2019年 4 4 3 2 0 1 2 四面体形 正四面体形 三角锥形 V形 CH4 NH3 H2O 2.杂化轨道理论 (1)理论要点
当原子成键时，原子的价电子轨道相互混杂，形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的空间结构不同。 (2)杂化轨道与分子立体构型的关系
杂化类型 sp sp sp 32杂化轨道数目 2 3 4 杂化轨道间夹角 180° 120° 109°28′ 立体构型 直线形 平面三角形 四面体形 实例 BeCl2 BF3 CH4 3.配位键 (1)孤电子对
分子或离子中没有跟其他原子共用的电子对称孤电子对。 (2)配位键
①配位键的形成：成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成共价键。 ②配位键的表示：常用“―→”来表示配位键，箭头指向接受孤电子对的原子，如NH可表示为，在NH中，虽然有一个N—H键形成过程与其他3个N—H键形成过程不
同，但是一旦形成之后，4个共价键就完全相同。(3)配合物 如[Cu(NH3)4]SO4
配体有孤电子对，如H2O、NH3、CO、F－、Cl－、CN－等。 中心原子有空轨道，如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。
(1)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(√)
(2)分子中中心原子若通过sp3杂化轨道成键，则该分子一定为正四面体结构(×)
2019年
(3)NH3分子为三角锥形，N原子发生sp2杂化(×)
(4)只要分子构型为平面三角形，中心原子均为sp2杂化(√) (5)中心原子是sp杂化的，其分子构型不一定为直线形(×)
(6)价层电子对互斥理论中，π键电子对数不计入中心原子的价层电子对数(√) 1．填表
序号 ① ② ③ ④ ⑤ 物质 CS2 HCHO NCl3 SO24－ H3O ＋中心原子上的孤电子对数 价层电子对数 VSEPR模型名称 分子或离子立体构型 中心原子杂化类型 答案 ①0 2 直线形 直线形 sp ②0 3 平面三角形 平面三角形 sp2 ③1 4 四面体形 三角锥形 sp3 ④0 4 正四面体形 正四面体形 sp3 ⑤1 4 四面体形 三角锥形 sp3 2．比较下列分子或离子中键角大小。 (1)H2O________H3O＋，NH3________NH。 (2)SO3________CCl4，CS2________SO2。 答案 (1)＜ ＜ (2)＞ ＞
解析 (1)H2O与H3O＋，NH3与NH的中心原子均采用sp3杂化，孤电子对数越多，斥力越大，键角越小。 (2)杂化不同，键角不同。
题组一 分子的立体构型及中心原子杂化类型的判断 1．(2017·××区校级期末)下列说法中正确的是( )
A．PCl3分子是三角锥形，这是因为P原子是以sp2杂化的结果
B．sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的四个sp3杂化轨道
2019年
C．凡中心原子采取sp3杂化的分子，其VSEPR模型都是四面体 D．AB3型的分子立体构型必为平面三角形 答案 C
解析 A项，PCl3分子的中心原子P含有3个成键电子对和1个孤电子对，为sp3杂化，立体构型为三角锥形，错误；B项，能量相近的s轨道和p轨道形成杂化轨道，错误；C项，凡中心原子采取sp3杂化的分子，其VSEPR模型都是四面体，而分子的立体构型还与含有的孤电子对数有关，正确；D项，AB3型的分子立体构型与中心原子的孤电子对数也有关，如BF3中B原子没有孤电子对，为平面三角形，NH3中N原子有1个孤电子对，为三角锥形，错误。
2．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)BF3分子的立体构型为______________，NF3分子的立体构型为____________。 (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
________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。
答案 (1)平面三角形 三角锥形
(2)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，对成键电子对的排斥作用增大，故键角减小
解析 (1)BF3分子中的B原子采取sp2杂化，所以其分子的立体构型为平面三角形；NF3分子中的N原子采取sp3杂化，其中一个杂化轨道中存在一对孤电子对，所以其分子的立体构型为三角锥形。
(2)H2O、NH3、CH4分子中的O、N、C均采取sp3杂化，而在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，但比水分子的要大；C原子上无孤电子对，键角最大。
2019年
3．(2017·桂林中学月考)锂－磷酸氧铜电池正极的活性物质是Cu4O(PO4)2，可通过下列反应制备：
2Na3PO4＋4CuSO4＋2NH3·H2O===Cu4O(PO4)2↓＋3Na2SO4＋(NH4)2SO4＋H2O 请回答下列问题：
(1)上述化学方程式中涉及的N、O、P元素的电负性由小到大的顺序是____________。 (2)基态S原子的价电子排布式为____________。 (3)(NH4)2SO4
中
含
有
化
学
键
的
类
型
为
_____________________________________________。
(4)PO的立体构型是__________，其中P原子的杂化方式为________。
(5)在硫酸铜溶液中加入过量KCN溶液，生成配合物[Cu(CN)4]2－，则1molCN－中含有的π键数目为______,1mol[Cu(CN)4]2－中含有的σ键数目为________。 答案 (1)P＜N＜O (2)3s23p4
(3)离子键、共价键 (4)正四面体 sp3 (5)2NA 8NA
解析 (1)同周期主族元素的电负性从左到右逐渐增大，则有电负性：N＜O；同主族元素的电负性自上而下逐渐减弱，则有电负性：N＞P。
(2)基态S原子核外有16个电子，根据核外电子排布规律，其价电子排布式为3s23p4。 (3)(NH4)2SO4分子中存在N—H极性共价键和S—O极性共价键，NH和SO之间存在离子键。
(4)PO中P原子的价层电子对数为4＋＝4，则P原子采取sp3杂化，故PO的立体构型为正四面体。
(5)CN－中C、N原子之间存在C≡N键，1个CN－中存在1个σ键、2个π键，故1 mol CN－含有2 mol π键。[Cu(CN)4]2－中Cu2＋为中心离子，CN－为配体，Cu2＋与CN－之间以配位键结合，即每个CN－与Cu2＋间有1个σ键，故1 mol
2019年
[Cu(CN)4]2－含有8 mol σ键。
4．(2018·××县莲塘一中月考)(1)下列说法正确的是________。 A．HOCH2CH(OH)CH2OH与CH3CHClCH2CH3都是手性分子 B．NH和CH4的立体构型相似
C．BF3与都是平面形分子
D．CO2和H2O都是直线形分子
(2)石墨烯(图甲)是一种由单层碳原子构成的平面结构新型碳材料，石墨烯中部分碳原子被氧化后，其平面结构会发生改变，转化为氧化石墨烯(图乙)。 ①图甲中，1号C与相邻C形成σ键的个数为________。
②图乙中，1号C的杂化方式是________，该C与相邻C形成的键角________(填“>”“<”或“＝”)图甲中1号C与相邻C形成的键角。
(3)碳元素的单质有多种形式，下图依次是C60、石墨和金刚石的结构图：
①金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们互为____________。 ②金刚石、石墨烯(指单层石墨)中碳原子的杂化形式分别为________、________。 答案 (1)BC(2)①3 ②sp3杂化 <(3)①同素异形体 ②sp3杂化 sp2杂化 解析 (1)A项，HOCH2CH(OH)CH2OH分子中没有手性碳原子，不属于手性分子，错误；B项，两种微粒均为正四面体结构，正确；C项，BF3为平面正三角形结构，苯为平面正六边形结构，两者均属于平面形分子，正确；D项，CO2分子为直线形结构，H2O分子为“V”形结构，错误。
(2)①石墨烯是层状结构，每一层上每个碳原子都是以σ键和相邻3个碳原子连接。 ②图乙中1号碳形成了4个共价键，故其杂化方式为sp3；图甲中的键角为120°，而图乙中1号碳原子与甲烷中的碳原子类似，其键角接近109°28′。
(3)①金刚石、石墨、C60、碳纳米管等都是碳元素的单质形式，它们的组成相同，结构不同、性质不同，互称为同素异形体。②金刚石中碳原子与四个碳原子形成4个共价单键(即C原子采取sp3杂化方式)，构成正四面体；石墨烯中的碳原子采用sp2杂化方式与相邻的三个碳原子以σ键结合，形成正六边形的平面层状结构。
2020高考化学一轮综合复习 第十二章 有机化学基础 第38讲 分子结构与性质练习
