考点二 分子的空间构型
1．价层电子对互斥理论 (1)理论要点
①价层电子对在空间上彼此相距最远时，排斥力最小，体系的能量最低。 ②孤电子对的排斥力较大，孤电子对越多，排斥力越强，键角越小。
(2)用价层电子对互斥理论推测分子的空间构型的关键是判断分子中的中心原子上的价层电子对数。
其中：a是中心原子的价电子数(阳离子要减去电荷数、阴离子要加上电荷数)，b是与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，x是与中心原子结合的原子数。 (3)示例分析
电子对数 2 3 σ键电子对数 2 3 2 4 4 3 2
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)杂化轨道与分子空间构型的关系
杂化类型 sp1 sp2 sp3 杂化轨道数目 2 3 4 杂化轨道间夹角 180° 120° 109.5° 空间构型 直线形 平面三角形 四面体形 实例 BeCl2 BF3 CH4 孤电子对数 0 0 1 0 1 2 四面体形 电子对空间构型 直线形 三角形 分子空间构型 直线形 平面三角形 V形 正四面体形 三角锥形 V形 实例 CO2 BF3 SO2 CH4 NH3 H2O 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NH4可表
＋
示为
，在NH4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(×) (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sp1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 －中心原子上的孤电子对数 价层电子对数 VSEPR模型名称 分子或离子空间构型 中心原子杂化类型 H3O ＋答案 ①0 2 直线形 直线形 sp1 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________NH4。 (2)SO3________CCl4，CS2________SO2。 答案 (1)＜ ＜ (2)＞ ＞
解析 (1)H2O与H3O，NH3与NH4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．(2019·瓦房店市校级期末)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 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型的分子空间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，空间构型为三角锥形，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，而分子的空间构型还与含有的孤电子对数有关，正确；D项，AB3型的分子空间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．徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了许多明星分子，如H2O2、CO2、BF3、CH3COOH等。下列说法正确的是( ) A．H2O2分子中的O为sp2杂化 B．CO2分子中C原子为sp1杂化 C．BF3分子中的B原子为sp3杂化 D．CH3COOH分子中C原子均为sp2杂化 答案 B
解析 A项，H2O2分子中氧原子形成2个σ键，含有2对孤电子对，采取sp3杂化，错误；B项，CO2分子中C原子形成2个σ键，没有孤电子对，采取sp1杂化，正确；C项，BF3分子中的B原子的最外层电子数为3，形成3个σ键，没有孤电子对，采取sp2杂化，错误；D项，CH3COOH分子中有2个碳原子，其中甲基上的碳原子形成4个σ键，没有孤电子对，采取sp3杂化，错误。
3．BeCl2是共价分子，可以以单体、二聚体和多聚体形式存在。它们的结构简式如下，请写出单体、二聚体和多聚体中Be的杂化轨道类型： (1)Cl—Be—Cl：________；
(2)：________；
(3)：________。
答案 (1)sp1杂化 (2)sp2杂化 (3)sp3杂化
“五方法”判断分子中心原子的杂化类型
(1)根据杂化轨道的空间构型判断。
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呈平面三角形，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呈直线形，则分子的中心原子发生sp1杂化。 (2)根据杂化轨道之间的夹角判断
若杂化轨道之间的夹角为109.5°，则分子的中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则分子的中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则分子的中心原子发生sp1杂化。
(3)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sp1杂化。
(4)根据中心原子的价电子对数判断
如中心原子的价电子对数为4，是sp3杂化，为3是sp2杂化，为2是sp1杂化。 (5)根据分子或离子中有无π键及π键数目判断
如没有π键为sp3杂化，含1个π键为sp2杂化，含2个π键为sp1杂化。
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