第2课时 价层电子对互斥模型 等电子原理
［核心素养发展目标］ 1.了解价层电子对互斥模型，通过对价层电子对互斥模型的探究，建立判断分子空间结构的思维模型。2.了解等电子体的概念及判断方法，能用等电子原理解释物质的结构和某些性质。
一、 价层电子对互斥模型
1.价层电子对互斥模型的基本内容
（1）价电子对：包括 （又称σ键电子对）和 ，其数目用n表示。
（2）价电子对之间的相互作用
价电子对存在相互 作用，而趋向于尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取 的空间结构。
（3）价电子对分布的几何构型（又称VSEPR模型）
价电子对数目分别为2、3、4时，价电子对分布的几何构型分别为 、 、 结构。
（4）具有相同价电子对数的分子，中心原子的杂化轨道类型 ，价电子对分布的几何构型也 。
2.价电子对的计算
（1）ABm型分子的价电子对计算方法
ABm型分子（A是中心原子，B是配位原子）中价电子对数n的计算： 。
（2）在计算中心原子的价电子对数时应注意如下规定：
①作为配位原子，卤素原子和氢原子提供 个价电子，氧原子和硫原子按 计算。
②对于离子，在计算价电子对数时，还应 负离子的电荷数或 正离子的电荷数。如P中P原子价电子数应 3，而N中N原子的价电子数应 1。
③计算电子对数时，若剩余1个电子，即出现奇数电子，也把这个单电子当作1对电子处理。
④双键、三键等多重键作为1对电子看待。
3.价层电子对互斥模型与分子的几何构型
（1）中心原子不含孤电子对
分子或离子 中心原子的价电子对数 价层电子对互斥模型 分子或离子的空间结构
CO2 直线形 直线形
C 平面三角形 平面三角形
CH4 正四面体形 正四面体形
结论：对于价电子对全是成键电子对的分子或离子，价电子对的几何构型（VSEPR模型）与分子的空间结构 。
（2）中心原子含孤电子对
分子 或离子 中心原子的价电子对数 中心原子的孤电子对数 价层电子对互斥模型 分子或离子的空间结构
NH3 四面体形 三角锥形
H2O 四面体形 V形
H3O+ 四面体形 三角锥形
SO2 平面三角形 V形
结论：对于价电子对含有孤电子对的分子或离子，根据价电子对数确定价层电子对互斥模型，然后略去孤电子对在价层电子对互斥模型中占有的空间，余下的即为分子或离子的空间结构。
（3）价电子对之间的斥力大小顺序为 > > 。随着孤电子对数目的增多，孤电子对对成键电子对的排斥作用 ，使得成键电子对与成键电子对之间的键角被“压缩”而 。
如CH4、NH3、H2O的中心原子均为sp3杂化，但键角的大小为CH4 NH3 H2O。
1.用价层电子对互斥模型完成下列问题（加“·”的原子为中心原子）。
σ电子对数 孤电子对数 空间结构
H2
SCl2
PCl3
SO2
S
OF2
2.试比较H2O和H3O+键角的大小并解释其原因。
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
1.正误判断
（1）孤电子对排斥力大于σ键电子对的排斥力（ ）
（2）所有的三原子分子都是直线形结构（ ）
（3）SO2与CO2分子的组成相似，故它们的空间结构相同（ ）
（4）由价层电子对互斥模型可知SnBr2分子中Sn—Br键的键角小于180°（ ）
2.下列分子或离子的中心原子上未参与成键的价电子对最多的是（ ）
A.H2O B.HCl
C.N D.PCl3
3.用价层电子对互斥模型预测H2S和NH3的空间结构是（ ）
A.直线形；三角锥形
B.V形；三角锥形
C.直线形；平面三角形
D.V形；平面三角形
4.（2023·山西吕梁高二期末）下列分子中，中心原子杂化类型相同，分子空间结构也相同的是（ ）
A.H2O、SO2 B.NF3、BF3
C.NH3、CH4 D.BeCl2、CO2
几种常见分子的空间结构
（1）常见的空间结构为直线形的分子有BeCl2、HCN、C2H2、CO2等。
（2）常见的空间结构为V形的分子有H2O、H2S、SO2等。
（3）常见的空间结构为平面三角形的分子有BF3、SO3、HCHO等。
（4）常见的空间结构为三角锥形的分子有PH3、PCl3、NH3等。
（5）常见的空间结构为正四面体形的分子有CH4、CCl4、SiH4、SiF4等；是四面体形但不是正四面体形的有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等。
二、等电子原理
1.等电子原理
具有相同 和相同 的分子或离子具有相同的结构特征，这一原理称为“等电子原理”。
2.等电子体
和 都相等的分子或离子互称为等电子体。
3.等电子原理的应用
（1）利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的立体结构，如NH3与H3O+互为等电子体，二者立体结构相同。
（2）应用于制造新材料。
4.寻找等电子体的常用方法
（1）同主族替换法
同主族元素最外层电子数相等，故可将粒子中一个或几个原子换成同主族元素原子，如O3与SO2、CO2与CS2互为等电子体。
（2）左右移位法
①将粒子中的两个原子换成原子序数分别增加n和减少n（n=1，2……）的原子，如N2与CO、和CNO-互为等电子体。
②将粒子中的一个或几个原子换成原子序数增加（或减少）n的元素带n个单位电荷的阳离子（或阴离子），如与、N2O和互为等电子体。
（3）叠加法
互为等电子体的微粒分别再增加一个相同的原子或同主族元素的原子，还互为等电子体，如N2O与CO2互为等电子体。
（1）只有原子数目和价电子总数相同的分子才是等电子体（ ）
（2）互为等电子体的物质，物理性质、化学性质都相似（ ）
1.已知N2与CO、CO2与COS互为等电子体，试分别写出CO、COS的电子式。
________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________
2.1919年，Langmuir提出等电子原理：原子数目相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。
（1）根据上述原理，仅由第2周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是 和 ； 和 。
（2）此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数目相同，价电子总数也相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与N互为等电子体的分子有 、 。
3.已知原子数目和价电子总数相同的离子或分子结构相似，如SO3、N都是平面三角形。那么下列分子或离子中与S有相似结构的是（ ）
A.PCl5 B.CCl4
C.NF3 D.
常见的等电子体
类型 实例 空间结构
双原子10电子的等电子体 N2、CO、NO+、、CN- 直线形
三原子16电子的等电子体 CO2、CS2、N2O、 N、、BeCl2（g） 直线形
三原子18电子的等电子体 N、O3、SO2 V形
四原子24电子的等电子体 N、C、B、 C、BF3、SO3（g） 平面三角形
五原子32电子的等电子体 SiF4、CCl4、B、 S、P 正四面体形
答案精析
一、
1.（1）成键电子对 孤电子对 （2）排斥 对称
（3）直线形 平面三角形 正四面体 （4）相同 相同
2.（1）n=
（2）①1 不提供价电子 ②加上 减去 加上 减去
3.（1）2 3 4 相同
（2）4 1 4 2 4 1 3 1
（3）孤电子对与孤电子对之间的斥力 孤电子对与成键电子对之间的斥力 成键电子对与成键电子对之间的斥力 增强 减小 > >
思考交流
1.
σ电子对数 孤电子对数 空间结构
H2 2 2 V形
SCl2 2 2 V形
PCl3 3 1 三角锥形
SO2 2 1 V形
S 4 0 正四面体形
OF2 2 2 V形
2 2 V形
2.键角：H3O+>H2O。H2O和H3O+中的中心O原子价电子对数都为4，但H3O+中心O原子有1对孤电子对，H2O中心O原子有2对孤电子对，对成键电子对的排斥作用增大，故键角：H3O+>H2O。
应用体验
1.（1）√ （2）× （3）× （4）√
2.A ［A项，氧原子有2对未成键的价电子对；B项，HCl分子属于AB型分子，没有中心原子；C项，N的中心原子的价电子全部参与成键；D项，磷原子有1对未成键的价电子对。］
3.B ［H2S中S原子的价电子对数为=4，含有2对孤电子对，所以其空间结构为V形；NH3中N原子的价电子对数为=4，含有1对孤电子对，所以其空间结构为三角锥形。］
4.D ［根据杂化轨道理论：H2O分子中O原子的杂化方式为sp3，空间结构为V形，SO2分子中S原子的杂化方式为sp2，空间结构为V形，A不符合题意；NF3分子中N原子的杂化方式为sp3，空间结构为三角锥形，BF3分子中B原子的杂化方式为sp2，空间结构为平面三角形，B不符合题意；NH3分子中N原子的杂化方式为sp3，空间结构为三角锥形，CH4分子中C原子的杂化方式为sp3，空间结构为正四面体形，C不符合题意；BeCl2分子中Be原子杂化方式为sp，空间结构为直线形，CO2分子中C原子杂化方式为sp，空间结构为直线形，D符合题意。］
二、
1.价电子数 原子数
2.原子数目 价电子总数
正误判断
（1）× （2）×
应用体验
1.
2.（1）N2 CO CO2 N2O （2）SO2 O3
解析 （1）仅由第2周期元素组成的共价分子，如N2与CO原子数均为2、电子总数均为14，CO2与N2O原子数均为3、电子总数均为22。
（2）依题意，只要原子数目相同，价电子总数也相同，即可互称为等电子体，N为三原子，其价电子总数为5+6×2+1=18，SO2、O3也为三原子，各分子价电子总数均为6×3=18。
3.B ［S的原子数为5，价电子数为32，CCl4的原子数为5，价电子数为4+4×7=32，故CCl4与S有相似结构（均为正四面体形）。］(共78张PPT)
第2课时
专题4 第一单元 分子的空间结构
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价层电子对互斥模型 等电子原理
1.了解价层电子对互斥模型，通过对价层电子对互斥模型的探究，建立判断分子空间结构的思维模型。
2.了解等电子体的概念及判断方法，能用等电子原理解释物质的结构和某些性质。
核心素养
发展目标
内容索引
一、价层电子对互斥模型
二、等电子原理
课时对点练
价层电子对互斥模型
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一
1.价层电子对互斥模型的基本内容
(1)价电子对：包括 (又称σ键电子对)和 ，其数目用n表示。
(2)价电子对之间的相互作用
价电子对存在相互 作用，而趋向于尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取 的空间结构。
一、价层电子对互斥模型
成键电子对
孤电子对
排斥
对称
(3)价电子对分布的几何构型(又称VSEPR模型)
价电子对数目分别为2、3、4时，价电子对分布的几何构型分别为 、
、 结构。
(4)具有相同价电子对数的分子，中心原子的杂化轨道类型 ，价电子对分布的几何构型也 。
直线形
平面三角形
正四面体
相同
相同
2.价电子对的计算
(1)ABm型分子的价电子对计算方法
ABm型分子(A是中心原子，B是配位原子)中价电子对数n的计算：
____________________________________________________。
n=
(2)在计算中心原子的价电子对数时应注意如下规定：
①作为配位原子，卤素原子和氢原子提供 个价电子，氧原子和硫原子按 计算。
②对于离子，在计算价电子对数时，还应 负离子的电荷数或
正离子的电荷数。如P中P原子价电子数应 3，而N中N原子的价电子数应 1。
1
不提供价电子
加上
减去
加上
减去
③计算电子对数时，若剩余1个电子，即出现奇数电子，也把这个单电子当作1对电子处理。
④双键、三键等多重键作为1对电子看待。
分子或离子 中心原子的价电子对数 价层电子对互斥模型 分子或离子的空间结构
CO2 ____ 直线形
直线形
3.价层电子对互斥模型与分子的几何构型
(1)中心原子不含孤电子对
2
分子或离子 中心原子的价电子对数 价层电子对互斥模型 分子或离子的空间结构
C ____ 平面三角形
平面三角形
CH4 ____ 正四面体形
正四面体形
3
4
结论：对于价电子对全是成键电子对的分子或离子，价电子对的几何构型(VSEPR模型)与分子的空间结构 。
相同
分子或离子 中心原子的价电子对数 中心原子的孤电子对数 价层电子对互斥模型 分子或离子的空间结构
NH3 ___ ___ 四面体形
三角锥形
H2O ___ ___ 四面体形
V形
(2)中心原子含孤电子对
4
1
4
2
分子或离子 中心原子的价电子对数 中心原子的孤电子对数 价层电子对互斥模型 分子或离子的空间结构
H3O+ ___ ___ 四面体形
三角锥形
SO2 ___ ___ 平面三角形
V形
4
1
3
1
结论：对于价电子对含有孤电子对的分子或离子，根据价电子对数确定价层电子对互斥模型，然后略去孤电子对在价层电子对互斥模型中占有的空间，余下的即为分子或离子的空间结构。
(3)价电子对之间的斥力大小顺序为 >___
> 。随着孤电子对数目的增多，孤电子对对成键电子对的排斥作用 ，使得成键电子对与成键电子对之间的键角被“压缩”而 。
如CH4、NH3、H2O的中心原子均为sp3杂化，但键角的大小为CH4 NH3
H2O。
孤电子对与孤电子对之间的斥力
电子对与成键电子对之间的斥力
孤
成键电子对与成键电子对之间的斥力
增强
减小
>
>
1.用价层电子对互斥模型完成下列问题(加“·”的原子为中心原子)。
σ电子对数 孤电子对数 空间结构
H2 ____ ____ ______
Cl2 ____ ____ ______
Cl3 ____ ____ __________
O2 ____ ____ ______
2
2
V形
2
2
V形
3
1
三角锥形
2
1
V形
σ电子对数 孤电子对数 空间结构
____ ____ ____________
F2 ____ ____ ______
____ ____ ______
4
0
正四面体形
2
2
V形
2
2
V形
2.试比较H2O和H3O+键角的大小并解释其原因。
提示 键角：H3O+>H2O。H2O和H3O+中的中心O原子价电子对数都为4，但H3O+中心O原子有1对孤电子对，H2O中心O原子有2对孤电子对，对成键电子对的排斥作用增大，故键角：H3O+>H2O。
1.正误判断
(1)孤电子对排斥力大于σ键电子对的排斥力
(2)所有的三原子分子都是直线形结构
(3)SO2与CO2分子的组成相似，故它们的空间结构相同
(4)由价层电子对互斥模型可知SnBr2分子中Sn—Br键的键角小于180°
×
√
√
×
2.下列分子或离子的中心原子上未参与成键的价电子对最多的是
A.H2O B.HCl C.N D.PCl3
√
A项，氧原子有2对未成键的价电子对；
B项，HCl分子属于AB型分子，没有中心原子；
C项，N的中心原子的价电子全部参与成键；
D项，磷原子有1对未成键的价电子对。
3.用价层电子对互斥模型预测H2S和NH3的空间结构是
A.直线形；三角锥形 B.V形；三角锥形
C.直线形；平面三角形 D.V形；平面三角形
√
H2S中S原子的价电子对数为=4，含有2对孤电子对，所以其空间结构为V形；NH3中N原子的价电子对数为=4，含有1对孤电子对，
所以其空间结构为三角锥形。
4.(2023·山西吕梁高二期末)下列分子中，中心原子杂化类型相同，分子空间结构也相同的是
A.H2O、SO2 B.NF3、BF3
C.NH3、CH4 D.BeCl2、CO2
√
根据杂化轨道理论：H2O分子中O原子的杂化方式为sp3，空间结构为V形，SO2分子中S原子的杂化方式为sp2，空间结构为V形，A不符合题意；
NF3分子中N原子的杂化方式为sp3，空间结构为三角锥形，BF3分子中B原子的杂化方式为sp2，空间结构为平面三角形，B不符合题意；
NH3分子中N原子的杂化方式为sp3，空间结构为三角锥形，CH4分子中C原子的杂化方式为sp3，空间结构为正四面体形，C不符合题意；
BeCl2分子中Be原子杂化方式为sp，空间结构为直线形，CO2分子中C原子杂化方式为sp，空间结构为直线形，D符合题意。
归纳总结
几种常见分子的空间结构
(1)常见的空间结构为直线形的分子有BeCl2、HCN、C2H2、CO2等。
(2)常见的空间结构为V形的分子有H2O、H2S、SO2等。
(3)常见的空间结构为平面三角形的分子有BF3、SO3、HCHO等。
(4)常见的空间结构为三角锥形的分子有PH3、PCl3、NH3等。
(5)常见的空间结构为正四面体形的分子有CH4、CCl4、SiH4、SiF4等；是四面体形但不是正四面体形的有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等。
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二
等电子原理
二、等电子原理
1.等电子原理
具有相同 和相同 的分子或离子具有相同的结构特征，这一原理称为“等电子原理”。
2.等电子体
和 都相等的分子或离子互称为等电子体。
价电子数
原子数
原子数目
价电子总数
3.等电子原理的应用
(1)利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的立体结构，如NH3与H3O+互为等电子体，二者立体结构相同。
(2)应用于制造新材料。
4.寻找等电子体的常用方法
(1)同主族替换法
同主族元素最外层电子数相等，故可将粒子中一个或几个原子换成同主族元素原子，如O3与SO2、CO2与CS2互为等电子体。
(2)左右移位法
①将粒子中的两个原子换成原子序数分别增加n和减少n(n=1，2……)的原子，如N2与CO、和CNO-互为等电子体。
②将粒子中的一个或几个原子换成原子序数增加(或减少)n的元素带n个单位电荷的阳离子(或阴离子)，如与、N2O和互为等电子体。
(3)叠加法
互为等电子体的微粒分别再增加一个相同的原子或同主族元素的原子，还互为等电子体，如N2O与CO2互为等电子体。
(1)只有原子数目和价电子总数相同的分子才是等电子体
(2)互为等电子体的物质，物理性质、化学性质都相似
×
×
1.已知N2与CO、CO2与COS互为等电子体，试分别写出CO、COS的电子式。
提示
2.1919年，Langmuir提出等电子原理：原子数目相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。
(1)根据上述原理，仅由第2周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是 和 ； 和 。
N2
CO
CO2
N2O
仅由第2周期元素组成的共价分子，如N2与CO原子数均为2、电子总数均为14，CO2与N2O原子数均为3、电子总数均为22。
(2)此后，等电子原理又有所发展。例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子数目相同，价电子总数也相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。在短周期元素组成的物质中，与N互为等电子体的分子有 、 。
SO2
O3
依题意，只要原子数目相同，价电子总数也相同，即可互称为等电子体，N为三原子，其价电子总数为5+6×2+1=18，SO2、O3也为三原子，各分子价电子总数均为6×3=18。
3.已知原子数目和价电子总数相同的离子或分子结构相似，如SO3、N都是平面三角形。那么下列分子或离子中与S有相似结构的是
A.PCl5 B.CCl4 C.NF3 D.
√
S的原子数为5，价电子数为32，CCl4的原子数为5，价电子数为4+4×7=32，故CCl4与S有相似结构(均为正四面体形)。
归纳总结
常见的等电子体
类型 实例 空间结构
双原子10电子的等电子体 N2、CO、NO+、、CN- 直线形
三原子16电子的等电子体 CO2、CS2、N2O、N、、BeCl2(g) 直线形
归纳总结
类型 实例 空间结构
三原子18电子的等电子体 N、O3、SO2 V形
四原子24电子的等电子体 N、C、B、C、BF3、SO3(g) 平面三角形
五原子32电子的等电子体 SiF4、CCl4、B、S、P 正四面体形
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课时对点练
题组一 价电子对数的确定
1.下列微粒中，含有孤电子对的是
A.SiH4 B.H2O
C.CH4 D.N
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
2.乙醇分子中氧原子的价电子对数为
A.1 B.2 C.3 D.4
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
乙醇的结构简式为CH3CH2—O—H，氧与氢原子、碳原子成键，即氧原子有2对σ键电子对。由于碳原子只拿出一个电子与氧原子成键，故
氧原子的价电子对数为=4。
3.下列分子的中心原子上带有一对孤电子对的是
①BeCl2 ②CH4 ③NH3 ④CH2O ⑤SO2 ⑥H2S
A.①②③⑤⑥ B.③④
C.④⑥ D.③⑤
1
2
3
4
5
6
7
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14
15
16
√
①BeCl2中价电子对数为=2，孤电子对数为0；
②CH4中孤电子对数为0；
③NH3中孤电子对数为1；
④CH2O中价电子对数为=3，孤电子对数为0；
⑤SO2中价电子对数为=3，孤电子对数为1；
⑥H2S中价电子对数为=4，孤电子对数为2；
中心原子上带有一对孤电子对的是③⑤。
1
2
3
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15
16
题组二 利用价层电子对互斥模型判断微粒的空间结构
4.下列关于价层电子对互斥模型的叙述不正确的是
A.价层电子对互斥模型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.中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与相互排斥
D.分子中键角越大，价电子对相互排斥力越大，分子越稳定
√
1
2
3
4
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6
7
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1
2
3
4
5
6
7
8
9
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11
12
13
14
15
16
价层电子对互斥模型可以用来预测分子的空间结构，注意实际空间结构要去掉孤电子对，A正确；
空间结构与价电子对相互排斥有关，所以分子中价电子对相互排斥决定了分子的空间结构，B正确；
中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与相互排斥，且孤电子对间的斥力>孤电子对和成键电子对间的斥力，C正确。
5.利用价层电子对互斥模型可以预测许多分子或离子的空间结构，也可推测键角的大小，下列判断正确的是
A.CS2是V形分子
B.SnBr2的键角大于120°
C.BF3是三角锥形分子
D.N的键角等于109°28'
√
1
2
3
4
5
6
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8
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16
1
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5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
CS2的中心原子的价电子对数为=2，不含孤电子对，CS2为直线形
分子，A项错误；
SnBr2的中心原子的价电子对数为=3，孤电子对数为1，SnBr2为
V形，孤电子对对成键电子对的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，所以SnBr2的键角小于120°，B项错误；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
BF3的中心原子的价电子对数为=3，不含孤电子对，BF3为平面
三角形，C项错误；
N=4，不含孤电子对，N为正
四面体形，N的键角等于109°28'，D项正确。
6.下列有关描述正确的是
A.N为V形微粒
B.Cl的空间结构为平面三角形
C.N的价层电子对互斥模型、空间结构均为平面三角形
D.Cl的价层电子对互斥模型、空间结构相同
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
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N中N原子的价电子对数为=3，没有孤电子对，N为平面三角形微粒，A项错误、C项正确；
Cl中Cl原子的价电子对数为=4，孤电子对数为1，价层电子对互斥模型为四面体形而空间结构为三角锥形，B、D项错误。
7.(2024·山东聊城高二检测)价层电子对互斥模型可用来预测分子的空间结构。下列微粒的价层电子对互斥模型与其粒子的空间结构不一致的是
A.SO2 B.N
C.N D.Cl
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二氧化硫中S的价电子对数为=3，有1对孤电子对，价层电子对互斥模型为平面三角形，空间结构为V形，二者不一致，A符合题意；
铵根离子中N的价电子对数为=4，无孤电子对，价层电子对互斥模型和空间结构均为正四面体形，B不符合题意；
N中N的价电子对数为=3，无孤电子对，价层电子对互斥模型和空间结构均为平面三角形，C不符合题意；
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高氯酸根离子中Cl的价电子对数为=4，无孤电子对，价层电子对互斥模型和空间结构均为正四面体形，D不符合题意。
8.美国化学家鲍林教授具有独特的化学想象力：只要给他物质的分子式，他就能大体上想象出这种物质的分子结构模型。多核离子所带电荷可以认为是中心原子得失电子所致，根据价层电子对互斥模型，下列离子中所有原子都在同一平面上的一组是
A.N和N B.H3O+和Cl
C.N和C D.P和S
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√
题组三 等电子原理及其应用
9.与N互为等电子体的是
A.SO2 B.BF3
C.CH4 D.NO2
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10.根据等电子原理判断，下列说法错误的是
A.B3N3H6分子中所有原子均在同一平面上
B.B3N3H6分子中存在双键，可发生加成反应
C.H3O+和NH3互为等电子体，均为三角锥形结构
D.CH4和N互为等电子体，均为正四面体结构
√
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等电子原理是指具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子具有相同的结构特征。苯与B3N3H6互为等电子体，因此，它们的结构相同，苯分子中所有的原子均在同一平面上，苯分子中不存在双键，存在大π键，A正确、B错误；
H3O+和NH3互为等电子体，NH3为三角锥形结构，则H3O+也是三角锥形结构；CH4和N互为等电子体，CH4是正四面体结构，所以N也是正四面体结构，C、D正确。
11.氯元素有多种化合价，可形成Cl2O、Cl-、ClO-、、、等微粒。下列说法错误的是
A.键角：>>
B.Cl2O的空间结构为V形
C.、、中Cl的杂化方式相同
D.基态Cl原子核外电子的空间运动状态有9种
√
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Cl、Cl和Cl的价电子对数都为4，孤电子对数分别为2、1、0，孤电子对数越多，对成键电子对的斥力越大，成键原子的键角越小，则键角的大小顺序为ClCl2O中O有两对孤电子对，价电子对数为2+2=4，所以O为sp3杂化，Cl2O的空间结构为V形，B正确；
Cl、Cl和Cl的价电子对数都为4，微粒中Cl原子都采用sp3杂化，杂化方式相同，C正确；
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基态氯原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，核外有9种原子轨道，故基态原子的核外电子的空间运动状态有9种，D正确。
12.有X、Y两种活性反应中间体微粒，均含有1个碳原子和3个氢原子，其
空间结构模型如图所示： ， 。下列说法错误的是
A.X的组成为C B.Y的组成为C
C.X的价电子对数为4 D.Y中键角小于120°
√
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由图可知，X为平面三角形结构，其碳原子
应该有3个价电子对，其组成为C，A项
正确、C项错误；
Y为三角锥形，其碳原子有4个价电子对，故其组成为C，键角小于120°，B、D项正确。
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13.用价层电子对互斥模型可以预测许多分子或离子的空间结构，有时也能用来推测键角大小。下列判断正确的是
A.H2O、CS2都是直线形的分子
B.BF3键角为120°，SnBr2键角大于120°
C.CH2O、BF3都是平面三角形的分子
D.PCl3、PCl5都是三角锥形的分子
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CS2的中心原子的价层电子对数为2，没有孤电子对，分子的空间结构为直线形，
H2O中O原子的价层电子对数为=4，而且含有2个孤电子对，分子的空间结构
为V形，故A错误；
BF3中B的价层电子对数为=3，所以为平面三角形结构，键角为120°，SnBr2中Sn的价层电子对数为=3，含有一个孤电子对，为V形结构，孤电子对与成
键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，所以SnBr2的键角小于120°，故B错误；
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CH2O中碳原子形成3个σ键，为平面三角形结构，BF3为平面三角形结构，故C正确；
PCl3中P的价层电子对数为=4，含有一个孤电子对，所以PCl3为三角锥形结构；PCl5中价层电子对数为=5，且不含孤电子对，为
三角双锥形结构，故D错误。
14.(2024·山东淄博一中高二期末)Zn、V、Cu、In、S和Se等原子是生物医药、太阳能电池等领域的理想荧光材料。回答下列问题：
(1)49In的外围电子排布式为 。
(2)Zn、O、S和Se的电负性由大到小的顺序为 。制备荧光材料过程中会产生少量S、V，其中V原子采用 杂化，V的空间结构为 ，S的空间结构为 。
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5s25p1
O>S>Se>Zn
sp3
正四面体
三角锥形
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同一周期从左到右，元素的电负性依次增大，同一主族从上到下，元素的电负性依次减小，四种元素的电负性由大到小的顺序为O>S>Se> Zn。中钒原子形了4个σ键，价电子对数为×(5+3)=4，因此钒原子的杂化方式为sp3，中硫原子形成了3个σ键，价电子对数为×(6+2)=4，硫原子的杂化类型为sp3，的空间结构为三角锥形。
(3)C、N、S分别与H形成的简单氢化物中键角最小的是 ，其原因是
_______________________________________________________________
。
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H2S
三种氢化物中心原子均采取sp3杂化，H2S中心原子S上孤电子对多，对成键电子对排斥力大
CH4、NH3、H2S的中心原子均采取sp3杂化，碳原子没有孤电子对，氮原子有一对孤电子对，硫原子有两对孤电子对，因此硫原子的孤电子对对σ键电子对的排斥力大，H2S的键角最小。
(4)H、C、N、S四种元素可形成硫氰酸(H—S—C≡N)和异硫氰酸(H—N ==C==S)，异硫氰酸分子中σ键与π键的数目之比为 ，异硫氰酸沸点较高，原因是 。
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3∶2
异硫氰酸分子间形成氢键
一个异硫氰酸分子中含有一个单键和两个双键，因此异硫氰酸中σ键与π键数目之比为3∶2；硫氰酸分子中的氢原子连在硫原子上，分子间不能形成氢键，异硫氰酸分子的氢原子与氮原子相连，由于N元素电负性大，分子间能形成氢键，因此异硫氰酸的沸点较高。
15.等电子体的结构相似、物理性质相近，如N2和CO互为等电子体。部分等电子体类型、代表物质及对应的空间结构如表所示。
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等电子体类型 代表物质 空间结构
四原子24电子等电子体 SO3 平面三角形
四原子26电子等电子体 S 三角锥形
五原子32电子等电子体 CCl4 正四面体形
六原子40电子等电子体 PCl5 三角双锥形
七原子48电子等电子体 SF6 八面体形
请回答下列问题：
(1)写出下列离子的空间结构：
Br ，C ，Cl 。
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等电子体类型 代表物质 空间结构
四原子24电子等电子体 SO3 平面三角形
四原子26电子等电子体 S 三角锥形
五原子32电子等电子体 CCl4 正四面体形
六原子40电子等电子体 PCl5 三角双锥形
七原子48电子等电子体 SF6 八面体形
三角锥形
平面三角形
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分别从表格中找出各离子的等电子体，从而确定它们的空间结构。
等电子体类型 代表物质 空间结构
四原子24电子等电子体 SO3 平面三角形
四原子26电子等电子体 S 三角锥形
五原子32电子等电子体 CCl4 正四面体形
六原子40电子等电子体 PCl5 三角双锥形
七原子48电子等电子体 SF6 八面体形
(2)由第2周期元素原子构成，与F2互为等电子体的离子有 。
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等电子体类型 代表物质 空间结构
四原子24电子等电子体 SO3 平面三角形
四原子26电子等电子体 S 三角锥形
五原子32电子等电子体 CCl4 正四面体形
六原子40电子等电子体 PCl5 三角双锥形
七原子48电子等电子体 SF6 八面体形
根据等电子体的条件可知，与F2互为等电子体。
(3)SF6的空间结构如图1所示，请再按照图1的表示方法在图2中表示出OSF4分子中O、S、F原子的空间位置。已知OSF4分子中O、S间为共价双键，S、F间为共价单键。
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答案
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OSF4与表中的PCl 5互为等电子体，为三角双锥形结构，分子中只含有1个氧原子，结合“已知OSF4分子中O、S间为共价双键，S、F间为共价单键”分析O、S、F原子的空间位置。
16.硒是一种非金属，可以用作光敏材料、电解锰行业的催化剂。
(1)Se是元素周期表中34号元素，其基态原子的核外电子排布式为
。
(2)根据价层电子对互斥模型，可以推知SeO3分子的空间结构为________
，其中Se原子采用的杂化轨道类型为 。
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1s22s22p63s23p63d104s24p4(或[Ar]3d104s24p4)
平面三
角形
sp2
SeO3分子中Se原子的价电子对数为×(6+0)=3，成键电子对数为3，孤电子对数为0，所以Se原子采取sp2杂化，该分子结构为平面三角形。
(3)CSe2与CO2结构相似，CSe2分子内σ键与π键个数之比为 。CSe2首次是由H2Se与CCl4反应后制取的，CSe2分子内的键角 (填“大于”
“等于”或“小于”，下同)H2Se分子内的键角。H—Se—H键角_______
AsH3分子内的H—As—H键角。
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根据等电子原理和价层电子对互斥模型，CSe2与CO2结构相似，1个CSe2分子内σ键与π键均为2个。CSe2与CO2均为直线形分子，键角为180°，H2Se与H2O互为等电子体，Se采取sp3杂化， H—Se—H键角接近水分子内H—O—H键角(104°30')；AsH3与NH3互为等电子体，As采取sp3杂化，H—As—H键角接近107°18'。根据杂化轨道理论，中心原子采取sp杂化的键角>中心原子采取sp3杂化的键角，中心原子都采取sp3杂化时，中心原子孤电子对数越多，键角越小。
返回作业19 价层电子对互斥模型等电子原理
(分值：100分）
（选择题1~9题，每小题4分，10~13题，每小题6分，共60分）
题组一 价电子对数的确定
1.下列微粒中，含有孤电子对的是（ ）
A.SiH4 B.H2O
C.CH4 D.N
2.乙醇分子中氧原子的价电子对数为（ ）
A.1 B.2
C.3 D.4
3.下列分子的中心原子上带有一对孤电子对的是（ ）
①BeCl2 ②CH4 ③NH3 ④CH2O ⑤SO2 ⑥H2S
A.①②③⑤⑥ B.③④
C.④⑥ D.③⑤
题组二 利用价层电子对互斥模型判断微粒的空间结构
4.下列关于价层电子对互斥模型的叙述不正确的是（ ）
A.价层电子对互斥模型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.中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与相互排斥
D.分子中键角越大，价电子对相互排斥力越大，分子越稳定
5.利用价层电子对互斥模型可以预测许多分子或离子的空间结构，也可推测键角的大小，下列判断正确的是（ ）
A.CS2是V形分子
B.SnBr2的键角大于120°
C.BF3是三角锥形分子
D.N的键角等于109°28'
6.下列有关描述正确的是（ ）
A.N为V形微粒
B.Cl的空间结构为平面三角形
C.N的价层电子对互斥模型、空间结构均为平面三角形
D.Cl的价层电子对互斥模型、空间结构相同
7.（2024·山东聊城高二检测）价层电子对互斥模型可用来预测分子的空间结构。下列微粒的价层电子对互斥模型与其粒子的空间结构不一致的是（ ）
A.SO2 B.N
C.N D.Cl
8.美国化学家鲍林教授具有独特的化学想象力：只要给他物质的分子式，他就能大体上想象出这种物质的分子结构模型。多核离子所带电荷可以认为是中心原子得失电子所致，根据价层电子对互斥模型，下列离子中所有原子都在同一平面上的一组是（ ）
A.N和N B.H3O+和Cl
C.N和C D.P和S
题组三 等电子原理及其应用
9.与N互为等电子体的是（ ）
A.SO2 B.BF3
C.CH4 D.NO2
10.根据等电子原理判断，下列说法错误的是（ ）
A.B3N3H6分子中所有原子均在同一平面上
B.B3N3H6分子中存在双键，可发生加成反应
C.H3O+和NH3互为等电子体，均为三角锥形结构
D.CH4和N互为等电子体，均为正四面体结构
11.氯元素有多种化合价，可形成Cl2O、Cl-、ClO-、、、等微粒。下列说法错误的是（ ）
A.键角：>>
B.Cl2O的空间结构为V形
C.、、中Cl的杂化方式相同
D.基态Cl原子核外电子的空间运动状态有9种
12.有X、Y两种活性反应中间体微粒，均含有1个碳原子和3个氢原子，其空间结构模型如图所示：，。下列说法错误的是（ ）
A.X的组成为C
B.Y的组成为C
C.X的价电子对数为4
D.Y中键角小于120°
13.用价层电子对互斥模型可以预测许多分子或离子的空间结构，有时也能用来推测键角大小。下列判断正确的是（ ）
A.H2O、CS2都是直线形的分子
B.BF3键角为120°，SnBr2键角大于120°
C.CH2O、BF3都是平面三角形的分子
D.PCl3、PCl5都是三角锥形的分子
14.（18分）（2024·山东淄博一中高二期末）Zn、V、Cu、In、S和Se等原子是生物医药、太阳能电池等领域的理想荧光材料。回答下列问题：
（1）49In的外围电子排布式为 。
（2）Zn、O、S和Se的电负性由大到小的顺序为 。制备荧光材料过程中会产生少量S、V，其中V原子采用 杂化，V的空间结构为 ，S的空间结构为 。
（3）C、N、S分别与H形成的简单氢化物中键角最小的是 ，其原因是 。
（4）H、C、N、S四种元素可形成硫氰酸（H—S—C≡N）和异硫氰酸（H—NCS），异硫氰酸分子中σ键与π键的数目之比为 ，异硫氰酸沸点较高，原因是 。
15.（10分）等电子体的结构相似、物理性质相近，如N2和CO互为等电子体。部分等电子体类型、代表物质及对应的空间结构如表所示。
等电子体类型 代表物质 空间结构
四原子24电子等电子体 SO3 平面三角形
四原子26电子等电子体 S 三角锥形
五原子32电子等电子体 CCl4 正四面体形
六原子40电子等电子体 PCl5 三角双锥形
七原子48电子等电子体 SF6 八面体形
请回答下列问题：
（1）写出下列离子的空间结构：
Br ，C ，Cl 。
（2）由第2周期元素原子构成，与F2互为等电子体的离子有 。
（3）SF6的空间结构如图1所示，请再按照图1的表示方法在图2中表示出OSF4分子中O、S、F原子的空间位置。已知OSF4分子中O、S间为共价双键，S、F间为共价单键。
16.（12分）硒是一种非金属，可以用作光敏材料、电解锰行业的催化剂。
（1）Se是元素周期表中34号元素，其基态原子的核外电子排布式为 。
（2）根据价层电子对互斥模型，可以推知SeO3分子的空间结构为 ，其中Se原子采用的杂化轨道类型为 。
（3）CSe2与CO2结构相似，CSe2分子内σ键与π键个数之比为 。CSe2首次是由H2Se与CCl4反应后制取的，CSe2分子内的键角 （填“大于”“等于”或“小于”，下同）H2Se分子内的键角。H—Se—H键角 AsH3分子内的H—As—H键角。
答案精析
1.B
2.D ［乙醇的结构简式为CH3CH2—O—H，氧与氢原子、碳原子成键，即氧原子有2对σ键电子对。由于碳原子只拿出一个电子与氧原子成键，故氧原子的价电子对数为=4。］
3.D ［①BeCl2中价电子对数为=2，孤电子对数为0；②CH4中孤电子对数为0；③NH3中孤电子对数为1；④CH2O中价电子对数为=3，孤电子对数为0；⑤SO2中价电子对数为=3，孤电子对数为1；⑥H2S中价电子对数为=4，孤电子对数为2；中心原子上带有一对孤电子对的是③⑤。］
4.D ［价层电子对互斥模型可以用来预测分子的空间结构，注意实际空间结构要去掉孤电子对，A正确；空间结构与价电子对相互排斥有关，所以分子中价电子对相互排斥决定了分子的空间结构，B正确；中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与相互排斥，且孤电子对间的斥力>孤电子对和成键电子对间的斥力，C正确。］
5.D ［CS2的中心原子的价电子对数为=2，不含孤电子对，CS2为直线形分子，A项错误；SnBr2的中心原子的价电子对数为=3，孤电子对数为1，SnBr2为V形，孤电子对对成键电子对的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，所以SnBr2的键角小于120°，B项错误；BF3的中心原子的价电子对数为=3，不含孤电子对，BF3为平面三角形，C项错误；N的中心原子的价电子对数为=4，不含孤电子对，N为正四面体形，N的键角等于109°28'，D项正确。］
6.C ［N中N原子的价电子对数为=3，没有孤电子对，N为平面三角形微粒，A项错误、C项正确；Cl中Cl原子的价电子对数为=4，孤电子对数为1，价层电子对互斥模型为四面体形而空间结构为三角锥形，B、D项错误。］
7.A ［二氧化硫中S的价电子对数为=3，有1对孤电子对，价层电子对互斥模型为平面三角形，空间结构为V形，二者不一致，A符合题意；铵根离子中N的价电子对数为=4，无孤电子对，价层电子对互斥模型和空间结构均为正四面体形，B不符合题意；N中N的价电子对数为=3，无孤电子对，价层电子对互斥模型和空间结构均为平面三角形，C不符合题意；高氯酸根离子中Cl的价电子对数为=4，无孤电子对，价层电子对互斥模型和空间结构均为正四面体形，D不符合题意。］
8.C 9.B
10.B ［等电子原理是指具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子具有相同的结构特征。苯与B3N3H6互为等电子体，因此，它们的结构相同，苯分子中所有的原子均在同一平面上，苯分子中不存在双键，存在大π键，A正确、B错误；H3O+和NH3互为等电子体，NH3为三角锥形结构，则H3O+也是三角锥形结构；CH4和N互为等电子体，CH4是正四面体结构，所以N也是正四面体结构，C、D正确。］
11.A ［Cl、Cl和Cl的价电子对数都为4，孤电子对数分别为2、1、0，孤电子对数越多，对成键电子对的斥力越大，成键原子的键角越小，则键角的大小顺序为Cl12.C ［由图可知，X为平面三角形结构，其碳原子应该有3个价电子对，其组成为C，A项正确、C项错误；Y为三角锥形，其碳原子有4个价电子对，故其组成为C，键角小于120°，B、D项正确。］
13.C ［CS2的中心原子的价层电子对数为2，没有孤电子对，分子的空间结构为直线形，H2O中O原子的价层电子对数为=4，而且含有2个孤电子对，分子的空间结构为V形，故A错误；BF3中B的价层电子对数为=3，所以为平面三角形结构，键角为120°，SnBr2中Sn的价层电子对数为=3，含有一个孤电子对，为V形结构，孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，所以SnBr2的键角小于120°，故B错误；CH2O中碳原子形成3个σ键，为平面三角形结构，BF3为平面三角形结构，故C正确；PCl3中P的价层电子对数为=4，含有一个孤电子对，所以PCl3为三角锥形结构；PCl5中价层电子对数为=5，且不含孤电子对，为三角双锥形结构，故D错误。］
14.（1）5s25p1 （2）O>S>Se>Zn sp3 正四面体
三角锥形 （3）H2S 三种氢化物中心原子均采取sp3杂化，H2S中心原子S上孤电子对多，对成键电子对排斥力大 （4）3∶2 异硫氰酸分子间形成氢键
解析 （2）同一周期从左到右，元素的电负性依次增大，同一主族从上到下，元素的电负性依次减小，四种元素的电负性由大到小的顺序为O>S>Se>Zn。中钒原子形了4个σ键，价电子对数为×（5+3）=4，因此钒原子的杂化方式为sp3，的空间结构为正四面体形。中硫原子形成了3个σ键，价电子对数为×（6+2）=4，硫原子的杂化类型为sp3，的空间结构为三角锥形。（3）CH4、NH3、H2S的中心原子均采取sp3杂化，碳原子没有孤电子对，氮原子有一对孤电子对，硫原子有两对孤电子对，因此硫原子的孤电子对对σ键电子对的排斥力大，H2S的键角最小。（4）一个异硫氰酸分子中含有一个单键和两个双键，因此异硫氰酸中σ键与π键数目之比为3∶2；硫氰酸分子中的氢原子连在硫原子上，分子间不能形成氢键，异硫氰酸分子的氢原子与氮原子相连，由于N元素电负性大，分子间能形成氢键，因此异硫氰酸的沸点较高。
15.（1）三角锥形 平面三角形 正四面体形
（2）
（3）
解析 （1）分别从表格中找出各离子的等电子体，从而确定它们的空间结构。（2）根据等电子体的条件可知，与F2互为等电子体。（3）OSF4与表中的PCl 5互为等电子体，为三角双锥形结构，分子中只含有1个氧原子，结合“已知OSF4分子中O、S间为共价双键，S、F间为共价单键”分析O、S、F原子的空间位置。
16.（1）1s22s22p63s23p63d104s24p4（或［Ar］3d104s24p4） （2）平面三角形 sp2 （3）1∶1 大于 小于
解析 （2）SeO3分子中Se原子的价电子对数为×（6+0）=3，成键电子对数为3，孤电子对数为0，所以Se原子采取sp2杂化，该分子结构为平面三角形。（3）根据等电子原理和价层电子对互斥模型，CSe2与CO2结构相似，1个CSe2分子内σ键与π键均为2个。CSe2与CO2均为直线形分子，键角为180°，H2Se与H2O互为等电子体，Se采取sp3杂化， H—Se—H键角接近水分子内H—O—H键角（104°30'）；AsH3与NH3互为等电子体，As采取sp3杂化，H—As—H键角接近107°18'。根据杂化轨道理论，中心原子采取sp杂化的键角>中心原子采取sp3杂化的键角，中心原子都采取sp3杂化时，中心原子孤电子对数越多，键角越小。
