【必備知識】
一、價層電子對互斥模型（VSEPR模型）與空間構(gòu)型
二、雜化軌道理論
1、概念：在形成分子時，由于原子的相互影響，若干能量相近的原子軌道混合起來，重新組成與原軌道數(shù)相同的一組新軌道的過程。（軌道形狀發(fā)生改變，軌道數(shù)目不改變。）
①sp雜化：由一個s軌道和一個p軌道雜化而成，雜化軌道夾角為108°，呈直線形。
②sp2雜化：由一個s軌道和兩個p軌道雜化而成，雜化軌道夾角為120°，呈平面三角形。
③sp3雜化：由一個s軌道和三個p軌道雜化而成，雜化軌道夾角為109°28′，呈四面體形。

2、價電子對數(shù)＝σ鍵電子對數(shù)＋中心原子的孤電子對數(shù)
說明：σ鍵電子對數(shù)＝中心原子結(jié)合的原子數(shù)；中心原子的孤電子對數(shù)＝1/2 (a-xb ±電荷)
①a表示中心原子的價電子數(shù)。對于主族元素：a＝原子的最外層電子數(shù)。
②x表示與中心原子結(jié)合的原子數(shù)。
③b表示與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù)，即化合價絕對值。
例1、完成下列表格
例2、判斷以下有機物中原子的雜化軌道類型。
(1)中氮原子的雜化方式 ，碳原子的雜化方式 。
(2)中氮原子的雜化方式 ，C2H2、C2H4、C2H6、HCHO中碳原子的雜化方式分別為 ， ， ， 。
(3)HOCH2CN分子中碳原子軌道的雜化類型是________。
(4)丙烯腈分子(H2C==CH—C≡N)中碳原子雜化軌道類型為________。
【答案】（1）sp3、sp2（2）sp2、sp、sp2、sp3、sp2(3)sp3和sp (4)sp2、sp
鍵角比較
1、優(yōu)先看雜化方式，鍵角：sp>sp2>sp3
2、電子對結(jié)構(gòu)(或雜化方式)相同，看電子對間的斥力。
①三鍵>雙鍵>單鍵
②孤多角?。汗聦﹄娮又g的斥力>孤對電子與共用對電子的斥力>共用電子對之間的斥力
3、空間結(jié)構(gòu)相同，中心原子相同或配位原子相同，看中心原子或配位原子的電負(fù)性。
①配大角小：中心原子相同，配體不同時，配體電負(fù)性越大，鍵角越小。
解釋：配體電負(fù)性大，對電子云的吸引力大，使成鍵電子離開中心原子，減少成鍵的斥力，鍵角越小。
②心大角大：配體相同，中心原子不同時，中心原子電負(fù)性越大，鍵角越大。
解釋：中心原子電負(fù)性大，對電子云的吸引力大，使成鍵電子靠近中心原子，增大成鍵的斥力，鍵角越大。
例3、按要求回答問題
（1）Si與C元素位于同一主族，SiO2鍵角小于CO2的原因是___________________________。
（2）H3BO3 分子中的 O—B—O 的鍵角________(填“大于”“等于”或“小于”) BHeq \\al(－,4)中的 H—B—H 的鍵角，判斷依據(jù)是______________________________________________________________。
（3）高溫陶瓷材料Si3N4晶體中鍵角N—Si—N______(填“>”“ N原子上有孤電子對，由于孤電子對與成鍵電子對的排斥力更大，使得Si—N—Si鍵角較小
（4）CH4＞NH3＞H2O CH4分子中無孤電子對，NH3分子中含有1個孤電子對，H2O分子中含有2個孤電子對，孤電子對對成鍵電子對的排斥作用依次增大，故鍵角逐漸減小
（5）①＞ 中心原子的電負(fù)性N強于P，中心原子的電負(fù)性越大，成鍵電子對離中心原子越近，斥力越大，鍵角也越大
②< F的電負(fù)性比H大，NF3中成鍵電子對離中心原子較遠(yuǎn)，斥力較小，因而鍵角也較小
(6)< (7)C2H2>C2H4>C2H6 (8)＞ π鍵斥力大于σ鍵斥力
【概念辨析】
1、價電子對互斥理論中，π鍵電子對數(shù)不計入中心原子的價電子對數(shù)( )
2、N2分子中N原子沒有雜化，分子中有1個σ鍵、2個π鍵( )
3、只要分子的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，中心原子均為sp2雜化( )
4、分子中中心原子通過sp3雜化軌道成鍵時，該分子一定為正四面體結(jié)構(gòu)( )
5、SiF4與SOeq \\al(2－,3)的中心原子均為sp3雜化( )
6、雜化軌道只用于形成共價鍵。（ ）
7、XeF2的中心原子價電子對數(shù)為6( )
8、AsCl3分子的空間構(gòu)型為三角錐形，其中As的雜化軌道類型為sp3。( )
9、六氟化硫分子空間結(jié)構(gòu)呈正八面體形，其中心原子的價電子對數(shù)為4( )
10、PhB(OH)2和中B原子的價電子對數(shù)相等(—Ph 代表苯基，—Pr 代表異丙基)( )
11、雜化前后的軌道數(shù)不變，但軌道的形狀發(fā)生了改變。（ ）
12、sp3、sp2、sp雜化軌道的夾角分別為109°28′、120°、180°。（ ）
13、S8分子中S原子采用的雜化軌道類型為sp3。（ ）
14、C2H4分子中只有以s軌道與sp2雜化軌道“頭碰頭”方式重疊而成的σ鍵。（ ）
15、BF3鍵角為120°，SnBr2鍵角大于120°。（ ）
16、H3O＋中H—O—H的鍵角比H2O中H—O—H的鍵角大。（ ）
17、已知Zn2＋的4s軌道和4p軌道可以形成sp3型雜化軌道，那么[ZnCl4]2－的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形( )
【答案】1.√ 2.√ 3.√ 4.× 5.√ 6.× 7.× 8.√ 9.× 10.× 11.√ 12.√ 13.√ 14.× 15.× 16.√ 17.√
【跟蹤練習(xí)】
1、下列描述正確的是( )
A．CS2為角形的極性分子 B．ClOeq \\al(－,3)的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形
C．SF6中有6對完全相同的成鍵電子對 D．SiF4和SOeq \\al(2－,3)的中心原子均為sp2雜化
【答案】 C
【解析】 CS2與CO2的分子結(jié)構(gòu)相似，是直線形的非極性分子，A錯誤；中心原子Cl有一個孤電子對，所以ClOeq \\al(－,3)的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，B錯誤；S有6個電子，正好與6個F形成6個共價鍵，C正確；SiF4中Si有四個σ鍵，SOeq \\al(2－,3)中S原子形成3個σ鍵，還有一個孤電子對，所以Si、S均是sp3雜化，D錯誤。
2、科學(xué)家最近研制出有望成為高效火箭推進劑的N(NO2)3(如圖所示)。已知該分子中N—N—N鍵角都是108.1°，下列有關(guān)N(NO2)3的說法正確的是( )
A．分子中N、O原子間形成的共價鍵是非極性鍵 B．分子中四個氮原子共平面
C．該物質(zhì)既有氧化性又有還原性 D．分子中四個氮原子圍成一個空間正四面體
【答案】 C
3、用價電子對互斥(VSEPR)理論可以預(yù)測許多分子或離子的空間結(jié)構(gòu)，有時也能用來推測鍵角大小，下列判斷正確的是( )
A．SO2、CS2、HI都是直線形分子 B．BF3鍵角為120°，SnF2鍵角大于120°
C．COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子 D．PCl3、NH3、PCl5都是三角錐形分子
【答案】 C
【解析】 SO2分子中含有孤電子對，不是直線形分子，是角形分子，A錯誤；BF3鍵角為120°，SnF2中有兩個成鍵電子對，一個孤電子對，孤電子對會產(chǎn)生斥力，所以鍵角小于120°，B錯誤；PCl3、NH3是三角錐形分子，PCl5是三角雙錐形分子，D錯誤。
4、下列關(guān)于價電子對互斥(VSEPR)理論的敘述中不正確的是( )
A．VSEPR理論可用來預(yù)測分子的空間結(jié)構(gòu) B．分子中價電子對相互排斥決定了分子的空間結(jié)構(gòu)
C．分子中鍵角越大，價電子對相互排斥力越小，分子越穩(wěn)定 D．中心原子上的孤電子對不參與互相排斥
【答案】 D
【解析】 中心原子上的孤電子對參與相互排斥，故D說法錯誤。
5、下列分子或離子中鍵角由大到小排列的順序是( )
①BCl3 ②NH3 ③H2O ④PCleq \\al(＋,4) ⑤HgCl2
A．⑤④①②③ B．⑤①④②③ C．④①②⑤③ D．③②④①⑤
【答案】 B
【解析】 ①BCl3中中心B原子為sp2雜化，鍵角為120°；②NH3中中心N原子為sp3雜化，NH3分子中有孤電子對存在，使鍵角小于109°28′；③H2O中中心O原子為sp3雜化，H2O分子中存在兩個孤電子對，使鍵角比NH3分子的鍵角還??；④PCleq \\al(＋,4)中中心P原子為sp3雜化，鍵角為109°28′；⑤HgCl2中中心Hg原子為sp雜化，鍵角為180°；綜上，鍵角由大到小的順序為⑤①④②③。
6、CHeq \\al(＋,3)、—CH3、CHeq \\al(－,3)都是重要的有機反應(yīng)中間體，下列有關(guān)它們的說法錯誤的是( )
A．CHeq \\al(－,3)與H3O＋的空間結(jié)構(gòu)均為三角錐形 B．它們的C均采取sp2雜化
C．CHeq \\al(＋,3)中的所有原子均共面 D．CHeq \\al(＋,3)與OH－形成的化合物中不含有離子鍵
【答案】 B
【解析】 CHeq \\al(－,3)與H3O＋中C原子與O原子的價電子對數(shù)都是4，且都含有1個孤電子對，均為三角錐形結(jié)構(gòu)，A項正確；CHeq \\al(＋,3)、—CH3、CHeq \\al(－,3)中C的價電子對數(shù)分別是3、4、4，根據(jù)價電子對互斥理論知，C原子的雜化類型分別是sp2、sp3、sp3，B項錯誤；CHeq \\al(＋,3)中的碳原子采取sp2雜化，所有原子均共面，C項正確；CHeq \\al(＋,3)與OH－形成的化合物是CH3OH，屬于共價化合物，不含離子鍵，D項正確。
7、如圖為酞菁鈷分子的結(jié)構(gòu)簡式。下列說法不正確的是( )
A．電負(fù)性：N>C>H B．4個N原子均與C形成配位鍵
C．分子中C的雜化軌道類型為sp2 D．結(jié)構(gòu)中存在σ鍵、π鍵
【答案】B
【解析】2個N原子均與C形成配位鍵
8、按要求回答問題
(1)[2021·全國甲卷，35(1)節(jié)選]SiCl4是生產(chǎn)高純硅的前驅(qū)體，其中Si采取的雜化類型為________。SiCl4可發(fā)生水解反應(yīng)，機理如下：
含s、p、d軌道的雜化類型有：①dsp2、②sp3d、③sp3d2，中間體SiCl4(H2O)中Si采取的雜化類型為________(填標(biāo)號)。
(2)[2021·全國乙卷，35(3)節(jié)選]PH3中P的雜化類型是 ________。
(3)[2021·湖南，18(2)②節(jié)選]N-甲基咪唑()中碳原子的雜化軌道類型為________。
(4)[2022·河北，17(3)]SnCleq \\al(－,3)的空間結(jié)構(gòu)為________，其中心離子雜化方式為__________。
(5)[2022·北京，15(2)]比較SOeq \\al(2－,4)和H2O分子中的鍵角大小并給出相應(yīng)解釋：____________。
(6)[2021·山東，16(3)]Xe是第5周期的稀有氣體元素，與F形成的XeF2室溫下易升華。XeF2中心原子的價電子對數(shù)為____________，下列對XeF2中心原子雜化方式推斷合理的是______________(填標(biāo)號)。
A．sp B．sp2 C．sp3 D．sp3d
(7)[2020·全國卷Ⅰ，35(3)]磷酸根離子的空間結(jié)構(gòu)為________，其中P的價電子對數(shù)為________，雜化軌道類型為________。
(8)[2018·全國卷Ⅰ，35(3)節(jié)選]LiAlH4中的陰離子空間結(jié)構(gòu)是________，中心原子的雜化形式為________。
(9)[2019·新課標(biāo)Ⅲ]NH4H2PO4中，電負(fù)性最高的元素是______；P的_______雜化軌道與O的2p軌道形成_______鍵。
(10)[2019·江蘇卷]抗壞血酸的分子結(jié)構(gòu)如圖1所示，分子中碳原子的軌道雜化類型為__________；推測抗壞血酸在水中的溶解性：____________（填“難溶于水”或“易溶于水”）。
【答案】 (1)sp3 ② (2)sp3 (3)sp3、sp2 (4)三角錐形 sp3 (5)SOeq \\al(2－,4)的鍵角大于H2O分子的鍵角，SOeq \\al(2－,4)中S原子的價電子對數(shù)為4、孤電子對數(shù)為0，離子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，H2O分子中O原子的價電子對數(shù)為4、孤電子對數(shù)為2，分子的空間結(jié)構(gòu)為角形 (6)5 D (7)正四面體形 4 sp3 (8)正四面體形 sp3 （9）O sp3 σ (10)sp3、sp2 易溶于水
【解析】 (1)Si的價電子對數(shù)為4，故Si采取sp3雜化；SiCl4(H2O)的Si價電子對數(shù)為5，采取sp3d雜化。
(2)PH3中中心原子的價電子對數(shù)為3＋eq \f(1,2)×(5－3×1)＝4，故P原子的雜化方式為sp3。
(3)N-甲基咪唑分子中含有甲基和碳碳雙鍵，則該分子中碳原子的雜化軌道類型為sp3、sp2。
(6)XeF2易升華，是分子晶體，其中心原子的價電子對數(shù)為2＋eq \f(8－1×2,2)＝5，其中心原子的雜化方式為sp3d。
(7)POeq \\al(3－,4)的中心原子P的價電子對數(shù)為4，孤電子對數(shù)為0，中心原子P為sp3雜化，故POeq \\al(3－,4)的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形。
(8)LiAlH4中的陰離子是AlHeq \\al(－,4)，中心原子鋁原子含有的價電子對數(shù)是4，且不存在孤電子對，所以空間結(jié)構(gòu)是正四面體形，中心原子的雜化軌道類型是sp3雜化。
(10)該結(jié)構(gòu)中有兩種碳原子，全形成單鍵的碳原子為sp3雜化，雙鍵的碳原子為sp2雜化；根據(jù)抗環(huán)血酸分子結(jié)構(gòu)，分子中含有4個－OH，能與水形成分子間氫鍵，因此抗壞血酸易溶于水。
9、按要求回答問題
(1)Cu2＋處于[Cu(NH3)4]2＋的中心，若將配離子[Cu(NH3)4]2＋中的2個NH3換為CN－，則有2種結(jié)構(gòu)，則Cu2＋是否為sp3雜化？__________(填“是”或“否”)，理由為______________________________。
(2)V2O5溶解在NaOH溶液中，可得到釩酸鈉(Na3VO4)，該鹽陰離子的空間構(gòu)型為____；也可以得到偏釩酸鈉，其陰離子呈如圖所示的無限鏈狀結(jié)構(gòu)，則偏釩酸鈉的化學(xué)式為________。(3)SO2Cl2和SO2F2中S==O之間以雙鍵結(jié)合，S—Cl、S—F之間以單鍵結(jié)合。請你預(yù)測SO2Cl2和SO2F2分子的空間結(jié)構(gòu)為__________。SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl_____SO2F2分子中∠F—S—F(填“＜”“＞”或“＝”)。
(4)乙酸分子()中鍵角1大于鍵角2，其原因為_____________________________。
(5)NH3分子在獨立存在時，H—N—H鍵角為107.3°。如圖是[Zn(NH3)6]2＋的部分結(jié)構(gòu)以及H—N—H鍵角的測量值。解釋NH3形成如圖配合物后H—N—H鍵角變大的原因：_________________________________。
(6)AsH3分子為三角錐形，鍵角為91.80°，小于氨分子的鍵角107.3°，AsH3分子鍵角較小的原因是______________________________________________________________________________。
【答案】 (1)否 若是sp3雜化，[Cu(NH3)4]2＋的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，將配離子[Cu(NH3)4]2＋中的2個NH3換為CN－，則只有1種結(jié)構(gòu) (2)正四面體形 NaVO3 (3)四面體形 ＞ (4)C==O對C—C的斥力大于C—O對C—C的斥力 (5)NH3分子中N原子的孤電子對進入Zn2＋的空軌道形成配位鍵后，原孤電子對與成鍵電子對間的排斥作用變?yōu)槌涉I電子對間的排斥作用，排斥作用減弱 (6)砷原子的電負(fù)性小于氮原子，其共用電子對離砷核距離較遠(yuǎn)，斥力較小，鍵角較小
【解析】 (3)當(dāng)中心原子的價電子對數(shù)為4時，VSEPR模型為四面體形，硫原子無孤電子對，所以空間結(jié)構(gòu)為四面體形；配位原子得電子能力越弱，其與中心原子形成的共用電子對之間的斥力越強，F(xiàn)原子的得電子能力大于氯原子，所以SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl＞SO2F2分子中∠F—S—F。價層電子對數(shù)
2
3
4
5
6
VSEPR構(gòu)型
直線形
平面三角形
四面體
三角雙錐
正八面體
雜化類型
sp
sp2
sp3
…
…
孤對電子對數(shù)
0
0
1
0
1
2
…
…
空間構(gòu)型
直線形
平面三角形
V形
四面體
三角錐
V形
…
…
ABn
б鍵數(shù)
孤對電子對數(shù)
價電子對數(shù)
中心原子雜化軌道類型
空間構(gòu)型
SOCl2
中心原子為S
3
1
4
sp3
三角錐形
NH4+
4
0
4
sp3
四面體
SO42-
4
0
4
sp3
四面體
ClO4-
4
0
4
sp3
四面體
NH3
3
1
4
sp3
三角錐形
H2O
2
2
4
sp3
V形
SO3
3
0
3
sp2
平面三角形
BF3
3
0
3
sp2
平面三角形
SO2
2
1
3
sp2
V形
NO2
2
1
3
sp2
V形
CS2
2
0
2
sp
直線形
O3
2
1
3
sp2
平面三角形

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