1、微专题微专题 2 2 分子分子( (或离子或离子) )空间结构与杂化轨道理论空间结构与杂化轨道理论 判断分子或离子的空间构型时，要能够正确计算价层电子对数：一是运用计算式推导出价层 电子对数。二是看配位原子数；如下表： 价层电子对数 杂化类型 配位原子数 孤电子对数 价电子对 空间构型 分子空间 构型 实例 2 sp 2 0 直线形 直线形 BeCl2 3 sp2 3 0 三角形 三角形 BF3 2 1 V 形 SnBr2 4 sp3 4 0 四面体形 四面体形 CH4 3 1 三角锥形 NH3 2 2 V 形 H2O 1下列对于 NH3和 CO2的说法中正确的是( ) A都是直线形结构 B中
2、心原子都采取 sp 杂化 CNH3为三角锥形结构，CO2为直线形结构 DN 原子和 C 原子上都没有孤对电子 答案 C 解析 NH3和 CO2分子的中心原子分别采取 sp3杂化、sp 杂化，但 NH3分子的 N 原子上有 1 对孤电子对未参与成键，根据杂化轨道理论，NH3的空间构型为三角锥形，CO2的空间构型 为直线形。 2下列各组分子的空间结构相同的是( ) ASnCl2、BeCl2 BBF3、NH3 CCCl4、SiF4 DCS2、OF2 答案 C 解析 通过分子的价层电子对数、孤电子对数确定分子的空间结构，其中 A、D 项中分子的 具体情况如下表： 键电子对数 中心原子上的孤电子对数 价
3、层电子对数 空间结构 SnCl2 2 1 2(421)1 3 V 形 BeCl2 2 1 2(221)0 2 直线形 CS2 2 1 2(422)0 2 直线形 OF2 2 1 2(621)2 4 V 形 B 项中 BF3、NH3的空间结构分别为平面三角形、三角锥形；C 项中，CCl4与 SiF4的空间结 构均为正四面体形。 3下列分子或离子中，价层电子对互斥模型为正四面体形且分子或离子的空间结构为 V 形 的是( ) ANH 4 BPH3 CH3O DOF2 答案 D 解析 价层电子对互斥模型为正四面体形， 且分子或离子的空间结构为 V 形的只有 3 个原子 构成的分子或离子，OF2符合。A
4、 选项 NH 4是三角锥形的 NH3结合了一个 H ，呈正四面体 形，B 项中 PH3为三角锥形，C 中 H3O 是 V 形的 H 2O 结合了一个 H ，呈三角锥形。 4(2020 杭州调研)下列分子或离子的中心原子采用 sp3杂化的是( ) NF3 C2H4 C6H6 C2H 2 NH 4 A B C D 答案 B 解析 NF3分子中 N 原子采取 sp3杂化；C2H4分子中 C 原子采取 sp2杂化；C6H6分子 中 C 原子采取 sp2杂化；C2H2分子中 C 原子采取 sp 杂化；NH 4中 N 原子采取 sp 3 杂化。 5下列分子或离子中，VSEPR 模型与粒子的空间结构一致的是
5、( ) ASO2 BHCHO CNCl3 DH3O 答案 B 解析 当中心原子没有孤电子对时， VSEPR 模型与分子的空间结构就是一致的， SO2、 NCl3、 H3O 的中心原子均有孤电子对，A、C、D 项错误。 6下列说法正确的是( ) ACH2Cl2分子的空间结构为正四面体形 BH2O 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 CCO2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 DSO2 3的空间结构为平面三角形 答案 C 解析 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
6、体形， A 错误； H2O 分子中 O 原子的价层电子对数21 2(6 12)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 原子的价层电子对数21 2(422)2， 为 sp 杂化， 分子的空间结构为直线形， C 正确； SO2 3中 S 原子的价层电子对数31 2(6232)4，为 sp 3杂化，含 1 对孤电子对，分 子的空间结构为三角锥形，D 错误。 7(2020 青岛检测)下列分子中，中心原子杂化类型相同，分子的空间结构也相同的是( ) ABeCl2、CO2 BH2O、SO2 CSO2、CH4 DNF3、CH2O 答案 A 解析 根据价层电
7、子对互斥模型可知，H2O 中 O 原子的孤电子对数621 2 2， 键电子 对数为 2，采取 sp3杂化，故 H2O 为 V 形结构，SO2中 S 原子的孤电子对数622 2 1， 键电子对数为 2， 采取 sp2杂化， 故 SO2为 V 形结构，B 项不符合题意；同样分析可知，BeCl2 中 Be 原子采取 sp 杂化，BeCl2是直线形结构，CO2中 C 原子采取 sp 杂化，CO2是直线形结 构，A 项符合题意；SO2中 S 原子采取 sp2杂化，SO2是 V 形结构，CH4中 C 原子采取 sp3杂 化，CH4是正四面体形结构，C 项不符合题意；NF3中 N 原子采取 sp3杂化，NF
8、3是三角锥形 结构，CH2O 中 C 原子采取 sp2杂化，CH2O 是平面三角形结构，D 项不符合题意。 8(2020 西安调研)下列说法正确的是( ) CS2为 V 形分子 ClO 3的空间结构为平面三角形 SF6中有 6 对完全相同的成键电子 对 SiF4和 SO2 3的中心原子均采取 sp 3杂化 A B C D 答案 C 解析 CS2和 CO2分子的空间结构相同，为直线形分子，错误；ClO 3中 Cl 的价层电子对 数31 2(7123)4，含有 1 对孤电子对，则 ClO 3的空间结构为三角锥形，错误； SF6中含有 6 个 SF， 每个 SF 含有 1 对成键电子对， 则 SF6
9、分子中有 6 对完全相同的成 键电子对，正确；SiF4中 Si 的价层电子对数41 2(414)4，SO 2 3中 S 的价层电子 对数31 2(6223)4，则 SiF4 和 SO2 3的中心原子均采取 sp 3杂化，正确。 9硼砂是含结晶水的四硼酸钠。以硼砂为原料，可以得到 BF3、BN 和硼酸等重要化合物， 请根据下列信息回答有关问题： (1)硼砂中阴离子 Xm (含 B、O、H 三种元素)的球棍模型如图所示，则在 Xm中，2 号硼原子 的杂化类型为_；m_(填数字)。 (2)BN 中 B 的化合价为_， 请解释原因： _ _。 (3)BF3和过量 NaF 作用可生成 NaBF4，BF
10、4的空间结构为_；NaBF4的电子式为 _。 答案 (1)sp2 2 (2)3 N 的电负性大于 B 的电负性 (3)正四面体形 解析 (1)根据图示可知，2 号 B 原子的价层电子对数为 3，且无孤电子对，故采取 sp2杂化； 根据图示可知， 该阴离子的化学式为H4B4O9m ， 其中 H 显1 价， B 显3 价、 O 显2 价， 所以 m2。 (2)由于电负性： NB， 所以 BN 中 B 显3 价。 (3)BF 4的空间结构为正四面体形； NaBF4的电子式为。 10如图是甲醛分子的模型，根据该图和所学化学知识回答下列问题： (1)甲醛分子中碳原子的杂化方式是_，作出该判断的主要理由是
11、_ _。 (2)下列是对甲醛分子中碳氧键的判断，其中正确的是_(填序号)。 单键 双键 键 键 键和 键 (3)甲醛分子中 CH 与 CH 间的夹角_(填“”“”或“”)120 ，出现该现象 的主要原因是_。 答案 (1)sp2杂化 甲醛分子的空间结构为平面三角形 (2) (3) 碳氧双键中存在 键，它对 CH 的排斥作用较强 解析 (1)原子的杂化轨道类型不同，分子的空间结构也不同。由图可知，甲醛分子为平面三 角形，所以甲醛分子中的碳原子采取 sp2杂化。 (2)醛类分子中都含有 C=O，所以甲醛分子中的碳氧键是双键。一般来说，双键是 键和 键的组合。 (3)由于碳氧双键中存在 键，它对 C
12、H 的排斥作用较强，所以甲醛分子中 CH 与 CH 间的夹角小于 120 。 11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。 (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，其反应方程式为 ，反应过程中，每生成 1 mol 氯吡 苯脲，断裂_个 键，断裂_个 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。 请用共价键知识解释 H2O 分子比 NH3分子稳定
13、的原因：_ _。 H2O、NH3、CO2分子的空间结构分别是_，中心原子的杂化类型分别是 _。 答案 (1)1 (2)sp2、sp3 sp2 (3)NA NA (4)HO 的键能大于 HN 的键能 V 形、 三角锥形、直线形 sp3、sp3、sp 解析 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，属于 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，是 sp2杂 化；羰基碳原子形成 2 个单键和 1 个双键，为
14、 sp2杂化。(3)由于 键比 键更稳定，根据反 应方程式可以看出， 断裂的化学键为异氰酸苯酯分子中的 N=C 中的 键和 2-氯-4-氨基吡啶 分子中的 NH。 (4)O、 N 属于同周期元素， O 的原子半径小于 N， HO 的键能大于 HN 的键能， 所以 H2O 分子比 NH3分子稳定。 H2O 分子中 O 原子的价层电子对数2621 2 4，孤电子对数为 2，所以为 V 形结构，O 原子采取 sp3杂化；NH3分子中 N 原子的价层电 子对数3531 2 4，孤电子对数为 1，所以为三角锥形结构，N 原子采取 sp3杂化；CO2 分子中 C 原子的价层电子对数2422 2 2，不含孤电子对，所以是直线形结构，C 原 子采取 sp 杂化。