子轨道参与杂化形成杂化轨道
B. 同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化
C. 杂化轨道能量集中，有利于牢固成键
D. 杂化轨道中一定有一个电子
解析：　参与杂化的原子轨道，其能量不能相差太大，只有能量
相近的原子轨道才能参与杂化，A、B项正确；杂化轨道一头大一
头小，成键时利用大的一头，可使原子轨道重叠程度更大，形成的
化学键更牢固，C项正确；杂化轨道也可以容纳未参与成键的孤电
子对（如NH3、H2O），D项错误。
3. （2024·宜昌高二检测）下列分子中心原子的杂化方式不为sp3的是
（　　）
A. CCl4 B. BeCl2 C. H2S D. PH3
解析：　CCl4的中心原子C的杂化方式为sp3，A错误；BeCl2的中
心原子Be的杂化方式为sp，B正确；H2S的中心原子S的杂化方式为
sp3，C错误；PH3的中心原子P的杂化方式为sp3，D错误。
4. 指出下列分子的中心原子采取的杂化轨道类型，并推测分子的空间
结构。
分子 PCl3 BCl3 CS2 SCl2
中心原子的杂化类型
分子的空间结构
答案：
PCl3 BCl3 CS2 SCl2
sp3 sp2 sp sp3
三角锥形 平面三角形 直线形 V形
解析：
粒子 σ键电
子对
数 中心原子上的
孤电子对数 价层电
子 对数 VSEPR
模型 名称 中心原子的杂化轨道类型 分子空
间
结构
PCl3 3 4 四面体
形 sp3 三角锥
形
BCl3 3 3 平面三
角形 sp2 平面三
角形
粒子 σ键电
子对
数 中心原子上的
孤电子对数 价层电
子 对数 VSEPR
模型 名称 中心原
子的杂化轨道类型 分子空
间
结构
CS2 2 2 直线形 sp 直线形
SCl2 2 4 四面体
形 sp3 V形
题后点拨
根据成键类型判断碳原子的杂化方式
（1）若全部形成单键，sp3杂化；
（2）若形成一个双键，sp2杂化；
（3）若形成二个双键或一个三键，sp杂化。
2
关键能力·细培养
互动探究 深化认知
键角大小的判断（归纳与论证）
【典例】　（1）（2022·湖南高考）比较键角大小：气态SeO3（三氧
化硒）分子 Se 离子（填“＞”“＜”或“＝”），原因
是 。
解析：SeO3分子中Se的价层电子对数是3，孤电子对数为0，分子的空间结构为平面三角形，键角为120°，Se 中Se的价层电子对数是4，孤电子对数是1，离子的空间结构为三角锥形，键角小于109°28'。
＞　
SeO3的空间结构为平面三角形，Se 的空间结构为三角锥形　
（2）（2022·北京高考）H2O中O和S 中S均为sp3杂化，比较H2O
中H—O—H键角和S 中O—S—O键角的大小并解释原因
。
解析：H2O分子中O和S 中S都是sp3杂化，H2O分子中O杂化形成的4个杂化轨道中有2个被孤电子对占据，2个被成键电子对占据，而S 中S杂化形成的4个杂化轨道均被成键电子对占据，孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力，使得H—O—H键角与O—S—O键角相比被压缩减小。
孤
电子对有较大斥力，使H—O—H键角小于O—S—O键角　
（3）（2021·全国乙卷）[Cr（NH3）3（H2O）2 Cl]2＋中配体分子
NH3、H2O以及分子PH3的空间结构和相应的键角如图所示：
H2O的键角小于NH3的，其原因是

。
H2O和NH3的杂化类型相同，
NH3中N上含有一个孤电子对，而H2O中O上含有两个孤电子
对，H2O中的孤电子对对成键电子对的排斥作用较大　
解析：H2O的键角小于NH3的，原因是NH3中N上含有一个孤电子对，而H2O中O上含有两个孤电子对，水分子中的孤电子对对成键电子对的排斥作用较大。
（4）（经典高考）NH3、PH3、AsH3的空间结构均为三角锥形
（ ），三种分子中键角由大到小的顺序为
。
解析：N、P、As均属于第ⅤA族元素，其电负性：N＞P＞As，NH3、PH3、AsH3分子中的中心原子均为sp3杂化，都有1个孤电子对，中心原子的电负性越小，成键电子对之间的斥力越小，则键角越小，故键角由大到小的顺序为NH3＞PH3＞AsH3。
NH3＞PH3＞
AsH3　
【规律方法】
有序思维比较键角的大小
　影响键角的因素主要有中心原子的杂化轨道类型、中心原子上的孤
电子对数、中心原子电负性的大小、配位原子（与中心原子相结合的
原子，后续学习）电负性的大小，另外，还有双键或三键对键角的影
响等。
（1）首先看中心原子杂化轨道类型，键角大小：sp杂化＞sp2杂化＞
sp3杂化。
（2）其次，若中心原子杂化类型相同，再看孤电子对，键角大小：
没有孤电子对＞少孤电子对＞多孤电子对
（3）再次，若杂化类型和孤电子对数相同，看中心原子和配位原子
（与中心原子结合的原子，后续学习）的电负性，中心原子电
负性大键角大，与中心原子结合的原子电负性大键角小。
（4）最后，看化学键类型，排斥力：三键＞双键＞单键。
如 分子，C O排斥作用强，使得∠HCH小于
120°。
【迁移应用】
1. 下列对于分子结构中键角的大小判断正确的是（　　）
A. 苯的键角为109.5°
B. GeBr2的键角为180°
C. PH3的键角比H2S的键角大
D. HCOOH分子中，H—C—O的键角为120°
解析：　苯中的C均为sp2杂化，苯分子为平面六边形结构，键角
为120°，A错误；GeBr2的价层电子对数为2＋ ×（4－2×1）＝
3，孤电子对数为1，为V形结构，由于孤电子对斥力较大，键角小
于120°，B错误；PH3的价层电子对数为3＋ ×（5－3×1）＝4，
H2S的价层电子对数为2＋ ×（6－2×1）＝4，VSEPR模型均为四
面体形，H2S的孤电子对数为2而PH3的为1，孤电子对数越多斥力
越大，因此H2S的键角较小，C正确；HCOOH中由于C O的存
在，C为sp2杂化，HCOOH为平面三角形，由于碳氧双键的排斥作
用更大，H—C—O的键角略小于120°，D错误。
2. H2S和H2Se相关键参数如下：
化学式 键长/nm 键角
H2S 1.34 92.3°
H2Se 1.47 91.0°
H2S的键角比H2Se的大，其原因是


。
H2S和H2Se分子中的中心原子均
为sp3杂化，且孤电子对数相同，S的原子半径比Se小，电负性比Se
大，分子中成键电子对更靠近中心原子，相互排斥作用大，键角
大，故键角：H2S＞H2Se　
解析：S和Se均为第ⅥA族元素，S的电负性比Se大，半径比Se小，
H2S和H2Se分子中的中心原子均为sp3杂化，且孤电子对数均为2，
中心原子半径小的H2S分子中成键电子对间的斥力大，因此，H2S
的键角要大一些。
3
教学效果·勤检测
强化技能 查缺补漏
1. （2024·潍坊高二检测）下列说法中正确的是（　　）
A. 杂化轨道只用于形成共价键
B. 只要分子的空间结构为平面三角形，中心原子均为sp2杂化
C. 中心原子是sp杂化的，其分子的空间结构不一定为直线形
D. 价层电子对互斥模型中，π键电子对数要计入中心原子的价层电子
对数
解析：　杂化轨道只用于形成共价键和容纳孤电子对，A错误；
只要分子的空间结构为平面三角形，中心原子均为sp2杂化，B正
确；中心原子是sp杂化的，其分子的空间结构一定为直线形，C错
误；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，D错误。
2. （2024·连云港高二检测）下列有关sp2杂化轨道的说法错误的是
（　　）
A. 由同一电子层上的s轨道与p轨道杂化而成
B. 共有3个能量相同的杂化轨道
C. 每个sp2杂化轨道中，s轨道成分占三分之一
D. sp2杂化轨道最多可形成1个σ键
解析：　参与杂化的轨道的能量是相近的，同一能层上s轨道与p
轨道的能量差异不是很大，可形成sp2杂化轨道，A项正确；形成的
杂化轨道能量相同，B项正确；sp2杂化轨道是由一个s轨道与两个p
轨道杂化而成的，所以每个sp2杂化轨道中，s能级成分占三分之
一，C项正确；杂化轨道用于形成σ键和容纳孤电子对，sp2杂化轨
道最多可形成3个σ键，D项错误。
3. 下列说法中正确的是（　　）
A. NCl3分子呈三角锥形，这是氮原子采取sp2杂化的结果
B. sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化
轨道
C. 中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构可能是四面体形或三角
锥形或V形
D. AB3型的分子空间结构必为平面三角形
解析：　NCl3分子中心原子氮原子上的价层电子对数＝σ键电子
对数＋孤电子对数＝3＋ ＝4，因此NCl3分子中氮原子采取sp3
杂化，A项错误；sp3杂化轨道是原子中能量相近的最外电子层上的
s轨道和3个p轨道“混杂”起来，形成能量相等、成分相同的4个轨
道，B项错误；一般中心原子采取sp3杂化得到的分子的空间结构为
四面体形，如甲烷分子，但如果有杂化轨道被中心原子上的孤电子
对占据，则空间结构发生变化，如NH3、PCl3分子是三角锥形，
H2O分子是V形，C项正确，D项错误。
4. 推理是学习化学知识的一种重要方法。下列推理合理的是（　　）
A. SO2中硫原子采取sp2杂化，则CO2中碳原子也采取sp2杂化
B. NH3分子的空间结构是三角锥形，则NCl3分子的空间结构也是三角
锥形
C. H2O分子的键角是105°，则H2S分子的键角也是105°
D. PCl3分子中每个原子最外层均达到8电子稳定结构，则BF3分子中
每个原子最外层也能达到8电子稳定结构
解析：　一个二氧化碳分子中含有2个σ键且中心原子不含孤电子
对，所以碳原子采取sp杂化而不是sp2杂化，A错误；NH3、NCl3中
N原子都采取sp3杂化，有1个孤电子对，所以分子的空间结构都是
三角锥形，B正确；S的电负性比O小，而且原子半径大，所以S—
H上的电子对偏向S并没有H2O中O—H上的电子对偏向O那么严
重，所以成键电子对之间的排斥力也相应比较小，H2S分子的键角
小于105°，C错误；BF3分子中B元素的化合价为＋3价，B原子最
外层未达到8电子稳定结构，D错误。
5. 判断下列分子或离子的中心原子的杂化类型：
（1）CO2 ，SO2 。
解析：CO2分子中心原子的价层电子对数＝2＋ （4－2×2）＝2，为sp杂化，SO2分子中心原子的价层电子对数＝2＋ （6－2×2）＝3，为sp2杂化。
sp　
sp2　
（2）NH3 ，BF3 。
解析：NH3分子中心原子的价层电子对数＝3＋ （5－3×1）＝4，为sp3杂化，BF3分子中心原子的价层电子对数＝3＋ （3－3×1）＝3，为sp2杂化。
（3）CCl4 ，CH3OH 。
解析：CCl4分子中心原子的价层电子对数为4，为sp3杂化，CH3OH分子中碳原子以四条σ键与其他原子相连，价层电子对数为4，为sp3杂化。
sp3　
sp2　
sp3　
sp3　
（4）C ，S ，H3O＋ 。
解析：C 的中心原子的价层电子对数＝3＋ （4＋2
－3×2）＝3，为sp2杂化，S 的中心原子的价层电子对数
为4，为sp3杂化，H3O＋的中心原子的价层电子对数＝3＋
（6－1－3×1）＝4，为sp3杂化。
（5）CH2 CH2 ，CH≡CH ， 。
解析：依据C原子的成键方式判断CH2 CH2、
CH≡CH、 中C原子的杂化方式分别为sp2、sp、sp2。
sp2　
sp3　
sp3　
sp2　
sp　
sp2　
学科素养·稳提升
4
内化知识 知能升华
1. （2024·南京高二检测）有关杂化轨道的说法不正确的是（　　）
A. 杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变
B. sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28'、120°、180°
C. 杂化轨道既可形成σ键，又可形成π键
D. 已知NH3为三角锥形分子，其分子结构可以用sp3杂化轨道解释
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解析：　杂化前后的轨道数不变，杂化后，各个轨道尽可能分
散、对称分布，导致轨道的形状发生改变，A正确； sp3、sp2、sp
杂化轨道的空间结构分别是正四面体形、平面三角形和直线形，所
以其夹角分别为109°28'、120°、180°，B正确；杂化轨道只能
形成σ键，不能形成π键，C错误；NH3分子的三角锥形结构可以用
sp3杂化轨道解释，D正确。
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2. 下列关于价层电子对互斥模型及杂化轨道理论的叙述不正确的是
（　　）
A. 分子的价层电子对互斥模型与其分子的空间结构相同
B. 杂化轨道可用于形成σ键，也可用于容纳孤电子对
C. sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道通过杂化
形成的一组能量相同的新轨道
D. AB2型共价化合物的中心原子A采取的杂化方式可能不同
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解析：　在VSEPR模型中，将分子分成了含孤电子对与不含孤电
子对两种情况，显然分子的VSEPR模型与空间结构可能相同（不
含孤电子对的情况下），也可能不同（含孤电子对的情况下），A
项错误；杂化轨道可用于形成σ键，也可用于容纳孤电子对，B项
正确；sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道通
过杂化形成的一组能量相同的新轨道，C项正确；AB2型共价化合
物由于其中心原子具有的孤电子对数可能不同，则其采取的杂化方
式也可能不同，D项正确。
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3. 甲醛分子的结构式为 ，下列描述正确的是（　　）
A. 甲醛分子中有4个σ键
B. 甲醛分子中的C原子为sp3杂化
C. 甲醛分子的空间结构为三角锥形
D. 甲醛分子的空间结构为平面三角形，有一个π键垂直于三角形平面
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解析：　甲醛分子结构中有3个σ键、1个π键，A项错误；甲醛分
子中心原子C原子形成一个双键，发生杂化时去掉一个p轨道，杂
化类型为sp2，孤电子对数为0，空间结构为平面三角形，B、C项
错误。
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4. （2024·杭州高二检测）氯化亚砜（SOCl2）是一种很重要的化学试
剂，可以作为氯化剂和脱水剂。下列关于氯化亚砜分子的空间结构
和中心原子（S）采取杂化方式的说法正确的是（　　）
A. V形、sp2 B. 三角锥形、sp3
C. 平面三角形、sp3 D. 三角锥形、sp2
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解析：　根据价层电子对互斥模型确定微粒的空间结构，SOCl2
中S原子形成2个S—Cl，1个S O，又价层电子对数＝σ键电子
对数＋孤电子对数＝3＋ ＝4，杂化轨道数是4，故S原子
采取sp3杂化；由于中心S原子上有一个孤电子对，所以分子空间结
构为三角锥形，综上所述，选B。
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5. 下列有关二氯化锡（SnCl2）分子的说法正确的是（　　）
A. 有一个σ键、一个π键
B. 是直线形分子
C. 中心原子Sn是sp2杂化
D. 键角等于120°
解析：　两个单键均是σ键，A项错误；由于中心原子Sn形成了两
个σ键，还有一个孤电子对，故其是sp2杂化，SnCl2为V形结构，受
孤电子对的影响，键角小于120°，B、D项错误，C项正确。
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6. 氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成，已知其阴离子
空间结构为平面三角形，则其阳离子的空间结构和阳离子中氮原子
的杂化方式为（　　）
A. 平面三角形　sp2杂化 B. V形　sp2杂化
C. 三角锥形　sp3杂化 D. 直线形　sp杂化
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解析：　氮的最高价氧化物为N2O5，由两种离子构成，其中阴离
子空间结构为平面三角形，化学式应为N ，则其阳离子的化学
式为N ，其中心原子N原子的价层电子对数为2＋ （5－1－
2×2）＝2，所以阳离子中的氮原子为sp杂化，阳离子的空间结构
为直线形。
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7. 白磷是一种能自燃的单质，其分子的球棍模型如图所示，下列叙述
错误的是（　　）
A. 每个磷原子形成3个σ键，磷原子为sp2杂化
B. 每个磷原子的价层电子对数为4，磷原子均为sp3杂化
C. 1 mol白磷中共含6 mol σ键
D. 白磷的空间结构为正四面体形
解析：　由白磷分子的球棍模型可知，每个磷原子均形成了3个σ
键，且每个磷原子还有一个孤电子对，故价层电子对数为4，磷原
子为sp3杂化，A错误，B正确；由题图可知，C、D正确。
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8. 几种含氯阴离子的信息如表所示：
阴离子 M ClO－
中心元素化合价 ＋5 ＋3 ＋1
中心原子杂化类型 sp3 sp3
下列推断不正确的是（　　）
D. M的空间结构为V形
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解析：　Cl 和C 的价电子总数分别为7＋3×6＋1＝26、4
＋3×6＋2＝24，二者不相同，A错误；M是含氯阴离子，Cl元素
的化合价是＋3价，杂化轨道类型是sp3，因此M的化学式为Cl ，
B正确；Cl 中中心原子Cl的价层电子对数是3＋ ＝4，
ClO－中中心原子Cl的价层电子对数是1＋ ＝4，因此氯原子
的杂化类型都是sp3，C正确；M（Cl ）中中心原子Cl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正确。
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9. 化合物A是一种新型锅炉水除氧剂，其结构式如图所示，下列说法
正确的是（　　）
A. 碳、氮原子的杂化类型相同
B. 氮原子与碳原子分别为sp3杂化与sp2杂化
C. 1 mol A分子中所含σ键的数目为10 NA
D. 编号为a的氮原子和与其成键的另外三个原子在同一平面内
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解析：　A分子中碳、氮原子各形成了3个σ键，氮原子上有1个孤
电子对而碳原子没有，故氮原子是sp3杂化而碳原子是sp2杂化，A
项错误，B项正确；1个A分子中有11个σ键，C项错误；氮原子为
sp3杂化，相应的四个原子形成的是三角锥形结构，不可能共平
面，D项错误。
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10. （2024·张家界高二检测）氯吡苯脲是一种常用的膨大剂，其结构
简式为 ，它是经国家批准使用的植物生长调节剂。
（1）氯元素基态原子核外电子的未成对电子数为 。
解析：根据构造原理可知，氯元素基态原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p5，所以未成对电子数为1。
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（2）氯吡苯脲分子中，氮原子的杂化轨道类型有 ，羰
基碳原子的杂化轨道类型为 。
解析：根据氯吡苯脲的结构简式可知，有2个氮原子均形成3个单键，孤电子对数为1，采取sp3杂化，剩余的1个氮原子形成1个双键和1个单键，孤电子对数为1，采取sp2杂化；羰基碳原子形成2个单键和1个双键，采取sp2杂化。
sp2、sp3　
sp2　
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（3）已知可用异氰酸苯酯与2-氯-4-氨基吡啶反应生成氯吡苯脲：
反应过程中，每生成1 mol氯吡苯脲，断裂 mol σ键，断
裂 mol π键。
解析：由于σ键比π键稳定，根据反应的方程式可知，断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的N C中的π键和2-氯-4-氨基吡啶分子中的N—H。
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1　
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（4）膨大剂能在动物体内代谢，其产物较为复杂，其中有H2O、
NH3、CO2等。
①请用共价键的相关知识解释H2O分子比NH3分子稳定的原
因： ；
②H2O、NH3、CO2分子的空间结构分别是
，中心原子的杂化类型分别是 。
H—O的键能大于H—N的键能　
V形、三角锥
形、直线形　
sp3、sp3、sp　
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解析：①O、N属于同周期元素，O的原子半径小于N，H—O的键能大于H—N的键能，所以H2O分子比NH3分子稳定；②H2O分子中O原子的价层电子对数是4，孤电子对数为2，所以其空间结构为V形，O原子采取sp3杂化；NH3分子中N原子的价层电子对数是4，孤电子对数为1，所以其空间结构为三角锥形，N原子采取sp3杂化；CO2分子中C原子的价层电子对数是2，不含孤电子对，所以其空间结构为直线形，C原子采取sp杂化。
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11. （2024·陕西师大附中高二期末）C 、—CH3、C 都是重要
的有机反应中间体，下列有关它们的说法正确的是（　　）
A. 碳原子均采取sp2杂化
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解析：　C 中碳原子采取sp2杂化，—CH3、C 中碳原子均
采取sp3杂化，A项错误；C 、NH3、H3O＋的空间结构为三角锥
形，B项正确；C 中价层电子对数是3，碳原子为sp2杂化，其
空间结构是平面三角形，所有原子均共面，C项错误；C 与
OH－形成的化合物中不含有离子键，D项错误。
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12. 某有机物由H、C、O三种元素组成，其球棍模型结构如图所示。
下列关于该有机物的叙述正确的是（　　）
A. 该有机物中发生sp2杂化的碳原子有7个
B. 该有机物不含sp3杂化的碳原子
C. 分子中含有21个σ键
D. 构成环的所有碳原子可能在同一个平面上
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解析：　该有机物中共有10个碳原子，苯环上的碳原子及连有
双键的碳原子采取sp2杂化，即共9个碳原子是sp2杂化，甲基中的
碳原子是sp3杂化，A、B不正确；分子中原子间无论形成双键还
是单键，都只形成1个σ键，故分子中含有22个σ键，C不正确；构
成环的所有碳原子在苯环这个平面上，D正确。
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13. As2O3（砒霜）是两性氧化物，分子结构如图所示，与盐酸反应能
生成AsCl3，AsCl3和LiAlH4反应的产物之一为AsH3。下列说法不
正确的是（　　）
A. As2O3分子中As原子的杂化方式为sp3
C. AsCl3的空间结构为三角锥形，As原子的杂化方式为sp3
D. AsH3分子的键角为120°
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解析：　由As2O3的分子结构可知，As与3个O形成三角锥形结
构，中心原子As上有1个孤电子对和3个成键电子对，则As原子的
杂化方式为sp3，A正确；Al 的价层电子对数是4＋ （3－1×4
＋1）＝4，价层电子对互斥模型是正四面体形，B正确；AsCl3中
心原子As上有1个孤电子对和3个成键电子对，空间结构为三角锥
形，C正确；AsH3中心原子As上有1个孤电子对和3个成键电子
对，空间结构为三角锥形，键角小于109°28'，D错误。
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14. （2024·海口高二检测）下表中关于各微粒的描述完全正确的一项
是（　　）
选项 化学式 中心原子杂
化类型 VSEPR模型
名称 空间结构
A H2F＋ sp 直线形 直线形
B sp2 平面三角形 V形
C PCl3 sp3 四面体形 四面体形
D sp3 正四面体形 三角锥形
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解析：　H2F＋中氟原子的价层电子对数为2＋ （7－1－2×1）＝2＋2＝4，则该离子的中心原子杂化类型为sp3杂化，VSEPR模型为四面体形，空间结构为V形，A项错误；N 中氮原子的价层电子对数为2＋ （5＋1－2×2）＝2＋1＝3，则该离子的中心原子杂化类型为sp2杂化，VSEPR模型为平面三角形，空间结构为V形，B项正确；PCl3分子中磷原子的价层电子对数为3＋ （5－3×1）＝3＋1＝4，则该分子的中心原子杂化类型为sp3杂化，VSEPR模型为四面体形，空间结构为三角锥形，C项错误；B 中硼原子的价层电子对数为4＋ （3＋1－4×1）＝4＋0＝4，则该离子的中心原子杂化类型为sp3杂化，VSEPR模型为四面体形，空间结构为正四面体形，D项错误。
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15. （2024·天津高二检测）下表为周期表的一部分，其中的编号代表
对应的元素。请回答下列问题：
（1）表中属于d区的元素是 （填序号）。
解析：根据元素周期表的结构可知，①～⑩分别为H、Be、
C、N、O、S、Cl、Ca、Fe、Cu。（1）⑨处于元素周期表
的第8列，为第Ⅷ族元素，属于d区元素。
⑨　
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（2）写出元素⑨的基态原子的核外电子排布
式 ，元素⑩的价层电子轨道表示
式 。
1s22s22p63s23p63d64s2　
解析：元素⑨即铁的原子序数为26，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，元素⑩即Cu，原子序数为29，价层电子排布式为3d104s1，则价层电子轨道表示式
为
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（3）表中所给元素中，原子半径最大的是 （填元素符号），
元素⑥、⑦形成的简单离子半径更小的是 （填离子
符号）。
解析：电子层数越多，原子（离子）半径越大，电子层数相同，质子数越多，原子（离子）半径越小。则表中所给元素中，原子半径最大的是Ca；元素⑥、⑦形成的简单离子分别为S2－、Cl－，电子层数相同，Cl－的质子数多，半径更小。
Ca　
C
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（4）下列关于元素③、④分别与①形成的简单化合物的叙述正确
的是 （填字母）。
A. 中心原子的价层电子对数相同
B. 中心原子的杂化方式不同
C. 分子的VSEPR模型相同，空间结构也相同
D. ④与①形成的分子的键角比③与①形成的分子的键角更大
A　
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解析：元素③、④分别与①形成的简单化合物为CH4和NH3。CH4和NH3中心原子的价层电子对数分别为4＋ （4－4×1）＝4、3＋ （5－3×1）＝4，所以价层电子对数相同，A正确；CH4和NH3中心原子
的价层电子对数相同，所以中心原子的杂化方式相同，B错误；CH4和NH3中心原子的价层电子对数相同，则分子的VSEPR模型相同，但甲烷的中心原子没有孤电子对，氨的中心原子有孤电子对，空间结构不相同，C错误；NH3分子的中心原子上有孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥力比较大，CH4的中心原子上没有孤电子对，所以NH3的键角比CH4的键角小，D错误。
1
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（5）元素②与元素⑦形成的分子的空间结构为 。
解析：元素②与元素⑦形成的分子为BeCl2，中心原子Be的价层电子对数为2＋ （2－2×1）＝2，则BeCl2的空间结构为直线形。
直线形　
1
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15第2课时　杂化轨道理论简介
1.（2024·南京高二检测）有关杂化轨道的说法不正确的是（　　）
A.杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变
B.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28'、120°、180°
C.杂化轨道既可形成σ键，又可形成π键
D.已知NH3为三角锥形分子，其分子结构可以用sp3杂化轨道解释
2.下列关于价层电子对互斥模型及杂化轨道理论的叙述不正确的是（　　）
A.分子的价层电子对互斥模型与其分子的空间结构相同
B.杂化轨道可用于形成σ键，也可用于容纳孤电子对
C.sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道通过杂化形成的一组能量相同的新轨道
D.AB2型共价化合物的中心原子A采取的杂化方式可能不同
3.甲醛分子的结构式为，下列描述正确的是（　　）
A.甲醛分子中有4个σ键
B.甲醛分子中的C原子为sp3杂化
C.甲醛分子的空间结构为三角锥形
D.甲醛分子的空间结构为平面三角形，有一个π键垂直于三角形平面
4.（2024·杭州高二检测）氯化亚砜（SOCl2）是一种很重要的化学试剂，可以作为氯化剂和脱水剂。下列关于氯化亚砜分子的空间结构和中心原子（S）采取杂化方式的说法正确的是（　　）
A.V形、sp2 B.三角锥形、sp3
C.平面三角形、sp3 D.三角锥形、sp2
5.下列有关二氯化锡（SnCl2）分子的说法正确的是（　　）
A.有一个σ键、一个π键
B.是直线形分子
C.中心原子Sn是sp2杂化
D.键角等于120°
6.氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成，已知其阴离子空间结构为平面三角形，则其阳离子的空间结构和阳离子中氮原子的杂化方式为（　　）
A.平面三角形　sp2杂化　B.V形　sp2杂化
C.三角锥形　sp3杂化 D.直线形　sp杂化
7.白磷是一种能自燃的单质，其分子的球棍模型如图所示，下列叙述错误的是（　　）
A.每个磷原子形成3个σ键，磷原子为sp2杂化
B.每个磷原子的价层电子对数为4，磷原子均为sp3杂化
C.1 mol白磷中共含6 mol σ键
D.白磷的空间结构为正四面体形
8.几种含氯阴离子的信息如表所示：
阴离子 Cl Cl M ClO－
中心元素化合价 ＋5 ＋3 ＋1
中心原子杂化类型 sp3 sp3
下列推断不正确的是（　　）
A.Cl和C的价电子总数相同
B.M的化学式为Cl
C.Cl、ClO－中氯原子的杂化类型都为sp3
D.M的空间结构为V形
9.化合物A是一种新型锅炉水除氧剂，其结构式如图所示，下列说法正确的是（　　）
A.碳、氮原子的杂化类型相同
B.氮原子与碳原子分别为sp3杂化与sp2杂化
C.1 mol A分子中所含σ键的数目为10NA
D.编号为a的氮原子和与其成键的另外三个原子在同一平面内
10.（2024·张家界高二检测）氯吡苯脲是一种常用的膨大剂，其结构简式为，它是经国家批准使用的植物生长调节剂。
（1）氯元素基态原子核外电子的未成对电子数为　　　　。
（2）氯吡苯脲分子中，氮原子的杂化轨道类型有　　　　，羰基碳原子的杂化轨道类型为　　　。
（3）已知可用异氰酸苯酯与2-氯-4-氨基吡啶反应生成氯吡苯脲：
反应过程中，每生成1 mol氯吡苯脲，断裂　　　mol σ键，断裂　　　　mol π键。
（4）膨大剂能在动物体内代谢，其产物较为复杂，其中有H2O、NH3、CO2等。
①请用共价键的相关知识解释H2O分子比NH3分子稳定的原因：　　　　　　　；
②H2O、NH3、CO2分子的空间结构分别是　　　　　　　　　，中心原子的杂化类型分别是　　　　　。
11.（2024·陕西师大附中高二期末）C、—CH3、C都是重要的有机反应中间体，下列有关它们的说法正确的是（　　）
A.碳原子均采取sp2杂化
B.C与NH3、H3O＋的空间结构均为三角锥形
C.C中碳原子采取sp2杂化，所有原子不会同时共面
D.C与OH－形成的化合物中含有离子键
12.某有机物由H、C、O三种元素组成，其球棍模型结构如图所示。下列关于该有机物的叙述正确的是（　　）
A.该有机物中发生sp2杂化的碳原子有7个
B.该有机物不含sp3杂化的碳原子
C.分子中含有21个σ键
D.构成环的所有碳原子可能在同一个平面上
13.As2O3（砒霜）是两性氧化物，分子结构如图所示，与盐酸反应能生成AsCl3，AsCl3和LiAlH4反应的产物之一为AsH3。下列说法不正确的是（　　）
A.As2O3分子中As原子的杂化方式为sp3
B.Al的价层电子对互斥模型是正四面体形
C.AsCl3的空间结构为三角锥形，As原子的杂化方式为sp3
D.AsH3分子的键角为120°
14.（2024·海口高二检测）下表中关于各微粒的描述完全正确的一项是（　　）
选项 化学式 中心原子杂化类型 VSEPR模型名称 空间结构
A H2F＋ sp 直线形 直线形
B N sp2 平面三角形 V形
C PCl3 sp3 四面体形 四面体形
D B sp3 正四面体形 三角锥形
15.（2024·天津高二检测）下表为周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。请回答下列问题：
（1）表中属于d区的元素是　　　（填序号）。
（2）写出元素⑨的基态原子的核外电子排布式　　　　　　　　　　　　　，元素⑩的价层电子轨道表示式　　　　　　　　　　　　　。
（3）表中所给元素中，原子半径最大的是　　（填元素符号），元素⑥、⑦形成的简单离子半径更小的是　　（填离子符号）。
（4）下列关于元素③、④分别与①形成的简单化合物的叙述正确的是　　　　（填字母）。
A.中心原子的价层电子对数相同
B.中心原子的杂化方式不同
C.分子的VSEPR模型相同，空间结构也相同
D.④与①形成的分子的键角比③与①形成的分子的键角更大
（5）元素②与元素⑦形成的分子的空间结构为　　　　　。
第2课时　杂化轨道理论简介
1.C　杂化前后的轨道数不变，杂化后，各个轨道尽可能分散、对称分布，导致轨道的形状发生改变，A正确； sp3、sp2、sp杂化轨道的空间结构分别是正四面体形、平面三角形和直线形，所以其夹角分别为109°28'、120°、180°，B正确；杂化轨道只能形成σ键，不能形成π键，C错误；NH3分子的三角锥形结构可以用sp3杂化轨道解释，D正确。
2.A　在VSEPR模型中，将分子分成了含孤电子对与不含孤电子对两种情况，显然分子的VSEPR模型与空间结构可能相同（不含孤电子对的情况下），也可能不同（含孤电子对的情况下），A项错误；杂化轨道可用于形成σ键，也可用于容纳孤电子对，B项正确；sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道通过杂化形成的一组能量相同的新轨道，C项正确；AB2型共价化合物由于其中心原子具有的孤电子对数可能不同，则其采取的杂化方式也可能不同，D项正确。
3.D　甲醛分子结构中有3个σ键、1个π键，A项错误；甲醛分子中心原子C原子形成一个双键，发生杂化时去掉一个p轨道，杂化类型为sp2，孤电子对数为0，空间结构为平面三角形，B、C项错误。
4.B　根据价层电子对互斥模型确定微粒的空间结构，SOCl2中S原子形成2个S—Cl，1个SO，又价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数＝3＋＝4，杂化轨道数是4，故S原子采取sp3杂化；由于中心S原子上有一个孤电子对，所以分子空间结构为三角锥形，综上所述，选B。
5.C　两个单键均是σ键，A项错误；由于中心原子Sn形成了两个σ键，还有一个孤电子对，故其是sp2杂化，SnCl2为V形结构，受孤电子对的影响，键角小于120°，B、D项错误，C项正确。
6.D　氮的最高价氧化物为N2O5，由两种离子构成，其中阴离子空间结构为平面三角形，化学式应为N，则其阳离子的化学式为N，其中心原子N原子的价层电子对数为2＋（5－1－2×2）＝2，所以阳离子中的氮原子为sp杂化，阳离子的空间结构为直线形。
7.A　由白磷分子的球棍模型可知，每个磷原子均形成了3个σ键，且每个磷原子还有一个孤电子对，故价层电子对数为4，磷原子为sp3杂化，A错误，B正确；由题图可知，C、D正确。
8.A　Cl和C的价电子总数分别为7＋3×6＋1＝26、4＋3×6＋2＝24，二者不相同，A错误；M是含氯阴离子，Cl元素的化合价是＋3价，杂化轨道类型是sp3，因此M的化学式为Cl，B正确；Cl中中心原子Cl的价层电子对数是3＋＝4，ClO－中中心原子Cl的价层电子对数是1＋＝4，因此氯原子的杂化类型都是sp3，C正确；M（Cl）中中心原子Cl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正确。
9.B　A分子中碳、氮原子各形成了3个σ键，氮原子上有1个孤电子对而碳原子没有，故氮原子是sp3杂化而碳原子是sp2杂化，A项错误，B项正确；1个A分子中有11个σ键，C项错误；氮原子为sp3杂化，相应的四个原子形成的是三角锥形结构，不可能共平面，D项错误。
10.（1）1　（2）sp2、sp3　sp2　（3）1　1
（4）①H—O的键能大于H—N的键能　②V形、三角锥形、直线形　sp3、sp3、sp
解析：（1）根据构造原理可知，氯元素基态原子核外电子排布式是1s22s22p63s23p5，所以未成对电子数为1。（2）根据氯吡苯脲的结构简式可知，有2个氮原子均形成3个单键，孤电子对数为1，采取sp3杂化，剩余的1个氮原子形成1个双键和1个单键，孤电子对数为1，采取sp2杂化；羰基碳原子形成2个单键和1个双键，采取sp2杂化。（3）由于σ键比π键稳定，根据反应的方程式可知，断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的NC中的π键和2-氯-4-氨基吡啶分子中的N—H。（4）①O、N属于同周期元素，O的原子半径小于N，H—O的键能大于H—N的键能，所以H2O分子比NH3分子稳定；②H2O分子中O原子的价层电子对数是4，孤电子对数为2，所以其空间结构为V形，O原子采取sp3杂化；NH3分子中N原子的价层电子对数是4，孤电子对数为1，所以其空间结构为三角锥形，N原子采取sp3杂化；CO2分子中C原子的价层电子对数是2，不含孤电子对，所以其空间结构为直线形，C原子采取sp杂化。
11.B　C中碳原子采取sp2杂化，—CH3、C中碳原子均采取sp3杂化，A项错误；C、NH3、H3O＋的空间结构为三角锥形，B项正确；C中价层电子对数是3，碳原子为sp2杂化，其空间结构是平面三角形，所有原子均共面，C项错误；C与OH－形成的化合物中不含有离子键，D项错误。
12.D　该有机物中共有10个碳原子，苯环上的碳原子及连有双键的碳原子采取sp2杂化，即共9个碳原子是sp2杂化，甲基中的碳原子是sp3杂化，A、B不正确；分子中原子间无论形成双键还是单键，都只形成1个σ键，故分子中含有22个σ键，C不正确；构成环的所有碳原子在苯环这个平面上，D正确。
13.D　由As2O3的分子结构可知，As与3个O形成三角锥形结构，中心原子As上有1个孤电子对和3个成键电子对，则As原子的杂化方式为sp3，A正确；Al的价层电子对数是4＋（3－1×4＋1）＝4，价层电子对互斥模型是正四面体形，B正确；AsCl3中心原子As上有1个孤电子对和3个成键电子对，空间结构为三角锥形，C正确；AsH3中心原子As上有1个孤电子对和3个成键电子对，空间结构为三角锥形，键角小于109°28'，D错误。
14.B　H2F＋中氟原子的价层电子对数为2＋（7－1－2×1）＝2＋2＝4，则该离子的中心原子杂化类型为sp3杂化，VSEPR模型为四面体形，空间结构为V形，A项错误；N中氮原子的价层电子对数为2＋（5＋1－2×2）＝2＋1＝3，则该离子的中心原子杂化类型为sp2杂化，VSEPR模型为平面三角形，空间结构为V形，B项正确；PCl3分子中磷原子的价层电子对数为3＋（5－3×1）＝3＋1＝4，则该分子的中心原子杂化类型为sp3杂化，VSEPR模型为四面体形，空间结构为三角锥形，C项错误；B中硼原子的价层电子对数为4＋（3＋1－4×1）＝4＋0＝4，则该离子的中心原子杂化类型为sp3杂化，VSEPR模型为四面体形，空间结构为正四面体形，D项错误。
15.（1）⑨　（2）1s22s22p63s23p63d64s2
（3）Ca　C（4）A　（5）直线形
解析：根据元素周期表的结构可知，①～⑩分别为H、Be、C、N、O、S、Cl、Ca、Fe、Cu。（1）⑨处于元素周期表的第8列，为第Ⅷ族元素，属于d区元素。（2）元素⑨即铁的原子序数为26，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2，元素⑩即Cu，原子序数为29，价层电子排布式为3d104s1，则价层电子轨道表示式为。（3）电子层数越多，原子（离子）半径越大，电子层数相同，质子数越多，原子（离子）半径越小。则表中所给元素中，原子半径最大的是Ca；元素⑥、⑦形成的简单离子分别为S2－、Cl－，电子层数相同，Cl－的质子数多，半径更小。（4）元素③、④分别与①形成的简单化合物为CH4和NH3。CH4和NH3中心原子的价层电子对数分别为4＋（4－4×1）＝4、3＋ （5－3×1）＝4，所以价层电子对数相同，A正确；CH4和NH3中心原子的价层电子对数相同，所以中心原子的杂化方式相同，B错误；CH4和NH3中心原子的价层电子对数相同，则分子的VSEPR模型相同，但甲烷的中心原子没有孤电子对，氨的中心原子有孤电子对，空间结构不相同，C错误；NH3分子的中心原子上有孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥力比较大，CH4的中心原子上没有孤电子对，所以NH3的键角比CH4的键角小，D错误。（5）元素②与元素⑦形成的分子为BeCl2，中心原子Be的价层电子对数为2＋ （2－2×1）＝2，则BeCl2的空间结构为直线形。
3 / 3第2课时　杂化轨道理论简介
课程标准 结合实例了解共价分子具有特定空间结构，并可运用杂化轨道理论进行解释和预测
分点突破　杂化轨道理论
1.用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成
当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的　　　　轨道和3个　　　　轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，却得到4个新的能量相同、方向不同的轨道，各指向正四面体的4个顶角，夹角109°28'，称为　　　杂化轨道，碳原子以4个　　　　杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道重叠，形成4个C—H σ键，因此呈现　　　　形的空间结构。
2.杂化轨道的形成及其特点
3.杂化轨道的类型
（1）sp3杂化轨道
sp3杂化轨道是由　　　　个s轨道和　　　　个p轨道杂化而成的，sp3杂化轨道间的夹角为　　　　，空间结构为　　　　　　（如图所示）。
（2）sp2杂化轨道
sp2杂化轨道是由　　　　个s轨道和　　　　个p轨道杂化而成的。sp2杂化轨道间的夹角都是　　　　，呈　　　　（如图所示）。
（3）sp杂化轨道
sp杂化轨道是由　　　　个s轨道和　　　个p轨道杂化而成的。sp杂化轨道间的夹角为　　　　，呈　　　　（如图所示）。
4.杂化轨道类型与分子空间结构的关系
（1）当杂化轨道全部用于形成σ键时，分子或离子的空间结构与杂化轨道的空间结构相同。
杂化轨道类型 sp sp2 sp3
轨道夹角 180° 120° 109°28'
杂化轨道示意图
实例 BeCl2 BF3 CH4
分子结构示意图
分子空间结构 直线形 平面三角形 正四面体形
（2）当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，孤电子对对成键电子对的排斥作用会使分子或离子的空间结构与杂化轨道的形状有所不同。
ABn型分子 中心原子杂化类型 中心原子孤电子对数 空间结构 实例
AB2 sp2 1 V形 SO2
AB3 sp3 1 三角锥形 NH3、PCl3、NF3、H3O＋
AB2（或B2A） 2 V形 H2S、N
5.中心原子的价层电子对数与杂化轨道类型之间的关系
价层电子对数 孤电子对数 杂化轨道类型 空间结构 实例
2 0 sp 直线形 CO2、BeCl2
3 0 sp2 平面三角形 BF3、HCHO
1 V形 SO2
4 0 sp3 正四面体形 CH4、N
三角锥形 NH3、H3O＋
1
V形 H2O、H2S
2
5 0 sp3d 三角双锥形 PCl5
6 0 sp3d2 八面体形 SF6
　如图是甲烷、乙烯、乙炔分子中化学键的情况：
【交流讨论】
1.分析图中甲烷分子中碳原子的杂化类型；原子轨道杂化后，四条共价键的键能与键长相等吗？
2.根据甲烷、乙烯、乙炔分子中碳原子的杂化类型，分析杂化轨道与分子的空间结构有什么关系？
3.CO2和SO2都是三原子分子，为什么它们的空间结构不同？试用杂化轨道理论解释。
　　
1.判断下列说法的正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）NH3分子为三角锥形，N原子发生sp2杂化。（　　）
（2）杂化轨道也可以形成π键。（　　）
（3）中心原子是sp杂化的，其空间结构不一定为直线形。（　　）
（4）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结构。（　　）
2.（2024·淮安高二检测）下列关于杂化轨道的说法错误的是（　　）
A.只有部分原子轨道参与杂化形成杂化轨道
B.同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化
C.杂化轨道能量集中，有利于牢固成键
D.杂化轨道中一定有一个电子
3.（2024·宜昌高二检测）下列分子中心原子的杂化方式不为sp3的是（　　）
A.CCl4 B.BeCl2
C.H2S D.PH3
4.指出下列分子的中心原子采取的杂化轨道类型，并推测分子的空间结构。
分子 PCl3 BCl3 CS2 SCl2
中心原子的杂化类型
分子的空间结构
题后点拨
根据成键类型判断碳原子的杂化方式
（1）若全部形成单键，sp3杂化；
（2）若形成一个双键，sp2杂化；
（3）若形成二个双键或一个三键，sp杂化。
键角大小的判断（归纳与论证）
【典例】　（1）（2022·湖南高考）比较键角大小：气态SeO3（三氧化硒）分子　　　　Se离子（填“＞”“＜”或“＝”），原因是　　　　　　　。
（2）（2022·北京高考）H2O中O和S中S均为sp3杂化，比较H2O中H—O—H键角和S中O—S—O键角的大小并解释原因　　　　　　　　　　　　　。
（3）（2021·全国乙卷）[Cr（NH3）3（H2O）2 Cl]2＋中配体分子NH3、H2O以及分子PH3的空间结构和相应的键角如图所示：
H2O的键角小于NH3的，其原因是　　　　　　　。
（4）（经典高考）NH3、PH3、AsH3的空间结构均为三角锥形（），三种分子中键角由大到小的顺序为　　　　　　　　。
【规律方法】
有序思维比较键角的大小
　影响键角的因素主要有中心原子的杂化轨道类型、中心原子上的孤电子对数、中心原子电负性的大小、配位原子（与中心原子相结合的原子，后续学习）电负性的大小，另外，还有双键或三键对键角的影响等。
（1）首先看中心原子杂化轨道类型，键角大小：sp杂化＞sp2杂化＞sp3杂化。
（2）其次，若中心原子杂化类型相同，再看孤电子对，键角大小：没有孤电子对＞少孤电子对＞多孤电子对
（3）再次，若杂化类型和孤电子对数相同，看中心原子和配位原子（与中心原子结合的原子，后续学习）的电负性，中心原子电负性大键角大，与中心原子结合的原子电负性大键角小。
（4）最后，看化学键类型，排斥力：三键＞双键＞单键。
如分子，CO排斥作用强，使得∠HCH小于120°。
【迁移应用】
1.下列对于分子结构中键角的大小判断正确的是（　　）
A.苯的键角为109.5°
B.GeBr2的键角为180°
C.PH3的键角比H2S的键角大
D.HCOOH分子中，H—C—O的键角为120°
2.H2S和H2Se相关键参数如下：
化学式 键长/nm 键角
H2S 1.34 92.3°
H2Se 1.47 91.0°
H2S的键角比H2Se的大，其原因是　　　　　　　　　　　　　。
1.（2024·潍坊高二检测）下列说法中正确的是（　　）
A.杂化轨道只用于形成共价键
B.只要分子的空间结构为平面三角形，中心原子均为sp2杂化
C.中心原子是sp杂化的，其分子的空间结构不一定为直线形
D.价层电子对互斥模型中，π键电子对数要计入中心原子的价层电子对数
2.（2024·连云港高二检测）下列有关sp2杂化轨道的说法错误的是（　　）
A.由同一电子层上的s轨道与p轨道杂化而成
B.共有3个能量相同的杂化轨道
C.每个sp2杂化轨道中，s轨道成分占三分之一
D.sp2杂化轨道最多可形成1个σ键
3.下列说法中正确的是（　　）
A.NCl3分子呈三角锥形，这是氮原子采取sp2杂化的结果
B.sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道
C.中心原子采取sp3杂化的分子，其空间结构可能是四面体形或三角锥形或V形
D.AB3型的分子空间结构必为平面三角形
4.推理是学习化学知识的一种重要方法。下列推理合理的是（　　）
A.SO2中硫原子采取sp2杂化，则CO2中碳原子也采取sp2杂化
B.NH3分子的空间结构是三角锥形，则NCl3分子的空间结构也是三角锥形
C.H2O分子的键角是105°，则H2S分子的键角也是105°
D.PCl3分子中每个原子最外层均达到8电子稳定结构，则BF3分子中每个原子最外层也能达到8电子稳定结构
5.判断下列分子或离子的中心原子的杂化类型：
（1）CO2　　　　，SO2　　　　。
（2）NH3　　　　，BF3　　　　。
（3）CCl4　　　　，CH3OH　　　　。
（4）C　　　，S　　 　，H3O＋　　　。
（5）CH2CH2　　　　，CH≡CH　　　　，　　　　。
第2课时　杂化轨道理论简介
【基础知识·准落实】
分点突破
师生互动
1.2s　2p　sp3　sp3　正四面体　3.（1）1　3　109°28'　正四面体形　（2）1　2　120°　平面三角形　（3）1　1　180°　直线形
探究活动
交流讨论
1.提示：甲烷分子中碳原子的杂化方式是sp3杂化，原子轨道杂化后，四条C—H共价键的键能与键长都相等，因此甲烷是正四面体形结构而不是四面体形结构。
2.提示：CH4、C2H4、C2H2分子中C原子的杂化方式分别为sp3、sp2、sp杂化。
（1）当杂化轨道全部用于形成σ键时，分子或离子的空间结构与杂化轨道的空间结构相同。
（2）当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，孤电子对对成键电子对的排斥作用会使分子或离子的空间结构与杂化轨道的形状有所不同。
3.提示：CO2分子中的碳原子采用的是sp杂化，2个杂化轨道以碳原子为中心，呈直线形分布，分别与2个氧原子的2p轨道形成σ键，键角为180°，分子呈直线形；SO2分子中的硫原子采用的是sp2杂化，3个杂化轨道以硫原子为中心呈三角形分布，其中1个杂化轨道中是孤电子对，另2个杂化轨道中的未成对电子分别与2个氧原子的2p轨道形成σ键，分子呈V形，由于孤电子对的排斥作用，使键角小于120°。
自主练习
1.（1）×　（2）×　（3）×　（4）×
2.D　参与杂化的原子轨道，其能量不能相差太大，只有能量相近的原子轨道才能参与杂化，A、B项正确；杂化轨道一头大一头小，成键时利用大的一头，可使原子轨道重叠程度更大，形成的化学键更牢固，C项正确；杂化轨道也可以容纳未参与成键的孤电子对（如NH3、H2O），D项错误。
3.B　CCl4的中心原子C的杂化方式为sp3，A错误；BeCl2的中心原子Be的杂化方式为sp，B正确；H2S的中心原子S的杂化方式为sp3，C错误；PH3的中心原子P的杂化方式为sp3，D错误。
4.
PCl3 BCl3 CS2 SCl2
sp3 sp2 sp sp3
三角锥形 平面三角形 直线形 V形
解析：
粒子 σ键电 子对数 中心原子上的孤电子对数 价层电子 对数 VSEPR 模型名称 中心原子的杂 化轨道类型 分子空间 结构
PCl3 3 ×（5－3×1）＝1 4 四面体形 sp3 三角锥形
BCl3 3 ×（3－3×1）＝0 3 平面三角形 sp2 平面三角形
粒子 σ键电 子对数 中心原子上的孤电子对数 价层电子 对数 VSEPR 模型名称 中心原子的杂 化轨道类型 分子空间 结构
CS2 2 ×（4－2×2）＝0 2 直线形 sp 直线形
SCl2 2 ×（6－2×1）＝2 4 四面体形 sp3 V形
【关键能力·细培养】
【典例】　（1）＞　SeO3的空间结构为平面三角形，Se的空间结构为三角锥形
（2）孤电子对有较大斥力，使H—O—H键角小于O—S—O键角
（3）H2O和NH3的杂化类型相同，NH3中N上含有一个孤电子对，而H2O中O上含有两个孤电子对，H2O中的孤电子对对成键电子对的排斥作用较大
（4）NH3＞PH3＞AsH3
解析：（1）SeO3分子中Se的价层电子对数是3，孤电子对数为0，分子的空间结构为平面三角形，键角为120°，Se中Se的价层电子对数是4，孤电子对数是1，离子的空间结构为三角锥形，键角小于109°28'。（2）H2O分子中O和S中S都是sp3杂化，H2O分子中O杂化形成的4个杂化轨道中有2个被孤电子对占据，2个被成键电子对占据，而S中S杂化形成的4个杂化轨道均被成键电子对占据，孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力，使得H—O—H键角与O—S—O键角相比被压缩减小。（3）H2O的键角小于NH3的，原因是NH3中N上含有一个孤电子对，而H2O中O上含有两个孤电子对，水分子中的孤电子对对成键电子对的排斥作用较大。（4）N、P、As均属于第ⅤA族元素，其电负性：N＞P＞As，NH3、PH3、AsH3分子中的中心原子均为sp3杂化，都有1个孤电子对，中心原子的电负性越小，成键电子对之间的斥力越小，则键角越小，故键角由大到小的顺序为NH3＞PH3＞AsH3。
迁移应用
1.C　苯中的C均为sp2杂化，苯分子为平面六边形结构，键角为120°，A错误；GeBr2的价层电子对数为2＋×（4－2×1）＝3，孤电子对数为1，为V形结构，由于孤电子对斥力较大，键角小于120°，B错误；PH3的价层电子对数为3＋×（5－3×1）＝4，H2S的价层电子对数为2＋×（6－2×1）＝4，VSEPR模型均为四面体形，H2S的孤电子对数为2而PH3的为1，孤电子对数越多斥力越大，因此H2S的键角较小，C正确；HCOOH中由于CO的存在，C为sp2杂化，HCOOH为平面三角形，由于碳氧双键的排斥作用更大，H—C—O的键角略小于120°，D错误。
2.H2S和H2Se分子中的中心原子均为sp3杂化，且孤电子对数相同，S的原子半径比Se小，电负性比Se大，分子中成键电子对更靠近中心原子，相互排斥作用大，键角大，故键角：H2S＞H2Se
解析：S和Se均为第ⅥA族元素，S的电负性比Se大，半径比Se小，H2S和H2Se分子中的中心原子均为sp3杂化，且孤电子对数均为2，中心原子半径小的H2S分子中成键电子对间的斥力大，因此，H2S的键角要大一些。
【教学效果·勤检测】
1.B　杂化轨道只用于形成共价键和容纳孤电子对，A错误；只要分子的空间结构为平面三角形，中心原子均为sp2杂化，B正确；中心原子是sp杂化的，其分子的空间结构一定为直线形，C错误；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，D错误。
2.D　参与杂化的轨道的能量是相近的，同一能层上s轨道与p轨道的能量差异不是很大，可形成sp2杂化轨道，A项正确；形成的杂化轨道能量相同，B项正确；sp2杂化轨道是由一个s轨道与两个p轨道杂化而成的，所以每个sp2杂化轨道中，s能级成分占三分之一，C项正确；杂化轨道用于形成σ键和容纳孤电子对，sp2杂化轨道最多可形成3个σ键，D项错误。
3.C　NCl3分子中心原子氮原子上的价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数＝3＋＝4，因此NCl3分子中氮原子采取sp3杂化，A项错误；sp3杂化轨道是原子中能量相近的最外电子层上的s轨道和3个p轨道“混杂”起来，形成能量相等、成分相同的4个轨道，B项错误；一般中心原子采取sp3杂化得到的分子的空间结构为四面体形，如甲烷分子，但如果有杂化轨道被中心原子上的孤电子对占据，则空间结构发生变化，如NH3、PCl3分子是三角锥形，H2O分子是V形，C项正确，D项错误。
4.B　一个二氧化碳分子中含有2个σ键且中心原子不含孤电子对，所以碳原子采取sp杂化而不是sp2杂化，A错误；NH3、NCl3中N原子都采取sp3杂化，有1个孤电子对，所以分子的空间结构都是三角锥形，B正确；S的电负性比O小，而且原子半径大，所以S—H上的电子对偏向S并没有H2O中O—H上的电子对偏向O那么严重，所以成键电子对之间的排斥力也相应比较小，H2S分子的键角小于105°，C错误；BF3分子中B元素的化合价为＋3价，B原子最外层未达到8电子稳定结构，D错误。
5.（1）sp　sp2　（2）sp3　sp2　（3）sp3　sp3　（4）sp2　sp3　sp3　（5）sp2　sp　sp2
解析：（1）CO2分子中心原子的价层电子对数＝2＋（4－2×2）＝2，为sp杂化，SO2分子中心原子的价层电子对数＝2＋（6－2×2）＝3，为sp2杂化。（2）NH3分子中心原子的价层电子对数＝3＋（5－3×1）＝4，为sp3杂化，BF3分子中心原子的价层电子对数＝3＋（3－3×1）＝3，为sp2杂化。（3）CCl4分子中心原子的价层电子对数为4，为sp3杂化，CH3OH分子中碳原子以四条σ键与其他原子相连，价层电子对数为4，为sp3杂化。（4）C的中心原子的价层电子对数＝3＋（4＋2－3×2）＝3，为sp2杂化，S的中心原子的价层电子对数为4，为sp3杂化，H3O＋的中心原子的价层电子对数＝3＋（6－1－3×1）＝4，为sp3杂化。（5）依据C原子的成键方式判断CH2CH2、CH≡CH、中C原子的杂化方式分别为sp2、sp、sp2。
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