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第二章
分子结构与性质
第二节 分子的立体构型
第1课时 分子空间结构与价层电子对互斥理论
激趣入题·情境呈现
在宏观世界中，花朵、蝴蝶、冰晶等诸多物质展现出规则与和谐的美。科学巨匠爱因斯坦曾感叹：“在宇宙的秩序与和谐面前，人类不能不在内心里发出由衷的赞叹，激起无限的好奇。”实际上，宏观的秩序与和谐源于微观的规则与对称。
通常，不同的分子具有不同的空间构型。例如，甲烷分子是正四面体形的、氨分子是三角锥形的、苯是正六边形的。那么，这些分子为什么具有不同的空间构型呢？
新知预习·自主探究
一、形形色色的分子
1．三原子分子的立体构型有________形和_____形两种。如
直线
V
180°
直线形
105°
V形
2.四原子分子大多数采取____________形和__________形两种立体构型。如
平面三角
三角锥
120°
平面三角形
107°
三角锥形
3.五原子分子的可能立体构型更多，最常见的是____________形。如
正四面体
109°28′
正四面体形
109°28′
正四面体形
二、价层电子对互斥模型
1．价层电子对互斥理论(VSEPR)。
对ABn型的分子或离子，中心原子A的价层电子对(包括成键_____________和未成键的____________)之间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取电子对____________最小的那种构型，以使彼此之间________最小，分子或离子的体系能量________，__________。
σ键电子对
孤电子对
相互排斥
斥力
最低
最稳定
直线形
平面三角形
正四面体形
三、VSEPR模型应用——预测分子立体构型：
1．中心原子不含孤电子对的分子。
中心原子不含孤电子对的分子，VSEPR模型与分子的立体构型一致。
直线形
直线形
平面三角形
平面三角形
正四面体形
正四面体形
2.中心原子含孤电子对的分子。
中心原子若有孤电子对，孤电子对也要占据中心原子的空间，并与成键电子对互相排斥。则VSEPR模型与分子的立体构型不一致。
推测分子的立体模型必须略去VSEPR模型中的孤电子对。
正四面体形
三角锥形
正四面体形
V形
平面三角形
V形
预习自测·初试牛刀
1．思考辨析：
(1)价电子对之间的夹角越小，排斥力越小。( )
(2)NH3分子的VSEPR模型与分子构型不一致。( )
(3)五原子分子的立体结构都是正四面体形。( )
×
√
×
2．下列分子的立体构型是正四面体形的是( )
①CH4 ②SO2 ③CF4 ④SiH4 ⑤C2H4 ⑥CO2
A．①②③
B．①③④
C．②④⑤
D．①③⑤
B
3．下列分子中，各原子均处于同一平面上的是( )
A．PH3
B．CCl4
C．H2O
D．CH4
C
4．有关NH3分子的结构分析正确的是( )
A．中心原子孤电子对数为0，分子为平面三角形，键角为120°
B．中心原子孤电子对数为0，分子为三角锥形，键角为107°
C．中心原子孤电子对数为1，分子为三角锥形，键角为107°
D．中心原子孤电子对数为1，分子为平面三角形，键角为109°28′
C
5．用VSEPR模型预测，下列分子中键角是120°的是( )
A．C2H2
B．CH4
C．BF3
D．CO2
6．下列分子的立体结构模型正确的是( )
解析：CO2的分子构型是直线形，A项错误；H2O的分子构型为V形，B项错误；NH3的分子构型为三角锥形，C项错误；CH4是正四面体结构，D项正确。
C
D
课堂探究·疑难解惑
知识点 价层电子对互斥理论——确定分子空间构型
1．价层电子对互斥理论的基本要点
(1)在AXm型分子中，中心原子A的周围配置的原子或原子团的几何构型，主要决定于中心原子价电子层中电子对(包括成键电子对和未成键的孤电子对)的互相排斥作用，分子的几何构型总是采取电子对相互排斥作用最小的那种结构。
(2)AXm分子中，A与X之间通过两对或三对电子(即通过双键或三键)结合而成，则价层电子对互斥理论把双键或三键作为一个电子对看待。
(3)价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律：
孤电子对—孤电子对>孤电子对—成键电子对>成键电子对—成键电子对。
(4)中心原子的价层电子对数目和立体构型的关系为：
2.用价层电子对理论判断共价分子或离子立体构型的一般规则
(1)确定中心原子价电子层中电子对数：
①σ键电子对：可由分子式确定，例如H2O中的中心原子为O，O有2对σ键电子对。
价层电子对数
2
3
4
5
6
电子对立
体构型
直线形
平面三角形
四面体
三角双锥
八面体
(2)根据中心原子(A)周围的电子对数，找出相对应的理想几何结构图形。如果出现奇数电子(有一个成单电子)，可把这个单电子当作电子对来看待。
(3)画出结构图，把配位原子排布在中心原子(A)周围，每一对电子连结1个配位原子，剩下的未结合的电子对便是孤电子对。
(4)根据孤电子对、成键电子对之间相互斥力的大小，确定排斥力最小的稳定结构，并估计这种结构对理想几何构型的偏离程度。
用价层电子对互斥理论推测下列分子或离子的立体构型：
典例
1
分子或离子
VSEPR模型名称
立体构型名称
BeCl2
__________
__________
SCl2
____________
_______
BF3
______________
______________
PF3
____________
____________
NH
____________
______________
SO
____________
____________
直线形
直线形
四面体形
V形
平面三角形
平面三角形
四面体形
三角锥形
四面体形
正四面体形
四面体形
三角锥形
解析：根据各分子的电子式和结构式，分析中心原子的孤电子对数，依据中心原子连接的原子数和孤电子对数，确定VSEPR模型和分子或离子的立体构型。
分子或离子
中心原子孤
电子对数
价层电
子对数
VSEPR
模型名称
立体构
型名称
BeCl2
0
2
直线形
直线形
SCl2
2
4
四面体形
V形
BF3
0
3
平面三角形
平面三角形
V形
三角双锥形
正四面体形
核心素养·专家博客
金属的活动性顺序与相应的电离能的大小顺序为什么不一致
你已知道，金属活动性按K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)Cu、Hg、Ag、Pt、Au的顺序减弱。该顺序表示自左向右，在水溶液中金属单质中的原子失去电子越来越困难。电离能是指金属原子在气态时失去电子成为气态阳离子的能力，它是金属原子在气态时活泼性的量度。
由于金属活动性顺序与电离能所对应的条件不同，所以二者不可能完全一致。例如，碱金属元素Li、Na、K、Rb、Cs的第一电离能分别为520
kJ·mol－1、496
kJ·mol－1、419
kJ·mol－1、403
kJ·mol－1、376
kJ·mol－1，由此可知，气态锂原子最不易失去电子。但在溶液中锂原子却表现出异常的活泼性，其主要原因是锂原子形成水合离子时放出520
kJ·mol－1的能量，而钠形成水合离子时放出的能量为405
kJ·mol－1。又如，钠的第一电离能为496
kJ·mol－1，钙的第一电离能和第二电离能分别为590
kJ·mol－1、1
145
kJ·mol－1，表明钠原子比钙原子在气态更易失去电子，更加活泼。但是，由于Ca2＋形成水合离子时放出的能量(1
653
kJ·mol－1)远比Na＋形成的水合离子放出的能量多，所以在水溶液里钙原子比钠原子更易失去电子，即在金属活泼性顺序中钙排在钠的前面。由此可以看出，我们用某种规律分析问题时一定要注意具体条件。第1课时
分子空间结构与价层电子对互斥理论
1．下列分子中，立体构型不是直线形的是( B )
A．CO
B．H2O
C．CO2
D．C2H2
解析：CO为双原子分子，属于直线形；CO2、C2H2是典型的直线形分子，而H2O分子为V形。
2．在下列分子或离子中，立体构型的几何形状不是三角锥形的是( C )
A．NF3
B．CH
C．CO2
D．H3O＋
解析：NF3、CH、H3O＋中的中心原子价层电子对数为4，孤电子对数都为1，它们均为三角锥形，CO2为直线形。
3．下列微粒的价层电子对数正确的是(加“·”的原子为中心原子)( A )
A．H4 4
B．O2 1
C．F3 2
D．O3 2
解析：
分子式
中心原子的σ键电子对数
中心原子的孤电子对数
中心原子的价层电子对数
CH4
4
(4－4×1)＝0
4
CO2
2
(4－2×2)＝0
2
BF3
3
(3－3×1)＝0
3
SO3
3
(6－3×2)＝0
3
4.氯化亚砜(SOCl2)可以作为氯化剂和脱水剂。下列关于氯化亚砜(SOCl2)中心原子(S)采取杂化方式和分子的几何构型的说法正确的是( A )
A．sp3、三角锥形
B．sp2、V形
C．sp2、平面三角形
D．sp2、三角锥形
解析：首先求出SOCl2分子中S原子的价层电子对数。σ键电子对数为3，弧电子对数＝×(6－2－2×1)＝1，所以价层电子对数为4，S原子采取sp3杂化，由于孤电子对占据一个杂化轨道，分子构型为三角锥形。
5．用价层电子对互斥模型推测下列分子或离子的立体构型：
(1)H2Se__V形__；
(2)BBr3__平面三角形__；
(3)CHCl3__四面体形__；
(4)SiF4__正四面体形__。
解析：根据原子的最外层电子排布，可以判断出本题中各分子中心原子含有的孤电子对数。
分子式
H2Se
BBr3
CHCl3
SiF4
中心原子含有的孤电子对数
2
0
0
0
中心原子的σ键数
2
3
4
4
中心原子的价层电子对数
4
3
4
4
H2Se略去两对孤电子对，分子构型为V形，BBr3为平面三角形，CHCl3分子中由于氢原子和氯原子不同，不能形成正四面体形，SiF4为正四面体形。
6．已知：①CS2 ②PCl3 ③H2S ④CH2O ⑤H3O＋ ⑥NH ⑦BF3 ⑧SO2。请回答下列问题：
(1)中心原子没有孤电子对的是__①④⑥⑦__(填序号，下同)。
(2)立体构型为直线形的分子或离子有__①__；立体构型为平面三角形的分子或离子有__④⑦__。
(3)立体构型为V形的分子或离子有__③⑧__。
(4)立体构型为三角锥形的分子或离子有__②⑤__；立体构型为正四面体形的分子或离子有__⑥__。
解析：①CS2的中心原子的价电子对数＝2＋＝2，不含孤电子对，故为直线形；②PCl3的中心原子的价电子对数＝3＋＝4，含1对孤电子对，故为三角锥形；③H2S的中心原子的价电子对数＝2＋＝4，含2对
孤电子对，故为V形结构；④CH2O的中心原子的价电子对数为3，不含孤电子对，故为平面三角形；⑤H3O＋的中心原子的价电子对数＝3＋＝4，含1对孤电子对，故为三角锥形；⑥NH的中心原子的价电子对数＝4＋＝4，不含孤电子对，故为正四面体形；⑦BF3的中心原子的价电子对数＝3＋＝3，不含孤电子对，故为平面三角形；⑧SO2的中心原子的价电子对数＝2＋＝3，含1对孤电子对，故为V形结构。
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-第1课时 分子空间结构与价层电子对互斥理论
激趣入题·情境呈现
在宏观世界中，花朵、蝴蝶、冰晶等诸多物质展现出规则与和谐的美。科学巨匠爱因斯坦曾感叹：“在宇宙的秩序与和谐面前，人类不能不在内心里发出由衷的赞叹，激起无限的好奇。”实际上，宏观的秩序与和谐源于微观的规则与对称。
通常，不同的分子具有不同的空间构型。例如，甲烷分子是正四面体形的、氨分子是三角锥形的、苯是正六边形的。那么，这些分子为什么具有不同的空间构型呢？
新知预习·自主探究
一、形形色色的分子
1．三原子分子的立体构型有__直线__形和__V__形两种。如
化学式
电子式
结构式
键角
立体构型
立体构型名称
CO2
O===C===O
__180°__
__直线形__
H2O
__105°__
__V形__
2.四原子分子大多数采取__平面三角__形和__三角锥__形两种立体构型。如
化学式
电子式
结构式
键角
立体构型
立体构型名称
CH2O
约__120°__
__平面三角形__
NH3
__107°__
__三角锥形__
3.五原子分子的可能立体构型更多，最常见的是__正四面体__形。如
化学式
电子式
结构式
键角
立体构型
立体构型名称
CH4
_109°28′_
__正四面体形__
CCl4
_109°28′_
__正四面体形__
二、价层电子对互斥模型
1．价层电子对互斥理论(VSEPR)。
对ABn型的分子或离子，中心原子A的价层电子对(包括成键__σ键电子对__和未成键的__孤电子对__)之间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取电子对__相互排斥__最小的那种构型，以使彼此之间__斥力__最小，分子或离子的体系能量__最低__，__最稳定__。
2．价层电子对的空间构型(即VSEPR模型)：
电子对数目：2 3 4
VSEPR模型：__直线形__
、__平面三角形__、
__正四面体形__
三、VSEPR模型应用——预测分子立体构型：
1．中心原子不含孤电子对的分子。
中心原子不含孤电子对的分子，VSEPR模型与分子的立体构型一致。
分子或离子
σ键电子对数
孤电子对数
VSEPR模型及名称
分子的立体构型及名称
CO2
2
0
__直线形__
__直线形__
CO
3
0
__平面三角形__
__平面三角形__
CH4
4
0
__正四面体形__
__正四面体形__
2.中心原子含孤电子对的分子。
中心原子若有孤电子对，孤电子对也要占据中心原子的空间，并与成键电子对互相排斥。则VSEPR模型与分子的立体构型不一致。
推测分子的立体模型必须略去VSEPR模型中的孤电子对。
分子或离子
价层电子对数
孤电子对数
VSEPR模型及名称
分子的立体构型及名称
NH3
4
1
__正四面体形__
__三角锥形__
H2O
4
2
__正四面体形__
__V形__
SO2
3
1
__平面三角形__
__V形__
预习自测·初试牛刀
1．思考辨析：
(1)价电子对之间的夹角越小，排斥力越小。(×)
(2)NH3分子的VSEPR模型与分子构型不一致。(√)
(3)五原子分子的立体结构都是正四面体形。(×)
2．下列分子的立体构型是正四面体形的是( B )
①CH4 ②SO2 ③CF4 ④SiH4 ⑤C2H4 ⑥CO2
A．①②③
B．①③④
C．②④⑤
D．①③⑤
解析：CH4、CF4、SiH4分子中价层电子对＝σ键电子对＋中心原子上的孤电子对＝4＋(4－4×1)＝4，且不含孤电子对，所以其空间构型是正四面体，故选B。
3．下列分子中，各原子均处于同一平面上的是( C )
A．PH3
B．CCl4
C．H2O
D．CH4
解析：PH3分子中价层电子对个数＝σ键个数＋孤电子对个数＝3＋(5－3×1)＝4，且含一个孤电子对，其空间构型为三角锥形；CCl4、CH4中价层电子对个数＝σ键个数＋孤电子对个数＝4＋(4－4×1)＝4，且不含孤电子对，为正四面体结构，故选C。
4．有关NH3分子的结构分析正确的是( C )
A．中心原子孤电子对数为0，分子为平面三角形，键角为120°
B．中心原子孤电子对数为0，分子为三角锥形，键角
为107°
C．中心原子孤电子对数为1，分子为三角锥形，键角为107°
D．中心原子孤电子对数为1，分子为平面三角形，键角为109°28′
解析：NH3中孤电子对数＝(a－xb)＝(5－3×1)＝1，σ键电子对数＝3，价层电子对数＝1＋3＝4，故其VSEPR模型为正四面体形，略去中心原子上的孤电子对，则NH3的分子立体构型为三角锥形，由于孤对电子对σ键电子的排斥力较大，使键角由109°28′被压缩到107°，故选C。
5．用VSEPR模型预测，下列分子中键角是120°的是( C )
A．C2H2
B．CH4
C．BF3
D．CO2
6．下列分子的立体结构模型正确的是( D )
A
B
C
D
解析：CO2的分子构型是直线形，A项错误；H2O的分子构型为V形，B项错误；NH3的分子构型为三角锥形，C项错误；CH4是正四面体结构，D项正确。
课堂探究·疑难解惑
知识点 价层电子对互斥理论——确定分子空间构型
┃┃问题探究__■
1．四原子分子都为平面三角形或三角锥形吗？
2．立体构型相同的分子，其键角完全相同吗？
3．根据价层电子对互斥理论，判断NH的VSEPR模型和NH的立体构型。
┃┃探究提示__■
1．提示 不是。H2O2分子的构型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。
2．提示 不一定。如P4和CH4均为正四面体形，但P4的键角是60°，CH4的键角为109°28′。
3．提示 NH中心氮原子上的孤电子对数为(a－xb)＝(5－1－4×1)＝0，即NH的孤电子对数为0；σ键数为4，所以NH的VSEPR模型与立体构型均为正四面体形。
┃┃知识总结__■
1．价层电子对互斥理论的基本要点
(1)在AXm型分子中，中心原子A的周围配置的原子或原子团的几何构型，主要决定于中心原子价电子层中电子对(包括成键电子对和未成键的孤电子对)的互相排斥作用，分子的几何构型总是采取电子对相互排斥作用最小的那种结构。
(2)AXm分子中，A与X之间通过两对或三对电子(即通过双键或三键)结合而成，则价层电子对互斥理论把双键或三键作为一个电子对看待。
(3)价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律：
孤电子对—孤电子对>孤电子对—成键电子对>成键电子对—成键电子对。
(4)中心原子的价层电子对数目和立体构型的关系为：
价层电子对数
2
3
4
5
6
电子对立体构型
直线形
平面三角形
四面体
三角双锥
八面体
2.用价层电子对理论判断共价分子或离子立体构型的一般规则
(1)确定中心原子价电子层中电子对数：
①σ键电子对：可由分子式确定，例如H2O中的中心原子为O，O有2对σ键电子对。
②中心原子上的孤电子对＝(a－xb)(式中：a为中心原子的价电子数，对主族元素来说，价电子数等于原子的最外层电子数；x为与中心原子结合的原子数；b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子等于“8－该原子的价电子数”)。
对于阴(阳)离子来说，a为中心原子的价电子数加上(或减去)离子的电荷数，x和b的计算方法不变。
③中心原子的价层电子对数＝σ键电子对数＋(a－xb)。
(2)根据中心原子(A)周围的电子对数，找出相对应的理想几何结构图形。如果出现奇数电子(有一个成单电子)，可把这个单电子当作电子对来看待。
(3)画出结构图，把配位原子排布在中心原子(A)周围，每一对电子连结1个配位原子，剩下的未结合的电子对便是孤电子对。
(4)根据孤电子对、成键电子对之间相互斥力的大小，确定排斥力最小的稳定结构，并估计这种结构对理想几何构型的偏离程度。
3．用价层电子对互斥理论判断共价分子结构的实例
根据分子中成σ键电子对数和孤电子对数，可以依据下面的方法确定相应的较稳定的分子空间构型：
σ键电子对数＋孤电子对数＝价层电子对数VSEPR模型分子立体构型
σ键电子对数
孤电子对数
价层电子对数目
电子对的排列方式
VSEPR模型
分子的立体结构
实例
2
0
2
直线形
直线形
HgCl2、BeCl2、CO2
3
0
三角形
平面三角形
BF3、BCl3
2
1
3
V形
SnBr2、PbCl2
4
0
4
四面体形
正四面体形
CH4、CCl4
3
1
三角锥形
NH3、NF3
2
2
V形
H2O
6
0
6
八面体形
八面体形
SF6
4
2
正方形
XeF4
┃┃典例剖析__■
典例1
用价层电子对互斥理论推测下列分子或离子的立体构型：
分子或离子
VSEPR模型名称
立体构型名称
BeCl2
__直线形__
__直线形__
SCl2
__四面体形__
__V形__
BF3
__平面三角形__
__平面三角形__
PF3
__四面体形__
__三角锥形__
NH
__四面体形__
__正四面体形__
SO
__四面体形__
__三角锥形__
解析：根据各分子的电子式和结构式，分析中心原子的孤电子对数，依据中心原子连接的原子数和孤电子对数，确定VSEPR模型和分子或离子的立体构型。
分子或离子
中心原子孤电子对数
价层电子对数
VSEPR模型名称
立体构型名称
BeCl2
0
2
直线形
直线形
SCl2
2
4
四面体形
V形
BF3
0
3
平面三角形
平面三角形
PF3
1
4
四面体形
三角锥形
NH
0
4
四面体形
正四面体形
SO
1
4
四面体形
三角锥形
规律方法指导：确定立体构型的流程：σ键电子对数＋孤电子对数＝价层电子对数VSEPR模型分子立体构型
┃┃变式训练__■
1．利用价层电子对互斥模型判断下列分子或离子的空间构型：
(1)H2O分子的空间构型__V形__。
(2)PCl5分子的空间构型__三角双锥形__。
(3)SO的空间构型__正四面体形__。
解析：根据中心原子的价电子对数，先找出相应的价电子对构型，再根据价层电子对中的孤电子对数，确定分子的空间构型。H2O分子的中心原子是O，它有6个价电子，与O化合的2个氢原子各接受1个电子，所以氧原子的价电子对数为2＋＝4，因价电子对中有2对孤电子对，所以
H2O分子的空间构型为V形。PCl5分子的中心原子P有5个价电子，氯原子各接受1个电子，所以磷原子的价电子对数为5＋＝5，因价电子对中无孤电子对，所以PCl5为三角双锥形。SO的中心原子S的价电子对数为4＋＝4，SO为正四面体形。
核心素养·专家博客
金属的活动性顺序与相应的电离能的大小顺序为什么不一致
你已知道，金属活动性按K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)Cu、Hg、Ag、Pt、Au的顺序减弱。该顺序表示自左向右，在水溶液中金属单质中的原子失去电子越来越困难。电离能是指金属原子在气态时失去电子成为气态阳离子的能力，它是金属原子在气态时活泼性的量度。
由于金属活动性顺序与电离能所对应的条件不同，所以二者不可能完全一致。例如，碱金属元素Li、Na、K、Rb、Cs的第一电离能分别为520
kJ·mol－1、496
kJ·mol－1、419
kJ·mol－1、403
kJ·mol－1、376
kJ·mol－1，由此可知，气态锂原子最不易失去电子。但在溶液中锂原子却表现出异常的活泼性，其主要原因是锂原子形成水合离子时放出520
kJ·mol－1的能量，而钠形成水合离子时放出的能量为405
kJ·mol－1。又如，钠的第一电离能为496
kJ·mol－1，钙的第一电离能和第二电离能分别为590
kJ·mol－1、1
145
kJ·mol－1，表明钠原子比钙原子在气态更易失去电子，更加活泼。但是，由于Ca2＋形成水合离子时放出的能量(1
653
kJ·mol－1)远比Na＋形成的水合离子放出的能量多，所以在水溶液里钙原子比钠原子更易失去电子，即在金属活泼性顺序中钙排在钠的前面。由此可以看出，我们用某种规律分析问题时一定要注意具体条件。
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-第1课时
分子空间结构与价层电子对互斥理论
A 级·基础巩固练
一、选择题
1．下列分子中，所有原子不可能共处于同一平面上的是( D )
A．H2O
B．CO2
C．CH2O
D．CH4
解析：H2O为V形分子、CO2为直线形分子、CH2O(甲醛)为平面形分子，而CH4为正四面体形分子，只有CH4分子中的所有原子不可能共处于同一平面上。
2．下列分子的立体结构与水分子相似的是( B )
A．CO2
B．H2S
C．PCl3
D．SiCl4
解析：H2S与H2O为等电子体，两者立体结构相似，均为V形分子；而CO2为直线形分子、PCl3为三角锥形分子、SiCl4为正四面体形分子。
3．下列分子中键角最大的是( B )
A．H2O
B．CO2
C．CH2O
D．NH3
解析：H2O分子为V形，键角为105°；CO2分子为直线形，键角为180°；CH2O分子为平面三角形，键角为120°；NH3为三角锥形，键角为107°。
4．下列叙述正确的是( D )
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原子所连接的直线的中央
D．CO2分子中C原子处在2个O原子所连接的直线的中央
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原子连线的中央，D正确。
5．用价层电子对互斥理论推测SO3的立体构型为( D )
A．正四面体形
B．V形
C．三角锥形
D．平面三角形
解析：SO3分子的中心S原子的价层电子对数＝3＋(6－3×2)＝3，故VSEPR模型为平面三角形结构；由于S原子没有孤电子对，故SO3分子为平面三角形结构。
6．下列分子或离子中，VSEPR模型名称与分子或离子的立体构型名称不一致的是( B )
A．CO2
B．H2O
C．CO
D．CCl4
解析：CO2分子中每个O原子和C原子形成2对共用电子对，所以C原子的价层电子对数是2，且不含孤电子对，为直线形结构，VSEPR模型名称与分子立体构型名称一致；水分子中O原子的价层电子对数＝2＋×(6－2×1)＝4，VSEPR模型名称为四面体形，因含有2对孤电子对，所以略去孤电子对后，其实际立体构型名称是V形，故VSEPR模型名称与分子立体构型名称不一致；CO的中心原子C原子形成3个σ键，中心原子上的孤电子对数＝×(4＋2－2×3)＝0，所以CO的空间构型是平面三角形，VSEPR模型名称与分子立体构型名称一致；CCl4分子的中心原子C原子的价层电子对数＝σ键个数＋孤电子对数＝4＋×(4－1×4)＝4，VSEPR模型为正四面体形结构，中心原子不含有孤电子对，分子立体构型为正四面体形结构，VSEPR模型名称与分子立体构型名称一致。
7．用价层电子对互斥理论预测H2S和NO的立体结构，两个结论都正确的是( D )
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分子的中心原子上的孤电子对数＝(6－2×1)＝2，因其σ键电子对数为2，故分子为V形结构；NO分子的中心原子上的孤电子对数＝(5＋1－3×2)＝0，因其σ键电子对数为3，则分子为平面三角形。
8．下列分子或离子中中心原子未用来成键的电子对最多的是( C )
A．NH
B．NH3
C．H2O
D．BCl3
解析：NH中各原子的最外层电子全部参与成键，NH3中N原子的最外层上有1对电子未参与成键，H2O中O原子上有2对电子未参与成键，BCl3的中心原子为B原子，其最外层电子全部参与成键。
9．若ABn分子的中心原子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理论，下列说法正确的是( C )
A．若n＝2，则分子的立体构型为V形
B．若n＝3，则分子的立体构型为三角锥形
C．若n＝4，则分子的立体构型为正四面体形
D．以上说法都不正确
解析：若中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对，则根据斥力最小的原则，当n＝2时，分子的立体构型为直线形；n＝3时，分子的立体构型为平面三角形；当n＝4时，分子的立体构型为正四面体形。
10．能说明CH4分子的5个原子不在同一平面而为正四面体结构的是( D )
①两个键之间夹角为109°28′ ②C—H键为极性共价键
③4个C—H键的键能、键长相同 ④二氯甲烷没有同分异构体
A．①②
B．①③
C．②③
D．①④
解析：CH4分子的空间结构由两个键之间的夹角决定，只有为正四面体结构，C位于正四面体中心，才有键角为109°28′；分子的空间构型与共价键的极性无关；同样二氯甲烷没有同分异构体也说明了CH4分子为正四面体结构，如果为平面结构，则二氯甲烷就存在两种构型：；③中因为同为C—H键，不论分子构型如何，它们的键能、键长都相等。
二、非选择题
11．根据所学知识填空：
(1)三原子分子常见的立体构型有__直线__形(如CO2)和__V__形(如H2O)。
(2)四原子分子常见的立体构型有__平面三角__形和__三角锥__形，如甲醛(HCHO)分子呈__平面三角__形，键角约为__120°__；氨分子呈__三角锥__形，键角为__107°__；另外需要注意，特殊的白磷(P4)分子呈__正四面体__形，键角为__60°__。
(3)五原子分子最常见的立体构型为__正四面体__形，如常见的CH4键角是__109°28′__。
解析：(1)CO2是直线形，H2O是V形。
(2)甲醛(HCHO)分子呈平面三角形，氨分子呈三角锥形，白磷分子呈正四面体形。
(3)CH4分子呈正四面体形。
12．(1)写出具有10个电子、两个或两个以上原子核的离子的符号__OH－____、__NH__、__H3O＋__、__NH__。
(2)写出具有18个电子的无机化合物的化学式__H2S__、__PH3__、__SiH4__、__HCl__。
(3)在(1)(2)题涉及的粒子中，空间构型为正四面体形的有__NH、SiH4__；为三角锥形的有__H3O＋、PH3__。
解析：(1)第二周期元素的氢化物具有10个电子，其分子电离出一个H＋或结合一个H＋后，形成阴、阳离子所具有的电子数不变，则有NH、H3O＋、NH、OH－。
(2)第三周期元素的氢化物分子中具有18个电子，第二周期元素形成R2Hx型化合物(如C2H6、H2O2等)，也具有18个电子。符合条件的分子有：H2O2、SiH4、PH3、H2S、HCl。
(3)由等电子体原理分析可知，SiH4、NH为正四面体形，PH3、H3O＋为三角锥形。
13．(1)利用VSEPR推断分子或离子的空间构型。
PO__四面体形__；CS2__直线形__；AlBr3(共价分子)__平面三角形__。
(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：
__CH__；
__CH__。
(3)按要求写出第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式。
平面三角形分子__BF3__，三角锥形分子__NF3__，四面体形分子__CF4__。
(4)为了解释和预测分子的空间构型，科学家在归纳了许多已知的分子空间构型的基础上，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__中心原子上的价电子都用于形成共价键__；另一类是__中心原子上有孤对电子__。
BF3和NF3都是四个原子的分子，BF3的中心原子是__B__，NF3的中心原子是__N__；BF3分子的立体构型是平面三角形而NF3分子的立体构型是三角锥形的原因是__BF3分子中B原子的3个价电子都与F原子形成共价键，而NF3分子中N原子的3个价电子与F原子形成共价键，还有一对未成键的电子对，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：PO是AB4型，成键电子对是4，为四面体形。CS2是AB2型，成键电子对是2，是直线形。AlBr3是AB3型，成键电子对是3，是平面三角形。AB3型分子，中心原子无孤电子对的呈平面三角形，有一对孤电子对的呈三角锥形，所以分别是CH、CH。第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式，呈三角锥形的是NF3，呈平面三角形的是BF3，呈四面体形的是CF4。
B 级·能力提升练
一、选择题
1．下列关于价电子对互斥理论的叙述不正确的是( C )
A．价电子对互斥理论可用来预测分子的空间构型
B．分子中中心原子的价电子对的相互排斥作用决定了分子的空间构型
C．中心原子上的孤电子对不参与相互排斥作用
D．分子中键角越大，价电子对之间的斥力越小，分子越稳定
解析：中心原子上的孤电子对会占据中心原子周围的空间，并参与相互排斥作用。
2．下列分子或离子的中心原子，带有一对孤电子对的是( D )
①BeCl2 ②CH4 ③NH3 ④CH2O ⑤SO2 ⑥H2S ⑦CO ⑧NH
A．②③⑤⑥⑦
B．③⑦⑧
C．④⑥⑧
D．③⑤
解析：根据孤电子对数＝(a－xb)，可以计算出各微粒中心原子的孤电子对数分别为0、0、1、0、1、2、0、0，故含有一对孤电子对的是③⑤。
3．对SO2与CO2说法正确的是( B )
A．都是直线形结构
B．中心原子的σ键电子对数都为2
C．S原子和C原子上都没有孤电子对
D．两者的立体构型都是直线形
解析：在SO2与CO2中，中心原子的σ键电子对数都为2。在SO2分子中，中心S原子的孤电子对数为1，而CO2分子中，中心C原子的孤电子对数为0，故SO2为V形结构，CO2为直线形结构。
4．下列说法中正确的是( D )
A．NO2、BF3、NCl3分子中没有一个分子中原子的最外层电子都满足8电子稳定结构
B．P4和CH4都是正四面体形分子且键角都为109°28′
C．NH的电子式为，离子呈平面正方形结构
D．NH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强
解析：NCl3分子的电子式为，分子中各原子都满足8电子稳定结构，A错误；P4为正四面体形分子，但其键角为60°，B错误；NH为正四面体形结构而非平面正方形结构，C错误；NH3分子电子式为，有一对未成键电子，由于未成键电子对成键电子的排斥作用，使其键角为107°，呈三角锥形，D正确。
5．已知在CH4中，C—H键间的键角为109°28′，NH3中，N—H键间的键角为107°，H2O中O—H键间的键角为105°，则下列说法中正确的是( A )
A．孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力
B．孤电子对与成键电子对间的斥力小于成键电子对与成键电子对间的斥力
C．孤电子对与成键电子对间的斥力等于成键电子对与成键电子对间的斥力
D．题干中的数据不能说明孤电子对与成键电子对间的斥力与成键电子对与成键电子对间的斥力之间的大小关系
解析：孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力，将成键电子对压得靠近一点，使其键角变小，A项正确。
6．能说明AB3分子构型是平面正三角形而不是三角锥形的依据是( C )
A．共价键键长相同
B．共价键键能相同
C．共价键键角为120°
D．共价键有极性
解析：在AB3分子中三个A—B键是完全相同的，因此键长、键能和极性键都不能作为AB3分子是平面正三角形的依据。只有当其键角为120°时，AB3中四个原子才能共面，且三个B原子处于正三角形的三个顶点。
二、非选择题
7．20世纪50年代科学家提出价层电子对互斥模型(简称VSEPR模型)，用于预测简单分子的立体结构。其要点可以概括为：
Ⅰ.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)称为价层电子对数。分子中的价层电子对总是互相排斥，均匀地分布在中心原子周围的空间；
Ⅱ.分子的立体构型是指分子中的原子在空间的排布，不包括中心原子未成键的孤电子对；
Ⅲ.分子中价层电子对之间的斥力主要顺序为：
ⅰ.孤电子对之间的斥力>孤电子对与成键电子对之间的斥力>成键电子对之间的斥力；
ⅱ.双键与双键之间的斥力>双键与单键之间的斥力>单键与单键之间的斥力；
ⅲ.X原子得电子能力越弱，A—X形成的共用电子对之间的斥力越强；
ⅳ.其他。
请仔细阅读上述材料，回答下列问题：
(1)根据要点Ⅰ可以画出AXnEm的VSEPR理想模型，请填写下表：
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)请用VSEPR模型解释CO2为直线形分子的原因__CO2属于AX2E0，n＋m＝2，故为直线形__。
(3)H2O分子的立体构型为__V形__，请你预测水分子中∠H—O—H的大小范围并解释原因__水分子属于AX2E2，n＋m＝4，VSEPR理想模型为正四面体，价层电子对之间的夹角均为109°28′。根据题目信息Ⅲ－ⅰ，应有∠H—O—H<109°28′__。
(4)SO2Cl2和SO2F2都属于AX4E0型分子，S===O之间以双键结合，S—Cl、S—F之间以单键结合。请你预测SO2Cl2和SO2F2分子的立体构型：__四面体形__，SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl__>__(填“<”“>”或“＝”)SO2F2分子中∠F—S—F。
(5)用价层电子对互斥理论(VSEPR)判断下列分子或离子的立体构型(当n＋m＝6时，VSEPR理想模型为正八面体)。
分子或离子
PbCl2
XeF4
SnCl
PF3Cl2
HgCl
立体构型
_V形_
_平面正方形_
_正八面体形_
_三角双锥形_
_正四面体形_
解析：(1)因为价层电子对总是互相排斥，均匀地分布在中心原子周围的空间，故当价层电子对数为2时，两者理想键角为180°，分子呈直线形。当价层电子对数为4时，理想键角为109°28′，分子呈正四面体形。
(2)CO2分子中C原子的最外层电子都参与成键，没有孤电子对，故CO2属于AX2E0，故在AXnEm中，n＋m＝2，故为直线形。
(3)在水分子中，O原子上含有两对孤电子对，故H2O分子的立体构型为V形；由于H2O分子属于AX2E2，n＋m＝4，VSEPR理想模型为正四面体，价层电子对之间的夹角均为109°28′，根据题目信息Ⅲ－ⅰ，应有∠H—O—H<109°28′，实际上∠H—O—H＝105°。
(4)SO2Cl2和SO2F2都属于AX4E0，n＋m＝4，VSEPR理想模型为正四面体，而S—Cl键和S—F键都是单键，且F原
子的得电子能力要强于Cl原子，根据题目信息Ⅲ－ⅲ可知SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl大于SO2F2分子中∠F—S—F。
(5)PbCl2属于AX2E1，VSEPR理想模型为平面三角形，故该分子立体构型为V形；XeF4属于AX4E2，VSEPR理想模型为正八面体，故该分子立体构型为平面正方形；由于Sn的最外层电子全部参与成键，故SnCl属于AX6E0，VSEPR理想模型为正八面体，该离子的立体构型也为正八面体；P原子的最外层电子都参与成键，没有孤电子对，PF3Cl2属于AX5E0，VSEPR理想模型为三角双锥形，故该分子也为三角双锥形；Hg原子没有孤电子对，HgCl属于AX4E0，VSEPR理想模型为正四面体形，故该离子为正四面体形。
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第二章
分子结构与性质
第二节 分子的立体构型
第2课时 杂化轨道理论、配合物理论
激趣入题·情境呈现
研究证实，甲烷(CH4)分子中的四个C—H键的键角均为109.5°，从而形成非常规则的正四面体构型。原子之间若要形成共价键，它们的价电子中应当有未成对的电子。碳原子的价电子排布为2s22p2，也就是说它只有两个未成对的2p电子，若碳原子与氢原子结合，则应形成CH2；即使碳原子的一个2s电子受外界影响跃迁到2p空轨道，使碳原子具有四个未成对电子，它与四个氢原子形成的分子也不应当具有规则的正四面体结构。那么，甲烷分子的正四面体构型是怎样形成的呢？
新知预习·自主探究
一、杂化轨道理论简介
1．概念：在形成分子时，由于原子的相互影响，若干个不同类型但____________的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新轨道的过程叫做__________________，所形成的新轨道就称为____________。
2．要点：
(1)能量相近：参与杂化的各原子轨道能量要________(同一能级组或相近能级组的轨道)。
(2)数目不变：参与杂化的轨道数目等于形成的____________数目。
(3)排斥力最小：杂化轨道在空间取最大夹角分布，且不同的杂化轨道伸展方向不同。
能量相近
原子轨道的杂化
杂化轨道
相近
杂化轨道
3．杂化轨道分类：
(1)等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分的均匀混合。如
杂化轨道
每个轨道的成分
轨道间夹角(键角)
立体构型
sp
1/2s,1/2p
_________
__________
sp2
1/3s,2/3p
_________
______________
sp3
1/4s,3/4p
_____________
______________
180°
直线形
120°
平面三角形
109°28′
正四面体形
杂化轨道类型与分子空间构型的关系：
(2)不等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分上的不均匀混合。某个杂化轨道有孤电子对，如NH3的氮原子的sp3杂化。
杂化类型
sp
sp2
sp3
立体构型名称
__________
______________
______________
实例
_____________
_______
_____________
直线形
平面三角形
正四面体形
CO2、C2H2
BF3
CH4、CCl4
二、配合物理论简介
1．配位键：
(1)概念：由一个原子单方面提供____________，而另一个原子提供__________而形成的共价键，即“电子对给予－接受键”，是一类特殊的共价键。
(2)表示：配位键可以用A→B来表示，其中A是提供____________的原子，叫做给予体；B是接受__________的原子，叫做接受体。
2．配位化合物：
(1)概念：______________________与某些分子或离子(称为________)以__________结合形成的化合物，简称配合物。
孤电子对
空轨道
孤电子对
电子对
金属离子(或原子)
配体
配位键
(2)形成条件。
①配体有孤电子对；②中心原子有空轨道。
(3)配合物的形成举例。
蓝色沉淀
溶解
深蓝
变红
预习自测·初试牛刀
×
×
×
√
√
×
2．下列有关sp2杂化轨道的说法错误的是( )
A．由同一能层上的s轨道与p轨道杂化而成
B．共有3个能量相同的杂化轨道
C．每个sp2杂化轨道中s能级成分占三分之一
D．sp2杂化轨道最多可形成2个σ键
解析：同一能层上s轨道与p轨道的能量差异不是很大，相互杂化的轨道的能量差异也不能过大，A项正确；同种类型的杂化轨道能量相同，B项正确；sp2杂化轨道是由1个s轨道与2个p轨道杂化而成的，C项正确；sp2杂化轨道最多可形成3个σ键，D项错误。
D
3．能正确表示CH4中碳原子成键方式的示意图为( )
解析：碳原子中2s和2p轨道进行sp3杂化。
D
4．s轨道和p轨道杂化的类型不可能有( )
A．sp杂化
B．sp2杂化
C．sp3杂化
D．sp4杂化
解析：p轨道只有3个方向不同的轨道px、py、pz，与1个s轨道可形成sp杂化、sp2杂化、3p3杂化，如含有2个σ键且不含孤电子对的二氧化碳分子中碳原子为sp杂化，BCl3中硼原子为sp2杂化，CCl4分子中碳原子为sp3杂化，不可能出现sp4，故选D。
D
5．配位化合物简称配合物，它的数量巨大，组成和结构形形色色，丰富多彩。配合物[Cu(NH3)4](OH)2的中心离子、配体、中心离子的电荷数和配位数分别为( )
A．Cu2＋、NH3、2＋、4
B．Cu＋、NH3、1＋、4
C．Cu2＋、OH、2＋、2
D．Cu2＋、NH3、2＋、2
A
6．有关杂化轨道的说法不正确的是( )
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．部分四面体形、三角锥形、V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释
D．杂化轨道全部参与形成化学键
解析：杂化轨道不一定都参与成键，如CH4、NH3和H2O分子中的C、N、O均为sp3杂化，CH4的碳原子杂化轨道均参与成键，而N、O分别有一个、两个杂化轨道未参与成键，D项错误。
D
课堂探究·疑难解惑
1．如何判断杂化轨道的类型？
2．用杂化轨道理论解释CH4的中心原子的杂化类型。
知识点一 分子空间构型与杂化轨道类型的关系
1．杂化轨道类型的判断：因为杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳孤电子对，而两个原子之间只能形成一个σ键，故有下列关系：
杂化轨道数＝中心原子孤电子对数＋中心原子结合的原子数，再由杂化轨道数判断杂化类型。例如：
代表物
杂化轨道数
杂化轨道类型
CO2
0＋2＝2
sp
CH2O
0＋3＝3
sp2
CH4
0＋4＝4
sp3
SO2
1＋2＝3
sp2
NH3
1＋3＝4
sp3
H2O
2＋2＝4
sp3
2．杂化轨道类型与分子构型的关系：
中心原子杂
化的类型
参加杂化
的轨道
生成杂化
轨道数
成键电
子对数
中心原子的
孤电子对数
分子的立体
构型名称
实例
sp
1个s
1个p
2
2
0
直线形
BeCl2
sp2
1个s
2个p
3
3
0
平面三角形
BF3
sp3
1个s
3个p
4
4
0
正四面体形
CH4
3
1
三角锥形
NH3
2
2
V形
H2O
SO2
指出下列原子的杂化轨道类型及分子的结构式、立体构型。
(1)CS2分子中的C为______杂化，分子的结构式___________________，立体构型__________；
(2)CH2O中的C为_______杂化，分子的结构式_________，立体构型______________；
(3)CCl4分子中的C为_______杂化，分子的结构式___________，立体构型______________；
(4)H2S分子中的S为_______杂化，分子的结构式______________，立体构型_______。
sp
典例
1
S===C===S
直线形
sp2
平面三角形
sp3
正四面体形
sp3
V形
规律方法指导：根据杂化轨道的空间分布判断中心原子杂化轨道类型的方法：(1)若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形，则分子的中心原子发生sp3杂化；(2)若杂化轨道在空间的分布为平面三角形，则分子的中心原子发生sp2杂化，(3)若杂化轨道在空间的分布为直线形，则分子的中心原子发生sp杂化。
1．根据价层电子对互斥理论及原子的杂化理论判断NF3分子的立体构型和中心原子的杂化方式为( )
A．直线形 sp杂化
B．三角形 sp2杂化
C．三角锥形 sp2杂化
D．三角锥形 sp3杂化
解析：判断分子的杂化方式要根据中心原子的孤电子对数以及与中心原子相连的原子个数。在NF3分子中N原子的孤电子对数为1，与其相连的原子数为3，所以根据理论可推知中心原子的杂化方式为sp3杂化，立体构型为三角锥形，类似于NH3。
D
1．在[Cu(H2O)4]2＋中，铜离子与水分子之间的化学键是如何形成的？这类“电子对给予—接受键”属于哪类化学键？
2．配合物的形成对物质的哪些性质有影响？
知识点二 配位键与配位化合物
1．提示 由水分子提供孤电子对给予铜离子，铜离子接受水分子的孤电子对形成的。这类“电子对给予—接受键”被称为配位键。
2．提示 影响物质的溶解性、颜色、稳定性。
1．配位键与非极性键、极性键的区别与联系：
4．配合物的稳定性：配合物具有一定的稳定性。配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心原子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。
5．配合物形成时的性质改变：
(1)颜色的改变，如Fe(SCN)3的形成。
(2)溶解度的改变，如AgCl→[Ag(NH3)2]＋。
警示：(1)配位键的强度有大有小，因而形成的配合物有的很稳定，有的很不稳定。
(2)许多过渡金属离子对多种配体具有很强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属配合物多。
向盛有硫酸铜水溶液的试管里滴加氨水，首先形成难溶物，继续滴加氨水，难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液，下列对此现象说法正确的是( )
A．反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu2＋的浓度不变
B．沉淀溶解后，生成深蓝色的配离子[Cu(NH3)4]2＋
C．向反应后的溶液中加入乙醇，溶液将不会发生变化，因为[Cu(NH3)4]2＋不会与乙醇发生反应
D．在[Cu(NH3)4]2＋中，Cu2＋给出孤电子对，NH3提供空轨道
B
典例
2
解析：CuSO4溶液中加入过量氨水发生的变化：CuSO4＋2NH3·H2O===
Cu(OH)2↓＋(NH4)2SO4；Cu(OH)2＋2NH3·H2O＋(NH4)2SO4===[Cu(NH3)4]SO4＋4H2O，反应的总离子方程式为Cu2＋＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋4H2O，故A项不正确，B项正确；由于[Cu(NH3)4]SO4在乙醇中的溶解度远小于在水中的溶解度，故加入乙醇会产生沉淀，C项不正确；在[Cu(NH3)4]2＋中，Cu2＋提供空轨道，NH3给出孤电子对，D项不正确。
①④⑤⑥⑦⑧
C
Fe3＋
解析：(1)形成配位键的条件是一个原子(或离子)有孤电子对，另一个原子(或离子)有空轨道。在②CH4、③OH－中中心原子碳和氧的价电子已完全成键，没有孤电子对。
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分子立体构型的判断技巧
分子的立体构型虽然是微观现象，但是可以根据分子中中心原子的电子构型及中心原子的杂化方式对分子立体构型进行预测。
1．中心原子的电子构型规律
分子的中心原子一般都是6、8、10电子结构，根据共用电子对尽量远离的原则有：
此外，中心原子的孤电子对和两成键原子之间的共用电子对数也是影响分子立体几何构型的重要因素：(1)分子中中心原子上的孤电子对对其相邻的共用电子对有排斥作用，必然会对键角造成压缩，使其键角小于基本构型的键角。(2)当中心原子与其他原子共用两对电子(即形成共价双键)时，该双键同样排斥其他原子，且使之与其他原子之间的斥力最小。分子立体构型归纳如下：
类型
举例
中心原子
电子结构
中心原子上的
孤电子对数
键角
分子立体构型
XY4
CH4
8电子
0
109°28′
正四面体形
XY3
BF3
6电子
0
120°
平面三角形
NH3
8电子
1
107°
三角锥形
XY2
H2O
8电子
2
105°
V形
CO2
8电子
0
180°
直线形
XY5
PCl5
10电子
0
－
三角双锥形
2.杂化轨道规律
在形成分子的过程中，由于原子间的相互影响，若干类型不同而能量相近的原子轨道相互混杂，重新组合形成一组能量相等、成分相同的新轨道，这一过程称为轨道杂化。
杂化类型
sp
sp2
sp3
参与杂化的轨道
1个s＋1个p
1个s＋2个p
1个s＋3个p
杂化轨道数
2个sp杂化轨道
3个sp2杂化轨道
4个sp3杂化轨道
杂化轨道间夹角
180°
120°
109°28′
VSEPR模型
直线形
平面三角形
正四面体形
不等性杂化：
如H2O分子中的O发生sp3不等性杂化(孤电子对参与杂化)，由于2对孤电子对的影响，使H—O—H键角变小，为105°。同样，NH3分子中的N发生sp3不等性杂化，由于1对孤电子对的影响，使H—N—H的键角小于109°28′，为107°。
1．下列分子中中心原子属于8电子构型且分子构型是三角锥形的是( )
A．CO2
B．H2S
C．NCl3
D．BBr3
解析：中心原子属于8电子构型的有CO2、H2S、NCl3，BBr3的中心原子是6电子构型。CO2分子中有共价双键，要保证原子之间斥力最小，分子立体构型只能是直线形。H2S中有两对孤电子对，故H2S是V形。只有NCl3分子，其中的一对孤电子对对另外三个N—Cl键有排斥作用，分子呈三角锥形。
提示：只有对分子中成键电子对数、孤电子对数以及是否形成共价双键这三点进行共同分析，才能得出正确的分子结构。
C
D第2课时
杂化轨道理论、配合物理论
1．下列分子的立体构型，可以用sp杂化方式解释的是( B )
A．SO2
B．BeCl2
C．PCl3
D．CCl4
解析：SO2是sp2杂化，BeCl2是sp杂化，PCl3和CCl4中是sp3杂化。
2．下列组合不能形成配位键的是( D )
A．Ag＋、NH3
B．H2O、H＋
C．Co3＋、CO
D．Ag＋、H＋
解析：A项，Ag＋有空轨道，NH3中的氮原子上有孤电子对，可以形成配位键；B项，水分子中的O原子含有孤电子对，H＋有空轨道，所以能形成配位键；C项，Co3＋有空轨道，CO中的碳原子上有孤电子对，可以形成配位键；D项，Ag＋、H＋两种离子都没有孤电子对，所以不能形成配位键。
3．下列分子的立体构型可用sp2杂化轨道来解释的是( A )
①BF3 ②CH2===CH2 ③苯 ④CH≡CH ⑤NH3 ⑥CH4
A．①②③
B．①⑤⑥
C．②③④
D．③⑤⑥
解析：①②③中的中心原子是sp2杂化，④中的中心原子是sp杂化，⑤⑥中的中心原子是sp3杂化。
4．以下说法正确的是( D )
A．含有四个原子的分子的立体构型不可能为正四面体形
B．分子式为AB2的分子的立体构型一定为V形
C．在SO中硫原子的杂化方式为sp2，是正四面体结构
D．CO中心碳原子的孤电子对数为0，故其结构为平面三角形
解析：P4分子构型是正四面体形，A错；BeCl2中铍原子成键电子对数是2，是sp杂化，分子是直线形，B错；在SO中硫原子的弧电子对数是0，与其相连的原子数为4，根据杂化轨道理论可推知为sp3杂化，立体构型是正四面体形，C错误；CO中心碳原子的成键电子对数为3，孤电子对数为(4＋2－3×2)＝0，该离子是平面三角形结构，D正确。
5．关于[Cr(H2O)4Br2]Br·2H2O的说法正确的是( B )
A．配体为水分子，配原子为O，外界为Br－
B．中心离子的配位数为6
C．中心离子Cr3＋采取sp3杂化
D．中心离子的化合价为＋2价
解析：[Cr(H2O)4Br2]Br·2H2O中内界为[Cr(H2O)4Br2]＋，Cr3＋为中心离子，配体为H2O、Br－，配位数为6，外界为Br－、H2O，Cr3＋提供的空轨道数为6，中心离子不是采取sp3杂化。
6．向盛有少量NaCl溶液的试管中滴入少量AgNO3溶液，再加入氨水，下列关于实验现象的叙述不正确的是( B )
A．先生成白色沉淀，加入足量氨水后沉淀消失
B．生成的沉淀为AgCl，它不溶于水，但溶于氨水，重新电离成Ag＋和Cl－
C．生成的沉淀是AgCl，加入氨水后生成了可溶性的配合物[Ag(NH3)2]Cl
D．若向AgNO3溶液中直接滴加氨水，产生的现象也是先出现白色沉淀后消失
解析：Ag＋与NH3能发生如下反应：Ag＋＋2NH3===[Ag(NH3)2]＋，而AgCl存在如下沉淀溶解平衡：AgCl??Ag＋＋Cl－，向其中加入氨水后会使平衡向右移动，最终因生成[Ag(NH3)2]Cl而溶解。
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2
-第2课时 杂化轨道理论、配合物理论
激趣入题·情境呈现
研究证实，甲烷(CH4)分子中的四个C—H键的键角均为109.5°，从而形成非常规则的正四面体构型。原子之间若要形成共价键，它们的价电子中应当有未成对的电子。碳原子的价电子排布为2s22p2，也就是说它只有两个未成对的2p电子，若碳原子与氢原子结合，则应形成CH2；即使碳原子的一个2s电子受外界影响跃迁到2p空轨道，使碳原子具有四个未成对电子，它与四个氢原子形成的分子也不应当具有规则的正四面体结构。那么，甲烷分子的正四面体构型是怎样形成的呢？
新知预习·自主探究
一、杂化轨道理论简介
1．概念：在形成分子时，由于原子的相互影响，若干个不同类型但__能量相近__的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新轨道的过程叫做__原子轨道的杂化__，所形成的新轨道就称为__杂化轨道__。
2．要点：
(1)能量相近：参与杂化的各原子轨道能量要__相近__(同一能级组或相近能级组的轨道)。
(2)数目不变：参与杂化的轨道数目等于形成的__杂化轨道__数目。
(3)排斥力最小：杂化轨道在空间取最大夹角分布，且不同的杂化轨道伸展方向不同。
3．杂化轨道分类：
(1)等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分的均匀混合。如
杂化轨道
每个轨道的成分
轨道间夹角(键角)
立体构型
sp
1/2s,1/2p
__180°__
__直线形__
sp2
1/3s,2/3p
__120°__
__平面三角形__
sp3
1/4s,3/4p
__109°28′__
__正四面体形__
杂化轨道类型与分子空间构型的关系：
杂化类型
sp
sp2
sp3
立体构型名称
__直线形__
__平面三角形__
__正四面体形__
实例
__CO2、C2H2__
__BF3__
__CH4、CCl4__
(2)不等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分上的不均匀混合。某个杂化轨道有孤电子对，如NH3的氮原子的sp3杂化。
二、配合物理论简介
1．配位键：
(1)概念：由一个原子单方面提供__孤电子对__，而另一个原子提供__空轨道__而形成的共价键，即“电子对给予－接受键”，是一类特殊的共价键。
(2)表示：配位键可以用A→B来表示，其中A是提供__孤电子对__的原子，叫做给予体；B是接受__电子对__的原子，叫做接受体。
2．配位化合物：
(1)概念：__金属离子(或原子)__与某些分子或离子(称为__配体__)以__配位键__结合形成的化合物，简称配合物。
(2)形成条件。
①配体有孤电子对；②中心原子有空轨道。
(3)配合物的形成举例。
实验操作
实验现象
有关离子方程式
滴加氨水后，试管中首先出现__蓝色沉淀__，氨水过量后沉淀逐渐__溶解__，滴加乙醇后析出__深蓝__色晶体[Cu(NH3)4]SO4·H2O
Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NHCu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－
溶液颜色__变红__
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
预习自测·初试牛刀
1．思考辨析：
(1)任意能级的s轨道和p轨道都可以形成杂化轨道。(×)
(2)凡通过sp3杂化形成的分子，其立体构型一定为正四面体形。(×)
(3)杂化轨道中一定有一个电子。(×)
(4)两种分子的杂化方式一样，但是分子构型却不一定相同。(√)
(5)硫酸铜溶液呈蓝色的原因是Cu2＋在水中形成了配离子。(√)
(6)NH中的配位键的性质和其他共价键的性质有差别。(×)
2．下列有关sp2杂化轨道的说法错误的是( D )
A．由同一能层上的s轨道与p轨道杂化而成
B．共有3个能量相同的杂化轨道
C．每个sp2杂化轨道中s能级成分占三分之一
D．sp2杂化轨道最多可形成2个σ键
解析：同一能层上s轨道与p轨道的能量差异不是很大，相互杂化的轨道的能量差异也不能过大，A项正确；同种类型的杂化轨道能量相同，B项正确；sp2杂化轨道是由1个s轨道与2个p轨道杂化而成的，C项正确；sp2杂化轨道最多可形成3个σ键，D项错误。
3．能正确表示CH4中碳原子成键方式的示意图为( D )
解析：碳原子中2s和2p轨道进行sp3杂化。
4．s轨道和p轨道杂化的类型不可能有( D )
A．sp杂化
B．sp2杂化
C．sp3杂化
D．sp4杂化
解析：p轨道只有3个方向不同的轨道px、py、pz，与1个s轨道可形成sp杂化、sp2杂化、3p3杂化，如含有2个σ键且不含孤电子对的二氧化碳分子中碳原子为sp杂化，BCl3中硼原子为sp2杂化，CCl4分子中碳原子为sp3杂化，不可能出现sp4，故选D。
5．配位化合物简称配合物，它的数量巨大，组成和结构形形色色，丰富多彩。配合物[Cu(NH3)4](OH)2的中心离子、配体、中心离子的电荷数和配位数分别为( A )
A．Cu2＋、NH3、2＋、4
B．Cu＋、NH3、1＋、4
C．Cu2＋、OH、2＋、2
D．Cu2＋、NH3、2＋、2
6．有关杂化轨道的说法不正确的是( D )
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．部分四面体形、三角锥形、V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释
D．杂化轨道全部参与形成化学键
解析：杂化轨道不一定都参与成键，如CH4、NH3和H2O分子中的C、N、O均为sp3杂化，CH4的碳原子杂化轨道均参与成键，而N、O分别有一个、两个杂化轨道未参与成键，D项错误。
课堂探究·疑难解惑
知识点一 分子空间构型与杂化轨道类型的关系
┃┃问题探究__■
1．如何判断杂化轨道的类型？
2．用杂化轨道理论解释CH4的中心原子的杂化类型。
┃┃探究提示__■
1．提示 判断杂化轨道类型，首先判断杂化轨道数，杂化轨道数＝中心原子孤电子对数＋中心原子结合的原子数，由杂化轨道数即可判断杂化类型。
2．提示 在形成CH4分子时，碳原子的一个2s轨道和三个2p轨道发生混杂，形成四个能量相等的sp3杂化轨道。四个sp3杂化轨道分别与四个氢原子的1s轨道重叠成键形成甲烷分子，所以四个C—H键是等同的。
可表示为
┃┃知识总结__■
1．杂化轨道类型的判断：因为杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳孤电子对，而两个原子之间只能形成一个σ键，故有下列关系：
杂化轨道数＝中心原子孤电子对数＋中心原子结合的原子数，再由杂化轨道数判断杂化类型。例如：
代表物
杂化轨道数
杂化轨道类型
CO2
0＋2＝2
sp
CH2O
0＋3＝3
sp2
CH4
0＋4＝4
sp3
SO2
1＋2＝3
sp2
NH3
1＋3＝4
sp3
H2O
2＋2＝4
sp3
2．杂化轨道类型与分子构型的关系：
中心原子杂化的类型
参加杂化的轨道
生成杂化轨道数
成键电子对数
中心原子的孤电子对数
分子的立体构型名称
实例
sp
1个s1个p
2
2
0
直线形
BeCl2
sp2
1个s2个p
3
3
0
平面三角形
BF3
sp3
1个s3个p
4
4
0
正四面体形
CH4
3
1
三角锥形
NH3
2
2
V形
H2O
SO2
┃┃典例剖析__■
典例1
指出下列原子的杂化轨道类型及分子的结构式、立体构型。
(1)CS2分子中的C为__sp__杂化，分子的结构式__S===C===S__，立体构型__直线形__；
(2)CH2O中的C为__sp2__杂化，分子的结构式____，立体构型__平面三角形__；
(3)CCl4分子中的C为__sp3__杂化，分子的结构式____，立体构型__正四面体形__；
(4)H2S分子中的S为__sp3__杂化，分子的结构式____，立体构型__V形__。
规律方法指导：根据杂化轨道的空间分布判断中心原子杂化轨道类型的方法：(1)若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形，则分子的中心原子发生sp3杂化；(2)若杂化轨道在空间的分布为平面三角形，则分子的中心原子发生sp2杂化，(3)若杂化轨道在空间的分布为直线形，则分子的中心原子发生sp杂化。
┃┃变式训练__■
1．根据价层电子对互斥理论及原子的杂化理论判断NF3分子的立体构型和中心原子的杂化方式为( D )
A．直线形 sp杂化
B．三角形 sp2杂化
C．三角锥形 sp2杂化
D．三角锥形 sp3杂化
解析：判断分子的杂化方式要根据中心原子的孤电子对数以及与中心原子相连的原子个数。在NF3分子中N原子的孤电子对数为1，与其相连的原子数为3，所以根据理论可推知中心原子的杂化方式为sp3杂化，立体构型为三角锥形，类似于NH3。
知识点二 配位键与配位化合物
┃┃问题探究__■
1．在[Cu(H2O)4]2＋中，铜离子与水分子之间的化学键是如何形成的？这类“电子对给予—接受键”属于哪类化学键？
2．配合物的形成对物质的哪些性质有影响？
┃┃探究提示__■
1．提示 由水分子提供孤电子对给予铜离子，铜离子接受水分子的孤电子对形成的。这类“电子对给予—接受键”被称为配位键。
2．提示 影响物质的溶解性、颜色、稳定性。
┃┃知识总结__■
1．配位键与非极性键、极性键的区别与联系：
类型比较
共价键
非极性键
极性键
配位键
本质
相邻原子间的共用电子对(电子云重叠)与原子核间的静电作用
成键条件(元素种类)
成键原子得失电子能力相同(同种非金属元素)
成键原子得失电子能力差别较小(不同非金属元素)
成键原子一方有孤电子对(配体)，另一方有空轨道(中心离子或原子)
特征
有方向性和饱和性
2.配合物的组成：
一般中心原子(或离子)配位数是2、4、6。
3．形成配合物的条件：
(1)配体有孤电子对。
(2)中心原子(或离子)有空轨道。
4．配合物的稳定性：配合物具有一定的稳定性。配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心原子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。
5．配合物形成时的性质改变：
(1)颜色的改变，如Fe(SCN)3的形成。
(2)溶解度的改变，如AgCl→[Ag(NH3)2]＋。
警示：(1)配位键的强度有大有小，因而形成的配合物有的很稳定，有的很不稳定。
(2)许多过渡金属离子对多种配体具有很强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属配合物多。
┃┃典例剖析__■
典例2
向盛有硫酸铜水溶液的试管里滴加氨水，首先形成难溶物，继续滴加氨水，难溶物溶解得到深蓝色的透明溶液，下列对此现象说法正确的是( B )
A．反应后溶液中不存在任何沉淀，所以反应前后Cu2＋的浓度不变
B．沉淀溶解后，生成深蓝色的配离子[Cu(NH3)4]2＋
C．向反应后的溶液中加入乙醇，溶液将不会发生变化，因为[Cu(NH3)4]2＋不会与乙醇发生反应
D．在[Cu(NH3)4]2＋中，Cu2＋给出孤电子对，NH3提供空轨道
解析：CuSO4溶液中加入过量氨水发生的变化：CuSO4＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋(NH4)2SO4；Cu(OH)2＋2NH3·H2O＋(NH4)2SO4===[Cu(NH3)4]SO4＋4H2O，反应的总离子方程式为Cu2＋＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋4H2O，故A项不正确，B项正确；由于[Cu(NH3)4]SO4在乙醇中的溶解度远小于在水中的溶解度，故加入乙醇会产生沉淀，C项不正确；在[Cu(NH3)4]2＋中，Cu2＋提供空轨道，NH3给出孤电子对，D项不正确。
规律方法指导：准确判断配位键的方法：(1)掌握好配位键的形成条件：①一种原子或离子有空轨道，常见的可提供空轨道的是过渡元素的离子或原子，如Cu2＋、Ag＋、Fe3＋、Ni等；②另一种原子或离子有孤电子对，常见的含孤电子对的配体有：分子如CO、NH3、H2O等，离子如Cl－、CN－、NO等；(2)正确分析原子的最外层电子排布和成键情况。
┃┃变式训练__■
2．(1)以下微粒：①N2H ②CH4 ③OH－ ④NH ⑤Fe(CO)5 ⑥Fe(SCN)5 ⑦H3O＋
⑧Ag(NH3)2OH，含配位键的是__①④⑤⑥⑦⑧__。
(2)下列不属于配合物的是__C__。
A．[Cu(H2O)4]SO4·H2O
B．[Ag(NH3)2]OH
C．KAl(SO4)2·12H2O
D．Na[Al(OH)4]
(3)在配合物[Fe(SCN)]2＋中，提供空轨道接受孤电子对的微粒是__Fe3＋__，画出配合物离子[Cu(NH3)4]2＋中的配位键____。
解析：(1)形成配位键的条件是一个原子(或离子)有孤电子对，另一个原子(或离子)有空轨道。在②CH4、③OH－中中心原子碳和氧的价电子已完全成键，没有孤电子对。
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分子立体构型的判断技巧
分子的立体构型虽然是微观现象，但是可以根据分子中中心原子的电子构型及中心原子的杂化方式对分子立体构型进行预测。
1．中心原子的电子构型规律
分子的中心原子一般都是6、8、10电子结构，根据共用电子对尽量远离的原则有：
中心原子电子结构
电子对空间夹角
分子基本立体结构
举例
6电子
120°
平面三角形
BF3
8电子
109°28′
正四面体形
CH4
10电子
三角双锥形
PCl5
此外，中心原子的孤电子对和两成键原子之间的共用电子对数也是影响分子立体几何构型的重要因素：(1)分子中中心原子上的孤电子对对其相邻的共用电子对有排斥作用，必然会对键角造成压缩，使其键角小于基本构型的键角。(2)当中心原子与其他原子共用两对电子(即形成共价双键)时，该双键同样排斥其他原子，且使之与其他原子之间的斥力最小。分子立体构型归纳如下：
类型
举例
中心原子电子结构
中心原子上的孤电子对数
键角
分子立体构型
XY4
CH4
8电子
0
109°28′
正四面体形
XY3
BF3
6电子
0
120°
平面三角形
NH3
8电子
1
107°
三角锥形
XY2
H2O
8电子
2
105°
V形
CO2
8电子
0
180°
直线形
XY5
PCl5
10电子
0
－
三角双锥形
2.杂化轨道规律
在形成分子的过程中，由于原子间的相互影响，若干类型不同而能量相近的原子轨道相互混杂，重新组合形成一组能量相等、成分相同的新轨道，这一过程称为轨道杂化。
杂化类型
sp
sp2
sp3
参与杂化的轨道
1个s＋1个p
1个s＋2个p
1个s＋3个p
杂化轨道数
2个sp杂化轨道
3个sp2杂化轨道
4个sp3杂化轨道
杂化轨道间夹角
180°
120°
109°28′
VSEPR模型
直线形
平面三角形
正四面体形
不等性杂化：
如H2O分子中的O发生sp3不等性杂化(孤电子对参与杂化)，由于2对孤电子对的影响，使H—O—H键角变小，为105°。同样，NH3分子中的N发生sp3不等性杂化，由于1对孤电子对的影响，使H—N—H的键角小于109°28′，为107°。
┃┃即时训练__■
1．下列分子中中心原子属于8电子构型且分子构型是三角锥形的是( C )
A．CO2
B．H2S
C．NCl3
D．BBr3
解析：中心原子属于8电子构型的有CO2、H2S、NCl3，BBr3的中心原子是6电子构型。CO2分子中有共价双键，要保证原子之间斥力最小，分子立体构型只能是直线形。H2S中有两对孤电子对，故H2S是V形。只有NCl3分子，其中的一对孤电子对对另外三个N—Cl键有排斥作用，分子呈三角锥形。
提示：只有对分子中成键电子对数、孤电子对数以及是否形成共价双键这三点进行共同分析，才能得出正确的分子结构。
2．下列分子或离子中，其中心原子的杂化方式和分子或离子的空间构型均正确的是( D )
A．C2H2：sp2、直线形
B．SO：sp3、三角锥形
C．H3O＋：sp3、V形
D．BF3：sp2、平面三角形
解析：乙炔的结构式为H—C≡C—H，每个碳原子的价层电子对数是2，且不含孤电子对，所以C原子均采取sp杂化，C2H2为直线形结构，A项错误；SO中价层电子对数＝4＋×(6＋2－4×2)＝4，所含孤电子对数为0，杂化轨道数为4，S原子采取sp3杂化，分子的空间构型为正四面体形，B项错误；H3O＋中价层电子对数＝3＋×(6－1－3×1)＝4，所以中心原子采取sp3杂化，其VSEPR模型名称为四面体形，因该离子中含有一对孤电子对，所以其空间构型为三角锥形，C项错误；BF3分子中价层电子对数＝3＋0＝3，杂化轨道数为3，所以B原子采取sp2杂化，所含孤电子对数为0，所以其空间构型为平面三角形，D项正确。
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-第2课时
杂化轨道理论、配合物理论
A 级·基础巩固练
一、选择题
1．用过量硝酸银溶液处理0.01
mol氯化铬水溶液，产生0.02
mol
AgCl沉淀，则此氯化铬最可能是( B )
A．[Cr(H2O)6]Cl3
B．[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O
C．[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O
D．[Cr(H2O)3Cl3]·3H2O
解析：0.01
mol氯化铬能生成0.02
mol
AgCl沉淀，说明1
mol配合物的外界含有2mol
Cl－。
2．下列分子中的中心原子采取sp2杂化的是( D )
A．C3H8
B．CO2
C．BeCl2
D．SO3
解析：丙烷中的碳原子类似于甲烷中碳原子，采取sp3杂化；CO2分子中碳原子采取sp杂化；氯化铍分子中铍原子采取sp杂化；三氧化硫分子中S原子采取sp2杂化。
3．下列有关杂化轨道的说法不正确的是( B )
A．原子中能量相近的某些轨道，在成键时能重新组合成能量相等的新轨道
B．轨道数目杂化前后可以相等，也可以不等
C．杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理、最小排斥原理
D．杂化轨道可分为等性杂化轨道和不等性杂化轨道
解析：原子中能量相近的某些轨道，在成键时重新组合成能量相等的新轨道的过程称为杂化，所形成的新轨道称杂化轨道，A项正确；轨道数目杂化前后一定相等，B项错误；杂化改变了原子轨道的形状和方向，杂化轨道的形状更利于原子轨道间最大程度地重叠，杂化轨道在空间取最大夹角分布，使相互间的排斥最小，杂化轨道形成的键更稳定，C项正确；杂化轨道可分为等性杂化轨道和不等性杂化轨道，如CH4中C为等性sp3杂化，H2O中O为不等性sp3杂化，D项正确；答案选B。
4．下列推断不正确的是( C )
A．BF3为平面三角形分子
B．NH的电子式为
C．CH4分子中的4个C—H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的2p轨道形成的s－p
σ键
D．CH4分子中的碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个C—H
σ键
解析：BF3为平面三角形；NH为正四面体形；CH4中碳原子的1个2s轨道与3个2p轨道形成4个sp3杂化轨道，然后与氢原子的1s轨道重叠，形成4个σ键。
5．下列说法正确的是( C )
A．凡是中心原子采取sp3杂化的分子，其立体构型都是正四面体形
B．在SCl2中，中心原子S采取sp杂化轨道成键
C．杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对
D．凡AB3型的共价化合物，其中心原子A均采用sp3杂化形式成键
解析：NH3分子中，中心原子采取sp3杂化，但NH3分子为三角锥形，A错误；在SCl2中，中心原子S与2个Cl形成2个σ键，同时有2对孤电子对，价层电子对数为4，采取sp3杂化轨道成键，B错误；杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对，C正确；AB3型的共价化合物，当中心原子周围存在一对孤电子对时才采用sp3杂化形式成键，D错误。
6．某配合物的化学式为[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O，下列说法中正确的是( C )
A．配体是Cl－和H2O，配位数是8
B．中心离子是Ti4＋，配离子是[TiCl(H2O)5]2＋
C．内界和外界中的Cl－的数目比是1∶2
D．将1
mol该配合物加入足量AgNO3溶液中，可以得到3
mol
AgCl沉淀
解析：对于配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O，中心离子是Ti3＋，内界配体有一个Cl－和5个H2O，配位数是6，外界有两个Cl－，A、B错误，C正确；加入足量AgNO3溶液，只有外界的两个Cl－与Ag＋反应，内界的一个Cl－不与Ag＋反应，只能生成2
mol
AgCl沉淀，D错误。
7．Co(Ⅲ)的八面体配合物CoClm·nNH3，若1
mol配合物与AgNO3作用生成1
mol
AgCl沉淀，则m、n的值是( B )
A．m＝1，n＝5
B．m＝3，n＝4
C．m＝5，n＝1
D．m＝4，n＝5
解析：1
mol配合物生成1
mol
AgCl沉淀，可知1
mol配合物电离出1
mol
Cl－，即配离子显＋1价，又因为外界有一个Cl－，且Co显＋3价，所以内界有两个Cl－，即m＝3，又因为该配离子是正八面体，所以n＝6－2＝4，所以m＝3，n＝4。
8.如图所示，在乙烯分子中有5个σ键和一个π键，它们分别是( A )
A．sp2杂化轨道形成σ键，未杂化的2p轨道形成π键
B．sp2杂化轨道形成π键，未杂化的2p轨道形成σ键
C．C—H之间是sp2形成σ键，C—C之间是未参加杂化的2p轨道形成π键
D．C—C之间是sp2形成σ键，C—H之间是未参加杂化的2p轨道形成π键
解析：在乙烯分子中碳原子与相连的氢原子、碳原子形成平面三角形，所以乙烯分子中每个碳原子均采取sp2杂化，其中杂化轨道形成5个σ键，未杂化的2p轨道形成π键。
二、非选择题
9．根据所学内容，完成下表：
杂化类型
用于杂化的轨道
杂化轨道间的夹角
杂化轨道构型
实例
sp
_1个s轨道和1个p轨道_
__180°__
__直线形__
CO2
__sp2__
1个s轨道和2个p轨道
__120°__
__平面三角形__
SO3
__sp3__
_1个s轨道和3个p轨道_
__109°28′__
正四面体形
CH4
解析：sp杂化轨道是1个s轨道和1个p轨道杂化形成的，sp2杂化轨道是1个s轨道和2个p轨道杂化形成的，sp3杂化轨道是1个s轨道和3个p轨道杂化形成的。sp杂化轨道间的夹角是180°，立体构型为直线形；sp2杂化轨道间的夹角是120°，立体构型为平面三角形；sp3杂化轨道间的夹角是109°28′，立体构型为正四面体形。
10．Co(NH3)5BrSO4可形成两种钴的配合物。已知两种配合物的化学式分别为[Co(NH3)5Br]SO4和[Co(SO4)(NH3)5]Br，若在第一种配合物的溶液中加入BaCl2溶液时，现象是__产生白色沉淀__；若在第二种配合物的溶液中加入BaCl2溶液时，现象是__无明显现象__，若加入AgNO3溶液时，现象是__产生淡黄色沉淀__。
解析：由配合物的化学式知，[Co(NH3)5Br]SO4中Br－不是游离的，而SO是游离的，[Co(SO4)(NH3)5]Br中SO不是游离的，而Br－是游离的。
11．已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数A(1)A、B、C的第一电离能由小到大的顺序为__C(2)B的氢化物分子的空间构型是__三角锥形__，其中心原子采取__sp3__杂化。
(3)写出化合物AC2的电子式____；一种由B、C组成的化合物与AC2互为等电子体，其化学式为__N2O__。
(4)E的核外电子排布式是__1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)__，ECl3形成的配合物的化学式为__[Cr(NH3)4(H2O)2]Cl3__。
解析：根据D、C形成DC离子晶体，且D、C都为二价离子，A、B、C为同一周期的非金属元素，所以D可能为Mg或Ca，C可能为O或S。又因为B、C的氢化物比同族相邻周期元素氢化物的沸点高，所以B、C的氢化物一定能形成氢键，且核电荷数A(2)B的氢化物为NH3，空间构型为三角锥形，中心原子是sp3杂化；
(3)AC2为CO2，其电子式为，N与O形成的和CO2互为等电子体的物质应为N2O；
(4)Cr的电子排布式为[Ar]3d54s1，根据信息，ECl3形成的配合物的化学式为[Cr(NH3)4(H2O)2]Cl3。
B 级·能力提升练
一、选择题
1．下列物质，中心原子的“杂化方式”及“分子立体构型”与CH2O(甲醛)相同的是( D )
A．H2S
B．NH3
C．CH2Br2
D．BF3
解析：CH2O和BF3均为平面分子，两者的中心原子均采取sp2杂化；H2S和H2O相似，CH2Br2是CH4中的两个H被Br取代得到，H2S、NH3、CH2Br2的中心原子都采取sp3杂化。
2．下列描述中正确的是( D )
A．CS2为V形分子
B．NCl3的立体构型为平面三角形
C．SF6中有4对完全相同的成键电子对
D．SiF4和H2O的中心原子均为sp3杂化
解析：CS2与CO2互为等电子体，故为直线形分子，A错误；NCl3分子中氮原子存在1对孤电子对，其立体构型为三角锥形，B错误；SF6中有6对完全相同的成键电子对，C错误；SiF4和H2O的中心原子含有的价层电子对数均是4，所以均为sp3杂化，D正确。
3．下列说法正确的是( C )
A．CHCl3是正四面体形结构
B．H2O分子中氧原子为sp2杂化，其分子立体构型为V形
C．二氧化碳中碳原子为sp杂化，为直线形分子结构
D．NH是四边形结构
解析：A项，甲烷分子中4个共价键完全相同，为正四面体结构，CHCl3分子的4个共价键键长不完全相同，所以不是正四面体结构，错误；B项，H2O分子中O原子的价层电子对数为2＋×(6－1×2)＝4，为sp3杂化，含有2对孤电子对，分子构型为V形，错误；C项，二氧化碳中C原子的价层电子对数为2＋×(4－2×2)＝2，为sp杂化，分子构型为直线形，正确；D项，NH中N原子的价层电子对数为4＋×(5－1－4×1)＝4，为sp3杂化，分子构型为正四面体形，错误。
4．氨气分子的空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为( C )
A．两种分子中心原子的杂化轨道类型不同，NH3为sp2杂化，而CH4是sp3杂化
B．NH3分子中N原子形成3个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道
C．NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强
D．氨气分子的原子总数为4而甲烷为5
解析：NH3中N原子形成3个σ键，有一对未成键的孤对电子，杂化轨道数为4，采取sp3杂化，孤对电子对成键电子的排斥作用较强，N—H键之间的键角小于109°28′，所以氨气分子的空间构型是三角锥形；CH4分子中C原子采取sp3杂化，杂化轨道全部参与成键，碳原子连接4个相同的原子，C—H键之间的键角均为109°28′，故CH4为正四面体形，C项正确。
5．已知[Co(NH3)6]3＋呈正八面体结构，各NH3间距相等，Co3＋位于正八面体的中心。若其中2个NH3被Cl－取代，所形成的[Co(NH3)4Cl2]＋的同分异构体有( A )
A．2种
B．3种
C．4种
D．5种
解析：[Co(NH3)4Cl2]＋的同分异构体有2种，见下图。
6．下列过程与配合物的形成无关的是( A )
A．除去铁粉中的SiO2可用强碱溶液
B．向一定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消失
C．向Fe3＋溶液中加入KSCN溶液后溶液呈血红色
D．向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失
解析：对于A项，除去铁粉中的SiO2，是利用SiO2可与强碱反应的化学性质，与配合物的形成无关；对于B项，AgNO3与氨水反应先生成AgOH沉淀，再生成[Ag(NH3)2]＋；对于C项，Fe3＋与KSCN反应生成配离子[Fe(SCN)n]3－n(n＝1,2,3,4,5,6)，颜色发生改变；对于D项，CuSO4与氨水反应生成Cu(OH)2沉淀，再生成[Cu(NH3)4]2＋。
二、非选择题
7．有下列微粒：
①CH4 ②CH2===CH2 ③CH≡CH ④NH3 ⑤NH ⑥BF3 ⑦P4 ⑧H2O ⑨H2O2
填空下列空白(填序号)：
(1)呈正四面体的是__①⑤⑦__。
(2)中心原子轨道为sp3杂化的是__①④⑤⑦⑧⑨__，为sp2杂化的是__②⑥__。
(3)所有原子共平面的是__②③⑥⑧__，共线的是__③__。
(4)①④⑥⑦⑧键角由大到小顺序为__C__(填序号)。
A．⑥>①>⑧>④>⑦
B．⑥>①>④>⑦>⑧
C．⑥>①>④>⑧>⑦
(5)含有配位键的是__⑤__。
解析：①CH4中C原子采取sp3杂化，为正四面体结构；②C2H4中C原子采取sp2杂化，为平面形分子；③C2H2中C原子采取sp杂化，为直线形分子；④NH3中N原子采取sp3杂化，为三角锥形分子；⑤NH中N原子采取sp3杂化，为正四面体结构；⑥BF3中B原子采取sp2杂化，为平面三角形分子；⑦P4中P原子采取sp3杂化，为正四面体结构；⑧H2O中O原子采取sp3杂化，为V形分子；⑨H2O2中O原子采取sp3杂化，两个H原子犹如在半展开的书的两面纸上并有一定夹角。
(4)①CH4为正四面体，键角为109°28′；④NH3为三角锥形，键角为107°；⑥BF3中心原子的价电子都用来形成共价键，所以价层电子对数为3，为平面三角形，键角为120°；⑦P4是正四面体结构，四个磷原子处在正四面体的顶点，键角为60°；⑧H2O分子的立体构型为V形，键角为105°；所以键角由大到小顺序为⑥>①>④>⑧>⑦。
(5)NH3分子中的氮原子有孤电子对，H＋有空轨道，二者通过配位键形成了NH。
8．原子形成化合物时，电子云间的相互作用对物质的结构和性质会产生影响。
请回答下列问题：
(1)碳原子有4个价电子，在形成化合物时价电子均参与成键，但杂化方式不一定相同。在乙烷、乙烯、乙炔和苯四种分子中，碳原子采取sp杂化的分子是__CH≡CH__(写结构简式，下同)，采取sp2杂化的分子是__CH2===CH2、__，采取sp3杂化的分子是__CH3CH3__。试写出一种有机物分子的结构简式，要求同时含有三种不同杂化方式的碳原子：__(其他合理答案均可)__。
(2)已知H2O、NH3、CH4三种分子中，键角由大到小的顺序是CH4>NH3>H2O，请分析可能的原因是__CH4分子中的C原子没有孤电子对，NH3分子中N原子上有1对孤电子对，H2O分子中O原子上有2对孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用较大，故键角减小__。
(3)由于电荷的作用，阴、阳离子形成化合物时离子的电子云会发生变化，使离子键逐渐向共价键过渡。阳离子所带电荷数越多，阴离子半径越大时，电子云变化越大，导致所形成的化合物在水中的溶解度越小。由此可知，四种卤化银(AgF、AgCl、AgBr和AgI)在水中的溶解度由大到小的顺序为__AgF>AgCl>AgBr>AgI__。
解析：(1)乙烷分子中的碳原子采取sp3杂化，乙烯、苯分子中的碳原子均采取sp2杂化，乙炔分子中的碳原子采取sp杂化，同时含有三种不同杂化方式的碳原子的有机物分子中应该同时含有烷基(或环烷基)、碳碳双键(或苯环)和碳碳三键。
(2)H2O、NH3、CH4分子中的O、N、C均采取sp3杂化，而O原子上有2对孤电子对，对成键电子对的排斥作用最大，键角最小；N原子上有1对孤电子对，对成键电子对的排斥作用使键角缩小，但比水分子的键角要大；C原子上无孤电子对，键角最大。
9．按要求回答下列问题：
(1)CH3COOH中C原子的杂化轨道类型为__sp3、sp2__。
(2)醛基中碳原子的杂化轨道类型是__sp2__。
(3)化合物中阳离子的立体构型为__三角锥形__，阴离子的中心原子轨道采用__sp3__杂化。
(4)X的单质与氢气可化合生成气体G，其水溶液pH>7。G分子中X原子的杂化轨道类型是__sp3__。
(5)S单质的常见形式为S8，其环状结构如图所示，S原子采用的轨道杂化方式是__sp3__。
(6)H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋中O原子采用__sp3__杂化。H3O＋中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大，原因为__H3O＋中O原子只有1对孤电子对，H2O中O原子有2对孤电子对，前者σ键电子对与孤电子对的排斥力较小，因而键角大__。
解析：(1)CH3COOH分子中，—CH3和—COOH上的碳原子的杂化轨道类型分别是sp3和sp2。(2)上的碳原子形成3个σ键和1个π键，是sp2杂化。(4)G是NH3分子，N原子采取sp3杂化。(5)硫原子形成2个S—S键，还有2对孤电子对，杂化方式为sp3。(6)H2O和H3O＋中的氧原子均采取sp3杂化，其键角的差异是由σ键电子对与孤电子对的斥力差异所造成的。
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