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1、4.分子的立体结构【考点归纳】1.价层电子对互斥理论与分子或离子立体构型判断（1）键的电子对数的确定，由分子式确定键电子对数。例如，H2O中的中心原子为O，O有2对键电子对；NH3中的中心原子为N，N有3对键电子对。（2）确定中心原子上的价层电子对数，a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数，b为电荷数，x为非中心原子的原子个数。如SO2的中心原子为S，S的价电子数为6(即S的最外层电子数为6)，则a6；与中心原子S结合的O的个数为2，则x2；与中心原子结合的O最多能接受的电子数为2，则b2。所以，SO2中的中心原子S上的孤电子对数(622)1。（3）确定价层电子对的立体构型，由于价层电子对之间
2、的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离，这样已知价层电子对的数目，就可以确定它们的立体构型。（4）分子立体构型的确定，价层电子对有成键电子对和孤电子对之分，价层电子对的总数减去成键电子对数，得孤电子对数。根据成键电子对数和孤电子对数，可以确定相应的较稳定的分子立体构型。易错提醒价层电子对互斥理论说明的是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型，不包括孤电子对，当中心原子无孤电子对时，两者的构型一致；当中心原子有孤电子对时，两者的构型不一致。如：中心原子采取sp3杂化的，其价层电子对模型为四面体形，其分子构型可以为四面体形(如CH4)，也可以为三角锥形(如NH3)，也
3、可以为V形(如H2O)。价层电子对互斥理论能预测分子的立体构型，但不能解释分子的成键情况，杂化轨道理论能解释分子的成键情况，但不能预测分子的立体构型。两者相结合，具有一定的互补性，可达到处理问题简便、迅速、全面的效果。2.杂化轨道理论与中心原子的杂化类型判断(1)根据杂化轨道的空间分布构型判断，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；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；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sp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
4、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sp杂化。(3)根据等电子原理进行判断，如CO2是直线形分子，CNS、N与CO2是等电子体，所以分子构型均为直线形，中心原子均采用sp杂化。(4)根据中心原子的电子对数判断，如中心原子的电子对数为4，是sp3杂化，为3是sp2杂化，为2是sp杂化。(5)根据分子或离子中有无键及键数目判断，如没有键为sp3杂化，含一个键为sp2杂化，含二个键为sp杂化。易错提醒当原子成键时，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
5、的空间结构不同。杂化轨道间的夹角与分子内的键角不一定相同，中心原子杂化类型相同时孤电子对数越多，键角越小。杂化轨道与参与杂化的原子轨道数目相同，但能量不同。3.中心原子杂化类型和立体构型的相互判断分子组成孤电子对数杂化方式立体构型示例AB20sp直线形BeCl21sp2V形SO22sp3V形H2OAB30sp2平面三角形BF31sp3三角锥形NH3AB40sp3正四面体形CH4【过关练习】1.AsCl3分子的立体构型为_，其中As的杂化轨道类型为_。2.CS2分子中，C原子的杂化轨道类型是_，写出两个与CS2具有相同立体构型和键合形式的分子或离子：_。3.乙醛中碳原子的杂化轨道类型为_。4.在
6、硅酸盐中，SiO四面体如图(a)通过共用顶角氧离子可形成岛状、链状、层状、骨架网状四大类结构型式。图(b)为一种无限长单链结构的多硅酸根；其中Si原子的杂化形式为_，Si与O的原子数之比为_，化学式为_。5.甲醇分子内C原子的杂化方式为_，甲醇分子内的OCH键角_(填“大于”“等于”或“小于”)甲醛分子内的OCH键角。6.氯丙烯分子()Cl中碳原子轨道杂化类型是_。7.在BF3分子中，FBF的键角是_，B原子的杂化轨道类型为_，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF的立体构型为_。8.SO的立体构型是_，其中S原子的杂化轨道类型是_。9.BF3分子的立体结构为_，NF3分子的立体结构为_
7、。H2O、NH3、CH4三种分子中键角由大到小的顺序是CH4NH3H2O，可能的原因是_。10.NO的立体构型为_，与NO互为等电子体的另一种阴离子的化学式：_。11.6氨基青霉烷酸结构中S原子的杂化方式是_，组成中C、N、O三种元素的第一电离能由大到小的顺序是_。12.在硼酸B(OH)3分子中，B原子与3个羟基相连，B原子杂化轨道的类型是_杂化；NO的构型为_，氮的杂化方式为_杂化。13.H2SeO3的中心原子杂化类型是，SeO32-的立体构型是，与SeO32-互为等电体的分子有(写一种物质的化学式即可)。14.B(OCH3)3中B采用的杂化类型是_。写出两个与B(OCH3)3具有相同空间构
8、型的分子或离子_。15.松脂酸铜中键的个数_；加“*”碳原子的杂化方式为_。参考答案1.【解析】AsCl3的中心原子(As原子)的价层电子对数为3(513)4，所以是sp3杂化。AsCl3分子的立体构型为三角锥形。【答案】三角锥形sp32. 【解析】CS2分子中，C原子的价层电子对数为2，杂化轨道类型为sp。根据等电子理论，与CS2具有相同立体构型和键合形式的分子有CO2、COS和N2O，离子有NO、SCN。【答案】spCO2、SCN(或COS等)3. 【解析】乙醛的结构简式为，其中CH3上的碳原子形成4个键，采取sp3杂化。【答案】sp3、sp2【答案】sp313SiO3(或SiO)5. 【
9、解析】甲醇()分子内C原子有4对键电子对，无孤电子对，为sp3杂化，OCH键角约为10928；甲醛()分子内C原子为sp2杂化，为平面三角形分子，OCH键角约为120；故甲醇分子内 OCH 键角比甲醛分子内OCH键角小。【答案】 sp3小于6. 【解析】中的碳为sp2杂化，CH2Cl中的碳为sp3杂化。【答案】sp3和sp27. 【解析】BF3分子中B原子形成键数为3，孤电子对数为0，故杂化轨道数为3，应为sp2杂化，BF3分子的几何构型为平面三角形，FBF的键角是120；BF中B原子形成键数为4，孤电子对数为0，故BF为sp3杂化，为正四面体形。【答案】 120sp2正四面体形8. 【解析】
10、SO中成键电子对数为4，中心S原子的杂化轨道类型是sp3，立体构型为正四面体形。【答案】正四面体形sp39.【解析】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。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。【答案】(1)平面三角形三角锥形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10.平面三角形CO11.sp3NOC12.sp2sp 直线形13. sp3三角锥形PCl315.【解析】一个碳碳双键或碳氧双键含有一个键，1个松脂酸铜的结构单元中含有三个双键，因此一个松脂酸铜含有六个键。加“*”碳原子形成四个单键，需要四个杂化轨道，因此该碳原子的杂化方式为sp3。【答案】6sp35
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