第3课时 运用“两大理论”判断分子（或离子）的空间结构
［核心素养发展目标］ 1.会根据价层电子对互斥模型判断分子（或离子）的空间结构。2.掌握杂化轨道类型与分子（或离子）空间结构的关系及其应用。3.掌握键角的判断与比较。
一、分子（或离子）空间结构的判断
判断分子（或离子）的空间结构时，要能够正确计算价电子对数：一是运用计算式推导出价电子对数；二是看配位原子数（即σ键电子对数）。如下表：
价电子 对数 杂化 类型 价层电子对 互斥模型 配位原子数 （σ键电子对数） 孤电子 对数 分子（或离子）的空间结构 实例
2 sp 直线形 2 0 直线形 BeCl2、CO2、HCN
3 sp2 平面三角形 3 0 平面三角形 BF3、SO3、C、N
2 1 V形 SnBr2、SO2、N
4 sp3 四面体形 4 0 正四面体形 CH4、S、N
3 1 三角锥形 NH3
2 2 V形 H2O
1.（2024·河北邢台高二期末）下表中关于各微粒的描述完全正确的一项是（ ）
选项 A B C D
分子或离子的化学式 H2F+ PCl3 N B
中心原子的杂化轨道类型 sp sp3 sp2 sp3
价层电子对互斥模型名称 直线形 正四面体形 平面三角形 正四面体形
分子或离子的空间结构 直线形 正四面体形 V形 三角锥形
2.下列说法正确的是（ ）
A.CH2Cl2分子的空间结构为正四面体形
B.H2O分子中氧原子的杂化轨道类型为sp2，分子的空间结构为V形
C.CO2分子中碳原子的杂化轨道类型为sp，分子的空间结构为直线形
D.S的空间结构为平面三角形
3.（2024·重庆西南大学附中高二检测）用分子结构的知识推测，下列说法正确的是（ ）
A.CO2、BeCl2互为等电子体，分子均为直线形
B.Na2CO3中，阴离子空间结构为平面三角形，C原子的杂化方式为sp3
C.根据价层电子对互斥模型，SO2与H2O均呈V形，中心原子价电子对数相等
D.三氧化硫有单分子气体和三聚分子固体（）两种存在形式，两种形式中S原子的杂化轨道类型相同
4.（2023·武汉洪山高中高二检测）回答下列问题：
（1）图（a）为S8的结构，其硫原子的杂化轨道类型为 。
（2）COCl2分子中所有原子均满足8电子结构，COCl2分子中σ键和π键的个数比为 ，中心原子的杂化方式为 。
（3）As4O6的分子结构如图（b）所示，其中As原子的杂化方式为 。
（4）中，Al原子的轨道杂化方式为 。
二、键角的判断与比较
含有共价键的物质中相邻两键之间的夹角称为键角。键角是决定物质分子空间结构的主要因素之一。在高中阶段学习中，影响键角大小的因素主要有三：一是中心原子的杂化类型；二是中心原子的孤电子对数；三是中心原子的电负性大小。
1.中心原子杂化类型不同的粒子，键角大小：sp杂化>sp2杂化>sp3杂化，如键角：CH≡CH>CH2CH2>CH4。
2.中心原子杂化方式相同的粒子，由于斥力：孤电子对与孤电子对之间>孤电子对与成键电子对之间>成键电子对与成键电子对之间，孤电子对数越多，对成键电子对的斥力越大，键角越小。如键角：CH4>NH3>H2O。
3.中心原子杂化方式相同且孤电子对数也相同，利用中心原子的电负性大小，比较键角大小。如H2O、H2S中，中心原子均为sp3杂化，分子空间结构均为V形，由于电负性：O>S，吸引电子的能力：O>S，且键长：O—H键H2S（92°）。
4.中心原子相同，且中心原子的杂化方式和孤电子对数也相同，利用配位原子的电负性比较键角大小，配位原子电负性越大，键角越小，如NF35.同一粒子中不同共价键的键角，由于斥力：双键间>双键与单键间>单键间，则键角大小不同。如甲醛中：，键角：α>β。
1.在SO2分子中，分子的空间结构为V形，S原子采取sp2杂化，那么SO2的键角（ ）
A.等于120° B.大于120°
C.小于120° D.等于180°
2.下列分子或离子中键角由大到小排列正确的是（ ）
①BCl3 ②NH3 ③H2O ④PC
⑤BeCl2
A.⑤④①②③ B.④①②⑤③
C.⑤①④②③ D.③②④①⑤
3.下列物质的分子中，键角最小的是（ ）
A.H2O B.BF3
C.H2S D.CH4
4.比较下列物质中键角的大小（填“>”“=”或“<”）。
（1）CH4 P4。
（2）NH3 PH3 AsH3。
（3）PF3 PCl3。
（4）光气（COCl2）中∠Cl—CO ∠Cl—C—Cl。
答案精析
一、
应用体验
1.C ［H2F+中氟原子的价电子对数为4，采取sp3杂化，则离子的价层电子对互斥模型为正四面体形，空间结构为V形，A错误；三氯化磷分子中磷原子的价电子对数为4，孤电子对数为1，则分子的价层电子对互斥模型为正四面体形，分子的空间结构为三角锥形，B错误；N中N原子的价电子对数为3，孤电子对数为1，则N原子的杂化方式为sp2杂化，离子的价层电子对互斥模型为平面三角形，分子的空间结构为V形，C正确；四氢合硼离子中硼原子的价电子对数为4，孤电子对数为0，则离子的价层电子对互斥模型与空间结构均为正四面体形，D错误。］
2.C ［CH4中4个共价键完全相同，为正四面体形，CH2Cl2分子的4个共价键不完全相同，所以分子的空间结构不是正四面体形，A错误；H2O分子中O原子的价电子对数为=4，为sp3杂化，含有2对孤电子对，分子的空间结构为V形，B错误；CO2中C原子的价电子对数为=2，为sp杂化，分子的空间结构为直线形，C正确；S中S原子的价电子对数为=4，为sp3杂化，含1对孤电子对，分子的空间结构为三角锥形，D错误。］
3.A ［中心原子碳原子的孤电子对数为0，价电子对数是3，空间结构是平面三角形，碳原子杂化方式是sp2，B错误；H2O中心原子是O，价电子对数是4，有孤电子对，呈V形，SO2中心原子是S，价电子对数是3，有孤电子对，呈V形，C错误；SO3空间结构是平面三角形，硫原子杂化方式是sp2，而三聚分子固体中硫原子采用sp3杂化，D错误。］
4.（1）sp3 （2）3∶1 sp2 （3）sp3 （4）sp3
解析 （1）S8的S原子价电子对数是4，所以其硫原子的杂化轨道类型为sp3杂化。（2）COCl2分子中所有原子均满足8电子结构，则COCl2的结构简式为，COCl2分子中σ键和π键个数比为3∶1；在COCl2分子中的中心C原子形成3个σ键，故采用sp2杂化。（3）As4O6的分子中As原子形成3个As—O键，含有1对孤电子对，杂化轨道数目为4，为sp3杂化。（4）Al中Al原子价电子对数为=4，杂化轨道数目为4，为sp3杂化。
二、
应用体验
1.C ［由于SO2分子的价层电子对互斥模型为平面三角形，从理论上讲其键角应为120°，但是由于SO2分子中的S原子有1对孤电子对，对其他的两个化学键存在排斥作用，因此分子中的键角要小于120°。］
2.C ［
微粒 中心原子的 孤电子对数 中心原子的价电子对数 价层电子 对互斥模型 杂化轨道类型 空间结构 键角
①BCl3 0 3 平面三角形 sp2 平面三角形 120°
②NH3 1 4 四面体形 sp3 三角锥形 107°18'
③H2O 2 4 四面体形 sp3 V形 104°30'
④PC 0 4 四面体形 sp3 正四面体形 109°28'
⑤BeCl2 0 2 直线形 sp 直线形 180°
故键角由大到小的顺序为⑤①④②③。］
3.C ［BF3分子中B原子采取sp2杂化，sp2杂化的理论键角为120°，B原子无孤电子对，所以BF3分子的键角为120°；CH4分子中C原子采取sp3杂化，sp3杂化的理论键角为109°28'，C原子无孤电子对，所以CH4的键角为109°28'；H2S和H2O分子中的S、O原子均采取sp3杂化，sp3杂化的理论键角为109°28'，由于两种分子中均存在2对孤电子对，孤电子对占据正四面体的两个顶角，导致H2O分子的键角<109°28'，但O原子半径小，所以H2O分子中成键电子对间的斥力大于H2S分子中成键电子对间的斥力，即H2O分子键角大于H2S分子键角；综上，分子键角的大小顺序为BF3>CH4>H2O>H2S。］
4.（1）> （2）> > （3）< （4）>(共70张PPT)
第3课时
专题4 第一单元 分子的空间结构
<<<
运用“两大理论”判断分子(或离子)的空间结构
1.会根据价层电子对互斥模型判断分子(或离子)的空间结构。
2.掌握杂化轨道类型与分子(或离子)空间结构的关系及其应用。
3.掌握键角的判断与比较。
核心素养
发展目标
内容索引
一、分子(或离子)空间结构的判断
二、键角的判断与比较
课时对点练
分子(或离子)空间结构的判断
>
<
一
判断分子(或离子)的空间结构时，要能够正确计算价电子对数：一是运用计算式推导出价电子对数；二是看配位原子数(即σ键电子对数)。如下表：
一、分子(或离子)空间结构的判断
价电子对数 杂化 类型 价层电子对互斥模型 配位原子数(σ键电子对数) 孤电子对数 分子(或离子)的空间结构 实例
2 sp 直线形 2 0 直线形 BeCl2、CO2、HCN
价电子对数 杂化 类型 价层电子对互斥模型 配位原子数(σ键电子对数) 孤电子对数 分子(或离子)的空间结构 实例
3 sp2 平面三角形 3 0 平面三角形
2 1 V形
价电子对数 杂化 类型 价层电子对互斥模型 配位原子数(σ键电子对数) 孤电子对数 分子(或离子)的空间结构 实例
4 sp3 四面体形 4 0 正四面体形
3 1 三角锥形 NH3
2 2 V形 H2O
1.(2024·河北邢台高二期末)下表中关于各微粒的描述完全正确的一项是
选项 A B C D
分子或离子的化学式 H2F+ PCl3
中心原子的杂化轨道类型 sp sp3 sp2 sp3
价层电子对互斥模型名称 直线形 正四面体形 平面三角形 正四面体形
分子或离子的空间结构 直线形 正四面体形 V形 三角锥形
√
H2F+中氟原子的价电子对数为4，采取sp3杂化，则离子的价层电子对互斥模型为正四面体形，空间结构为V形，A错误；
三氯化磷分子中磷原子的价电子对数为4，孤电子对数为1，则分子的价层电子对互斥模型为正四面体形，分子的空间结构为三角锥形，B错误；
N中N原子的价电子对数为3，孤电子对数为1，则N原子的杂化方式为sp2杂化，离子的价层电子对互斥模型为平面三角形，分子的空间结构为V形，C正确；
四氢合硼离子中硼原子的价电子对数为4，孤电子对数为0，则离子的价层电子对互斥模型与空间结构均为正四面体形，D错误。
2.下列说法正确的是
A.CH2Cl2分子的空间结构为正四面体形
B.H2O分子中氧原子的杂化轨道类型为sp2，分子的空间结构为V形
C.CO2分子中碳原子的杂化轨道类型为sp，分子的空间结构为直线形
D.S的空间结构为平面三角形
√
CH4中4个共价键完全相同，为正四面体形，CH2Cl2分子的4个共价键不完全相同，所以分子的空间结构不是正四面体形，A错误；
H2O分子中O原子的价电子对数为=4，为sp3杂化，含有2对孤电子
对，分子的空间结构为V形，B错误；
CO2中C原子的价电子对数为=2，为sp杂化，分子的空间结构为直
线形，C正确；
S中S原子的价电子对数为=4，为sp3杂化，含1对孤电子对，分子的空间结构为三角锥形，D错误。
3.(2024·重庆西南大学附中高二检测)用分子结构的知识推测，下列说法正确的是
A.CO2、BeCl2互为等电子体，分子均为直线形
B.Na2CO3中，阴离子空间结构为平面三角形，C原子的杂化方式为sp3
C.根据价层电子对互斥模型，SO2与H2O均呈V形，中心原子价电子对数相等
D.三氧化硫有单分子气体和三聚分子固体( )两种存在形式，两种
形式中S原子的杂化轨道类型相同
√
中心原子碳原子的孤电子对数为0，价电子对数是3，空间结构是平面三角形，碳原子杂化方式是sp2，B错误；
H2O中心原子是O，价电子对数是4，有孤电子对，呈V形，SO2中心原子是S，价电子对数是3，有孤电子对，呈V形，C错误；
SO3空间结构是平面三角形，硫原子杂化方式是sp2，而三聚分子固体中硫原子采用sp3杂化，D错误。
4.(2023·武汉洪山高中高二检测)回答下列问题：
(1)图(a)为S8的结构，其硫原子的杂化轨道类型为 。
sp3
S8的S原子价电子对数是4，所以其硫原子的杂化轨道类型为sp3杂化。
(2)COCl2分子中所有原子均满足8电子结构，COCl2分子中σ键和π键的个数比为 ，中心原子的杂化方式为 。
3∶1
sp2
COCl2分子中所有原子均满足8电子结构，则COCl2的结构简式为 ，
COCl2分子中σ键和π键个数比为3∶1；在COCl2分子中的中心C原子形成3个σ键，故采用sp2杂化。
(3)As4O6的分子结构如图(b)所示，其中As原子的杂化方式为 。
sp3
As4O6的分子中As原子形成3个As—O键，含有1对孤电子对，杂化轨道数目为4，为sp3杂化。
(4)中，Al原子的轨道杂化方式为 。
sp3
Al中Al原子价电子对数为=4，杂化轨道数目为4，为sp3杂化。
返回
>
<
二
键角的判断与比较
二、键角的判断与比较
含有共价键的物质中相邻两键之间的夹角称为键角。键角是决定物质分子空间结构的主要因素之一。在高中阶段学习中，影响键角大小的因素主要有三：一是中心原子的杂化类型；二是中心原子的孤电子对数；三是中心原子的电负性大小。
1.中心原子杂化类型不同的粒子，键角大小：sp杂化>sp2杂化>sp3杂化，如键角：CH≡CH>CH2==CH2>CH4。
2.中心原子杂化方式相同的粒子，由于斥力：孤电子对与孤电子对之间>孤电子对与成键电子对之间>成键电子对与成键电子对之间，孤电子对数越多，对成键电子对的斥力越大，键角越小。如键角：CH4>NH3>H2O。
3.中心原子杂化方式相同且孤电子对数也相同，利用中心原子的电负性大小，比较键角大小。如H2O、H2S中，中心原子均为sp3杂化，分子空间结构均为V形，由于电负性：O>S，吸引电子的能力：O>S，且键长：O—H键H2S(92°)。
4.中心原子相同，且中心原子的杂化方式和孤电子对数也相同，利用配位原子的电负性比较键角大小，配位原子电负性越大，键角越小，如NF35.同一粒子中不同共价键的键角，由于斥力：双键间>双键与单键间>单
键间，则键角大小不同。如甲醛中： ，键角：α>β。
1.在SO2分子中，分子的空间结构为V形，S原子采取sp2杂化，那么SO2的键角
A.等于120° B.大于120°
C.小于120° D.等于180°
√
由于SO2分子的价层电子对互斥模型为平面三角形，从理论上讲其键角应为120°，但是由于SO2分子中的S原子有1对孤电子对，对其他的两个化学键存在排斥作用，因此分子中的键角要小于120°。
2.下列分子或离子中键角由大到小排列正确的是
①BCl3 ②NH3 ③H2O ④PC ⑤BeCl2
A.⑤④①②③ B.④①②⑤③
C.⑤①④②③ D.③②④①⑤
√
微粒 中心原子的孤电子对数 中心原子的价电子对数 价层电子对互斥模型 杂化轨道类型 空间结构 键角
①BCl3 0 3 平面三角形 sp2 平面三角形 120°
②NH3 1 4 四面体形 sp3 三角锥形 107°18'
③H2O 2 4 四面体形 sp3 V形 104°30'
0 4 四面体形 sp3 正四面体形 109°28'
⑤BeCl2 0 2 直线形 sp 直线形 180°
故键角由大到小的顺序为⑤①④②③。
3.下列物质的分子中，键角最小的是
A.H2O B.BF3
C.H2S D.CH4
√
BF3分子中B原子采取sp2杂化，sp2杂化的理论键角为120°，B原子无孤电子对，所以BF3分子的键角为120°；CH4分子中C原子采取sp3杂化，sp3杂化的理论键角为109°28'，C原子无孤电子对，所以CH4的键角为109°28'；H2S和H2O分子中的S、O原子均采取sp3杂化，sp3杂化的理论键角为109°28'，由于两种分子中均存在2对孤电子对，孤电子对占据正四面体的两个顶角，导致H2O分子的键角<109°28'，但O原子半径小，所以H2O分子中成键电子对间的斥力大于H2S分子中成键电子对间的斥力，即H2O分子键角大于H2S分子键角；综上，分子键角的大小顺序为BF3>CH4>H2O>H2S。
4.比较下列物质中键角的大小(填“>”“=”或“<”)。
(1)CH4 P4。
(2)NH3 PH3 AsH3。
(3)PF3 PCl3。
(4)光气(COCl2)中∠Cl—C==O ∠Cl—C—Cl。
>
>
>
<
>
返回
课时对点练
题组一 分子或离子的空间结构综合判断
1.下列有关杂化轨道理论的说法不正确的是
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.四面体形、三角锥形的结构可以用sp3杂化轨道解释
D.杂化轨道全部参与形成化学键
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
杂化过程中，原子轨道总数不变，即杂化轨道的数目与参与杂化的原子轨道数目相等，杂化后轨道的形状发生改变，A正确；
sp3、sp2与sp杂化轨道的空间结构分别为正四面体形、平面三角形和直线形，因此其杂化轨道的夹角分别为109°28'、120°和180°，B正确；
部分四面体形、三角锥形和V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释，如甲烷分子、氨分子、水分子，C正确；
杂化轨道可以部分参与形成化学键，如NH3中N原子采取sp3杂化，形成了4个sp3杂化轨道，但是只有3个杂化轨道参与形成化学键，D错误。
2.了解有机物分子中化学键特征以及成键方式是研究有机物性质的基础。下列关于有机物分子的成键方式的描述不正确的是
A.烷烃分子中碳原子均采用sp3杂化轨道成键
B.炔烃分子中碳碳三键由1个σ键、2个π键组成
C.甲苯分子中所有碳原子均采用sp2杂化轨道成键
D.苯环中存在6个碳原子共有的大π键
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
烷烃分子中碳原子均形成4个键，杂化轨道数为4，均采取sp3杂化；碳碳三键由1个σ键、2个π键组成；苯环中碳原子采取sp2杂化，6个碳原子上未参与成键的p电子形成一个大π键；甲苯分子中—CH3的C采用sp3杂化。
3.若ABn的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对，根据价层电子对互斥模型，下列说法正确的是
A.若n=2，则分子的空间结构为V形
B.若n=3，则分子的空间结构为三角锥形
C.若n=4，则分子的空间结构为正四面体形
D.以上说法都不正确
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
√
若中心原子A上没有未用于成键的孤电子对，则A上的价电子对数=σ键电子对数=B的个数，故当n=2时，分子的空间结构为直线形；n=3时，分子的空间结构为平面三角形；n=4时，分子的空间结构为正四面体形。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
选项 粒子 空间结构 杂化方式
A SO3 平面三角形 S原子采取sp杂化
B SO2 V形 S原子采取sp3杂化
C 三角锥形 C原子采取sp2杂化
D C2H2 直线形 C原子采取sp杂化
4.(2024·济南质检)下表中各粒子对应的空间结构及杂化方式均正确的是
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
5.(2023·辽宁营口高二期末)下列微粒中，价层电子对互斥模型与其他微粒不同的是
A.H2O B.PH3 C.CCl4 D.N
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
A项，H2O中的O原子价电子对数是=4，且含有2对孤电子对，价
层电子对互斥模型是四面体形；
B项，PH3中的P原子价电子对数是=4，且含有1对孤电子对，价
层电子对互斥模型是四面体形；
C项，CCl4中的C原子价电子对数是=4，且不含孤电子对，价层
电子对互斥模型是四面体形；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
D项，N中的N原子价电子对数是=3，且不含孤电子对，价层
电子对互斥模型是平面三角形。
6.(2023·辽宁葫芦岛高二期末)下列描述正确的是
A.π键是由两个原子的p轨道“头碰头”重叠形成的
B.的空间结构为平面三角形
C.NH3、CO、CO2的中心原子都有孤电子对
D.SiF4和的中心原子均采取sp3杂化
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
π键是由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成的，A不正确；
Cl=4，孤电子对数是1，为三角锥形结构，B
不正确；
NH3中N原子孤电子对数为1、CO中C原子孤电子对数为1、CO2中C原子孤电子对数为0，C不正确；
SiF4的中心原子价电子对数为=4、孤电子对数为0，故中心原子为sp3杂化，S=4、孤电子对数为1，故中心原子为
sp3杂化，D正确。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
题组二 键角的判断与比较
7.杂化轨道理论是鲍林为了解释分子的空间结构提出的。下列关于sp3、sp2、sp杂化轨道的最大夹角的比较正确的是
A.sp杂化轨道的夹角最大
B.sp2杂化轨道的夹角最大
C.sp3杂化轨道的夹角最大
D.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
sp3、sp2、sp杂化轨道的最大夹角分别为109°28'、120°、180°，故A项正确。
8.下列关于N、NH3、N三种微粒的说法不正确的是
A.三种微粒所含有的电子数相等
B.三种微粒中氮原子的杂化方式相同
C.三种微粒的空间结构相同
D.键角大小关系：N>NH3>N
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
N、NH3、N含有的电子数均为10，A正确；
N、NH3、N三种微粒中氮原子的杂化方式均为sp3杂化，B正确；
N为正四面体形，NH3为三角锥形，N为V形，C错误；
N、NH3、N三种微粒的键角大小关系为N>NH3>N，D正确。
9.下列一组粒子的中心原子杂化类型相同，分子或离子的键角不相等的是
A.CCl4、SiCl4、SiH4 B.H2S、NF3、CH4
C.BCl3、NH3、CO2 D.SO3、BF3、H3O+
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
A项中粒子中心原子都是sp3杂化，无孤电子对，键角相等；
B项中粒子中心原子都是sp3杂化，但S原子有2对孤电子对，N原子有1对孤电子对，C原子无孤电子对，键角不相等；
C项中粒子中心原子的杂化方式分别为sp2、sp3、sp，键角也不相等；
D项中SO3中S原子采用sp2杂化，BF3中B原子采用sp2杂化，H3O+中O原子采用sp3杂化，键角也不相等。
10.下列有关分子空间结构的说法正确的是
A.HClO、BF3、NCl3分子中所有原子的最外层电子都满足8电子稳定结构
B.P4和CCl4都是正四面体形分子且键角都为109°28'
C.分子中键角的大小：BeCl2>SnCl2>SO3>NH3>CCl4
D.BeF2分子中，中心原子Be的价电子对数等于2，其空间结构为直线形，
成键电子对数等于2，没有孤电子对
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
HClO分子中的H原子满足2电子结构，BF3分子中的B原子不满足8电子结构，A错误；
P4分子中的键角为60°，CCl4分子中的键角为109°28'，B错误；
BeCl2为直线形分子，键角为180°，SnCl2中Sn原子有1对孤电子对，键角<120°，SO3分子为平面正三角形结构，键角为120°，NH3空间结构为三角锥形，键角为107°18'，CCl4中C形成4个σ键，无孤电子对，为正四面体结构，键角为109°28'，C错误；
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
BeF2分子中，铍原子含有两个共价单键，不含孤电子对，所以价电子对数是2，为直线形结构，D正确。
11.(2024·武汉高二月考)关于CH3OH、N2H4和(CH3)2NNH2的结构，下列说法错误的是
A.1 mol CH3OH中含5NA个σ键
B.N2H4分子中所有原子不可能处于同一平面
C.三者孤电子对数相同
D.三者中C、O、N杂化方式不相同
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
根据CH3OH的结构，1 mol CH3OH中含5NA个σ键；N2H4中两个N都是sp3杂化，整个分子就是两个三角锥形连起来的，N2H4分子中所有原子不可能处于同一平面；CH3OH中羟基氧上有2对孤电子对，N2H4有2对孤电子对，2个N上分别有1对，(CH3)2NNH2中有2对孤电子对，2个N上分别有1对；三者中C、O、N杂化方式相同，均为sp3杂化。
12.下列说法正确的是
A.NO2、BF3、NCl3分子中没有一个分子中原子的最外层电子数都满足8电
子稳定结构
B.SO2的价层电子对互斥模型与分子的空间结构相同
C.N的电子式为[H]+，离子呈平面正方形结构
D.NH3分子中有一对孤电子对，它对成键电子对的排斥作用较强
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
NCl3分子中原子的最外层电子数都满足8电子稳定结构，故A错误；
N呈正四面体形结构，故C错误；
孤电子对对成键电子对的排斥力大于成键电子对间的排斥力，所以NH3分子中的孤电子对对成键电子对的排斥作用较强，故D正确。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
选项 A B C D
SF4 ① ① ② ②
BrF3 ①① ②② ① ②②
13.在价层电子对互斥模型中，电子对斥力大小顺序可认为：孤电子对与孤电子对>孤电子对与成键电子对>成键电子对与成键电子对，当电子对之间的夹角大于90°时，斥力可忽略。当价层电子对数为5时，结构为三角双锥形。PCl5是典型的三角双锥形分子，两个编号为①的Cl原子和P原子在一条直线上，三个编号为②的Cl原子构成平面正三角形。SF4和BrF3价层电子对数也都是5，但它们分别有1对和2对孤电子对，以如图为参照。则它们的孤电子对分别占据什么位置时，价层电子对间斥力最小
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
√
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
SF4的孤电子对若在①位置时，孤电子对与成键电子对夹角为
90°的有3组，而SF4的孤电子对在②位置时，孤电子对与成键
电子对夹角为90°的有2组，孤电子对在②时价层电子对间斥
力最小；BrF3有2对孤电子对，若均在①上，则孤电子对与成键电子对夹角为90°的有6组，斥力太大，若1个在①上，1个在②上，则孤电子对与孤电子对之间夹角为90°的有1组，孤电子对与成键电子对夹角为90°的有3组，斥力较大，若两对孤电子对均在②上，则孤电子对与成键电子对夹角为90°的为4组，此时价层电子对之间斥力最小。
14.按要求回答下列问题。
(1)根据价层电子对互斥模型，H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价电子对数不同于其他分子的是 。
(2)H2O和S的中心原子的杂化轨道类型分别为 ，试判断H2O和S的键角大小关系并说明原因：______________________________
_______________________________________________________________
。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
H2S
sp3、sp3
H2O分子键角小于S的键角，因为H2O中O存在2对孤电子对，S中的S不存在孤电子对，孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力
(3)成语“信口雌黄”中雌黄的分子式为As2S3，分子结构如图，
As原子的杂化方式为 ，雌黄和SnCl2在盐酸中反应转化为
雄黄(As4S4)和SnCl4并放出H2S气体，SnCl4分子的空间结构为
。
(4)《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石(ZnCO3)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中，阴离子空间结构为 ，C原子的杂化方式为 。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
sp3
正四面体形
平面三角形
sp2
(5)某绿色农药结构简式如图，回答下列问题：
分子中编号为①的碳原子和与其成键的另外几个原子
构成的空间结构为 ；CSe2首次是由H2Se 和
CCl4 反应制取的，试比较CSe2、H2Se、CCl4三种分子的键角___________
(按由大到小顺序排列)。
(6)S8与热的浓NaOH溶液反应的产物之一为Na2S3，的空间结构为 。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
四面体形
CSe2>CCl4
>H2Se
V形
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
的电子式为 ，由于中心S原子含有2对孤电子对，所以该离子的空间结构为V形。
(7)[H2F]+[SbF6]-(氟酸锑)是一种超强酸，则[H2F]+的空间结构为 。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
V形
[H2F]+的中心原子为F，价电子对数为=4，有2对孤电子对，故其空间结构为V形。
(8)Na3AsO4中含有的化学键类型包括 ；As的空间结构为 。
离子键、共价键
正四面体形
15.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。
回答下列问题：
(1)氯元素基态原子核外电子的未成对电子数为 。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
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。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
(2)氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型为 ，羰基( )碳原子的杂化轨道类型为 。
sp2、sp3
sp2
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)查文献可知，可用2 氯 4 氨基吡啶与异氰酸苯酯反应，生成氯吡苯脲，
其反应的化学方程式为 ，反应
过程中，每生成1 mol氯吡苯脲，断裂 个σ键，断裂 个π键。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
异氰酸苯酯
NA
NA
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
由于σ键比π键更稳定，根据反应的化学方程式可以看出，断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的N==C键中的π键和2 氯 4 氨基吡啶分子中的N—H键。
异氰酸苯酯
(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请用共价键知识解释H2O分子比NH3分子稳定的原因：______________
。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
H—O键键能大
于H—N键键能
O、N属于同周期元素，O的原子半径小于N，H—O键键能大于H—N键键能，所以H2O分子比NH3分子稳定。
②H2O、NH3、CO2分子的空间结构分别是 ，中心原子的杂化轨道类型分别是 。
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
V形、三角锥形、直线形
sp3、sp3、sp
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
H2O分子中O原子的价电子对数为=4，孤电子对数
为2，为V形结构，O原子采取sp3杂化；NH3分子中N原
子的价电子对数为=4，孤电子对数为1，为三角锥形结构，N原子采取sp3杂化；CO2分子中C原子的价电子对数为=2，不含孤电子对，是直线形结构，C原子采取sp杂化。
返回作业20 运用“两大理论”判断分子（或离子）的空间结构
(分值：100分）
（选择题1~10题，每小题4分，11~13题，每小题6分，共58分）
题组一 分子或离子的空间结构综合判断
1.下列有关杂化轨道理论的说法不正确的是（ ）
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.四面体形、三角锥形的结构可以用sp3杂化轨道解释
D.杂化轨道全部参与形成化学键
2.了解有机物分子中化学键特征以及成键方式是研究有机物性质的基础。下列关于有机物分子的成键方式的描述不正确的是（ ）
A.烷烃分子中碳原子均采用sp3杂化轨道成键
B.炔烃分子中碳碳三键由1个σ键、2个π键组成
C.甲苯分子中所有碳原子均采用sp2杂化轨道成键
D.苯环中存在6个碳原子共有的大π键
3.若ABn的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对，根据价层电子对互斥模型，下列说法正确的是（ ）
A.若n=2，则分子的空间结构为V形
B.若n=3，则分子的空间结构为三角锥形
C.若n=4，则分子的空间结构为正四面体形
D.以上说法都不正确
4.（2024·济南质检）下表中各粒子对应的空间结构及杂化方式均正确的是（ ）
选项 粒子 空间结构 杂化方式
A. SO3 平面三角形 S原子采取sp杂化
B. SO2 V形 S原子采取sp3杂化
C. C 三角锥形 C原子采取sp2杂化
D. C2H2 直线形 C原子采取sp杂化
5.（2023·辽宁营口高二期末）下列微粒中，价层电子对互斥模型与其他微粒不同的是（ ）
A.H2O B.PH3
C.CCl4 D.N
6.（2023·辽宁葫芦岛高二期末）下列描述正确的是（ ）
A.π键是由两个原子的p轨道“头碰头”重叠形成的
B.的空间结构为平面三角形
C.NH3、CO、CO2的中心原子都有孤电子对
D.SiF4和的中心原子均采取sp3杂化
题组二 键角的判断与比较
7.杂化轨道理论是鲍林为了解释分子的空间结构提出的。下列关于sp3、sp2、sp杂化轨道的最大夹角的比较正确的是（ ）
A.sp杂化轨道的夹角最大
B.sp2杂化轨道的夹角最大
C.sp3杂化轨道的夹角最大
D.sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等
8.下列关于N、NH3、N三种微粒的说法不正确的是（ ）
A.三种微粒所含有的电子数相等
B.三种微粒中氮原子的杂化方式相同
C.三种微粒的空间结构相同
D.键角大小关系：N>NH3>N
9.下列一组粒子的中心原子杂化类型相同，分子或离子的键角不相等的是（ ）
A.CCl4、SiCl4、SiH4 B.H2S、NF3、CH4
C.BCl3、NH3、CO2 D.SO3、BF3、H3O+
10.下列有关分子空间结构的说法正确的是（ ）
A.HClO、BF3、NCl3分子中所有原子的最外层电子都满足8电子稳定结构
B.P4和CCl4都是正四面体形分子且键角都为109°28'
C.分子中键角的大小：BeCl2>SnCl2>SO3>NH3>CCl4
D.BeF2分子中，中心原子Be的价电子对数等于2，其空间结构为直线形，成键电子对数等于2，没有孤电子对
11.（2024·武汉高二月考）关于CH3OH、N2H4和（CH3）2NNH2的结构，下列说法错误的是（ ）
A.1 mol CH3OH中含5NA个σ键
B.N2H4分子中所有原子不可能处于同一平面
C.三者孤电子对数相同
D.三者中C、O、N杂化方式不相同
12.下列说法正确的是（ ）
A.NO2、BF3、NCl3分子中没有一个分子中原子的最外层电子数都满足8电子稳定结构
B.SO2的价层电子对互斥模型与分子的空间结构相同
C.N的电子式为［H］+，离子呈平面正方形结构
D.NH3分子中有一对孤电子对，它对成键电子对的排斥作用较强
13.在价层电子对互斥模型中，电子对斥力大小顺序可认为：孤电子对与孤电子对>孤电子对与成键电子对>成键电子对与成键电子对，当电子对之间的夹角大于90°时，斥力可忽略。当价层电子对数为5时，结构为三角双锥形。PCl5是典型的三角双锥形分子，两个编号为①的Cl原子和P原子在一条直线上，三个编号为②的Cl原子构成平面正三角形。SF4和BrF3价层电子对数也都是5，但它们分别有1对和2对孤电子对，以如图为参照。则它们的孤电子对分别占据什么位置时，价层电子对间斥力最小（ ）
选项 A. B. C. D.
SF4 ① ① ② ②
BrF3 ①① ②② ①① ②②
14.（26分）按要求回答下列问题。
（1）根据价层电子对互斥模型，H2S、SO2、SO3的气态分子中，中心原子价电子对数不同于其他分子的是 。
（2）H2O和S的中心原子的杂化轨道类型分别为 ，试判断H2O和S的键角大小关系并说明原因： 。
（3）成语“信口雌黄”中雌黄的分子式为As2S3，分子结构如图，As原子的杂化方式为 ，雌黄和SnCl2在盐酸中反应转化为雄黄（As4S4）和SnCl4并放出H2S气体，SnCl4分子的空间结构为 。
（4）《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石（ZnCO3）入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中，阴离子空间结构为 ，C原子的杂化方式为 。
（5）某绿色农药结构简式如图，回答下列问题：
分子中编号为①的碳原子和与其成键的另外几个原子构成的空间结构为 ；CSe2首次是由H2Se 和CCl4 反应制取的，试比较CSe2、H2Se、CCl4三种分子的键角 （按由大到小顺序排列）。
（6）S8与热的浓NaOH溶液反应的产物之一为Na2S3，的空间结构为 。
（7）［H2F］+［SbF6］-（氟酸锑）是一种超强酸，则［H2F］+的空间结构为 。
（8）Na3AsO4中含有的化学键类型包括 ；As的空间结构为 。
15.（16分）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。
回答下列问题：
（1）氯元素基态原子核外电子的未成对电子数为 。
（2）氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型为 ，羰基（）碳原子的杂化轨道类型为 。
（3）查文献可知，可用2 氯 4 氨基吡啶与异氰酸苯酯反应，生成氯吡苯脲，其反应的化学方程式为 ，反应过程中，每生成1 mol氯吡苯脲，断裂 个σ键，断裂 个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 ，中心原子的杂化轨道类型分别是 。
答案精析
1.D ［杂化过程中，原子轨道总数不变，即杂化轨道的数目与参与杂化的原子轨道数目相等，杂化后轨道的形状发生改变，A正确；sp3、sp2与sp杂化轨道的空间结构分别为正四面体形、平面三角形和直线形，因此其杂化轨道的夹角分别为109°28'、120°和180°，B正确；部分四面体形、三角锥形和V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释，如甲烷分子、氨分子、水分子，C正确；杂化轨道可以部分参与形成化学键，如NH3中N原子采取sp3杂化，形成了4个sp3杂化轨道，但是只有3个杂化轨道参与形成化学键，D错误。］
2.C ［烷烃分子中碳原子均形成4个键，杂化轨道数为4，均采取sp3杂化；碳碳三键由1个σ键、2个π键组成；苯环中碳原子采取sp2杂化，6个碳原子上未参与成键的p电子形成一个大π键；甲苯分子中—CH3的C采用sp3杂化。］
3.C ［若中心原子A上没有未用于成键的孤电子对，则A上的价电子对数=σ键电子对数=B的个数，故当n=2时，分子的空间结构为直线形；n=3时，分子的空间结构为平面三角形；n=4时，分子的空间结构为正四面体形。］
4.D
5.D ［A项，H2O中的O原子价电子对数是=4，且含有2对孤电子对，价层电子对互斥模型是四面体形；B项，PH3中的P原子价电子对数是=4，且含有1对孤电子对，价层电子对互斥模型是四面体形；C项，CCl4中的C原子价电子对数是=4，且不含孤电子对，价层电子对互斥模型是四面体形；D项，N中的N原子价电子对数是=3，且不含孤电子对，价层电子对互斥模型是平面三角形。］
6.D ［π键是由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成的，A不正确；ClO中心原子价电子对数为=4，孤电子对数是1，为三角锥形结构，B不正确；NH3中N原子孤电子对数为1、CO中C原子孤电子对数为1、CO2中C原子孤电子对数为0，C不正确；SiF4的中心原子价电子对数为=4、孤电子对数为0，故中心原子为sp3杂化，S中心原子价电子对数为=4、孤电子对数为1，故中心原子为sp3杂化，D正确。］
7.A ［sp3、sp2、sp杂化轨道的最大夹角分别为109°28'、120°、180°，故A项正确。］
8.C ［N、NH3、N含有的电子数均为10，A正确；N、NH3、N三种微粒中氮原子的杂化方式均为sp3杂化，B正确；N为正四面体形，NH3为三角锥形，N为V形，C错误；N、NH3、N三种微粒的键角大小关系为N>NH3>N，D正确。］
9.B ［A项中粒子中心原子都是sp3杂化，无孤电子对，键角相等；B项中粒子中心原子都是sp3杂化，但S原子有2对孤电子对，N原子有1对孤电子对，C原子无孤电子对，键角不相等；C项中粒子中心原子的杂化方式分别为sp2、sp3、sp，键角也不相等；D项中SO3中S原子采用sp2杂化，BF3中B原子采用sp2杂化，H3O+中O原子采用sp3杂化，键角也不相等。］
10.D ［HClO分子中的H原子满足2电子结构，BF3分子中的B原子不满足8电子结构，A错误；P4分子中的键角为60°，CCl4分子中的键角为109°28'，B错误；BeCl2为直线形分子，键角为180°，SnCl2中Sn原子有1对孤电子对，键角<120°，SO3分子为平面正三角形结构，键角为120°，NH3空间结构为三角锥形，键角为107°18'，CCl4中C形成4个σ键，无孤电子对，为正四面体结构，键角为109°28'，C错误；BeF2分子中，铍原子含有两个共价单键，不含孤电子对，所以价电子对数是2，为直线形结构，D正确。］
11.D ［根据CH3OH的结构，1 mol CH3OH中含5NA个σ键；N2H4中两个N都是sp3杂化，整个分子就是两个三角锥形连起来的，N2H4分子中所有原子不可能处于同一平面；CH3OH中羟基氧上有2对孤电子对，N2H4有2对孤电子对，2个N上分别有1对，（CH3）2NNH2中有2对孤电子对，2个N上分别有1对；三者中C、O、N杂化方式相同，均为sp3杂化。］
12.D ［NCl3分子中原子的最外层电子数都满足8电子稳定结构，故A错误；N呈正四面体形结构，故C错误；孤电子对对成键电子对的排斥力大于成键电子对间的排斥力，所以NH3分子中的孤电子对对成键电子对的排斥作用较强，故D正确。］
13.D ［SF4的孤电子对若在①位置时，孤电子对与成键电子对夹角为90°的有3组，而SF4的孤电子对在②位置时，孤电子对与成键电子对夹角为90°的有2组，孤电子对在②时价层电子对间斥力最小；BrF3有2对孤电子对，若均在①上，则孤电子对与成键电子对夹角为90°的有6组，斥力太大，若1个在①上，1个在②上，则孤电子对与孤电子对之间夹角为90°的有1组，孤电子对与成键电子对夹角为90°的有3组，斥力较大，若两对孤电子对均在②上，则孤电子对与成键电子对夹角为90°的为4组，此时价层电子对之间斥力最小。］
14.（1）H2S （2）sp3、sp3 H2O分子键角小于S的键角，因为H2O中O存在2对孤电子对，S中的S不存在孤电子对，孤电子对对成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力
（3）sp3 正四面体形 （4）平面三角形 sp2
（5）四面体形 CSe2>CCl4>H2Se
（6）V形 （7）V形
（8）离子键、共价键 正四面体形
解析 （6）的电子式为，由于中心S原子含有2对孤电子对，所以该离子的空间结构为V形。（7）［H2F］+的中心原子为F，价电子对数为=4，有2对孤电子对，故其空间结构为V形。
15.（1）1 （2）sp2、sp3 sp2 （3）NA NA
（4）①H—O键键能大于H—N键键能 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键更稳定，根据反应的化学方程式可以看出，断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的NC键中的π键和2 氯 4 氨基吡啶分子中的N—H键。（4）①O、N属于同周期元素，O的原子半径小于N，H—O键键能大于H—N键键能，所以H2O分子比NH3分子稳定。②H2O分子中O原子的价电子对数为=4，孤电子对数为2，为V形结构，O原子采取sp3杂化；NH3分子中N原子的价电子对数为=4，孤电子对数为1，为三角锥形结构，N原子采取sp3杂化；CO2分子中C原子的价电子对数为=2，不含孤电子对，是直线形结构，C原子采取sp杂化。
