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填空题突破2　 杂化类型、粒子空间结构的分析与计算
【高考必备知识】
1．分子构型与价层电子对互斥理论
(1)中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数
中心原子价层电子对数＝
①配位原子是指中心原子以外的其它原子，即：与中心原子结合的原子
②若是离子，则应加上或减去与离子所带的电荷数，即：阴加阳减
③氧、硫原子若为配位原子，则其化合价规定为“零”，若为中心原子，则价电子数为6
(2)价层电子对互斥理论判断分子或离子的空间构型的具体思路
由电子的排列方式VSEPR模型分子或离子的空间结构
价层电子对数 电子对的排列方式 VSEPR模型及名称 孤电子对数 略去孤电子对的空间结构 分子(或离子)的空间结构名称
2 (直线形) 0 直线形
1 直线形
3 (平面三角形) 0 平面三角形
1 V形
4 (四面体形) 0 正四面体形
1 三角锥形
2 V形
2．判断中心原子杂化轨道类型的方法
(1)根据中心原子价层电子对数(杂化轨道数目)判断：杂化轨道数＝价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数
价层电子对数 杂化类型 杂化轨道数目 杂化轨道间夹角 空间结构 实例
4 sp3杂化 4 109°28′ 正四面体形 CH4
3 sp2杂化 3 120° 平面三角形 BF3
2 sp杂化 2 180° 直线形 BeCl2
(2)有多个中心原子时，则根据：“杂化轨道数＝价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数”来判断
如：三聚氰胺分子的结构简式如图所示，分析氮原子、碳原子的杂化类型
杂化类型 价层电子对数 σ键电子对数 孤电子对数 孤电子对数确定方法
①号氮原子 sp3 4 3 1 氮原子最外层有5个电子，形成了3对共用电子对，则有一对孤对电子
②号氮原子 sp2 3 2 1
③号碳原子 sp2 3 3 0 碳原子最外层4个电子，形成了4对共用电子对，所以碳上无孤对电子
(3)有机物分子中碳原子杂化类型的判断方法
饱和碳原子均采取sp3杂化；连接双键的碳原子均采取sp2杂化；连接三键的碳原子均采取sp杂化
3．分子或离子的空间结构及杂化类型判断
分子或离子 中心原子 价层电子对数 σ键电子对数 孤电子对数 VSEPR模型(电子对构型) 分子或离子的空间构型 中心原子杂化类型
CO2 C 2 2 0 直线形 直线形 sp
CS2 C 2 2 0 直线形 直线形 sp
BeCl2 Be 2 2 0 直线形 直线形 sp
BF3 B 3 3 0 平面三角形 平面三角形 sp2
BCl3 B 3 3 0 平面三角形 平面三角形 sp2
SO3 S 3 3 0 平面三角形 平面三角形 sp2
SO2 S 3 2 1 平面三角形 V形 sp2
CH4 C 4 4 0 四面体形 正四面体形 sp3
CCl4 C 4 4 0 四面体形 正四面体形 sp3
NH3 N 4 3 1 四面体形 三角锥形 sp3
NF3 N 4 3 1 四面体形 三角锥形 sp3
PCl3 P 4 3 1 四面体形 三角锥形 sp3
H2O O 4 2 2 四面体形 V形 sp3
H2S S 4 2 2 四面体形 V形 sp3
NO N 3 3 0 平面三角形 平面三角形 sp2
SO S 4 3 1 四面体形 三角锥形 sp3
SO S 4 4 0 四面体形 正四面体形 sp3
NH N 4 4 0 四面体形 正四面体形 sp3
PO P 4 4 0 四面体形 正四面体形 sp3
H3O+ O 4 3 1 四面体形 三角锥形 sp3
CO C 3 3 0 平面三角形 平面三角形 sp2
ClO Cl 4 3 1 四面体形 三角锥形 sp3
PCl5 P 5 5 0 三角双锥形 三角双锥形 sp3d
SF6 S 6 6 0 八面体形 正八面体 sp3d2
XeF4 Xe 6 4 2 八面体形 平面正方形 sp3d2
IF5 I 6 5 1 八面体形 四角锥形 sp3d2
【真题演练】
1．(2025·山东卷)尿素分子(H2NCONH2)中，C原子采取的轨道杂化方式为_______
2．(2025·北京卷)SO的空间结构是_______
3．(2025·湖南卷)“第二次萃取”时，Co2+、Ni2+与混合萃取剂形成的配合物(其结构如图所示，M表示金属元素)更稳定，这些配合物中氮原子的杂化类型为_______
4．(2024·山东卷)BF 的空间构型为_______
5．(2024·北京卷)SnCl2和SnCl4是锡的常见氯化物，SnCl2可被氧化得到
(1)SnCl2分子的VSEPR模型名称是_______
(2)SnCl4的Sn－Cl键是由锡的_______轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键
6．(2024·浙江1月)H2N－NH2＋H+H2N－NH3+，其中－NH2的N原子杂化方式为______
7．(2024·海南卷)锂电池是新型储能系统中的核心部件。作为锂电池中用到的电解质材料之一，Li－bfsi(阴离子bfsi－结构见下图。A)深受关注。
(1)C分子中，两个H－N－S键角均为117°，S－N－S键角为126°，N的原子轨道杂化类型为_______
(2)B溶于某溶剂发生自耦电离(2BA＋F)，阳离子F的结构式为_______
8．(2024·重庆卷)KNO2中，NO的空间结构为_______
9．(2024·全国甲卷)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_____
10．(2023·北京卷) S2O的空间结构是______________
11．(2023·浙江1月卷)Si(NH2)4分子的空间结构(以Si为中心)名称为________，分子中氮原子的杂化轨道类型是_______
12．(2022·全国甲卷)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。
(1)固态氟化氢中存在(HF)n形式，画出(HF)3的链状结构___________
(2) CF2==CF2和ETFE[乙烯(CH2==CH2)与四氟乙烯(CF2==CF2)的共聚物]分子中C的杂化轨道类型分别为_______和_______
13．(2022·河北卷)SnCl的几何构型为____________，其中心离子杂化方式为____________
14．(2022·福建卷)[BrOF2]＋的中心原子Br的杂化轨道类型为________
【题组训练】
1．SO2分子的空间结构为_____
2．CH的空间结构为_______________
3．CO的空间结构为_______________
4．NH的空间结构为_______________
5．分子中原子轨道采用sp2杂化的碳原子数目是_____
6．NH的空间结构为__________
7．CH3COOH中C原子轨道杂化类型为__________
8．Mn的一种配合物化学式为[Mn(CO)5(CH3CN)]，CH3CN与Mn原子配位时，提供孤电子对的是______原子，配体CH3CN中，所含元素电负性由小到大的顺序为______________；两个C原子的杂化类型为________，σ键与π键数目之比为________
9．气态SiF4分子的空间结构是____________。
10．Na3[Co(NO2)6]常用作检验K＋的试剂，配体NO的中心原子的杂化方式为__________，空间结构为______
11．尿素平面分子结构如图所示，H、C、N、O的电负性由大到小顺序为______________，C、N原子杂化方式分别为____________
12．SO的空间结构为____________(用文字描述)
13．葡萄糖酸的分子结构如图所示，分子中碳原子的杂化轨道类型为______________；推测葡萄糖酸在水中的溶解性：____________(填“难溶于水”或“易溶于水”)
14．乙醛分子中碳原子的杂化轨道类型是________
15．I3AsF6中存在I。I的空间结构为____________，中心原子的杂化轨道类型为____________
16．CS2分子中，C原子的杂化轨道类型是_______________
17．将F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子的空间结构为_________，其中氧原子的杂化方式为_______
18．CH3COOH中C原子的杂化轨道类型为______________
19．一定条件下(H2O)2·BF3可发生如图所示的转化：[H3O]+
(1)BF3分子的空间结构为__________，属于__________________(选填“极性”或“非极性”)分子
(2)中B原子采用的杂化形式为____________杂化
(3)F－B－F键角大小：BF3________(填“＞”“＝”或“＜”)
20．光气(COCl2)分子的空间结构是__________形
21．乙二胺(H2NCH2CH2NH2)分子中氮原子杂化类型为__________
22．Mn(NO3)2中阴离子的空间构型是__________
23．分子式为B4COCl6的化合物的结构如图所示，其中B原子的杂化类型是_______，B－B－B键的键角________(“＞”“＝”或“＜”)Cl－B－Cl键的键角
24．已知[Cu(NH3)4]2+具有对称的空间结构，[Cu(NH3)4]2+中的两个NH3被Cl－取代，能得到两种不同结构的产物，[Cu(NH3)4]2+的空间结构为____________。
25．甘氨酸铜有顺式和反式两种同分异构体,结构见图。甘氨酸铜中Cu原子为________杂化
26．吡啶为含N有机化合物。这类物质是合成医药、农药的重要原料。下列吡啶类化合物A与Zn(CH3CH2)2
(即Zn(Et)2)反应生成有机化合物B，B具有优异的催化性能
吡啶类化合物A中N原子的杂化类型是__________，含Zn有机物B的分子结构中含________(填字母)
A．离子键 B．配位键 C．π键 D．σ键 E．氢键
27．镍能形成多种配合物。Ni(CO)4中配位原子是______。[Ni(NH3)6]2+中键角∠H－N－H____(填“＞”“＝”或“＜”)NH3中键角∠H－N－H。[Ni(SCN)3]－中SCN－的空间结构为________
28．我国科学家在2010年首次制得石墨炔，它的一种结构(部分)如图所示。石墨炔中碳原子的杂化类型为____
29．HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型为________
30．硼酸钠(Na2B4O7·10H2O)俗称硼砂，硼砂晶体中阴离子[B4O5(OH)4]2－的结构如图所示，其中硼原子的杂化方式为____________
31．AsO的空间构型为____________，As4O6的结构如图所示，则在该化合物中As的杂化方式是_______
32．NH3的VSEPR模型的名称是________
33．O3可用于消毒。O3的中心原子的杂化方式为____；其分子的VSEPR模型为________
34．抗坏血酸的分子结构如图1所示，分子中碳原子的轨道杂化类型为________；推测抗坏血酸在水中的溶解性：________(填“难溶于水”或“易溶于水”)
35．羟基磷灰石[Ca5(PO4)3OH]是牙齿中的重要矿物质，其中羟基(—OH)中氧原子的杂化方式为________，PO的空间构型为________，该化合物所含元素电负性最大的是________
36．钛某配合物可用于催化环烯烃聚合，其结构如图所示。钛的配位数为______，碳原子的杂化类型为_____
37．钛形成的Tebbe试剂常用作有机反应的烯化试剂，其结构如图所示。其中氯原子和铝原子的杂化方式分别为____________
38．KBBF晶体生产原料纯化过程中的重要物质乙酸氧铍[Be4O(CH3COO)6]的分子为四面体对称结构，氧原子位于四面体中心，四个铍原子位于四面体的顶点，六个醋酸根离子则连接在四面体的六条棱上，如图所示
(1)分子中碳原子杂化类型为_______________
(2)六个甲基中的碳原子形成的空间构型为______________
39．甲基硅油结构如图所示，其中Si原子的杂化方式为________
40．科学家合成了一种阳离子N，其结构是对称的，5个N排成V形，每个氮原子的最外层都达到8电子稳定结构且N中含有2个氮氮三键。此后又合成了一种含有N、化学式为N8的离子晶体，N8中阴离子的空间构型为________
41．SiCl4分子的中心原子的价层电子对数为__________，分子的立体构型为________，属于________分子(填“极性”或“非极性”)
42．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NH，反应过程如图所示：
产物中N原子的杂化轨道类型为_______
43．OF2分子的空间构型为________
【填空题突破2　 杂化类型、粒子空间结构的分析与计算】答案
【真题演练】
1．sp2
解析：尿素分子(H2NCONH2)中C原子形成3个σ键，无孤电子对，采取的轨道杂化方式为sp2杂化。
2．正四面体形
3．sp2
解析：由流程可知，第二次萃取时，主要萃取Co2+、Ni2+，因此Co2+、Ni2+与混合萃取剂形成的配合物更稳定；六元杂环是平面结构，N原子提供单电子用于环内形成Π大π键，剩余1对孤对电子形成配位键，N的价层电子对数为3，是sp2杂化。
4．正四面体形
解析：BF中B形成4个σ键(其中有1个配位键)，无孤电子对，为sp3杂化，空间构型为正四面体形
5．(1)平面三角形
(2)sp3杂化
解析：(1)SnCl2中Sn的价层电子对数为2＋×(4－2×1)＝3，故SnCl2分子的VSEPR模型名称是平面三角形；(2)SnCl4中Sn的价层电子对数为4＋×(4－4×1)＝4，有4个σ键、无孤电子对，故Sn采取sp3杂化，则SnCl4的Sn－Cl键是由锡的sp3杂化轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键；
6．sp3
解析：－NH2中N原子的价层电子对数为3＋＝4，故杂化方式为sp3；
7．(1)sp2
(2)或
8．V形
解析：NO成键电子对为2，孤对电子为＝1，价电子互斥模型为平面三角形，空间构型为V形；
9．C sp3
解析：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；
10．四面体形
解析：SO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，S2O可看作是SO中1个O原子被S原子取代，则S2O的空间构型为四面体形；
11．四面体 sp3
解析：(1)Si(NH2)4分子可视为SiH4分子中的4个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的，所以Si(NH2)4分子中Si原子轨道的杂化类型是sp3，分子的空间结构(以Si为中心)名称为四面体；
12．(1)
(2)sp2 sp3
解析：(1)固体HF中存在氢键，则(HF)3的链状结构为，故答案为：
(2)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，因此在于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
13．三角锥形 sp3杂化
解析：三氯化锡离子在锡离子的价层电子对数为4、孤对电子对数为1，所以锡离子杂化方式为sp3杂化，离子的空间构型为三角锥形，故答案为：三角锥形；sp3杂化；
14．sp3
解析：[BrOF2]＋的中心原子Br的价层电子对数为3＋×(7－1－2－2)＝4，杂化轨道类型为sp3。
【题组训练】
1．V形
2．平面三角形
3．平面三角形
4．正四面体形
5．9
6．V形
7．sp3、sp2
8．N　H9．正四面体形
解析：SiF4分子中硅原子的价层电子对数为4,孤电子对数为0,则分子的空间结构为正四面体形。
10．sp2　V形
11．O>N>C>H　sp2、sp2
解析：非金属性减弱,元素电负性减小，电负性：O>N>C>H，尿素是平面结构的分子，8个原子共平面，尿素分子中存在离域大π键，尿素分子中的碳原子和氮原子均采用sp2杂化方式成键
12．正四面体形
解析：SO的中心原子S原子价层电子对数＝4＋(6＋2－4×2)＝4，空间结构为正四面体形
13．sp3、sp2　易溶于水
解析：羧基中碳原子的杂化轨道类型是sp2,其余碳原子的杂化轨道类型是sp3;葡萄糖酸中含有5个羟基和1个羧基,都是亲水基团,故易溶于水。
14．sp2、sp3
解析：乙醛中甲基上的C形成4个σ键，无孤电子对，是sp3杂化，醛基中的C形成3个σ键和1个π键，无孤电子对，是sp2杂化。
15．V形　sp3
解析：I的价层电子对数为2＋(7－1－2×1)＝4，中心原子上有2个孤电子对，故其空间结构为V形，中心原子的杂化轨道类型为sp3。
16．sp　
解析：CS2分子中，C原子价层电子对数为2＋(4－2×2)＝2，中心原子上没有孤电子对,故其杂化轨道类型是sp。
17．V形　sp3
解析：OF2分子的中心原子的价层电子对数为2＋(6－2×1)＝4，中心原子上有2个孤电子对，故分子的空间结构为V形，氧原子的杂化方式为sp3。
18．sp3、sp2
解析：CH3COOH中甲基中的碳原子杂化轨道类型为sp3,羧基中的碳原子杂化轨道类型为sp2
19．(1)平面三角形　非极性
(2)sp3　
(3)＞
解析：(1)BF3分子中B原子的价层电子对数是3，为sp2杂化，空间结构为平面三角形，属于非极性分子；
(2)中B原子形成4个单键，采用sp3杂化；
(3)中B原子采用sp3杂化，BF3分子中B原子为sp2杂化，故F－B－F键角：BF3＞。
20．平面三角
解析：COCl2的结构式为,碳原子形成1个π键和3个σ键,采取sp2杂化,COCl2为平面三角形分子。
21．sp3　
解析：乙二胺分子中每个N原子形成3个共价单键，孤电子对数为1，是sp3杂化
22．平面三角形
解析：Mn(NO3)2中阴离子是NO，NO中N原子价电子对数是3＋＝3，无孤电子对，空间构型是平面三角形。
23．sp2、sp3　＜
解析：从其结构图示可以看出,中心B原子参与形成4个σ键,其杂化类型是sp3,空间结构为四面体形,另外3个B原子的杂化类型是sp2,所以B－B－B键的键角小于Cl－B－Cl键的键角。
24．平面四边形
解析：已知[Cu(NH3)4]2+ 具有对称的空间结构，[Cu(NH3)4]2+中的两个NH3 被Cl－ 取代，能得到两种不同结构的产物，说明[Cu(NH3)4]2+ 的空间结构为平面四边形。
25．dsp2
解析：根据结构图可知，甘氨酸铜中铜原子和与铜形成键的2个O、2个N处于同一平面，则铜原子的杂化类型为dsp2杂化。
26．sp2； BCD
解析：由化合物A 的结构示意图可知，分子内N形成碳氮双键(吡啶中六元环为平面结构)，N的杂化类型为sp2；根据结构简式，含Zn有机化合物B中含有单键、双键、NZn、OZn配位键，故含有配位键、π键、σ键。
27．C； ＞； 直线形
解析：Ni(CO)4中配位原子是C；[Ni(NH3)6]2+中键角∠H－N－H＞NH3中键角∠H－N－H，因为[Ni(NH3)6]2+ 中N原子上的孤电子对参与形成配位键，相当于没有孤电子对，而氨分子中N原子上有一个孤电子对，孤电子对对σ键电子对的排斥力更大，故NH3中键角∠H－N－H更小；SCN－与CO2互为等电子体，CO2的空间结构为直线形，故SCN－的空间结构也为直线形。
28．sp、sp2　
29．sp3和sp
30．sp2、sp3　
31．正四面体形　sp3　
32．四面体形
33．sp2　平面三角形　
34．sp3、sp2　易溶于水
35．sp3　正四面体形　O(或氧元素)　
36．6　sp3、sp2　
37．sp3、sp3　
38．①sp2、sp3　②正八面体　
39．sp3杂化
40．直线形
41．4　正四面体形　非极性
42．①sp3杂化
43．V形
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