第28讲　价层电子对互斥模型　杂化轨道理论及应用 （含答案 ） 2026届高三化学一轮总复习 教案

这是一份第28讲　价层电子对互斥模型　杂化轨道理论及应用 （含答案 ） 2026届高三化学一轮总复习 教案，共25页。教案主要包含了复习目标，微思考1，微思考2等内容，欢迎下载使用。
考点一 价层电子对互斥模型 杂化轨道理论
1.价层电子对互斥模型
(1)理论要点
①价层电子对在空间上彼此相距最远时，排斥力最小，体系的能量最低。
②孤电子对排斥力较大，孤电子对越多，排斥力越强，键角越小。
(2)价层电子对互斥模型推测分子(离子)的空间结构的关键——价层电子对数的计算
价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子上的孤电子对数
说明：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＝12(a－xb)，其中
①a表示中心原子的价电子数。
对于主族元素：a＝原子的最外层电子数。
对于阳离子：a＝中心原子的价电子数－离子的电荷数。
对于阴离子：a＝中心原子的价电子数＋离子的电荷数(绝对值)。
②x表示与中心原子结合的原子数。
③b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数(氢为1，其他原子＝8－该原子的价电子数。如氧和氧族元素中的S、Se等均为2，卤族元素均为1)。
【微思考1】 利用价层电子对互斥模型判断H2SO3和SO32－的空间结构。



。
提示：(1)H2SO3的中心原子为S，σ键电子对数为3，孤电子对数为12×(6－1×2－2×1)＝1，价层电子对数为4。这些价层电子对互相排斥，形成四面体形的VSEPR模型，由于中心原子上有1 个孤电子对，所以H2SO3的空间结构为三角锥形。
(2)SO32－的中心原子为S，σ键电子对数为3，孤电子对数为12×(6＋2－3×2)＝1，价层电子对数为4。这些价层电子对互相排斥，形成四面体形的VSEPR模型，由于中心原子上有1个孤电子对，所以SO32－的空间结构也为三角锥形
2.杂化轨道理论
(1)杂化轨道理论概述
中心原子上若干不同类型(主要是s、p轨道)、能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成同等数目、能量完全相同的新轨道。杂化轨道数不同，轨道间的夹角就不同，形成分子的空间结构就不同。
(2)杂化轨道三种类型
(3)由杂化轨道数判断中心原子的杂化类型
杂化轨道用来形成σ键和容纳孤电子对，所以有公式：杂化轨道数＝中心原子的孤电子对数＋中心原子的σ键个数＝中心原子的价层电子对数。
【微思考2】 VSEPR模型与微粒空间结构的关系
完成下列表格。
提示：
价电子对数的判断
1.正误判断。
(1)XeF2的中心原子价电子对数为6( )
(2)PhB(OH)2和中B原子的价电子对数相等(－Ph代表苯基，－Pr代表异丙基)( )
答案：(1)× (2)×
2.计算下列分子中心原子的价层电子对数。
(1)SO2： ；
(2)SO3： ；
(3)SO42－： 。
答案：(1)2＋12×(6－2×2)＝3
(2)3＋12×(6－3×2)＝3
(3)4＋12×(6＋2－4×2)＝4
杂化方式的判断
3.判断下列物质中心原子的杂化方式。
(1)PCl3分子中，P的杂化方式为 。
(2)HOCH2CN分子中碳原子轨道的杂化类型是 。
(3)丙烯腈分子()中碳原子杂化轨道类型为 。
(4)(2020·全国Ⅲ卷)氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气：
3NH3BH3＋6H2O 3NH4＋＋B3O63－＋9H2
B3O63－的结构为。在该反应中，B原子的杂化轨道类型由 变为 。
答案：(1)sp3 (2)sp3、sp (3)sp2、sp
(4)sp3 sp2
分子(离子)空间结构的判断
4.(1)指出下列粒子的空间结构。
①H2S ；②BeF2 ；
③PF3 ；④SO3 。
(2)在BF3分子中，F－B－F的键角是 ，硼原子的杂化轨道类型为 ，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF4－的空间结构为 。
(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被－NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。NH3分子的空间结构是 ；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是 。
(4)SO42－的空间结构是 ，其中硫原子的杂化轨道类型是 。
答案：(1)①V形 ②直线形 ③三角锥形 ④平面三角形
(2)120° sp2 正四面体形
(3)三角锥形 sp3
(4)正四面体形 sp3
解析：(3)NH3分子中σ键数为3，孤电子对数为1，价层电子对数为4，N原子采用sp3杂化，分子空间结构为三角锥形，N2H4中氮原子与NH3中氮原子杂化类型相同，均为sp3杂化。
5.V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。
(1)SO2分子中S原子价层电子对数是 ，分子的空间结构为 ；气态SO3为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为 。
(2)SO3的三聚体环状结构如图所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为 。
答案：(1)3 V形 sp2 (2)sp3
解析：(2)SO3的三聚体环状结构中，S原子形成4个σ键，则S原子采取sp3杂化。
考点二 等电子原理及应用
1.基本观点
化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子具有相同的空间结构和相同的化学键类型等结构特征。
2.确定等电子体的方法(举例)
变换过程中注意电荷改变，并伴有元素种类的改变。
1.下列几组微粒互为等电子体的是( )
①N2和CO ②NO和O2＋ ③CO2和CS2
④N2O和N3－ ⑤NO2－和O3 ⑥BF3和SO3
A.①②③B.④⑤⑥
C.①③④⑥D.①②③④⑤⑥
答案：D
2.下列物质的分子与O3分子的结构最相似的是( )
A.H2OB.CO2
C.SO2D.BeCl2
答案：C
3.美国科学家合成了含有N5＋的盐类，含有该离子的盐是高能爆炸物质，该离子的结构呈V形，如图所示。以下有关该物质的说法不正确的是( )
A.每个N5＋中含有35个质子和34个电子
B.该离子中有非极性键和配位键
C.该离子中含有4个π键
D.与PCl4＋互为等电子体
答案：D
解析：1个氮原子中含有7个质子、7个电子，则1个N5分子中含有35个质子、35个电子，N5＋是由N5分子失去1个电子得到的，则1个N5＋离子中有35个质子，34个电子，故A项正确；N5＋中氮氮三键是非极性共价键，中心的氮原子有空轨道，两边的2个氮原子提供孤电子对形成配位键，故B项正确；1个氮氮三键中含有2个π键，所以该离子中含有4个π键，故C项正确；N5＋和PCl4＋具有相同原子数，但价电子数分别为24、32，不是等电子体，故D项错误。
熟悉常见的等电子体及空间结构
1.正误判断
(1)(2024·河北卷)NH4ClO4中的阴、阳离子有相同的VSEPR模型和空间结构 ( )
(2)(2024·河北卷)在C60、石墨、金刚石中，碳原子有sp、sp2和sp3三种杂化方式 ( )
(3)(2024·湖北卷)VSEPR理论认为VSEPR模型与分子的空间结构相同 ( )
(4)(2024·湖北卷)sp3杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道混杂而成 ( )
(5)(2024·江苏卷)石墨转化为金刚石，碳原子类型轨道的杂化由sp3转变为sp2 ( )
(6)(2024·甘肃卷)苯和苯酚中C的杂化方式相同 ( )
(7)(2024·黑吉辽卷)PCl3的空间结构：平面三角形 ( )
答案：(1)√ (2)× (3)× (4)√ (5)×(6)√ (7)×
2.(2022·山东卷)AlN、GaN属于第三代半导体材料，二者成键结构与金刚石相似，晶体中只存在N－Al键、N－Ga键。下列说法错误的是( )
A.GaN的熔点高于AlN
B.晶体中所有化学键均为极性键
C.晶体中所有原子均采取sp3杂化
D.晶体中所有原子的配位数均相同
答案：A
解析：AlN、GaN的成键结构与金刚石相似，均为共价晶体，由于Al原子的半径小于Ga，N－Al的键长小于N－Ga的键长，则N－Al的键能较大，键能越大则其对应的共价晶体的熔点越高，故GaN的熔点低于AlN，A说法错误；不同种元素的原子之间形成的共价键为极性键，故两种晶体中所有化学键均为极性键，B说法正确；金刚石中每个C原子形成4个共价键(即C原子的价层电子对数为4)，C原子无孤电子对，故C原子均采取sp3杂化，AlN、GaN与金刚石互为等电子体，金刚石中C为sp3杂化，则AlN、GaN晶体中所有原子均采取sp3杂化，配位数均为4，C、D说法正确。
3.(2024·安徽卷)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＋2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Ni原子价电子排布式为3d84s2
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－与Ni形成共价键，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，第一电离能呈增大趋势，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.(1)(2024·浙江1月选考)H2N－NH2＋H＋ H2N－NH3＋，其中－NH2的N原子杂化方式为 。
(2)(2024·北京卷)SnCl2和SnCl4是锡的常见氯化物，SnCl2可被氧化得到SnCl4。
①SnCl2分子的VSEPR模型名称是 。
②SnCl4的Sn－Cl键是由锡的 轨道与氯的3p轨道重叠形成σ键。
(3)(2024·山东卷)[BMIM]＋BF4－(见图)是MnOx晶型转变的诱导剂。BF4－的空间结构为 ；[BMIM]＋中咪唑环存在Π56大π键，则N原子采取的轨道杂化方式为 。
(4)(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 。
答案：(1)sp3
(2)①平面三角形 ②sp3杂化
(3)正四面体形 sp2
(4)C sp3
一、微粒空间结构的判断
熟记常见分子(离子)的空间结构
二、大π键(离域π键)
1.形成条件
(1)中心原子采取sp或sp2杂化。
(2)参与形成大π键的多个原子应在同一个平面或同一直线上。
2.大π键共用电子数分析方法
(1)大π键中共用电子的数目等于垂直于分子或离子平面的p轨道中的电子数目总和。
(2)判断出中心原子的杂化方式，并画出价层电子轨道表示式。未参与成键的杂化轨道，优先填充两个电子，形成孤电子对，杂化轨道中的电子不参与形成大π键。
(3)根据配位原子的价层电子轨道表示式，判断配位原子中未参与成键且垂直该分子或离子平面的p轨道中电子数目(单电子优先形成π键)。
3.Πnm中m和n的计算方法
(1)ABx型的分子或离子
①m为原子个数：一般粒子有几个原子，就是几个p轨道，如：SO2有3个原子形成π键，则m＝3。
②n值的计算
a.分析出参与形成离域π键的每个原子形成几个σ键。
b.形成σ键后，若只有一个单电子，则该电子参与形成大π键，若没有单电子，则最多有一对孤电子参与形成大π键。
(2)多个中心原子(AxBy)型的分子或离子
①m为原子个数：一般粒子有几个原子，就是几个p轨道，如：SO2有3个原子形成π键，则m＝3。
②n值的计算
a.分析出参与形成离域π键的每个原子形成几个σ键。
b.形成σ键后，若只有一个单电子，则该电子参与形成大π键，若没有单电子，则最多有一对孤电子参与形成大π键。
1.(1)(2024·杭州模拟)含有碳元素的有机化合物分布极广，最简单的为碳正离子(CH3＋)，该离子的空间结构为 ；如图是叶绿素的结构示意图，配体是一种平面大环有机物，该结构中N原子的杂化方式为 ，C－N σ键有 个。
(2)(2025·天津模拟)常用KSCN溶液检验Fe3＋的存在，KSCN中四种元素的电负性由小到大的顺序为 (用元素符号表示)，SCN－的空间结构为 ，中心原子的杂化类型为 。
(3)(2024·杭州模拟)已知RbH2PO2是次磷酸的正盐，H3PO2的结构式为 ，其中P采取 杂化方式。
(4)(2025·济南模拟)非金属氮化物在生产、生活和科研中应用广泛。回答下列问题：
氟化硝酰(NO2F)可用作火箭推进剂中的氧化剂，NO2F中心原子的杂化方式为 。气态N2O5的分子结构为，而固态N2O5则由一种直线形的阳离子X与一种平面正三角形的阴离子Y构成，X的化学式为 ，Y的离域π键可表示为 。
答案：(1)平面三角形 sp2 8
(2)K＜C＜S＜N 直线形 sp
(3) sp3
(4)sp2 NO2＋ Π46
2.(2022·山东卷)已知吡啶()中含有与苯类似的Π66大π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：已知吡啶中含有与苯类似的Π66大π键，则说明吡啶中N原子也是采取sp2杂化，杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对，则吡啶中N原子的价层孤电子对占据sp2杂化轨道。
3.已知：多原子分子中，若原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道，则p电子可在多个原子间运动，形成“离域π键”(或大π键)。大π键可用Πmn表示，其中m、n分别代表参与形成大π键的电子数和原子个数，如苯分子中大π键表示为Π66。按要求回答下列问题：
(1)下列微粒中存在“离域π键”的是 (填字母)。
a.O3b.SO42－c.H2Sd.NO3－
(2)N2O分子中的大π键表示为 。
(3)叠氮酸(HN3)是一种弱酸，在水中能微弱电离出H＋和N3－，则N3－中的大π键应表示为 。
答案：(1)ad (2)Π34 (3)Π34
解析：(1)形成“离域π键”的条件是“原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道”，O3为V形结构，有相互平行的p轨道，可以形成“离域π键”；硫酸根离子是正四面体结构，原子不处于同一平面内，不能形成“离域π键”；硫化氢中H原子和S原子没有平行的p轨道，不能形成“离域π键”；NO3－为平面三角形，有相互平行的p轨道，可以形成“离域π键”。(3)N3－价电子总数为16，原子总数为3，与CO2为等电子体，二者成键方式类似，形成大π键为Π34，如图。
4.氯苯分子中，C采取 杂化，杂化轨道分别与C、H(或Cl)形成σ键，并且Cl的3px轨道与C未参与杂化的2px轨道形成大π键，可表示为 (已知m中心n电子的大π键可表示为Πnm)。
答案：sp2 Π78
解析：氯苯分子中，C采取sp2杂化，垂直苯环平面方向上由6个C(各提供1个p电子)和1个Cl(提供2个p电子)形成7中心8电子的大π键Π78。
5.离子液体熔点很低，常温下呈液态，阴阳离子可自由移动，因此离子液体在电池中可作为 ，某离子液体的结构如图所示，其中碳原子杂化方式为 ，该离子液体中阴离子PF6－的空间结构为 ，已知其阳离子的环状结构中含有大π键，该大π键应表示为 。
答案：电解质或导体 sp2、sp3 正八面体 Π56
解析：离子液体熔点很低，常温下呈液态，阴阳离子可自由移动，因此离子液体可作为电池中的电解质或导体；由结构简式可知，饱和碳原子为sp3杂化、双键两端碳原子为sp2杂化，故碳原子杂化方式为sp2、sp3；该离子液体中阴离子PF6－中有6个共价键，根据价层电子对互斥模型可知，空间结构为正八面体；已知其阳离子的环状结构中含有大π键，由题图可知，每个C原子有一个电子参与形成大π键，每个N原子有两个电子参与形成大π键，但其中1个N失去了一个电子，故该大π键为5个原子和6个电子形成的，应表示为Π56。
6.分子中的大π键可用符号Πnm表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数。EMIM＋()中的大π键应表示为 。
答案：Π56
解析：在形成大π键过程中每个原子首先形成单键，余下的最外层单电子或者孤对电子形成大π键，构成大π键的原子有3个C和2个N，共5个原子，由题图可知，EMIM＋中碳原子、氮原子均形成三个单键，碳原子还余1个电子，氮原子还余2个电子，形成大π键，EMIM＋带1个单位正电荷，则形成大π键的电子数＝3×1＋2×2－1＝6，则EMIM＋中的大π键应表示为Π56。
1.电子对结构(或杂化方式)不相同，优先看杂化方式，键角：sp＞sp2＞sp3。
[答题模板] ×××中心原子采取×××杂化，键角为×××，而×××中心原子采取×××杂化，键角为×××。
2.电子对结构(或杂化方式)相同，看电子对间的斥力。
[答题模板] ×××分子中无孤电子对，×××分子中含有n个孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用较大，因而键角较小。
3.空间结构相同，中心原子不同或配位原子不同，看中心原子或配位原子的电负性。
[答题模板]
(1)中心原子不同，配位原子相同(AC3与BC3，若电负性：A＞B，则键角：AC3＞BC3)。原因：中心原子的电负性A强于B，中心原子的电负性越大，成键电子对离中心原子越近，斥力越大，键角也越大。
(2)中心原子相同，配位原子不同(AB3与AC3，若电负性：B＞A＞C，则键角：AB3＜AC3)。原因为电负性：B＞A＞C，在AB3中成键电子对离中心原子较远，斥力较小，因而键角较小。
1.(2024·浙江1月选考)比较键角∠HNH：H2N－NH2中的－NH2 H2N－NH3＋中的－NH3＋(填“＞”“＜”或“＝”)，请说明理由：
。
答案：＜ －NH2有孤电子对，孤电子对对成键电子对排斥力大，键角变小
2.(2023·山东卷改编)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(Π35)，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“＝”)。
答案：sp2 ＞
解析：ClO2为V形结构，且存在3原子5电子的大π键，则Cl的杂化类型为sp2；ClO2的VSEPR模型是平面三角形，因孤电子对与成键电子对间的排斥，O－Cl－O键角小于120°，而Cl2O的VSEPR模型是四面体形，存在两个孤电子对与成键电子对间的排斥，Cl－O－Cl键角小于109°28'，则O－Cl－O键角大于Cl－O－Cl键角。
3.(2023·湖南卷)
回答下列问题：
已知Et2O(乙醚)可作为配体，则分子中的C－Ga－C键角大小为Ga(CH3)3 Ga(CH3)3(Et2O)(填“＞”“＜”或“＝”)，其原因是
。
答案：＞ Ga(CH3)3中Ga为sp2杂化，为平面三角形结构，Ga(CH3)3(Et2O)中Ga为sp3杂化，为四面体结构
4.(2022·北京卷)比较SO42－和H2O分子中的键角大小并给出相应解释：

。
答案：SO42－的键角大于H2O分子的键角 SO42－中的S原子的价电子对数为4、孤电子对数为0，离子的空间结构为正四面体形，H2O分子中O原子的价电子对数为4、孤电子对数为2，分子的空间结构为V形，孤电子对对成键电子对的斥力较大，故H2O的键角较小
5.比较下列分子或离子中的键角大小(填“＞”“＜”或“＝”)：
①BF3 NCl3，H2O CS2。
②H2O NH3 CH4，SO32－ SO42－。
③H2O H2S，NCl3 PCl3。
④NF3 NCl3，PCl3 PBr3。
答案：①＞ ＜ ②＜ ＜ ＜ ③＞ ＞ ④＜ ＜
6.在分子中，键角∠HCO (填“＞”“＜”或“＝”)∠HCH。理由是
。
答案：＞ ∠HCO中存在碳氧双键，双键与单键之间的斥力大于单键与单键之间的斥力
7.Si与C元素位于同一主族，SiO2键角小于CO2的原因是
。
答案：SiO2中中心原子Si采取sp3杂化，键角为109°28'；CO2中中心原子C采取sp杂化，键角为180°
8.H3BO3分子中的O－B－O的键角 (填“大于”“等于”或“小于”)BH4－中的H－B－H的键角，判断依据是
。
答案：大于 H3BO3分子中的B采取sp2杂化，而BH4－中的B采取sp3杂化，sp2杂化形成的键角大于sp3杂化形成的键角
9.高温陶瓷材料Si3N4晶体中键角N－Si－N (填“＞”“＜”或“＝”)Si－N－Si，原因是
。
答案：＞ N原子上有孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥力更大，所以Si－N－Si键角较小
10.H2O、NH3、CH4三种分子中，键角由大到小的顺序是 ，原因为

。
答案：CH4＞NH3＞H2O CH4、NH3、H2O中心原子均为sp3杂化，CH4分子中无孤电子对，NH3分子中含有1个孤电子对，H2O分子中含有2个孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用依次增大，故键角逐渐减小
11.(1)NH3的键角 (填“＞”“＜”或“＝”)PH3的键角，原因是
。
(2)NF3的键角 (填“＞”“＜”或“＝”)NH3的键角，理由是
。
答案：(1)＞ 中心原子的电负性N强于P，中心原子的电负性越大，成键电子对离中心原子越近，斥力越大，键角也越大
(2)＜ F的电负性比H大，NF3中成键电子对离中心原子较远，斥力较小，因而键角也较小
课时测评28 价层电子对互斥模型 杂化轨道理论及应用对应学生用书P427
(时间：45分钟 满分：60分)
(本栏目内容，在学生用书中以独立形式分册装订！)
选择题1－12题，每小题3分，共36分。
1.下列关于价电子对互斥(VSEPR)理论的叙述中不正确的是( )
A.VSEPR理论可用来预测分子的空间结构
B.分子中价电子对相互排斥决定了分子的空间结构
C.分子中键角越大，价电子对相互排斥力越小，分子越稳定
D.中心原子上的孤电子对不参与互相排斥
答案：D
解析：中心原子上的孤电子对参与相互排斥，故D说法错误。
2.CH3＋、－CH3、CH3－都是重要的有机反应中间体，下列有关它们的说法错误的是( )
A.CH3－与H3O＋的空间结构均为三角锥形
B.它们的C均采取sp2杂化
C.CH3＋中的所有原子均共面
D.CH3＋与OH－形成的化合物中不含有离子键
答案：B
解析：CH3－与H3O＋中C原子与O原子的价电子对数都是4，且都含有1个孤电子对，均为三角锥形结构，A项正确；CH3－中C的价电子对数是4，根据价电子对互斥理论知，C原子的杂化类型是sp3，B项错误；CH3＋中的碳原子采取sp2杂化，所有原子均共面，C项正确；CH3＋与OH－形成的化合物是CH3OH，属于共价化合物，不含离子键，D项正确。
3.下列有机物分子中的碳原子既有sp3杂化又有sp杂化的是( )
A.CH3CH CH2 B.CH3－C≡CH
C.CH3CH2OHD.CH≡CH
答案：B
解析：CH3CH CH2中双键碳为sp2杂化、单键碳为sp3杂化，故不选A；CH3－C≡CH中三键碳为sp杂化、单键碳为sp3杂化，故选B；CH3CH2OH中碳原子均为sp3杂化，故不选C；CH≡CH中碳原子只有sp杂化，故不选D。
4.下列关于水合氢离子(H3O＋)的说法错误的是( )
A.含有极性键
B.空间结构为三角锥形
C.键角：H3O＋＜H2O
D.H3O＋和H2O中氧原子均为sp3杂化
答案：C
解析：水合氢离子中含有氢氧键，是极性键，A正确；水合氢离子中的氧原子为sp3杂化，含有一个孤电子对，空间结构为三角锥形，B正确；水分中含有两个孤电子对，孤电子对数目越多键角越小，故键角：H3O＋＞H2O，C错误；H3O＋ 和 H2O 中氧原子均为 sp3 杂化，D正确。
5.氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成，已知其阴离子的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的杂化方式为( )
A.直线形 sp杂化
B.V形 sp2杂化
C.三角锥形 sp3杂化
D.平面三角形 sp2杂化
答案：A
解析：氮的最高价氧化物为N2O5，根据N元素的化合价为＋5和原子组成，可知阴离子为NO3－、阳离子为NO2＋，NO2＋中N原子形成了2个σ键，孤电子对数目为0，所以杂化类型为sp，阳离子的空间结构为直线形，故A项正确。
6.下列中心原子的杂化轨道类型和分子空间结构不正确的是( )
A.PCl3中P原子sp3杂化，为三角锥形
B.BCl3中B原子sp2杂化，为平面三角形
C.CS2中C原子sp杂化，为直线形
D.H2S分子中，S为sp杂化，为直线形
答案：D
解析：PCl3分子中P原子形成3个σ键，孤电子对数为1，为sp3杂化，三角锥形，A正确；BCl3分子中B原子形成3个σ键，孤电子对数为0，为sp2杂化，平面三角形，B正确；CS2分子中C原子形成2个σ键，孤电子对数为0，为sp杂化，直线形，C正确；H2S分子中，S原子形成2个σ键，孤电子对数为2，为sp3杂化，V形，D错误。
7.BeCl2是共价分子，可以以单体、二聚体和多聚体形式存在，三者结构简式依次为Cl－Be－Cl、、。
其单体、二聚体和多聚体中Be的杂化轨道类型依次为( )
A.sp3、sp2、spB.sp2、 sp、sp3
C.sp2、sp3、spD.sp、sp2、sp3
答案：D
解析：Cl－Be－Cl中Be原子形成2个Be－Cl，没有孤电子对，杂化轨道数目为2，杂化轨道类型为sp；中Be原子形成3个Be－Cl，没有孤电子对，杂化轨道数目为3，杂化轨道类型为sp2；中Be原子形成4个Be－Cl，没有孤电子对，杂化轨道数目为4，杂化轨道类型为sp3，故选D。
8.血红素是吡咯(C4H5N)的重要衍生物，血红素(含Fe2＋)可用于治疗缺铁性贫血。吡咯的结构为。已知吡咯分子中的各个原子均在同一平面内，则吡咯分子中N原子的杂化类型为( )
A.spB.sp2
C.sp3 D.没有杂化轨道
答案：B
解析：已知吡咯分子中氮原子与其相连的原子均在同一平面内，则氮原子的杂化类型为sp2。
9.下表中各粒子、粒子对应的空间结构及解释均正确的是( )
答案：D
解析：NH2－中N原子的价层电子对数为2＋5+1－22＝4，孤电子对数为2，采取sp3杂化，空间结构为V形，故A错误；SO2中S原子的价层电子对数为2＋6－2×22＝3，孤电子对数为1，采取sp2杂化，空间结构为V形，故B错误；CO32－中C原子的价层电子对数为3＋4+2－2×32＝3，孤电子对数为0，采取sp2杂化，空间结构为平面三角形，故C错误。
10.六氟化硫分子呈正八面体结构(如图所示)，在高电压下仍有良好的绝缘性，性质稳定，在电器工业方面有着广泛的用途，但逸散到空气中会引起强温室效应。下列有关六氟化硫的推测正确的是( )
A.SF6各原子均为8电子稳定结构
B.S原子轨道杂化方式与SO3中的S一样
C.六氟化硫分子中只含极性键
D.S－F是σ键，键长可能不相等
答案：C
解析：根据题图知，每个F原子和1个S原子形成1个共用电子对，每个S原子和6个F原子形成6个共用电子对，所以F原子都达到8电子稳定结构，但S原子最外层达到12个电子，A错误；SO3中S原子孤电子对数为6－3×22＝0、价层电子对数为3＋0＝3，故为sp2杂化，空间结构为平面正三角形，SF6中S原子孤电子对数为6－6×12＝0、价层电子对数为6＋0＝6，空间结构为正八面体形，不可能为sp2杂化，B错误；同种原子间形成非极性键，不同种原子间形成极性键，六氟化硫分子中的S－F均为极性键，不含非极性键，C正确；六氟化硫分子中的S－F都是σ键，六氟化硫分子为正八面体形结构，所以各键的键长与键能都相等，D错误。
11.下列分子所含碳原子中，既有sp3杂化，又有sp2杂化的是( )
答案：A
解析：乙醛中甲基中的碳原子采取sp3杂化，醛基中的碳原子采取sp2杂化，A项符合题意；丙烯腈中双键连接的两个碳原子采取sp2杂化，另一个碳原子采取sp杂化，B项不符合题意；甲醛中碳原子采取sp2杂化，C项不符合题意；丙炔中甲基中的碳原子采取sp3杂化，三键连接的两个碳原子采取sp杂化，D项不符合题意。
12.有几种阴离子的信息如下：
下列推断不正确的是( )
A.ClO3－和CO32－的价电子总数相同
B.M的化学式为ClO2－
C.ClO3－、ClO－中氯原子的杂化类型都为sp3
D.M的空间结构为V形
答案：A
解析：ClO3－和CO32－的价电子总数分别为7＋3×6＋1＝26、4＋3×6＋2＝24，不相同，A项错误；M中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ClO2－，B项正确；ClO3－中价层电子对数是3＋7+1－3×22＝4，ClO－中价层电子对数是1＋7+1－1×22＝4，因此氯原子的杂化类型都为sp3，C项正确；M为ClO2－，M中价层电子对数是2＋7+1－2×22＝4，含有2个孤电子对，所以空间结构为V形，D项正确。
13.(9分)按要求回答下列问题。
(1)(2023·全国乙卷)SiCl4的空间结构为 ，其中Si的轨道杂化形式为 。
(2)(2023·浙江1月选考)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 。
(3)(2023·北京卷)S2O32－的空间结构是 。
(4)(2021·全国甲卷)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：
含s、p、d轨道的杂化类型有：①dsp2、②sp3d、③sp3d2，中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为 (填标号)。
(5)(2021·山东卷)Xe是第5周期的稀有气体元素，与F形成的XeF2室温下易升华。XeF2中心原子的价电子对数为 ，下列对XeF2中心原子杂化方式推断合理的是 (填标号)。
A.sp B.sp2
C.sp3D.sp3d
答案：(1)正四面体形 sp3 (2)正四面体形 sp3 (3)四面体形 (4)sp3 ② (5)5 D
14.(15分)按要求回答问题。
(1)CNS－、NO2＋具有相同的通式：AX2，它们的价电子总数都是16，因此它们的结构与由第二周期两元素组成的 分子的结构相同，呈 形，NO2＋的中心原子的价电子对数为 。
(2)CO32－、NO3－等微粒具有相同的通式： ，它们的价电子总数都是 ，因此它们与由ⅥA族两元素组成的 分子的结构相同，呈 形，CO32－中心原子的价层电子对数为 。
(3)已知HN3是一种弱酸，其在水溶液中的电离方程式为HN3⇌H＋＋N3－，与N3－互为等电子体的一种分子为 ，N3－离子杂化类型为 杂化。
(4)H2SeO3的中心原子杂化类型是 ，Se的空间结构是 ，与SeO32－互为等电子体的分子有 (写一种物质的化学式即可)。
(5)B(OCH3)3中B采用的杂化类型是 。写出两个与B(OCH3)3具有相同空间结构的分子或离子： 。
答案：(1)CO2 直线 2 (2)AX3 24 SO3 平面三角 3 (3)CO2 sp (4)sp3 三角锥形 PCl3 (5)sp2 SO3、CO32－(或其他合理答案)实例
价层
电子
对数
σ键
电子
对数
孤电
子对
数
中心原子
杂化轨道
类型
VSEPR
模型
分子(离
子)空间
结构
BeCl2、CS2






BF3、SO3、CO32－






O3、SO2




SnCl4、PO43－、
NH4＋






PH3、SO32－




H2S、I3＋




实例
价层
电子
对数
σ键
电子
对数
孤电
子对
数
中心原子
杂化轨道
类型
VSEPR
模型
分子(离
子)空间
结构
BeCl2、CS2
2
2
0
sp
直线形
直线形
BF3、SO3、CO32－
3
3
0
sp2
平面
三角形
平面
三角形
O3、SO2
2
1
sp2
V形
SnCl4、PO43－、
NH4＋
4
4
0
sp3
四面
体形
正四面
体形
PH3、SO32－
3
1
sp3
三角锥形
H2S、I3＋
2
2
sp3
V形
学生用书⬇第163页
学生用书⬇第164页
等电子(价电子)类型
常见等电子体
空间结构
2原子10电子
N2、CN－、C22－、NO＋
直线形
2原子14电子
F2、O22－、Cl2
直线形
3原子16电子
CO2、N2O、CNO－、N3－、NO2＋、SCN－、
HgCl2、BeCl2(g)
直线形
3原子18电子
O3、SO2、NO2－
V形
4原子8电子
NH3、PH3、CH3－、H3O＋
三角锥形
4原子24电子
SO3(g)、CO32－、NO3－、BO33－、BF3
平面三角形
4原子26电子
SO32－、ClO3－、BrO3－、IO3－、XeO3
三角锥形
5原子8电子
CH4、SiH4、NH4＋、PH4＋、BH4－
正四面体形
5原子32电子
CCl4、SiF4、SiO44－、SO42－、ClO4－
正四面体形
12原子30电子
C6H6、N3B3H6(俗称无机苯)
平面六边形
学生用书⬇第165页
微粒组成
(A为中心原子)
实例
中心原子的孤电子对数
中心原子的杂化方式
微粒空
间结构
AB2
BeCl2、CO2、HCN
0
sp
直线形
SO2、SnBr2、NO2－
1
sp2
V形
H2O、OF2、NH2－
2
sp3
V形
AB3
BF3、SO3、CO32－
0
sp2
平面三角形
NH3、PCl3、SO32－
1
sp3
三角锥形
AB4
CH4、CHCl3、NH4＋、SO42－
0
sp3
四面体形
物质
分析方法
大π键
SO2
S、O原子的电子式分别为、，中心原子S采取sp2杂化，形成2个σ键，还有4个电子即2对孤电子，S原子最多提供1对孤电子形成大π键，O原子形成1个σ键后，还有5个电子，有1个单电子，则两个O原子的单电子参与形成大π键，故n＝2＋2×1＝4，因此SO2大π键为Π34
Π34
NO2－
N、O原子的电子式分别为、，中心原子N采取sp2杂化，形成2个σ键，还有3个电子则有1个单电子，中心N原子最多提供1个单电子形成大π键，配位O原子形成1个σ键后，还有5个电子，有1个单电子，则两个O原子的单电子参与形成大π键，由于带一个单位的负电荷，也要参与形成大π键，故n＝1＋1＋2×1＝4，因此NO2－大π键为Π34
Π34
规律
①若微粒互为等电子体，则大π键是相同的；②若为离子，n的数值遵循“阴加阳减”
CO2
C、O原子的电子式分别为、，中心原子C采取sp杂化，形成2个σ键，还有2个电子即1对孤电子，中心C原子最多提供1对孤电子形成大π键，O原子形成1个σ键后，还有5个电子，有1个单电子，则两个O原子的单电子参与形成大π键，故n＝2＋2×1＝4，因此CO2大π键为Π34
Π34
学生用书⬇第166页
同理
CO2与SCN－、NO2＋、N3－互为等电子体，则大π键是相同的，大π键为Π34
CO32－
C、O原子的电子式分别为、，中心原子C采取sp2杂化，形成3个σ键，还有1个单电子，中心C原子最多提供1个单电子形成大π键，O原子形成1个σ键后，还有5个电子，有1个单电子，则3个O原子的单电子参与形成大π键，由于带2个单位的负电荷，也要参与形成大π键，故n＝1＋2＋3×1＝6，因此CO32－大π键为Π46
Π46
同理
CO32－与NO3－、SO3互为等电子体，则大π键是相同的，大π键为Π46
物质
分析方法
大π键
C、N原子的电子式为·、，C原子都采取sp2杂化，形成3个σ键，每个C原子还有1个单电子，该单电子参与形成大π键，N原子形成2个σ键，还有3个电子，有一个单电子参与形成大π键，所以n＝5×1＋1＝6，因此其大π键为Π66
Π66
C、N原子的电子式为、，C原子都采取sp2杂化，形成3个σ键，每个C原子还有1个单电子，该单电子参与形成大π键，N原子形成3个σ键，还有1对孤电子，这对孤电子一定参与形成大π键，所以n＝4×1＋2＝6，因此其大π键为Π56
Π56
C、N原子的电子式为、，C原子都采取sp2杂化，形成3个σ键，每个C原子还有1个单电子，该单电子参与形成大π键，1号N原子形成3个σ键，还有1对孤电子，这对孤电子一定参与形成大π键，2号N原子形成2个σ键，还有3个电子，则有一个单电子参与形成大π键，所以n＝3×1＋2＋1＝6，因此其大π键为Π56
Π56
C、O原子的电子式为、·，C原子都采取sp2杂化，形成3个σ键，每个C原子还有1个单电子，该单电子参与形成大π键，O原子形成2个σ键，还有4个电子即2对孤电子，O原子最多提供1对孤电子形成大π键，所以n＝4×1＋2＝6，因此其大π键为Π56
Π56
CH2 CH－CH CH2
C原子的电子式为，C原子都采取sp2杂化，形成3个σ键，每个C原子还有1个单电子，该单电子参与形成大π键，所以n＝4×1＝4，因此其大π键为Π44
Π44
学生用书⬇第167页
学生用书⬇第168页
物质
Ga(CH3)3
Et2O
CH3I
NR3
沸点/℃
55.7
34.6
42.4
365.8
学生用书⬇第169页
选项
粒子
空间结构
解释
A
氨基负离子(NH2－)
直线形
N原子采取sp杂化
B
二氧化硫
V形
S原子采取sp3杂化
C
碳酸根离子(CO32－)
三角锥形
C原子采取sp3杂化
D
乙炔(C2H2)
直线形
C原子采取sp杂化且C原子的价电子均参与成键
阴离子
ClO4－
ClO3－
M
ClO－
中心元素化合价
＋5
＋3
＋1
中心原子杂化类型
sp3
sp3