(共102张PPT)
第1课时 分子结构的测定和多样性 价层电子对互斥模型
课
程 标
准 1.了解分子结构的测定方法。
2.认识共价分子结构的多样性和复杂性。
3.理解价层电子对互斥模型的含义，并能判断简单分子或离子
的空间结构
目 录
1、基础知识·准落实
2、关键能力·细培养
3、教学效果·勤检测
4、学科素养·稳提升
基础知识·准落实
1
梳理归纳 高效学习
分点突破（一） 分子结构的测定 多样的分子空间结构
1. 分子结构的测定方法
光谱、 法（测定分子的相对分子质量）、晶
体 等。
红外
质谱
X射线衍射
2. 红外光谱
（1）原理：当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些
化学键的 相同的红外线，再记录到图谱上呈
现 。通过和已有谱图库比对，或通过量子化学
计算，可以分析出分子中含有何种 或官能团的
信息。
振动频率
吸收峰
化学键
（2）红外光谱仪原理示意图
（3）实例
该有机物分子中有3种不同的化学键，分别是C—H、O—H、
C—O。
3. 质谱法——确定相对分子质量
质谱法的原理是在质谱仪中使分子失去电子变成带正电荷的
和 等粒子。由于生成的离子具有不同的
，它们在 加速后，通过狭缝进入磁场得以分
离，在记录仪上呈现一系列峰，化学家对这些峰进行系统分析，便
可得知样品分子的相对分子质量。如甲苯分子的质谱图：
分子
离子
碎片离子
相对
质量
高压电场
由于分子离子的质荷比越大，达到检测器需要的时间越长，因此谱
图中的质荷比最大的就是未知物的相对分子质量。
4. 多样的分子空间结构
（1）三原子分子的空间结构
三原子分子的空间结构有 形和 形（又
称 形）两种。
化学式 CO2 H2O
电子式
结构式
直线
V
角
键角
空间结构模型
空间结构名称
180°
105°
直线形
V形
（2）四原子分子的空间结构
大多数四原子分子呈 形和 形两种空
间结构。
化学式 CH2O NH3
电子式
平面三角
三角锥
结构式
键角 约
空间结构模型
空间结构名称
120°
107°
平面三角形
三角锥形
（3）五原子分子的空间结构
五原子分子的空间结构更多，最常见的是 。
化学式 CH4 CCl4
电子式
四面体形
结构式
键角
空间结构模型
空间结构名称
109°28'
109°28'
正四面体形
正四面体形
5. 常见分子的空间结构
（1）一些分子的空间结构模型
（2）AB n 型分子的空间结构与键角的关系
分子类型 空间结构 键角 实例
AB2 直线形 180° BeCl2、
CO2、CS2
V形 ＜180° H2O、H2S
AB3 平面三角形 120° BF3、BCl3
三角锥形 ＜120° NH3、PH3
AB4 正四面体形 109°28' CH4、CCl4
AB5 三角双锥形 90°、120°、180° PCl5
AB6 正八面体形 90°、180° SF6
1. 硫化氢（H2S）分子中，两个H—S的夹角接近90°，H2S分子是哪
种空间结构？二硫化碳（CS2）分子中，两个C S的夹角是
180°，CS2分子是哪种空间结构？
提示：V形；直线形。
2. 科学家研制出有望成为高效火箭推进剂的N（NO2）3（如图所
示）。已知该分子中N—N—N键角都是108.1°，试推测四个氮原
子围成的空间是正四面体形吗？
提示：不是。由于N—N—N键角都是108.1°，所以四个氮原子围
成的空间不是正四面体形而是三角锥形。
3. 四原子分子都是平面三角形或三角锥形吗？
提示：不是。H2O2分子的结构类似于一本打开的书，两个氧原子
在两页书的交接处，两个氢原子分别在翻开的书的两页上。而白磷
（P4）分子为正四面体形。
4. 空间结构相同的分子，其键角完全相同吗？
提示：不一定。如P4分子和CH4分子均为正四面体形，但P4分子的
键角是60°，CH4分子的键角为109°28'。
1. 下列叙述正确的是（ ）
A. NH3分子中N原子处在3个H原子所组成的三角形的中心
B. CCl4分子中C原子处在4个Cl原子所组成的正方形的中心
C. H2O分子中O原子处在2个H原子所组成的直线的中央
D. CO2分子中C原子处在2个O原子所组成的直线的中央
解析： NH3分子为三角锥形分子，N原子位于锥顶，A错误；
CCl4分子为正四面体形分子，B错误；H2O分子为V形结构，C错
误；CO2分子为直线形，C原子位于两个O原子所组成的直线的中
央，D正确。
2. 下列分子的空间结构是正四面体形的是（ ）
A. P4 B. CH3Cl C. C2H4 D. CHCl3
解析： P4的空间结构是正四面体形；CH3Cl、CHCl3的空间结构
是四面体形但不是正四面体形；C2H4是平面结构。
3. 下列有关键角与分子空间结构的说法不正确的是（ ）
A. 键角为180°的分子，空间结构是直线形
B. 键角为120°的分子，空间结构是平面三角形
C. 键角为60°的分子，空间结构可能是正四面体形
D. 键角为109°28'的分子，空间结构可能是正四面体形
解析： 键角为180°的分子为直线形，如CO2分子，A项正
确；苯分子的键角是120°，但其空间结构为平面正六边形，B
项错误；白磷（P4）的键角为60°，其空间结构为正四面体
形，C项正确；CCl4的键角为109°28'，其空间结构为正四面体
形，D项正确。
分点突破（二） 价层电子对互斥模型
1. 价层电子对互斥模型
分子中，中心原子的“价层电子对”（包括成键的
和未成键的 ）之间由于 作用，而趋
向尽可能彼此远离以减小 ，分子尽可能采取
的空间结构。
σ键电子对
孤电子对
相互排斥
斥力
对称
2. 价层电子对确定方法
价层电子对数＝ ＋
。其中，σ键电子对数＝B原子的个数（以AB x 型分子为
例，σ键电子对数＝ x ）。中心原子上的孤电子对数＝ （ a －
xb ）。其中
σ键电子对数
中心原子上的孤电子对
数
（1） a 表示中心原子的 。
对于主族元素： a ＝ 。
对于阳离子： a ＝ －离子的电荷数。
对于阴离子： a ＝ ＋离子的电荷数
（绝对值）。
（2） x 表示 。
（3） b 表示与中心原子结合的原子 ，如
氢为 ，其他原子为“ ”。
价电子数
原子的最外层电子数
中心原子的价电子数
中心原子的价电子数
与中心原子结合的原子数
最多能接受的电子数
1
8减去该原子的价电子数
3. 利用价层电子对互斥模型判断分子（或离子）的空间结构
（1）一般步骤
（2）常见类型
价层电子对数 孤电子对数 VSEPR模型名称 分子的空间结构
2 0 直线形 直线形
3 0 平面三角形 平面三角形
1 V形
4 0 四面体形 正四面体形
1 三角锥形
2 V形
4. VSEPR模型与分子或离子的空间结构
（1）中心原子不含孤电子对
分子或离子 中心原子的价层
电子对数 VSEPR模型及
名称 分子或离子的空间
结构及名称
CO2
CH4
2
3
4
（2）中心原子含孤电子对
分子或 离子 中心原子的
价层电子对
数 中心原子上
的孤电子对
数 VSEPR模型
及名称 分子或离子
的空间结构
及名称
NH3
H2O
4
1
4
2
分子或 离子 中心原子的
价层电子对
数 中心原子上
的孤电子对
数 VSEPR模型
及名称 分子或离子
的空间结构
及名称
H3O＋
SO2
4
1
3
1
1. S 的价层电子对数是多少？VSEPR模型和空间结构分别是
怎样的？
提示：S 的价层电子对数＝3＋ [（6＋2）－3×2]＝3＋1＝
4。VSEPR模型为四面体形，略去1个孤电子对后得S 的空间结
构为三角锥形。
2. VSEPR模型与分子的空间结构一定相同吗？二者之间有何关系？
提示：VSEPR模型与分子的空间结构不一定一致，分子的空间结
构指的是成键电子对的空间结构，不包括孤电子对（未用于形成共
价键的电子对）。二者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对，
当中心原子上无孤电子对时，二者一致；当中心原子上有孤电子对
时，二者不一致。
3. 怎样判断AB n 型分子的空间结构是否为空间对称？
提示：（1）中心原子无孤电子对时（价电子全部用于成键），则
为对称结构，如直线形、平面三角形、正四面体形、正八面体形
等。（2）中心原子有孤电子对时（价电子未全部参与成键），则
为非对称结构，如V形、三角锥形等。
1. S 的中心原子孤电子对计算公式为 （ a － xb ），下列对应的
数值正确的是（ ）
A. a ＝8 x ＝3 b ＝2 B. a ＝6 x ＝3 b ＝2
C. a ＝4 x ＝2 b ＝3 D. a ＝6 x ＝2 b ＝3
解析： S 的中心原子孤电子对计算公式 （ a － xb ）中， a
指中心原子价电子个数， x 指与中心原子结合的原子个数， b 指与
中心原子结合的原子形成稳定结构需要的电子个数，因此 a ＝6＋2
＝8， x ＝3， b ＝2，选A。
2. 下列离子的VSEPR模型与离子的空间结构一致的是（ ）
解析： 中心原子上无孤电子对时，其VSEPR模型和离子的空间
结构是一致的。
价层电子对数 4 4 3 4
孤电子对数 1 0 1 1
3. 用价层电子对互斥模型分别预测H2S和BF3的空间结构，两个结论
都正确的是（ ）
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
解析： 根据价层电子对互斥模型，H2S的中心原子上的价层电
子对数为4，孤电子对数为2，孤电子对和σ键电子对相互排斥而形
成V形结构；BF3的中心原子上的价层电子对数为3，孤电子对数为
0，故BF3为平面三角形结构。
4. （2024·东莞高二检测）下列粒子的VSEPR模型为四面体形，且其
空间结构为V形的是（ ）
A. NO2 C. H3O＋ D. H2O
解析： NO2分子中中心原子N周围的价层电子对数为2＋ （5－
2×2）≈3，该微粒的VSEPR模型为平面三角形，其空间结构为V
形，A不符合题意；S 中心原子S周围的价层电子对数为3＋
（6＋2－3×2）＝4，该微粒的VSEPR模型为四面体形，其空间结
构为三角锥形，B不符合题意；
H3O＋中心原子O周围的价层电子对数为3＋ （6－1－3×1）＝4，该
微粒的VSEPR模型为四面体形，其空间结构为三角锥形，C不符合题
意；H2O分子中心原子O周围的价层电子对数为2＋ （6－2×1）＝4，
该微粒的VSEPR模型为四面体形，其空间结构为V形，D符合题意。
2
关键能力·细培养
互动探究 深化认知
价层电子对数的判断（归纳与论证）
【典例】 按要求填空：
（1）（2021·山东高考）XeF2中心原子的价层电子对数为 。
解析：XeF2中心原子的价层电子对数＝2＋ （8－2×1）＝5。
（2）（2021·湖北高考）0.5 mol XeF4中氙的价层电子对数为 NA。
解析：XeF4中氙的孤电子对数为 4＋ （8－1×4）＝6，则 0.5
mol XeF4中氙的价层电子对数为0.5×6 NA＝3 NA。
5
3
（3）（经典高考）磷酸根离子中P的价层电子对数为 。
解析：P 中P的价层电子对数为4＋ [（5＋3）－4×2]＝4。
4
【规律方法】
价层电子对数的计算方法
方法一 结构分析法
利用分子的电子式或结构式进行计算，其中1个共价单键是1个价层电
子对，1个双键或三键也是一个价层电子对。
如：PH3的电子式为H︰ ︰H，则价层电子对数为3＋1（孤电子
对）＝4。甲醛的结构式为 ，C原子的4个价电子全部用于成
键，CH2O中C原子上无孤电子对，价层电子对数为 3＋0＝3。
方法二 公式计算法
中心原子的价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子上的孤电子对数
注意
（1）计算 σ键电子对数时，多重键（如双键或三键）只计其中的σ键
电子对，不计π键电子对。
（2）在计算中心原子上的孤电子对数时，若剩余1个单电子，也当作
1个孤电子对处理，因为这个单电子也要占据一个轨道，如NO2
分子中的中心原子上的孤电子对数为 （5－2×2）＝ ，应看
作1个孤电子对。
（3）若计算只有一种元素的多原子分子或离子的价层电子对数时，
可将其中的1个原子作为中心原子，如：O3可改写为OO2，价层
电子对数＝2＋ （6－2×2）＝3。
【迁移应用】
1. 下列微粒的中心原子的价层电子对数正确的是（ ）
A. CH4，4 B. CO2，1
C. BF3，2 D. SO3，2
解析： CH4分子中的中心原子的价层电子对数＝4＋ （4－
4×1）＝4；CO2分子中的中心原子的价层电子对数＝2＋ （4－
2×2）＝2；BF3分子中的中心原子的价层电子对数＝3＋ （3－
3×1）＝3；SO3分子中的中心原子的价层电子对数＝3＋ （6－
3×2）＝3。
2. 计算下列中心原子的价层电子对数。
（1）SCl2分子中的中心原子的价层电子对数是 。
解析：SCl2分子中的中心原子是S，电子式为︰ ︰
︰ ︰，价层电子对数为2＋2（孤电子对）＝4。
（2）S 中的中心原子的价层电子对数是 。
解析：S 的价层电子对数为4＋ （6＋2－4×2）＝4。
4
4
（3）PCl5分子中的中心原子的价层电子对数是 。
解析：PCl5分子中的中心原子的价层电子对数为5＋
（5－5×1）＝5。
（4） 中的中心原子（I）的价层电子对数是 。
解析： 可写为I2I＋，中心原子的价层电子对数为2＋
[（7－1）－2×1]＝4。
5
4
3
教学效果·勤检测
强化技能 查缺补漏
1. （2024·北师大附中高二检测）下列说法不正确的是（ ）
A. Br的原子结构示意图：
B. 基态Cu2＋价层电子的轨道表示式：
C. H2O的VSEPR模型：
D. 乙炔的分子结构模型：
解析： 基态Cu2＋价层电子的轨道表示式应该
为 B错误。
2. 下列叙述中不正确的是（ ）
A. 可以通过红外光谱推断乙醇分子中含有碳碳键、碳氧键、碳氢键
及羟基官能团
B. 分子中价层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互相排斥
D. 分子中键角越大，价层电子对相互排斥力越大，分子越稳定
解析： 通过红外光谱可以测定分子中含有的化学键及官能团，
A正确；空间结构与价层电子对相互排斥有关，所以分子中价层电
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互相排斥，C正确；分子的稳
定性与键角没有关系，D错误。
3. （2024·太原高二检测）下列描述正确的是（ ）
A. CO2分子的空间结构为V形
C. SF6中每个原子均满足最外层8电子稳定结构
解析： CO2分子中C原子形成2个σ键，孤电子对数为0，为
直线形分子，A错误；Cl 中Cl原子形成3个σ键，孤电子对数
为 ＝1，为三角锥形离子，B错误；SF6中S原子最外层
电子数为6×2＝12，C错误；SiF4分子中Si原子形成4个σ键，孤
电子对数为0，S 中S原子形成4个σ键，孤电子对数为
＝0，D正确。
4. 下列分子或离子中，空间结构是平面三角形的是（ ）
A. CH4
D. CO2
解析： CH4中C原子上的孤电子对数为 ×（4－4×1）＝0，价
层电子对数为4，该分子为正四面体形结构，A项不符合题意；N
中N原子上的孤电子对数为 ×（5－1－4×1）＝0，价层电子
对数为4，该离子为正四面体形结构，B项不符合题意；N 中N
原子上的孤电子对数为 ×（5＋1－2×3）＝0，价层电子对数为
3，该离子为平面三角形结构，C项符合题意；CO2中C原子上的孤
电子对数为 ×（4－2×2）＝0，价层电子对数为2，该分子为直
线形结构，D项不符合题意。
5. （2024·遂宁中学高二期中）用价层电子对互斥模型预测H2S和
AlCl3的立体结构，两个结论都正确的是（ ）
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
解析： H2S分子的中心S原子上含有2个σ键，中心原子上的孤电
子对数＝ ×（6－2×1）＝2，所以H2S分子的VSEPR模型是四面
体形，空间结构是V形；AlCl3分子的中心Al原子上含有3个σ键，中
心原子上的孤电子对数＝ ×（3－3×1）＝0，所以AlCl3分子的
VSEPR模型是平面三角形，中心原子上没有孤电子对，其空间结
构是平面三角形。选D。
6. 已知：①CS2 ②PCl3 ③H2S ④CH2O ⑤H3O＋ ⑥N ⑦
BF3 ⑧SO2。请回答下列问题：
（1）中心原子没有孤电子对的是 （填序号，下同）。
（2）空间结构为直线形的分子或离子有 ；空间结构为平面三
角形的分子或离子有 。
①④⑥⑦
①
④⑦
解析：CS2的中心原子的价层电子对数＝2＋ （4－2×2）＝2，不含孤电子对，故为直线形；CH2O的中心原子的价层电子对数为3，不含孤电子对，故为平面三角形；BF3的中心原子的价层电子对数＝3＋ （3－3×1）＝3，不含孤电子对，故为平面三角形。
（3）空间结构为V形的分子或离子有 。
③⑧
解析： H2S的中心原子的价层电子对数＝2＋ （6－2×1）＝4，孤电子对数为2，故为V形结构；SO2的中心原子的价层电子对数＝2＋ （6－2×2）＝3，孤电子对数为1，故为V形结构。
（4）空间结构为三角锥形的分子或离子有 ；空间结构为正
四面体形的分子或离子有 。
②⑤
⑥
解析：PCl3的中心原子的价层电子对数＝3＋ （5－3×1）＝4，孤电子对数为1，故为三角锥形；H3O＋的中心原子的价层电子对数＝3＋ （6－3×1－1）＝4，孤电子对数为1，故为三角锥形；N 的中心原子的价层电子对数＝4＋ （5－4×1－1）＝4，不含孤电子对，故为正四面体形。
学科素养·稳提升
4
内化知识 知能升华
1. 下列分子的空间结构错误的是（ ）
A. SO2： B. NH3：
C. CS2： D. CH4：
解析： NH3的空间结构是三角锥形，B项错误。
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2. 用价层电子对互斥模型判断N 的空间结构为（ ）
A. 正四面体形 B. V形
C. 三角锥形 D. 平面三角形
解析： N 中，中心原子N上的价层电子对数为3＋ ×（5＋1
－2×3）＝3，VSEPR模型为平面三角形，又因为其孤电子对数为
0，即价层电子对全部用于形成σ键，故N 的空间结构为平面三
角形。
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3. 下列分子中，含有孤电子对的是（ ）
A. H2O B. CH4 C. SiH4 D. CO2
解析： H2O分子中含有2个孤电子对，A项符合题意；CH4的中
心原子上的孤电子对数＝ ×（4－4×1）＝0，B项不符合题意；
SiH4的中心原子上的孤电子对数＝ ×（4－4×1）＝0，C项不符
合题意；CO2的中心原子上的孤电子对数＝ ×（4－2×2）＝0，
D项不符合题意。
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4. （2024·成都高二检测）下列离子的VSEPR模型与离子的空间结构
一致的是（ ）
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解析： S 中中心原子S的价层电子对数＝3＋ ＝4，
VSEPR模型是正四面体形，S 的空间结构是三角锥形，A不
选；Cl 中中心原子Cl的价层电子对数＝4＋ ＝4，VSEPR
模型是正四面体形，Cl 的空间结构是正四面体形，B选；N
中中心原子N的价层电子对数＝2＋ ＝3，VSEPR模型是平
面三角形，N 的空间结构是V形，C不选；Cl 中中心原子Cl的
价层电子对数＝3＋ ＝4，VSEPR模型是四面体形，Cl 的
空间结构是三角锥形，D不选。
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5. （2024·合肥高二检测）用价层电子对互斥模型（VSEPR model）
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. SO2、CS2、HCN分子的键角都是180°
B. H2O的键角为120°，HgCl2的键角为180°
C. PCl3、NH3、GaCl3都是三角锥形分子
D. HCHO（甲醛）、BCl3、SO3的空间结构都是平面三角形
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解析： 二氧化硫分子中硫原子的价层电子对数为3、孤电子对
数为1，分子的空间结构为V形，键角小于180°，A错误；水分子
中氧原子的价层电子对数为4、孤电子对数为2，分子的空间结构为
V形，键角为105°，B错误；三氯化镓分子中镓原子的价层电子对
数为3、孤电子对数为0，分子的空间结构为平面三角形，不是三角
锥形，C错误；甲醛分子中的碳原子、三氯化硼分子中的硼原子、
三氧化硫分子中的硫原子的价层电子对数都为3、孤电子对数都为
0，分子的空间结构都为平面三角形，D正确。
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6. （2024·沈阳高二检测）用价层电子对互斥模型预测H2S和N 的
空间结构，两个结论都正确的是（ ）
A. 直线形；正四面体形 B. V形；平面正方形
C. 直线形；平面正方形 D. V形；正四面体形
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解析： H2S中S原子上的孤电子对数为 ×（6－2×1）＝2，σ
键电子对数为2，S原子的价层电子对数为4，H2S的空间结构为V
形；N 中N上的孤电子对数为 ×（5－1－4×1）＝0，σ键电
子对数为4，N原子的价层电子对数为4，N 的空间结构为正四
面体形。
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7. （2024·西宁高二检测）根据价层电子对互斥模型，O3、H2S、
SO2、SO3分子中，中心原子上的价层电子对数不同于其他分子的
是（ ）
A. O3 B. H2S C. SO2 D. SO3
解析： O3分子中，中心原子上的价层电子对数为2＋ ＝
3；H2S分子中，中心原子上的价层电子对数为2＋ ＝4；SO2
分子中，中心原子上的价层电子对数为2＋ ＝3；SO3分子
中，中心原子上的价层电子对数为3＋ ＝3，B项符合题意。
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8. 以下分子或离子的空间结构为正四面体形且键与键夹角为109°28'
的是（ ）
①CH4 ②SiCl4 ③CH3Cl ④P4 ⑤S
A. ①②④ B. ①②③④⑤
C. ①② D. ①②⑤
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解析： 在CH4和SiCl4中，中心原子的价层电子对数均为4，且
没有孤电子对，空间结构为正四面体形，且键角为109°28'；
CH3Cl可看成CH4中一个氢原子被一个氯原子替换，由于氢原子与
氯原子间的排斥作用力不同且氢原子与氯原子半径不同，故CH3Cl
的空间结构不是正四面体形；P4是正四面体形结构，但键角为
60°；S 中，S原子价层电子对数为4，没有孤电子对，S 为
正四面体形，键角为109°28'。
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9. 若AB n 的中心原子A没有孤电子对，运用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
解析： 若中心原子A没有孤电子对，则根据斥力最小的原则，
当 n ＝2时，分子的空间结构为直线形；当 n ＝3时，分子的空间结
构为平面三角形；当 n ＝4时，分子的空间结构为正四面体形。
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10. 根据价层电子对互斥模型填空：
（1）OF2分子中，中心原子上的σ键电子对数为 ，孤电子对数
为 ，价层电子对数为 ，VSEPR模型为 ，分
子的空间结构为 。
2
2
4
四面体形
V形
（2）N 离子中，中心原子上的σ键电子对数为 ，孤电子对数
为 ，价层电子对数为 ，VSEPR模型为 ，
分子的空间结构为 。
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0
3
平面三角形
平面三角形
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（3）S 离子中，中心原子上的σ键电子对数为 ，孤电子对
数为 ，价层电子对数为 ，VSEPR模型为
，分子的空间结构为 。
4
0
4
正四面体
形
正四面体形
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11. （1）利用价层电子对互斥模型推断下列分子或离子的空间结构：
SeO3 ；SCl2 ；N ；
N ；HCHO ；HCN 。
平面三角形
V形
直线形
V形
平面三角形
直线形
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解析：SeO3分子中，Se的价层电子对数为3＋ ×（6－3×2）＝3，孤电子对数为0，SeO3的空间结构为平面三角形；SCl2分子中，S的价层电子对数为2＋ ×（6－2×1）＝4，孤电子对数为2，SCl2的空间结构为V形；N 中，N的价层电子对数为2，孤电子对数为0，N 的空间结构为直线形；N 中，N的价层电子对数为3，孤电
子对数为1，N 的空间结构为V形；HCHO分子中，C原子的价层电子对数为3，且无孤电子对，所以HCHO分子的空间结构为平面三角形；HCN分子中C原子的价层电子对数为2，且无孤电子对，所以HCN分子的空间结构为直线形。
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（2）利用价层电子对互斥模型推断键角的大小（填“＞”或
“＜”）：
①SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角 120°。
②PCl3分子中Cl—P—Cl的键角 109°28'。
＜
＜
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解析：①SnBr2分子中，Sn原子的价层电子对数是2＋ ＝3，成键电子对数为2，孤电子对数为1，由于孤电子对与Sn—Br的排斥作用大于Sn—Br之间的排斥作用，故Br—Sn—Br的键角＜120°。②PCl3分子中，P的价层电子对数为3＋ ×（5－3×1）＝4，含有1个孤电子对，由于孤电子对与P—Cl的排斥作用大于P—Cl 间的排斥作用，所以Cl—P—Cl的键角小于109°28'。
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（3）按要求写出第二周期非金属元素组成的中性分子的化学式：
平面三角形分子 ，三角锥形分子 ，正四面体形分
子 。
解析：BF3中心原子的价层电子对数为3，无孤电子对；NF3中心原子的价层电子对数为4，孤电子对数为1；CF4中心原子的价层电子对数为4，无孤电子对。
BF3
NF3
CF4
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12. 下列微粒的中心原子上的孤电子对数或空间结构错误的是（ ）
选项 微粒 中心原子上的孤
电子对数 空间结构
A 0 正四面体形
B BF3 0 平面三角形
C 1 V形
D HClO 2 直线形
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解析： P 中P原子上的孤电子对数为 ＝0，价层电
子对数为4，空间结构为正四面体形，A正确；BF3中B原子上的孤
电子对数为 ＝0，σ键电子对数为3，空间结构为平面三角
形，B正确；N 中N原子上的孤电子对数为 ＝1，σ键电
子对数为2，空间结构为V形，C正确；HClO中O原子上的孤电子
对数为 ＝2，σ键电子对数为2，空间结构为V形，D错误。
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13. （2024·襄阳高二检测）根据价层电子对互斥模型，判断下列分子
或者离子的空间结构不是三角锥形的是（ ）
A. PCl3 B. H3O＋ C. HCHO D. PH3
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解析： PCl3中P原子含有的孤电子对数是 ＝1，σ键电子
对数为3，VSEPR模型为四面体形，PCl3的空间结构为三角锥形，
不选A；H3O＋中O原子含有的孤电子对数是 ＝1，σ键电子
对数为3，VSEPR模型为四面体形，H3O＋的空间结构为三角锥
形，不选B；HCHO中C原子含有的孤电子对数是 ＝0，
σ键电子对数为3，VSEPR模型为平面三角形，甲醛的空间结构是
平面三角形，选C；PH3中P原子含有的孤电子对数是 ＝1，σ键电子对数为3，VSEPR模型为四面体形，PH3的空间结构为三角锥形，不选D。
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14. 多核离子所带电荷可以认为是中心原子得到或失去电子所致，根
据VSEPR模型，下列离子中所有原子都在同一平面上的一组是
（ ）
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解析： N 中心原子的价层电子对数为2＋ ×（5＋1－
2×2）＝3，含有一个孤电子对，空间结构为V形，所有原子共平
面；N 中心原子的价层电子对数为2＋ ×（5＋1－2×1）＝
4，含两个孤电子对，空间结构为V形，所有原子共平面，A项符
合题意；根据价层电子对互斥模型，H3O＋中的氧原子上有一个孤
电子对，故H3O＋的空间结构为三角锥形；Cl 中的氯原子上有
一个孤电子对，则Cl 的空间结构为三角锥形，B项不符合题
意；N 的空间结构为平面三角形，C 中C原子上有一个孤电
子对，C 的空间结构为三角锥形，C项不符合题意；P 、S 的空间结构均为正四面体形，D项不符合题意。
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15. 下列说法中正确的是（ ）
A. NO2、SO2、BF3、NCl3分子中各原子的最外层电子都不满足8电子的稳定结构
B. P4和CH4都是正四面体形分子，且键角都为109°28'
D. NH3分子中心原子上有一个孤电子对，它对成键电子对的排斥作用较弱
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解析： NCl3分子的电子式为︰ ︰ ︰ ︰，该分子中
各原子都满足最外层8电子的稳定结构，A项错误；P4为正四面体
形分子，但其键角为60°，B项错误；N 为正四面体形结构，
C项正确；NH3分子的电子式为H︰ ︰H，有一个孤电子对，分
子中孤电子对对成键电子对的排斥作用较强，D项错误。
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16. 价层电子对互斥模型可用于预测简单分子的空间结构。用AX n E m
表示只含一个中心原子的分子组成，A为中心原子，X为与中心原
子相结合的原子，E为中心原子最外层未参与成键的电子对（称
为孤电子对），（ n ＋ m ）为价层电子对数。
（1）请填写下表：
n ＋ m 2
VSEPR理想模型 正四面体形
价层电子对之间的理想键角 109°28'
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答案：
n ＋ m 2 4
VSEPR理想模型 直线形 正四面体形
价层电子对之间的理想键角 180° 109°28'
解析：当 n ＋ m ＝4时，VSEPR模型为正四面体形，其键角是109°28'；当 n ＋ m ＝2时，VSEPR模型为直线形，其键角是180°。
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（2）请用VSEPR模型解释CO2为直线形分子的原因：
。
解析：CO2分子中， n ＋ m ＝2，故CO2为直线形分子。
（3）H2O分子的空间结构为 。
解析：H2O分子中， n ＋ m ＝4，VSEPR模型为四面体形，但氧原子有2个孤电子对，所以H2O分子的空间结构为V形。
CO2分子中
n ＋ m ＝2，故CO2为直线形分子
V形
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（4）用价层电子对互斥模型判断下列分子或离子的空间结构：
分子或离子 PbCl2 PF3Cl2
空间结构
答案：
分子或离子 PbCl2 PF3Cl2
空间结构 V形 三角双锥形 正四面体形
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解析：PbCl2中中心原子Pb上的孤电子对数是 ×（4－1×2）＝1，价层电子对数是2＋1＝3，所以PbCl2的空间结构是V形；PF3Cl2分子中P的价层电子对数是5＋0＝5，所以PF3Cl2的空间结构是三角双锥形；Cl 中Cl的价层电子对数是4＋ ×（7＋1－4×2）＝4，且不含孤电子对，所以Cl 的空间结构是正四面体形。
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17. （1）利用VSEPR模型推断以下分子或离子的空间结构。
P ；C ；AlBr3（共价分子）
。
解析：P 是AB4型离子，价层电子对数是4，中心原子上的孤电子对数为0，其空间结构为正四面体形。C 是AB3型离子，AlBr3是AB3型分子，其价层电子对数均是3，中心原子上的孤电子对数为0，其空间结构是平面三角形。
正四面体形
平面三角形
平
面三角形
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（2）有两种活性反应中间体粒子，它们的粒子中均含有1个碳原
子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种粒子的球棍模
型，写出相应的化学式。
答案：C C
解析：两种粒子均为AB3型结构，中心原子上无孤电子对的是平面三角形，有1个孤电子对的呈三角锥形，所以分别是C 、C 。
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（3）为了预测分子的空间结构，科学家在归纳了许多已知的分子
空间结构的基础上，提出了一种十分简单的理论模型——价
层电子对互斥模型。这种模型把分子分成两类：一类是
；另一类是
。
中
心原子上的价电子都用于形成共价键
中心原子
上有孤电子对
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BH3和NH3都是由4个原子构成的分子，BH3的中心原子是 ，NH3的
中心原子是 ；BH3分子的空间结构是平面三角形而NH3分子的空间
结构是三角锥形的原因是
。
B
N
BH3分子中B原子的3个价电子都与H原子形
成共价键；而NH3分子中N原子的3个价电子与H原子形成共价键，还
有一个孤电子对占据了N原子周围的空间，参与相互排斥，形成三角
锥形
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17第二节 分子的空间结构
第1课时 分子结构的测定和多样性 价层电子对互斥模型
1.下列分子的空间结构错误的是（ ）
A.SO2： B.NH3：
C.CS2： D.CH4：
2.用价层电子对互斥模型判断N的空间结构为（ ）
A.正四面体形 B.V形
C.三角锥形 D.平面三角形
3.下列分子中，含有孤电子对的是（ ）
A.H2O B.CH4 C.SiH4 D.CO2
4.（2024·成都高二检测）下列离子的VSEPR模型与离子的空间结构一致的是（ ）
A.S B.Cl
C.N D.Cl
5.（2024·合肥高二检测）用价层电子对互斥模型（VSEPR model）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.SO2、CS2、HCN分子的键角都是180°
B.H2O的键角为120°，HgCl2的键角为180°
C.PCl3、NH3、GaCl3都是三角锥形分子
D.HCHO（甲醛）、BCl3、SO3的空间结构都是平面三角形
6.（2024·沈阳高二检测）用价层电子对互斥模型预测H2S和N的空间结构，两个结论都正确的是（ ）
A.直线形；正四面体形
B.V形；平面正方形
C.直线形；平面正方形
D.V形；正四面体形
7.（2024·西宁高二检测）根据价层电子对互斥模型，O3、H2S、SO2、SO3分子中，中心原子上的价层电子对数不同于其他分子的是（ ）
A.O3 B.H2S C.SO2 D.SO3
8.以下分子或离子的空间结构为正四面体形且键与键夹角为109°28'的是（ ）
①CH4 ②SiCl4 ③CH3Cl ④P4 ⑤S
A.①②④ B.①②③④⑤
C.①② D.①②⑤
9.若ABn的中心原子A没有孤电子对，运用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
10.根据价层电子对互斥模型填空：
（1）OF2分子中，中心原子上的σ键电子对数为 ，孤电子对数为 ，价层电子对数为 ，VSEPR模型为 ，分子的空间结构为 。
（2）N离子中，中心原子上的σ键电子对数为 ，孤电子对数为 ，价层电子对数为 ，VSEPR模型为 ，分子的空间结构为 。
（3）S离子中，中心原子上的σ键电子对数为 ，孤电子对数为 ，价层电子对数为 ，VSEPR模型为 ，分子的空间结构为 。
11.（1）利用价层电子对互斥模型推断下列分子或离子的空间结构：
SeO3 ；SCl2 ；N ；
N ；HCHO ；HCN 。
（2）利用价层电子对互斥模型推断键角的大小（填“＞”或“＜”）：
①SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角 120°。
②PCl3分子中Cl—P—Cl的键角 109°28'。
（3）按要求写出第二周期非金属元素组成的中性分子的化学式：平面三角形分子 ，三角锥形分子 ，正四面体形分子 。
12.下列微粒的中心原子上的孤电子对数或空间结构错误的是（ ）
选项 微粒 中心原子上的孤电子对数 空间结构
A P 0 正四面体形
B BF3 0 平面三角形
C N 1 V形
D HClO 2 直线形
13.（2024·襄阳高二检测）根据价层电子对互斥模型，判断下列分子或者离子的空间结构不是三角锥形的是（ ）
A.PCl3 B.H3O＋
C.HCHO D.PH3
14.多核离子所带电荷可以认为是中心原子得到或失去电子所致，根据VSEPR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
15.下列说法中正确的是（ ）
A.NO2、SO2、BF3、NCl3分子中各原子的最外层电子都不满足8电子的稳定结构
B.P4和CH4都是正四面体形分子，且键角都为109°28'
C.N的电子式为[H︰︰H]＋，呈正四面体形结构
D.NH3分子中心原子上有一个孤电子对，它对成键电子对的排斥作用较弱
16.价层电子对互斥模型可用于预测简单分子的空间结构。用AXnEm表示只含一个中心原子的分子组成，A为中心原子，X为与中心原子相结合的原子，E为中心原子最外层未参与成键的电子对（称为孤电子对），（n＋m）为价层电子对数。
（1）请填写下表：
n＋m 2
VSEPR理想模型 正四面体形
价层电子对之间的理想键角 109°28'
（2）请用VSEPR模型解释CO2为直线形分子的原因： 。
（3）H2O分子的空间结构为 。
（4）用价层电子对互斥模型判断下列分子或离子的空间结构：
分子或离子 PbCl2 PF3Cl2 Cl
空间结构
17.（1）利用VSEPR模型推断以下分子或离子的空间结构。
P ；C ；AlBr3（共价分子） 。
（2）有两种活性反应中间体粒子，它们的粒子中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种粒子的球棍模型，写出相应的化学式。
（3）为了预测分子的空间结构，科学家在归纳了许多已知的分子空间结构的基础上，提出了一种十分简单的理论模型——价层电子对互斥模型。这种模型把分子分成两类：一类是 ；
另一类是 。
BH3和NH3都是由4个原子构成的分子，BH3的中心原子是 ，NH3的中心原子是 ；BH3分子的空间结构是平面三角形而NH3分子的空间结构是三角锥形的原因是 。
第1课时 分子结构的测定和多样性 价层电子对互斥模型
1.B NH3的空间结构是三角锥形，B项错误。
2.D N中，中心原子N上的价层电子对数为3＋×（5＋1－2×3）＝3，VSEPR模型为平面三角形，又因为其孤电子对数为0，即价层电子对全部用于形成σ键，故N的空间结构为平面三角形。
3.A H2O分子中含有2个孤电子对，A项符合题意；CH4的中心原子上的孤电子对数＝×（4－4×1）＝0，B项不符合题意；SiH4的中心原子上的孤电子对数＝×（4－4×1）＝0，C项不符合题意；CO2的中心原子上的孤电子对数＝×（4－2×2）＝0，D项不符合题意。
4.B S中中心原子S的价层电子对数＝3＋＝4，VSEPR模型是正四面体形，S的空间结构是三角锥形，A不选；Cl中中心原子Cl的价层电子对数＝4＋＝4，VSEPR模型是正四面体形，Cl的空间结构是正四面体形，B选；N中中心原子N的价层电子对数＝2＋＝3，VSEPR模型是平面三角形，N的空间结构是V形，C不选；Cl中中心原子Cl的价层电子对数＝3＋＝4，VSEPR模型是四面体形，Cl的空间结构是三角锥形，D不选。
5.D 二氧化硫分子中硫原子的价层电子对数为3、孤电子对数为1，分子的空间结构为V形，键角小于180°，A错误；水分子中氧原子的价层电子对数为4、孤电子对数为2，分子的空间结构为V形，键角为105°，B错误；三氯化镓分子中镓原子的价层电子对数为3、孤电子对数为0，分子的空间结构为平面三角形，不是三角锥形，C错误；甲醛分子中的碳原子、三氯化硼分子中的硼原子、三氧化硫分子中的硫原子的价层电子对数都为3、孤电子对数都为0，分子的空间结构都为平面三角形，D正确。
6.D H2S中S原子上的孤电子对数为×（6－2×1）＝2，σ键电子对数为2，S原子的价层电子对数为4，H2S的空间结构为V形；N中N上的孤电子对数为×（5－1－4×1）＝0，σ键电子对数为4，N原子的价层电子对数为4，N的空间结构为正四面体形。
7.B O3分子中，中心原子上的价层电子对数为2＋＝3；H2S分子中，中心原子上的价层电子对数为2＋＝4；SO2分子中，中心原子上的价层电子对数为2＋＝3；SO3分子中，中心原子上的价层电子对数为3＋＝3，B项符合题意。
8.D 在CH4和SiCl4中，中心原子的价层电子对数均为4，且没有孤电子对，空间结构为正四面体形，且键角为109°28'；CH3Cl可看成CH4中一个氢原子被一个氯原子替换，由于氢原子与氯原子间的排斥作用力不同且氢原子与氯原子半径不同，故CH3Cl的空间结构不是正四面体形；P4是正四面体形结构，但键角为60°；S中，S原子价层电子对数为4，没有孤电子对，S为正四面体形，键角为109°28'。
9.C 若中心原子A没有孤电子对，则根据斥力最小的原则，当n＝2时，分子的空间结构为直线形；当n＝3时，分子的空间结构为平面三角形；当n＝4时，分子的空间结构为正四面体形。
10.（1）2 2 4 四面体形 V形 （2）3 0 3 平面三角形 平面三角形 （3）4 0 4 正四面体形 正四面体形
11.（1）平面三角形 V形 直线形 V形 平面三角形 直线形 （2）①＜ ②＜ （3）BF3 NF3 CF4
解析：（1）SeO3分子中，Se的价层电子对数为3＋×（6－3×2）＝3，孤电子对数为0，SeO3的空间结构为平面三角形；SCl2分子中，S的价层电子对数为2＋×（6－2×1）＝4，孤电子对数为2，SCl2的空间结构为V形；N中，N的价层电子对数为2，孤电子对数为0，N的空间结构为直线形；N中，N的价层电子对数为3，孤电子对数为1，N的空间结构为V形；HCHO分子中，C原子的价层电子对数为3，且无孤电子对，所以HCHO分子的空间结构为平面三角形；HCN分子中C原子的价层电子对数为2，且无孤电子对，所以HCN分子的空间结构为直线形。（2）①SnBr2分子中，Sn原子的价层电子对数是2＋＝3，成键电子对数为2，孤电子对数为1，由于孤电子对与Sn—Br的排斥作用大于Sn—Br之间的排斥作用，故Br—Sn—Br的键角＜120°。②PCl3分子中，P的价层电子对数为3＋×（5－3×1）＝4，含有1个孤电子对，由于孤电子对与P—Cl的排斥作用大于P—Cl 间的排斥作用，所以Cl—P—Cl的键角小于109°28'。（3）BF3中心原子的价层电子对数为3，无孤电子对；NF3中心原子的价层电子对数为4，孤电子对数为1；CF4中心原子的价层电子对数为4，无孤电子对。
12.D P中P原子上的孤电子对数为＝0，价层电子对数为4，空间结构为正四面体形，A正确；BF3中B原子上的孤电子对数为＝0，σ键电子对数为3，空间结构为平面三角形，B正确；N中N原子上的孤电子对数为＝1，σ键电子对数为2，空间结构为V形，C正确；HClO中O原子上的孤电子对数为＝2，σ键电子对数为2，空间结构为V形，D错误。
13.C PCl3中P原子含有的孤电子对数是＝1，σ键电子对数为3，VSEPR模型为四面体形，PCl3的空间结构为三角锥形，不选A；H3O＋中O原子含有的孤电子对数是＝1，σ键电子对数为3，VSEPR模型为四面体形，H3O＋的空间结构为三角锥形，不选B；HCHO中C原子含有的孤电子对数是＝0，σ键电子对数为3，VSEPR模型为平面三角形，甲醛的空间结构是平面三角形，选C；PH3中P原子含有的孤电子对数是＝1，σ键电子对数为3，VSEPR模型为四面体形，PH3的空间结构为三角锥形，不选D。
14.A N中心原子的价层电子对数为2＋×（5＋1－2×2）＝3，含有一个孤电子对，空间结构为V形，所有原子共平面；N中心原子的价层电子对数为2＋×（5＋1－2×1）＝4，含两个孤电子对，空间结构为V形，所有原子共平面，A项符合题意；根据价层电子对互斥模型，H3O＋中的氧原子上有一个孤电子对，故H3O＋的空间结构为三角锥形；Cl中的氯原子上有一个孤电子对，则Cl的空间结构为三角锥形，B项不符合题意；N的空间结构为平面三角形，C中C原子上有一个孤电子对，C的空间结构为三角锥形，C项不符合题意；P、S的空间结构均为正四面体形，D项不符合题意。
15.C NCl3分子的电子式为︰︰︰︰，该分子中各原子都满足最外层8电子的稳定结构，A项错误；P4为正四面体形分子，但其键角为60°，B项错误；N为正四面体形结构，C项正确；NH3分子的电子式为H︰︰H，有一个孤电子对，分子中孤电子对对成键电子对的排斥作用较强，D项错误。
16.（1）
n＋m 2 4
VSEPR理想模型 直线形 正四面体形
价层电子对之间的理想键角 180° 109°28'
（2）CO2分子中n＋m＝2，故CO2为直线形分子
（3）V形
（4）
分子或离子 PbCl2 PF3Cl2 Cl
空间结构 V形 三角双锥形 正四面体形
解析：（1）当n＋m＝4时，VSEPR模型为正四面体形，其键角是109°28'；当n＋m＝2时，VSEPR模型为直线形，其键角是180°。（2）CO2分子中，n＋m＝2，故CO2为直线形分子。（3）H2O分子中，n＋m＝4，VSEPR模型为四面体形，但氧原子有2个孤电子对，所以H2O分子的空间结构为V形。（4）PbCl2中中心原子Pb上的孤电子对数是×（4－1×2）＝1，价层电子对数是2＋1＝3，所以PbCl2的空间结构是V形；PF3Cl2分子中P的价层电子对数是5＋0＝5，所以PF3Cl2的空间结构是三角双锥形；Cl中Cl的价层电子对数是4＋×（7＋1－4×2）＝4，且不含孤电子对，所以Cl的空间结构是正四面体形。
17.（1）正四面体形 平面三角形 平面三角形
（2）C C
（3）中心原子上的价电子都用于形成共价键 中心原子上有孤电子对 B N BH3分子中B原子的3个价电子都与H原子形成共价键；而NH3分子中N原子的3个价电子与H原子形成共价键，还有一个孤电子对占据了N原子周围的空间，参与相互排斥，形成三角锥形
解析：（1）P是AB4型离子，价层电子对数是4，中心原子上的孤电子对数为0，其空间结构为正四面体形。C是AB3型离子，AlBr3是AB3型分子，其价层电子对数均是3，中心原子上的孤电子对数为0，其空间结构是平面三角形。（2）两种粒子均为AB3型结构，中心原子上无孤电子对的是平面三角形，有1个孤电子对的呈三角锥形，所以分别是C、C。
2 / 3第二节 分子的空间结构
第1课时 分子结构的测定和多样性 价层电子对互斥模型
课程 标准 1.了解分子结构的测定方法。 2.认识共价分子结构的多样性和复杂性。 3.理解价层电子对互斥模型的含义，并能判断简单分子或离子的空间结构
分点突破（一） 分子结构的测定 多样的分子空间结构
1.分子结构的测定方法
光谱、 法（测定分子的相对分子质量）、晶体 等。
2.红外光谱
（1）原理：当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键的 相同的红外线，再记录到图谱上呈现 。通过和已有谱图库比对，或通过量子化学计算，可以分析出分子中含有何种 或官能团的信息。
（2）红外光谱仪原理示意图
（3）实例
该有机物分子中有3种不同的化学键，分别是C—H、O—H、C—O。
3.质谱法——确定相对分子质量
质谱法的原理是在质谱仪中使分子失去电子变成带正电荷的 和 等粒子。由于生成的离子具有不同的 ，它们在 加速后，通过狭缝进入磁场得以分离，在记录仪上呈现一系列峰，化学家对这些峰进行系统分析，便可得知样品分子的相对分子质量。如甲苯分子的质谱图：
由于分子离子的质荷比越大，达到检测器需要的时间越长，因此谱图中的质荷比最大的就是未知物的相对分子质量。
4.多样的分子空间结构
（1）三原子分子的空间结构
三原子分子的空间结构有 形和 形（又称 形）两种。
化学式 CO2 H2O
电子式 ︰︰C︰︰ H︰︰H
结构式
键角
空间结构模型
空间结构名称
（2）四原子分子的空间结构
大多数四原子分子呈 形和 形两种空间结构。
化学式 CH2O NH3
电子式 H︰︰H H︰︰H
结构式
键角 约
空间结构模型
空间结构名称
（3）五原子分子的空间结构
五原子分子的空间结构更多，最常见的是 。
化学式 CH4 CCl4
电子式 H︰︰H
结构式
键角
空间结构模型
空间结构名称
5.常见分子的空间结构
（1）一些分子的空间结构模型
（2）ABn型分子的空间结构与键角的关系
分子类型 空间结构 键角 实例
AB2 直线形 180° BeCl2、CO2、CS2
V形 ＜180° H2O、H2S
AB3 平面三角形 120° BF3、BCl3
三角锥形 ＜120° NH3、PH3
AB4 正四面体形 109°28' CH4、CCl4
AB5 三角双锥形 90°、120°、180° PCl5
AB6 正八面体形 90°、180° SF6
1.硫化氢（H2S）分子中，两个H—S的夹角接近90°，H2S分子是哪种空间结构？二硫化碳（CS2）分子中，两个CS的夹角是180°，CS2分子是哪种空间结构？
2.科学家研制出有望成为高效火箭推进剂的N（NO2）3（如图所示）。已知该分子中N—N—N键角都是108.1°，试推测四个氮原子围成的空间是正四面体形吗？
3.四原子分子都是平面三角形或三角锥形吗？
4.空间结构相同的分子，其键角完全相同吗？
1.下列叙述正确的是（ ）
A.NH3分子中N原子处在3个H原子所组成的三角形的中心
B.CCl4分子中C原子处在4个Cl原子所组成的正方形的中心
C.H2O分子中O原子处在2个H原子所组成的直线的中央
D.CO2分子中C原子处在2个O原子所组成的直线的中央
2.下列分子的空间结构是正四面体形的是（ ）
A.P4 B.CH3Cl C.C2H4 D.CHCl3
3.下列有关键角与分子空间结构的说法不正确的是（ ）
A.键角为180°的分子，空间结构是直线形
B.键角为120°的分子，空间结构是平面三角形
C.键角为60°的分子，空间结构可能是正四面体形
D.键角为109°28'的分子，空间结构可能是正四面体形
分点突破（二） 价层电子对互斥模型
1.价层电子对互斥模型
分子中，中心原子的“价层电子对”（包括成键的 和未成键的 ）之间由于 作用，而趋向尽可能彼此远离以减小 ，分子尽可能采取 的空间结构。
2.价层电子对确定方法
价层电子对数＝ ＋ 。其中，σ键电子对数＝B原子的个数（以ABx型分子为例，σ键电子对数＝x）。中心原子上的孤电子对数＝（a－xb）。其中
（1）a表示中心原子的 。
对于主族元素：a＝ 。
对于阳离子：a＝ －离子的电荷数。
对于阴离子：a＝ ＋离子的电荷数（绝对值）。
（2）x表示 。
（3）b表示与中心原子结合的原子 ，如氢为 ，其他原子为“ ”。
3.利用价层电子对互斥模型判断分子（或离子）的空间结构
（1）一般步骤
（2）常见类型
价层电子对数 孤电子对数 VSEPR模型名称 分子的空间结构
2 0 直线形 直线形
3 0 平面三角形 平面三角形
1 V形
4 0 四面体形 正四面体形
1 三角锥形
2 V形
4.VSEPR模型与分子或离子的空间结构
（1）中心原子不含孤电子对
分子 或离子 中心原子的价层电 子对数 VSEPR模 型及名称 分子或离子的空间结构 及名称
CO2
C
CH4
（2）中心原子含孤电子对
分子或 离子 中心原子的价层电子对数 中心原子上的孤电子对数 VSEPR模型及 名称 分子或离子的空间结构及名称
NH3
H2O
H3O＋
SO2
1.S的价层电子对数是多少？VSEPR模型和空间结构分别是怎样的？
2.VSEPR模型与分子的空间结构一定相同吗？二者之间有何关系？
3.怎样判断ABn型分子的空间结构是否为空间对称？
1.S的中心原子孤电子对计算公式为（a－xb），下列对应的数值正确的是（ ）
A.a＝8 x＝3 b＝2 B.a＝6 x＝3 b＝2
C.a＝4 x＝2 b＝3 D.a＝6 x＝2 b＝3
2.下列离子的VSEPR模型与离子的空间结构一致的是（ ）
A.S B.Cl C.N D.Cl
3.用价层电子对互斥模型分别预测H2S和BF3的空间结构，两个结论都正确的是（ ）
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.（2024·东莞高二检测）下列粒子的VSEPR模型为四面体形，且其空间结构为V形的是（ ）
A.NO2 B.S
C.H3O＋ D.H2O
价层电子对数的判断（归纳与论证）
【典例】 按要求填空：
（1）（2021·山东高考）XeF2中心原子的价层电子对数为 。
（2）（2021·湖北高考）0.5 mol XeF4中氙的价层电子对数为 NA。
（3）（经典高考）磷酸根离子中P的价层电子对数为 。
【规律方法】
价层电子对数的计算方法
方法一 结构分析法
利用分子的电子式或结构式进行计算，其中1个共价单键是1个价层电子对，1个双键或三键也是一个价层电子对。
如：PH3的电子式为H︰︰H，则价层电子对数为3＋1（孤电子对）＝4。甲醛的结构式为，C原子的4个价电子全部用于成键，CH2O中C原子上无孤电子对，价层电子对数为 3＋0＝3。
方法二 公式计算法
中心原子的价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子上的孤电子对数
注意
（1）计算 σ键电子对数时，多重键（如双键或三键）只计其中的σ键电子对，不计π键电子对。
（2）在计算中心原子上的孤电子对数时，若剩余1个单电子，也当作1个孤电子对处理，因为这个单电子也要占据一个轨道，如NO2分子中的中心原子上的孤电子对数为（5－2×2）＝，应看作1个孤电子对。
（3）若计算只有一种元素的多原子分子或离子的价层电子对数时，可将其中的1个原子作为中心原子，如：O3可改写为OO2，价层电子对数＝2＋（6－2×2）＝3。
【迁移应用】
1.下列微粒的中心原子的价层电子对数正确的是（ ）
A.CH4，4 B.CO2，1
C.BF3，2 D.SO3，2
2.计算下列中心原子的价层电子对数。
（1）SCl2分子中的中心原子的价层电子对数是 。
（2）S中的中心原子的价层电子对数是 。
（3）PCl5分子中的中心原子的价层电子对数是 。
（4）中的中心原子（I）的价层电子对数是 。
1.（2024·北师大附中高二检测）下列说法不正确的是（ ）
A.Br的原子结构示意图：
B.基态Cu2＋价层电子的轨道表示式：
C.H2O的VSEPR模型：
D.乙炔的分子结构模型：
2.下列叙述中不正确的是（ ）
A.可以通过红外光谱推断乙醇分子中含有碳碳键、碳氧键、碳氢键及羟基官能团
B.分子中价层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互相排斥
D.分子中键角越大，价层电子对相互排斥力越大，分子越稳定
3.（2024·太原高二检测）下列描述正确的是（ ）
A.CO2分子的空间结构为V形
B.Cl的空间结构为平面三角形
C.SF6中每个原子均满足最外层8电子稳定结构
D.SiF4和S的中心原子均无孤电子对
4.下列分子或离子中，空间结构是平面三角形的是（ ）
A.CH4 B.N
C.N D.CO2
5.（2024·遂宁中学高二期中）用价层电子对互斥模型预测H2S和AlCl3的立体结构，两个结论都正确的是（ ）
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
6.已知：①CS2 ②PCl3 ③H2S ④CH2O ⑤H3O＋ ⑥N ⑦BF3 ⑧SO2。请回答下列问题：
（1）中心原子没有孤电子对的是 （填序号，下同）。
（2）空间结构为直线形的分子或离子有 ；空间结构为平面三角形的分子或离子有 。
（3）空间结构为V形的分子或离子有 。
（4）空间结构为三角锥形的分子或离子有 ；空间结构为正四面体形的分子或离子有 。
第1课时 分子结构的测定和多样性 价层电子对互斥模型
【基础知识·准落实】
分点突破（一）
师生互动
1.红外 质谱 X射线衍射 2.（1）振动频率 吸收峰 化学键 3.分子离子 碎片离子 相对质量 高压电场
4.（1）直线 V 角 180° 105° 直线形 V形
（2）平面三角 三角锥 120° 107° 平面三角形 三角锥形
（3）四面体形 109°28' 109°28' 正四面体形 正四面体形
探究活动
1.提示：V形；直线形。
2.提示：不是。由于N—N—N键角都是108.1°，所以四个氮原子围成的空间不是正四面体形而是三角锥形。
3.提示：不是。H2O2分子的结构类似于一本打开的书，两个氧原子在两页书的交接处，两个氢原子分别在翻开的书的两页上。而白磷（P4）分子为正四面体形。
4.提示：不一定。如P4分子和CH4分子均为正四面体形，但P4分子的键角是60°，CH4分子的键角为109°28'。
自主练习
1.D NH3分子为三角锥形分子，N原子位于锥顶，A错误；CCl4分子为正四面体形分子，B错误；H2O分子为V形结构，C错误；CO2分子为直线形，C原子位于两个O原子所组成的直线的中央，D正确。
2.A P4的空间结构是正四面体形；CH3Cl、CHCl3的空间结构是四面体形但不是正四面体形；C2H4是平面结构。
3.B 键角为180°的分子为直线形，如CO2分子，A项正确；苯分子的键角是120°，但其空间结构为平面正六边形，B项错误；白磷（P4）的键角为60°，其空间结构为正四面体形，C项正确；CCl4的键角为109°28'，其空间结构为正四面体形，D项正确。
分点突破（二）
师生互动
1.σ键电子对 孤电子对 相互排斥 斥力 对称
2.σ键电子对数 中心原子上的孤电子对数 （1）价电子数 原子的最外层电子数 中心原子的价电子数 中心原子的价电子数 （2）与中心原子结合的原子数 （3）最多能接受的电子数 1 8减去该原子的价电子数 4.（1）2 3 4 （2）4 1 4 2 4 1 3 1
探究活动
1.提示：S的价层电子对数＝3＋[（6＋2）－3×2]＝3＋1＝4。VSEPR模型为四面体形，略去1个孤电子对后得S的空间结构为三角锥形。
2.提示：VSEPR模型与分子的空间结构不一定一致，分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构，不包括孤电子对（未用于形成共价键的电子对）。二者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对，当中心原子上无孤电子对时，二者一致；当中心原子上有孤电子对时，二者不一致。
3.提示：（1）中心原子无孤电子对时（价电子全部用于成键），则为对称结构，如直线形、平面三角形、正四面体形、正八面体形等。（2）中心原子有孤电子对时（价电子未全部参与成键），则为非对称结构，如V形、三角锥形等。
自主练习
1.A S的中心原子孤电子对计算公式（a－xb）中，a指中心原子价电子个数，x指与中心原子结合的原子个数，b指与中心原子结合的原子形成稳定结构需要的电子个数，因此a＝6＋2＝8，x＝3，b＝2，选A。
2.B 中心原子上无孤电子对时，其VSEPR模型和离子的空间结构是一致的。
S Cl N Cl
价层电子对数 4 4 3 4
孤电子对数 1 0 1 1
3.D 根据价层电子对互斥模型，H2S的中心原子上的价层电子对数为4，孤电子对数为2，孤电子对和σ键电子对相互排斥而形成V形结构；BF3的中心原子上的价层电子对数为3，孤电子对数为0，故BF3为平面三角形结构。
4.D NO2分子中中心原子N周围的价层电子对数为2＋（5－2×2）≈3，该微粒的VSEPR模型为平面三角形，其空间结构为V形，A不符合题意；S中心原子S周围的价层电子对数为3＋（6＋2－3×2）＝4，该微粒的VSEPR模型为四面体形，其空间结构为三角锥形，B不符合题意；H3O＋中心原子O周围的价层电子对数为3＋（6－1－3×1）＝4，该微粒的VSEPR模型为四面体形，其空间结构为三角锥形，C不符合题意；H2O分子中心原子O周围的价层电子对数为2＋（6－2×1）＝4，该微粒的VSEPR模型为四面体形，其空间结构为V形，D符合题意。
【关键能力·细培养】
【典例】 （1）5 （2）3 （3）4
解析：（1）XeF2中心原子的价层电子对数＝2＋（8－2×1）＝5。（2）XeF4中氙的孤电子对数为 4＋（8－1×4）＝6，则 0.5 mol XeF4中氙的价层电子对数为0.5×6NA＝3NA。（3）P中P的价层电子对数为4＋[（5＋3）－4×2]＝4。
迁移应用
1.A CH4分子中的中心原子的价层电子对数＝4＋（4－4×1）＝4；CO2分子中的中心原子的价层电子对数＝2＋（4－2×2）＝2；BF3分子中的中心原子的价层电子对数＝3＋（3－3×1）＝3；SO3分子中的中心原子的价层电子对数＝3＋（6－3×2）＝3。
2.（1）4 （2）4 （3）5 （4）4
解析：（1）SCl2分子中的中心原子是S，电子式为︰︰︰︰，价层电子对数为2＋2（孤电子对）＝4。（2）S的价层电子对数为4＋（6＋2－4×2）＝4。（3）PCl5分子中的中心原子的价层电子对数为5＋（5－5×1）＝5。（4）可写为I2I＋，中心原子的价层电子对数为2＋[（7－1）－2×1]＝4。
【教学效果·勤检测】
1.B 基态Cu2＋价层电子的轨道表示式应该为B错误。
2.D 通过红外光谱可以测定分子中含有的化学键及官能团，A正确；空间结构与价层电子对相互排斥有关，所以分子中价层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互相排斥，C正确；分子的稳定性与键角没有关系，D错误。
3.D CO2分子中C原子形成2个σ键，孤电子对数为0，为直线形分子，A错误；Cl中Cl原子形成3个σ键，孤电子对数为＝1，为三角锥形离子，B错误；SF6中S原子最外层电子数为6×2＝12，C错误；SiF4分子中Si原子形成4个σ键，孤电子对数为0，S中S原子形成4个σ键，孤电子对数为＝0，D正确。
4.C CH4中C原子上的孤电子对数为×（4－4×1）＝0，价层电子对数为4，该分子为正四面体形结构，A项不符合题意；N中N原子上的孤电子对数为×（5－1－4×1）＝0，价层电子对数为4，该离子为正四面体形结构，B项不符合题意；N中N原子上的孤电子对数为×（5＋1－2×3）＝0，价层电子对数为3，该离子为平面三角形结构，C项符合题意；CO2中C原子上的孤电子对数为×（4－2×2）＝0，价层电子对数为2，该分子为直线形结构，D项不符合题意。
5.D H2S分子的中心S原子上含有2个σ键，中心原子上的孤电子对数＝×（6－2×1）＝2，所以H2S分子的VSEPR模型是四面体形，空间结构是V形；AlCl3分子的中心Al原子上含有3个σ键，中心原子上的孤电子对数＝×（3－3×1）＝0，所以AlCl3分子的VSEPR模型是平面三角形，中心原子上没有孤电子对，其空间结构是平面三角形。选D。
6.（1）①④⑥⑦ （2）① ④⑦ （3）③⑧ （4）②⑤ ⑥
解析：（2）CS2的中心原子的价层电子对数＝2＋（4－2×2）＝2，不含孤电子对，故为直线形；CH2O的中心原子的价层电子对数为3，不含孤电子对，故为平面三角形；BF3的中心原子的价层电子对数＝3＋（3－3×1）＝3，不含孤电子对，故为平面三角形。（3）H2S的中心原子的价层电子对数＝2＋（6－2×1）＝4，孤电子对数为2，故为V形结构；SO2的中心原子的价层电子对数＝2＋（6－2×2）＝3，孤电子对数为1，故为V形结构。（4）PCl3的中心原子的价层电子对数＝3＋（5－3×1）＝4，孤电子对数为1，故为三角锥形；H3O＋的中心原子的价层电子对数＝3＋（6－3×1－1）＝4，孤电子对数为1，故为三角锥形；N的中心原子的价层电子对数＝4＋（5－4×1－1）＝4，不含孤电子对，故为正四面体形。
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