2026届高考化学冲刺复习-分子的空间结构

2026届高考化学冲刺复习分子的空间结构章节脉络1多样的分子空间结构

感受分子是有空间结构的3杂化轨道理论简介

解释分子的空间结构分子的空间结构2价层电子对互斥模型预测分子的空间结构01价层电子对互斥模型1、价层电子对互斥模型分子的空间结构是中心原子周围的“价层电子对”相互排斥的结果分子中的价层电子对包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对价层电子对相互排斥彼此远离能量最低、最稳定常见的简单分子是由“中心原子”与“配位原子”构成，中心原子通常可以根据化学式确定，如：H2O，CCl4，CO32-等【问题的关键】如何计算价层电子对数？2对价电子直线形3对价电子平面三角形4对价电子四面体形略去中心原子的孤对电子互相排斥尽可能远离能量最低最稳定VSEPR模型分子空间模型价层电子对确定价层电子对数后，便可根据空间最大伸展方式确定σ键与孤对电子的分布模型，即VSEPR模型：2、如何确定价层电子对数？价层电子对数═σ键电子对数+孤电子对数例如：H2O中O的σ键电子对数是2；NH3中的σ键电子对数是3。（1）σ键电子对数＝中心原子结合的原子数②该理论不适合中心原子为过渡金属的分子。注意：①多重键只计算σ键电子对，不计π键电子对。即，共价单键、双键、三键计算时，都只计入一个σ电子对如何确定价层电子对数？价层电子对数═σ键电子对数+孤电子对数（2）中心原子的孤电子对数方法一：根据电子式直接确定012孤电子对数如何确定价层电子对数？价层电子对数═σ键电子对数+孤电子对数（2）中心原子的孤电子对数方法二：由公式计算中心原子价电子数(主族元素为原子最外层电子数)与中心原子结合的原子数与中心原子结合的原子最多能接受的电子数(H为1，其它原子为：8−价电子数，如：O为2、N为3)中心原子上的孤电子对数═

(a－xb)12对于阳离子，a=价电子数-离子电荷数；对于阴离子，a=价电子数+|离子电荷数|例1.计算下列分子中红色字体对应原子的孤电子对数：①H2S______；②

PCl5______；③

BF3______；④

NO2_____。例2.计算下列分子中红色字体对应原子的价层电子对数：①

CCl4

___________；

②

BeCl2___________；③

BCl3___________；

④

PCl3

___________。4+0=43+0=32+0=23+1=4200NO₂的孤电子对=（5−2*2）/2=0.5计算出来的孤电子对不是整数，这时应当进位+1，因为，单电子也要占据一个孤对电子轨道。0.513、价电子对的空间构型(VSEPR模型)价层电子对数目：2

3

4VSEPR模型：

直线平面三角形正四面体价层电子对数目：5

6VSEPR模型：三角双锥形正八面体形4、空间构型将对应的VSEPR模型中孤电子对占据的位置抹除，得到的构型即为分子的空间构型，如：价层电子对：4孤电子对：0孤电子对：1孤电子对：2四面体形三角锥型V形VSEPR模型：正四面体形价层电子对数

成键电子对数孤对电子对数分子类型VSEPR模型空间构型

实例

232

0

AB2直线形3

0

AB32

1

AB2平面三角形V形SO2CO2BeCl2BF3SO3利用VSEPR理论预测粒子的立体构型价层电子对数成键电子对数孤对电子对数分子类型VSEPR模型空间构型实例44 0

AB43 1

AB32 2

AB2正四面体三角锥形V形NH4＋SO42−CH4/CCl4SO32−H3O+NH3/PCl3H2OH2S利用VSEPR理论预测粒子的立体构型分子或离子孤电子对数价层电子对数VSEPR理想模型VSEPR理想模型名称分子或离子的空间结构分子或离子的空间结构名称CO20CO32−0SO42−0NH4+00+2＝20+4＝40+3＝30+4＝4直线形正四面体形平面三角形正四面体形直线形平面正三角形正四面体形正四面体形价层电子对数成键电子对数孤对电子对数分子类型VSEPR模型空间构型实例55

0

AB54

1

AB43

2

AB32

3

AB2三角双锥 变形四面体直线形T形ClF3SF4PCl5I3−利用VSEPR理论预测粒子的立体构型价层电子对数成键电子对数孤对电子对数分子类型VSEPR模型空间构型实例66

0

AB65

1

AB54

2

AB4正八面体四方锥形平面正方形IF5SF6ICl4−利用VSEPR理论预测粒子的立体构型实验测得NH3的键角为107°，H2O的键角为105°,为什么NH3和H2O的键角均小于109°28′？5、排斥力大小比较相较成键电子对，孤电子对对化学键有较大的排斥力H2O、NH3的的孤电子对分别为2、1，分子中电子对之间的斥力大小顺序：孤电子对−孤电子对＞孤电子对−成键电子对（化学键）＞成键电子对−成键电子对，中心原子上的孤对电子将H2O、NH3的键角分别压缩成了105°、107°。【结论】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＞成键电子对−单电子

NO2与SO2空间构型均为V形，NO2键角大于120°，分析原因。解析：NO2与SO2的价层电子对均为3，VSEPR模型均为平面三角形。

但NO2中孤电子是一个单电子，NO2键角大于120o，SO2键角小于120o，说明斥力：孤电子对−成键电子对＞电子对−电子对>电子对−单电子。NO2:•SO2排斥力大小比较预测NO2、NO2−、NO2+的结构并比较键角大小①NO2价层电子对为3，VSEPR模型均为平面三角形，但NO2中孤电子是一个单电子，由于斥力：电子对−电子对>电子对−单电子，NO2键角大于120°。②NO2−价层电子对为3，VSEPR模型均为平面三角形，孤电子对数为1，由于斥力：孤电子对−成键电子对>成键电子对−成键电子对，NO2−键角小于120°。③NO2+价层电子对为2，VSEPR模型均为直线型，键角180°。排斥力大小比较(1)价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律：

随着孤电子对数目的增多，孤电子对与成键电子对之间的斥力增大，键角减小。而单电子与成键电子对之间的斥力较小，会导致键角增大。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＞成键电子对－单电子。6、影响键角的因素(2)三键−三键>三键−双键>双键−双键>双键−单键>单键−单键光气：COCl2中心原子：C价层电子对数：3孤电子对数：0VESPER模型：平面三角形Cl−C−Cl的键角___120o；Cl−C−O的键角___120o。<>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，其球棍模型如图所示：

，

下列说法错误的是()A.X的组成为CH3+ B.Y的组成为CH3−

C.X的价层电子对数为4 D.Y中键角小于120°C平面三角形三角锥形CH3+CH3−

3对随堂练习02杂化轨道理论1、杂化轨道理论

根据价层电子对互斥模型，我们知道甲烷分子CH4的空间构型是正四面体这与我们已经掌握的价键理论有什么冲突？写出碳原子的核外电子排布图画出碳原子的最外层原子轨道1s2s2p↑↓↑↓↑↑C碳原子核外只有两个未成对电子，理论上只能形成两根共价键无法使最外层满足八电子稳定结构；两个碳氢键之间的夹角应为90°，而非109°28’CH4中的σ键并非由原子轨道直接重叠产生的杂化轨道理论电子跃迁2s2p基态激发态能量相近的原子轨道2s2p1sCH4分子空间结构形成分析如何解决未成对电子不足的问题？矛盾：轨道重叠得到的空间构型就不可能是正四面体形的甲烷分子杂化轨道理论混杂sp3

杂化轨道电子跃迁2s2p2s2p基态激发态能量相近的原子轨道混杂前后轨道总数不变1s杂化轨道能量相同、方向不同CH4分子中心原子杂化轨道形成过程1.概念：原子轨道杂化杂化轨道在形成分子时，在外界条件影响下，中心原子若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道的过程。原子轨道杂化后形成的一组新的原子轨道，叫做杂化轨道。2.理论要点：(1)一定是中心原子发生轨道杂化；双原子分子无杂化方式。(2)

参与杂化的各原子轨道能量相近；同能层：ns、np相近能层：ns、np、(n-1)dsp3、sp2、spsp3d、sp2d2(dsp3)同一能级组杂化轨道理论(3)

杂化轨道数等于参与杂化的原子轨道数，杂化前后轨道数不变；(4)

杂化过程中轨道的形状、方向发生变化，杂化后的新轨道能量、形状都相同；spsp2sp3(5)杂化前后原子轨道为使相互间排斥力最小，故在空间取最大夹角分布,不同的杂化轨道伸展方向不同;(6)杂化轨道只能用于形成σ键或容纳孤电子对，不能形成π键，未参与杂化的p轨道可用于形成π键。正四面体形平面三角形直线形电子跃迁重叠成键轨道混杂各种空间结构【练习】中心原子杂化轨道数=价层电子对数=孤电子对数＋σ键数1344109°28′120°180°12331122【练习】化合物中心原子核外电子排布式价层电子对数杂化轨道数目杂化类型VSEPR模型名称分子的空间结构CH4NH3H2O正四面体形三角锥形V形正四面体形四面体形四面体形sp3sp3sp31s22s22p31s22s22p41s22s22p24444+0=43+1=42+2=42、杂化轨道的类型1.sp3杂化轨道

同一原子中能量相近1个s轨道和3个p轨道形成4个能量相同的新轨道，轨道夹角为109

28′。呈四面体形。例如：CH4、CCl4。电子跃迁sp3杂化4个能量相同、方向不同的sp3杂化轨道基态C：2s22p22s2p激发态C：2s12p32s2psp3每个sp3轨道含有1/4s轨道和3/4p轨道的成分，其能量相同，且介于s轨道和p轨道之间。(1)C的sp3杂化过程事实上,在成键的过程中,激发和杂化是同时发生的。sp3杂化特点①

由1个ns轨道与3个np轨道杂化形成；⑦

CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等粒子，键长不同，为四面体形⑥AB4型离子基本是正四面体形⑤CH4、CCl4、CF4、SiCl4、NH4+、SO42−等粒子，四个键长相同，真实构

型与VSEPR理想模型重合，为正四面体形。④sp3轨道形状为一头大，一头小，含有1/4s轨道和3/4p轨道

的成分，其能量相同，介于s轨道和p轨道之间。③sp3轨道中心轴之间的夹角为109

28′，呈正四面体形；

②等性杂化的sp3轨道含有4条相同的轨道，它们的能量

相同、方向不同；2.sp2杂化轨道

同一原子中能量相近1个s轨道和2个p轨道形成3个能量相同的新轨，轨道夹角为120

。呈平面三角形。例如：SO2、BF3电子跃迁sp2杂化3个能量相同、方向不同的sp2杂化轨道基态C：2s22p22s2p激发态C：2s12p32s2psp2每个sp2轨道含有1/3s轨道和2/3p轨道的成分，其能量相同，且介于s轨道和p轨道之间。(1)

C的sp2杂化过程2p杂化轨道的类型σ键σ键σ键σ键σ键未杂化的p轨道肩并肩重叠π键乙烯分子中的σ键乙烯分子中的π键C的L能层原子轨道sp2杂化后的C轨道乙烯分子中的结构(4)sp2杂化特点①由1个ns轨道与2个np轨道杂化形成;⑤sp2杂化后，未参与杂化的1个np轨道上若有未成对电子，则可以用于形成π键，如乙烯分子碳碳双键的形成。④每个sp2轨道形状为一头大，一头小，含有1/3s轨道和2/3p轨道的成分；③轨道中心轴之间的夹角为120

，呈平面三角形。例如：BF3；

②杂化的sp2轨道含有3条相同的轨道，它们的能量相同、方向不同；sp2杂化后的C轨道3.sp杂化轨道

同一原子中能量相近1个s轨道和1个p轨道形成2个能量相同的新轨道。轨道夹角为180°。呈直线形。例如：CO2、BeCl2。电子跃迁sp杂化2个能量相同、方向不同的sp杂化轨道基态C：2s22p22s2p激发态C：2s12p32s2psp每个sp

轨道含有1/2s轨道和1/2p轨道的成分，其能量相同，且介于s轨道和p轨道之间。(1)

C的sp杂化过程2p杂化轨道的类型CH

≡

CH

BeCl2分子的形成过程电子跃迁sp杂化2个能量相同、方向相反的sp杂化轨道基态Be：2s22s2p激发态Be：2s12p12s2psp2pClClBesppxpxσ键σ键固态氯化铍不以BeCl2形式存在，而是形成链状聚合结构，其中每个铍核被四个氯原子四面体包围。为什么？气态BeCl2为直线型分子与Cl成键(4)sp杂化特点由1个ns轨道与1个np轨道杂化形成；sp杂化后，未参与杂化的2个np轨道上若有未成对电子，则可以用于形成π键，如乙炔分子-C≡C-键的形成。每个sp2轨道形状为一头大，一头小，含有1/2s轨道和1/2p轨道的成分；轨道中心轴之间的夹角为180

，呈直线形。例如：BeCl2、CH≡CH；

每个sp轨道含有2条相同的轨道，它们的能量相同、方向相反；sp杂化后的C轨道杂化类型sp3sp2sp轨道成分杂化轨道间夹角空间结构实例180°直线形CH≡CH、BeCl2109°28′正四面体CH4、CCl4

120°平面三角形CH2=CH2、BF3小结杂化轨道类型VSEPR理想构型直线形正四面体平面三角形1/4ns和3/4np1/3ns和2/3np1/2ns和1/2np规律:

①当中心原子的价层电子对数为4时，其杂化类型为sp3杂化;②当中心原子的价层电子对数为3时，其杂化类型为sp2杂化;③当中心原子的价层电子对数为2时，其杂化类型为sp杂化。1.根据价层电子对数判断中心原子σ键电子对数+孤电子对数＝价层电子对数＝杂化轨道数33sp234sp334222sp

(2－2×1)=012

(3－3×1)=012

(5－3×1)=112BF3H3O+BeCl2粒子σ键电子对数孤电子对数价层电子对数杂化轨道数杂化类型先确定分子或离子的价层电子对数，后确定中心原子的杂化轨道类型。中心原子杂化类型的判断2.根据分子的空间构型或键角判断若分子的空间构型为正四面体形或三角锥形,键角接近109o28′，则分子的中心原子发生sp3杂化，如CH4、CCl4;若分子的空间构型为平面三角形或者平面结构,键角为120o，则分子的中心原子发生sp2杂化，如C2H4、C6H6;若分子的空间构型为直线形,键角为180o,则分子的中心原子发生sp杂化，如C2H2、CO2。此方法还可以扩展到以共价键形成的晶体，如：已知金刚石中的碳原子、晶体硅和石英中的硅原子，都是以正四面体结构形成共价键的，所以也都是采用sp3杂化；已知石墨的二维结构平面内，每个碳原子与其它三个碳原子结合，形成六元环层，键角为120o，由此判断石墨的碳原子采用sp2

杂化。中心原子杂化类型的判断通过看C原子有没有形成双键或三键来判断碳原子的杂化类型。①如果有1个三键或两个双键,则其中有2个π键,用去2个p轨道,为sp杂化；②如果有1个双键则其中必有1个π键，用去1个P轨道，为sp2杂化；③如果全部是单键，为sp3杂化。3.根据共价键类型判断岩藻黄质（fucoxanthin）也被称为褐藻黄素、岩藻黄素，是类胡萝卜素中叶黄素类的一种天然色素【思考】请判断下列标记出来的C原子的杂化类型abcdspsp3sp2sp2中心原子杂化类型的判断4.根据等电子原理判断中心原子杂化类型的判断

根据等电子原理进行判断如CO2是直形线分子，CNS‒、N3‒与CO2互为等电子体，所以分子构型均为直线形，中心原子均采用sp杂化。等电子体基本定义______总数相同，_________总数相同的分子或离子叫等电子体。【例】CO2和CS2

NO+和CO原子数_____价电子总数_____原子数_____价电子总数_____2