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高中化学人教版 (新课标)选修3 物质结构与性质第二节 分子的立体构型教学设计
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这是一份高中化学人教版 (新课标)选修3 物质结构与性质第二节 分子的立体构型教学设计，共31页。
第二节 分子的立体构型
第1课时 分子空间结构与价层电子对互斥理论
在宏观世界中，花朵、蝴蝶、冰晶等诸多物质展现出规则与和谐的美。科学巨匠爱因斯坦曾感叹：“在宇宙的秩序与和谐面前，人类不能不在内心里发出由衷的赞叹，激起无限的好奇。”实际上，宏观的秩序与和谐源于微观的规则与对称。
通常，不同的分子具有不同的空间构型。例如，甲烷分子是正四面体形的、氨分子是三角锥形的、苯是正六边形的。那么，这些分子为什么具有不同的空间构型呢？
一、形形色色的分子
1．三原子分子的立体构型有__直线____形和__V____形两种。如
化学
式
电子式
结构式
键角
立体构型
立体构
型名称
CO2
O===C===O
__180°____
__直线形____
H2O
__105°____
__V形____
2．四原子分子大多数采取__平面三角____形和__三角锥____形两种立体构型。如
化学
式
电子式
结构式
键角
立体构型
立体构
型名称
CH2O
约
__120°____
__平面
三角形____
NH3
__107°____
__三角
锥形____
3．五原子分子的可能立体构型更多，最常见的是__正四面体____形。如
化学
式
电子式
结构式
键角
立体构型
立体构
型名称
CH4
__109°28′____
__正四面
体形____
CCl4
__109°28′____
__正四面
体形____
二、价层电子对互斥模型
1．价层电子对互斥理论(VSEPR)。
对ABn型的分子或离子，中心原子A的价层电子对(包括成键__σ键电子对____和未成键的__孤电子对____)之间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取电子对__相互排斥____最小的那种构型，以使彼此之间__斥力____最小，分子或离子的体系能量__最低____，__最稳定____。
2．价层电子对的空间构型(即VSEPR模型)：
电子对数目： 2 3 4
VSEPR模型：__直线形______平面三角形______正四面体形____
三、VSEPR模型应用——预测分子立体构型：
1．中心原子不含孤电子对的分子。
中心原子不含孤电子对的分子，VSEPR模型与分子的立体构型一致。
分子或
离子
σ键电
子对数
孤电子
对数
VSEPR模型
及名称
分子的立体
构型及名称
CO2
2
0
__直线形____
__直线形____
CO
3
0
__平面三角形____
__平面三角形____
CH4
4
0
__正四面体形____
__正四面体形____
2．中心原子含孤电子对的分子。
中心原子若有孤电子对，孤电子对也要占据中心原子的空间，并与成键电子对互相排斥。则VSEPR模型与分子的立体构型不一致。
推测分子的立体模型必须略去VSEPR模型中的孤电子对。
分子或
离子
价层电
子对数
孤电子
对数
VSEPR模型
及名称
分子的立体
构型及名称
NH3
4
1
__正四面体形____
__三角锥形____
H2O
4
2
__正四面体形____
__V形____
SO2
3
1
__平面三角形____
__V形____
1．思考辨析：
(1)价电子对之间的夹角越小，排斥力越小。 ( × )
(2)NH3分子的VSEPR模型与分子构型不一致。( √ )
(3)五原子分子的立体结构都是正四面体形。 ( × )
2．用价层电子对互斥理论判断SO3的分子构型为( D )
A．正四面体形 B．V形
C．三角锥形 D．平面三角形
解析：SO3中心原子S的孤电子对数＝(6－3×2)＝0，没有孤对电子，只有3对σ键电子对，故其分子构型为平面三角形。
3．下列说法中正确的是( C )
A．由分子构成的物质中一定含有共价键
B．正四面体结构的分子中键角一定是109°28′
C．形成共价键的元素不一定是非金属元素
D．CO2和SiO2都是直线型分子
解析：A、由分子组成的物质中不一定含有共价键，如稀有气体，故A错误；
B、正四面体结构的分子中键角不一定是109°28，如白磷是正四面体结构，键角为60°，故B错误；
C、氯化铝是共价化合物，氯原子和铝原子形成共价键，故C正确；
D、SiO2是由硅原子和氧原子按照个数比1∶2通过Si－O键构成原子晶体，不存在分子，故D错误。
4．下列物质中，分子的立体结构与氨分子相似的是( C )
A．CO2 B．H2S
C．PCl3 D．SiCl4
解析：氨分子是三角锥形，H2S分子是V形，CO2是直线结构，PCl3是三角锥形，SiCl4是正四面体形。
5．下列分子的立体结构模型正确的是( D )
A
B
C
D
解析：CO2的分子构型是直线形，A项错误；H2O的分子构型为V形，B项错误；NH3的分子构型为三角锥形，C项错误；CH4是正四面体结构，D项正确。
知识点一 价层电子对互斥理论——确定分子空间构型
1．价层电子对互斥理论的基本要点
(1)在AXm型分子中，中心原子A的周围配置的原子或原子团的几何构型，主要决定于中心原子价电子层中电子对(包括成键电子对和未成键的孤电子对)的互相排斥作用，分子的几何构型总是采取电子对相互排斥作用最小的那种结构。
(2)AXm分子中，A与X之间通过两对或三对电子(即通过双键或三键)结合而成，则价层电子对互斥理论把双键或三键作为一个电子对看待。
(3)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。
(4)中心原子的价层电子对数目和立体构型的关系为：
价层电子对数
2
3
4
5
6
电子对立体构型
直线形
平面
三角形
四面体
三角
双锥
八面体
2．用价层电子对理论判断共价分子或离子立体构型的一般规则
(1)确定中心原子价电子层中电子对数：
①σ键电子对：可由分子式确定，例如H2O中的中心原子为O，O有2对σ键电子对。
②中心原子上的孤电子对＝(a－xb)(式中：a为中心原子的价电子数，对主族元素来说，价电子数等于原子的最外层电子数；x为与中心原子结合的原子数；b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子等于“8－该原子的价电子数”)。
对于阴(阳)离子来说，a为中心原子的价电子数加上(或减去)离子的电荷数，x和b的计算方法不变。
③中心原子的价层电子对数＝σ键电子对数＋(a－xb)。
(2)根据中心原子(A)周围的电子对数，找出相对应的理想几何结构图形。如果出现奇数电子(有一个成单电子)，可把这个单电子当作电子对来看待。
(3)画出结构图，把配位原子排布在中心原子(A)周
围，每一对电子连结1个配位原子，剩下的未结合的电子对便是孤电子对。
(4)根据孤电子对、成键电子对之间相互斥力的大小，确定排斥力最小的稳定结构，并估计这种结构对理想几何构型的偏离程度。
3．用价层电子对互斥理论判断共价分子结构的实例
根据分子中成σ键电子对数和孤电子对数，可以依据下面的方法确定相应的较稳定的分子空间构型：
σ键电子对数＋孤电子对数＝价层电子对数VSEPR模型分子立体构型
σ键
电子
对数
孤电
子对
数
价层
电子
对数
目
电子对的
排列方式
VSEPR
模型
分子的
立体结
构
实例
2
0
2
直线形
直线形
HgCl2、
BeCl2、
CO2
3
0
3
三角形
平面
三角形
BF3、
BCl3
2
1
V形
SnBr2、
PbCl2
4
0
4
四面
体形
正四面
体形
CH4、
CCl4
3
1
三角锥形
NH3、
NF3
2
2
V形
H2O
6
0
6
八面
体形
八面体形
SF6
4
2
正方形
XeF4
典例1 用价层电子对互斥理论推测下列分子或离子的立体构型：
分子或离子
VSEPR模型名称
立体构型名称
BeCl2
__直线形____
__直线形____
SCl2
__四面体形____
__V形____
BF3
__平面三角形____
__平面三角形____
PF3
__四面体形____
__三角锥形____
NH
__四面体形____
__正四面体形____
SO
__四面体形____
__三角锥形____
解析：根据各分子的电子式和结构式，分析中心原子的孤电子对数，依据中心原子连接的原子数和孤电子对数，确定VSEPR模型和分子或离子的立体构型。
分子或
离子
中心原子
孤电子对数
价层电
子对数
VSEPR
模型名称
立体构
型名称
BeCl2
0
2
直线形
直线形
SCl2
2
4
四面体形
V形
BF3
0
3
平面三角形
平面三角形
PF3
1
4
四面体形
三角锥形
NH
0
4
四面体形
正四面体形
SO
1
4
四面体形
三角锥形
〔变式训练1〕 利用价层电子对互斥模型判断下列分子或离子的空间构型：
(1)H2O分子的空间构型__V形____。
(2)PCl5分子的空间构型__三角双锥形____。
(3)SO的空间构型__正四面体形____。
解析：根据中心原子的价电子对数，先找出相应的价电子对构型，再根据价层电子对中的孤电子对数，确定分子的空间构型。H2O分子的中心原子是O，它有6个价电子，与O化合的2个氢原子各提供1个电子，所以氧原子的价电子对数为(6＋2)/2＝4，因价电子对中有2对孤电子对，所以H2O分子的空间构型为V形。PCl5分子的中心原子P有5个价电子，氯原子各提供1个电子，所以磷原子的价电子对数为(5＋5)/2＝5，因价电子对中无孤电子对，所以PCl5为三角双锥形。SO的中心原子S的价电子对数为(6＋2)/2＝4(氧原子和硫原子作为配位原子时，可认为不提供电子，当作为中心原子时，则可认为它们提供所有的6个价电子)，SO为正四面体形。
金属的活动性顺序与相应的电离能的大小顺序为什么不一致
你已知道，金属活动性按K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)Cu、Hg、Ag、Pt、Au的顺序减弱。该顺序表示自左向右，在水溶液中金属单质中的原子失去电子越来越困难。电离能是指金属原子在气态时失去电子成为气态阳离子的能力，它是金属原子在气态时活泼性的量度。
由于金属活动性顺序与电离能所对应的条件不同，所以二者不可能完全一致。例如，碱金属元素Li、Na、K、Rb、Cs的第一电离能分别为520 kJ·mol－1、496 kJ·mol－1、419 kJ·mol－1、403 kJ·mol－1、376 kJ·mol－1，由此可知，气态锂原子最不易失去电子。但在溶液中锂原子却表现出异常的活泼性，其主要原因是锂原子形成水合离子时放出520 kJ·mol－1的能量，而钠形成水合离子时放出的能量为405 kJ·mol－1。又如，钠的第一电离能为496 kJ·mol－1，钙的第一电离能和第二电离能分别为590 kJ·mol－1、1 145 kJ·mol－1，表明钠原子比钙原子在气态更易失去电子，更加活泼。但是，由于Ca2＋形成水合离子时放出的能量(1 653 kJ·mol－1)远比Na＋形成的水合离子放出的能量多，所以在水溶液里钙原子比钠原子更易失去电子，即在金属活泼性顺序中钙排在钠的前面。由此可以看出，我们用某种规律分析问题时一定要注意具体条件。
1．下列分子的空间构型是直线形的是( B )
A．CH4 B．C2H2
C．BF3 D．H2O
解析：CH4分子的空间构型是正四面体；BF3分子的空间构型是平面三角形；H2O分子的空间构型是V形。
2．下列分子或离子的中心原子，带有一对孤电子对的是( D )
A．H2O B．BeCl2
C．CH4 D．PCl3
解析：H2O有2对孤电子对，BeCl2和CH4没有孤电子对。
3．用价层电子对互斥模型预测H2S、BF3的空间构型，两个结论都正确的是( D )
A．直线形、三角锥形
B．V形、三角锥形
C．直线形、平面三角形
D．V形、平面三角形
解析：硫原子最外层有孤电子对，故H2S为V形结构；BF3分子中硼原子最外层电子全部参与成键，三个B—F键等效排斥，故分子的空间构型为平面三角形。
4．据报道，大气中存在一些潜在的温室气体SF5－CF3，虽然其数量有限，但它是已知气体中吸热最高的气体。关于SP5－CF3的说法正确的是( C )
A．分子中有σ键也有π键
B．所有原子在同一平面内
C．CF4与CH4都是正四面体结构
D．0.1 mol SF5－CF3分子中电子数为8 mol
解析：A项，分子中都是σ键，无π键；B项，碳原子与其相连的四个原子形成四面体结构，不可能所有原子共平面；D项，一个分子中有94个电子。
5．下列说法中正确的是( D )
A．NO2、SO2、BF3、NCl3分子中没有一个分子中原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构
B．P4和CH4都是正四面体形分子且键角都为109°28′
C．NH的电子式为，离子呈平面正方形结构
D．NH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强
解析：NCl3分子的电子式为，分子中各原子都满足8电子稳定结构，A项错误；P4为正四面体形分子，但其键角为60°，B项错误；NH为正四面体形结构而非平面正方形结构，C项错误；NH3分子电子式为，有一对未成键电子，由于未成键电子对成键电子的排斥作用，使其键角为107°，呈三角锥形，D项正确。
6．用VSEPR模型预测SO2、NCl3、H3O 、BF3的立体结构。
结构式 VSEPR模型名称 分子的立体构型
SO2 O===S===O __平面三角形___ ___V形____
NCl3 __四面体形____ __三角锥形____
H3O＋ __四面体形____ __三角锥形____
BF3 __平面三角形____ __平面三角形____
解析：SO2分子中有1对孤电子对，价层电子对数为3，VSEPR模型名称为平面三角形，分子的立体构型为V形；NCl3、H3O＋中均有1对孤电子对，价层电子对数为3，故NCl3、H3O＋的VSEPR模型名称为四面体形，空间构型为三角锥形；BF3分子中，B原子上没有孤电子对，故BF3的VSEPR模型名称和分子的空间构型均为平面三角形。
基 础 巩 固
一、选择题
1．用VSEPR模型预测下列分子或离子的立体结构，其中不正确的是( C )
A．NH为正四面体 B．CS2为直线形
C．HCN为V形 D．PCl3为三角锥形
解析：NH、CS2、HCN中心原子上的价电子都用于形成共价键，没有孤对电子对，所以其构型分别为正四面体形、直线形、直线形；PCl3中心P原子上有一对孤电子对，未用于形成共价键，其空间构型为三角锥形。
2．下列分子中，各原子均处于同一平面上的是( D )
A．NH3 B．CCl4
C．PCl3 D．CH2O
解析：由价层电子对互斥理论可知：A、C为三角锥形，B为正四面体形，D为平面三角形。
3．下列分子或离子中中心原子未用来成键的电子对最多的是( C )
A．NH B．NH3
C．H2O D．BCl3
解析：NH中各原子的最外层电子全部参与成键，NH3中N原子的最外层上有1对电子未参与成键，H2O中O原子上有2对电子未参与成键，BCl3的中心原子为B原子，其外层电子全部参与成键。
4．三氯化氮(NCl3)常温下是一种淡黄色液体，其分子结构呈三角锥形，以下关于NCl3说法中正确的是( C )
A．分子中N—Cl键是非极性键
B．分子中不存在孤对电子
C．它的沸点比PCl3沸点低
D．因N—Cl键键能大，所以NCl3的沸点高
解析：NCl3分子中中心原子N和氯原子间形成三个σ极性键，N原子的周围仍然存在一对孤对电子；共价化合物的熔沸点是由分子间作用力决定的，而分子间作用力的大小又由相对分子质量决定，所以NCl3的熔沸点较低。
5．下列分子或离子中，VSEPR模型名称与分子或离子的立体构型名称不一致的是( B )
A．CO2 B．H2O
C．CO D．CCl4
解析：A．CO2分子中每个O原子和C原子形成两个共用电子对，所以C原子价层电子对个数是2，且不含孤电子对，为直线形结构，VSEPR模型与分子立体结构模型一致，故A不选；
B．水分子中价层电子对个数＝2＋×(6－2×1)＝4，VSEPR模型为正四面体结构；含有2个孤电子对，略去孤电子对后，实际上其空间构型是V型，VSEPR模型与分子立体结构模型不一致，故B选；
C．CO的中心原子C原子上含有3个σ 键，中心原子上的孤电子对数＝(4＋2－2×3)＝0，所以CO的空间构型是平面三角形，VSEPR模型与分子立体结构模型一致，故C不选；
D．CCl4分子中中心原子C原子价层电子对个数＝σ键个数＋孤电子对个数＝4＋(4－1×4)＝4，VSEPR模型为正四面体结构，中心原子不含有孤电子对，分子构型为正四面体结构，VSEPR模型与分子立体结构模型一致，故D不选；故选B。
6．下列分子的结构中，原子的最外层电子不都满足8电子稳定结构的是( D )
A．CO2 B．PCl3
C．CCl4 D．BF3
解析：由各种物质的电子式：
，这三种物质中各原子最外层都满足8电子稳定结构，中B原子最外层未满8电子稳定结构。
7．能说明CH4分子的5个原子不在同一平面而为正四面体结构的是( D )
①两个键之间夹角为109°28′ ②C—H键为极性共价键
③4个C—H键的键能、键长相同 ④二氯甲烷没有同分异构体
A．①② B．①③
C．②③ D．①④
解析：CH4分子的空间结构由两个键之间的夹角决定，只有为正四面体结构，C位于正四面体中心，才有键角为109°28′。分子的空间构型与共价键的极性无关；同样二氯甲烷没有同分异构体也说明了CH4分子为正四面体结构，如果为平面结构，则二氯甲烷就存在两种构型：
；C项中因为同为C—H键，不论分子构型如何，它们的键能、键长都相等。
8．下列物质中，化学键类型和分子立体构型皆相同的是( B )
A．CO2和SO2 B．CH4和SiH4
C．BF3和PH3 D．HCl和NH4Cl
解析：NH4Cl中存在离子键，其余分子内均为共价键，CO2为直线形，SO2、BF3为平面三角形，PH3为三角锥形，CH4和SiH4均为正四面体形。
二、非选择题
9．(1)写出具有10个电子、两个或两个以上原子核的离子的符号__OH____、__NH____、__H3O＋____、__NH____。
(2)写出具有18个电子的无机化合物的化学式__H2S____、__PH3____、__SiH4____、__HCl____。
(3)在(1)(2)题涉及的粒子中，空间构型为正四面体形的有__NH、SiH4____；为三角锥形的有__H3O＋、PH3____。
解析：(1)第二周期元素的氢化物具有10个电子，其分子结合一个H＋或电离出一个H＋后，形成阴、阳离子所具有的电子数不变，则有NH、H3O＋、NH、OH－。
(2)第三周期元素的氢化物分子中具有18个电子，第二周期元素形成R2Hx型化合物(如C2H6、H2O2等)，也具有18个电子。符合条件的分子有：H2O2、SiH4、PH3、H2S、HCl。
(3)由等电子体原理分析可知，SiH4、NH为正四面体形，PH3、H3O＋为三角锥形。
10．(1)利用VSEPR推断分子或离子的空间构型。
PO__四面体形____；CS2__直线形____；AlBr3(共价分子)__平面三角形____。
(2)有两种活性反应中间体粒子，它们的粒子中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种粒子的球棍模型，写出相应的化学式：
__CH____； __CH____。
(3)按要求写出第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式。
平面三角形分子__BF3____，三角锥形分子__NF3____，四面体形分子__CF4____。
(4)为了解释和预测分子的空间构型，科学家在归纳了许多已知的分子空间构型的基础上，提出了一种十分简单的理论模型——价层电子对互斥模型。这种模型把分子分成两类：一类是__中心原子上的价电子都用于形成共价键____；另一类是__中心原子上有孤对电子____。
BF3和NF3都是四个原子的分子，BF3的中心原子是__B____，NF3的中心原子是__N____；BF3分子的立体构型是平面三角形而NF3分子的立体构型是三角锥形的原因是__BF3分子中B原子的3个价电子都与F原子形成共价键，而NF3分子中N原子的3个价电子与F原子形成共价键，还有一对未成键的电子对，占据了N原子周围的空间，参与相互排斥，形成三角锥形____。
解析：PO是AB4型，成键电子对是4，为四面体形。CS2是AB2型，成键电子对是2，是直线形。AlBr3是AB3型，成键电子对是3，是平面三角形。AB3型分子，中心原子无孤电子对的呈平面三角形，有一对孤电子对的呈三角锥形，所以分别是CH、CH。第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式，呈三角锥形的是NF3，呈平面三角形的是BF3，呈四面体形的是CF4。
能 力 提 升
一、选择题
1．下列分子或离子中，不含孤电子对的是( D )
A．H2O B．H3O＋
C．NH3 D．NH
解析：分别写出其电子式
，即可得出答案。
2．SF6是一种无色气体，且具有很强的稳定性，可用于灭火。下列有关说法中正确的是( C )
A．电负性：S>F
B．SF6分子是正四面体结构
C．SF6分子中硫原子周围无孤对电子
D．氟原子的电子排布图(轨道表示式)为
解析：F电负性最大，A项错误；SF6分子中硫原子有6对价层电子对，不是正四面体形结构，B项错误；D项违背泡利原理，错误。
3．下列对应关系不正确的是( B )
选项
A
B
C
D
中心原子所在族
ⅣA
ⅤA
ⅣA
ⅥA
分子通式
AB4
AB3
AB2
AB2
立体结构
正四面体形
平面三角形
直线形
Ⅴ形
解析：当中心原子在ⅤA族时，AB3分子应是三角锥形。当中心原子在ⅣA族时，AB4分子是正四面体形，当中心原子在ⅣA族时，AB2分子是直线形，当中心原子在ⅥA族时，AB2分子是Ⅴ形。
4．下列分子构型为正四面体的是( C )
①P4 ②NH3 ③CCl4 ④CH4 ⑤H2S ⑥CO2
A．①③④⑤ B．①③④⑤⑥
C．①③④ D．④⑤
解析：NH3是三角锥形、H2S是V形、CO2是直线形，故选C。
5．氯的含氧酸根离子有ClO－、ClO、ClO、ClO等，关于，它们的说法中不正确的是( B )
A．ClO－中Cl显＋1价
B．ClO的空间构型为直线形
C．ClO的空间构型为三角锥形
D．ClO是SO的等电子体
解析：ClO空间构型为V形。
6．用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是( C )
A．SO2、CS2、HI都是直线形分子
B．BF3键角为120°，SnBr2键角大于120°
C．COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子
D．PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形分子
7．能说明AB3分子构型是平面正三角形而不是四面体的依据是( C )
A．共价键键长相同 B．共价键键能相同
C．共价键键角为120° D．共价键有极性
解析：在AB3分子中三个A—B键是完全相同的，因此键长、键能和极性键都不能作为AB3分子是平面正三角形的依据。只有当其键角为120°时，AB3中四个原子才能共面，且三个B原子处于正三角形的三个顶点。
二、非选择题
8．D、E、X、Y、Z是元素周期表中的前20号元素，且原子序数逐渐增大。它们的最简氢化物分子的立体构型依次是正四面体、三角锥形、正四面体、V形、直线形。
回答下列问题：
(1)Y的最高价氧化物的化学式为__SO3____。
(2)上述五种元素中，能形成酸性最强的含氧酸的元素是__Cl____，写出该元素的任意三种含氧酸的化学式：__HClO、HClO2、HClO3、HClO4(任写3种酸)____。
(3)D和Y形成的化合物，其分子的空间构型为__直线形____。
(4)D和X形成的化合物，其化学键类型属于__共价键____。
(5)金属镁和E的单质在高温下反应得到的产物是__Mg3N2____，此产物与水反应生成两种碱，该反应的化学方程式是 Mg3N2＋8H2O===3Mg(OH)2＋2NH3·H2O 。
解析：元素周期表前20号元素中，最简氢化物的立体构型为正四面体的是CH4和SiH4，故D是C，X为Si，由此推知E为N，Y为S，Z为Cl。C和S形成的化合物为CS2，C的价电子对数为2，CS2为直线形。C和Si之间形成共价键，化学式为SiC。
(1)S位于第3周期ⅥA族，最高正价为＋6，即其最高价氧化物为SO3。
(2)在C、N、Si、S、Cl中，形成酸性最强的含氧酸为HClO4，氯元素位于第3周期ⅦA族，其正价有＋1、＋3、＋5、＋7，故其含氧酸为HClO、HClO2、HClO3、HClO4。
(3)C与S形成化合物CS2，其空间构型应与CO2类似，故为直线形。
(4)C与Si形成共价化合物SiC；
(5)Mg在N2中高温条件下形成Mg3N2，其与水反应生成Mg(OH)2和NH3·H2O。
9．价层电子对互斥理论(简称VSEPR理论)可用于预测简单分子的立体构型。其要点可以概括为：
Ⅰ.用AXnEm表示只含一个中心原子的分子组成，A为中心原子，X为与中心原子相结合的原子，E为中心原子最外层未参与成键的电子对(称为孤电子对)，(n＋m)称为价层电子对数。分子中的价层电子对总是互相排斥，均匀地分布在中心原子周围的空间；
Ⅱ.分子的空间构型是指分子中的原子在空间的排布，不包括中心原子未成键的孤电子对；
Ⅲ.分子中价层电子对之间的斥力主要顺序为：
ⅰ.孤电子对之间的斥力＞孤电子对与共用电子对之间的斥力＞共用电子对之间的斥力；ⅱ.双键与双键之间的斥力＞双键与单键之间的斥力＞单键与单键之间的斥力；ⅲ.X原子得电子能力越弱，A—X形成的共用电子对之间的斥力越强；ⅳ.其他。请仔细阅读上述材料，回答下列问题：
(1)根据要点Ⅰ可以画出AXnEm的VSEPR理想模型，请填写下表：
n＋m
2
4
VSEPR理想模型
__直线形____
__正四面体形____
价层电子对之间的理想键角
__180°____
__109°28′____
(2)请用VSEPR模型解释CO2为直线形分子的原因：__CO2属AX2E0，n＋m＝2，故为直线形____；
(3)H2O分子的立体构型为__V形____，请你预测水分子中∠H—O—H的大小范围并解释原因：__水分子属AX2E2，n＋m＝4，VSEPR理想模型为正四面体形，价层电子对之间的夹角均为109°28′。根据Ⅲ中的ⅰ，应有∠H—O—H＜109°28′____；
(4)用价层电子对互斥理论(VSEPR)判断下列分子或离子的空间构型：
分子或离子
SnCl2
CCl4
ClO
立体构型
__V形____
__正四面体形____
__正四面体形____
解析：AXnEm中n＋m＝2时，最理想的模型是直线形，键角是180°；若是正四面体，n＋m＝4；CO2属AX2E0，n＋m＝2，故为直线形。水分子属AX2E2，n＋m＝4，有两对孤电子对，应是V形。又由于孤电子对的作用力强于成键的共用电子对，所以使其角度小于109°28′。
第2课时 杂化轨道理论、配合物理论
研究证实，甲烷(CH4)分子中的四个C—H键的键角均为109.5°，从而形成非常规则的正四面体构型。原子之间若要形成共价键，它们的价电子中应当有未成对的电子。碳原子的价电子排布为2s22p2，也就是说它只有两个未成对的2p电子，若碳原子与氢原子结合，则应形成CH2；即使碳原子的一个2s电子受外界影响跃迁到2p空轨道，使碳原子具有四个未成对电子，它与四个氢原子形成的分子也不应当具有规则的正四面体结构。那么，甲烷分子的正四面体构型是怎样形成的呢？
一、杂化轨道理论简介
1．概念：在形成分子时，由于原子的相互影响，若干个不同类型但__能量相近____的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新轨道的过程叫做__原子轨道的杂化____，所形成的新轨道就称为__杂化轨道____。
2．要点：
(1)能量相近：参与杂化的各原子轨道能量要__相近____(同一能级组或相近能级组的轨道)。
(2)数目不变：参与杂化的轨道数目等于形成的__杂化轨道____数目。
(3)排斥力最小：杂化轨道在空间取最大夹角分布，且不同的杂化轨道伸展方向不同。
3．杂化轨道分类：
(1)等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分的均匀混合。如
杂化
轨道
每个轨道
的成分
轨道间夹
角(键角)
立体构型
sp
1/2s,1/2p
__180°____
__直线形____
sp2
1/3s,2/3p
__120°____
__平面三角形____
sp3
1/4s,3/4p
__109°28′____
__正四面体形____
杂化轨道类型与分子空间构型的关系：
杂化类型
sp
sp2
sp3
立体构型名称
__直线形____
__平面三角形____
__正四面体形____
实例
__CO2、C2H2____
__BF3____
__CH4、CCl4____
(2)不等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分上的不均匀混合。某个杂化轨道有孤电子对，如NH3的氮原子的sp3杂化。
二、配合物理论简介
1．配位键：
(1)概念：由一个原子单方面提供__孤电子对____，而另一个原子提供__空轨道____而形成的共价键，即“电子对给予－接受键”，是一类特殊的共价键。
(2)表示：配位键可以用A→B来表示，其中A是提供__孤电子对____的原子，叫做给予体；B是接受__电子对____的原子，叫做接受体。
2．配位化合物：
(1)概念：__金属离子(或原子)____与某些分子或离子(称为__配体____)以__配位键____结合形成的化合物，简称配合物。
(2)形成条件。
①配体有孤电子对；②中心原子有空轨道。
(3)配合物的形成举例。
实验操作
实验现象
有关离子方程式
滴加氨水后，试管中首先出现__蓝色沉淀____，氨水过量后沉淀逐渐 溶解 ，滴加乙醇后析出__深蓝____色晶体
[Cu(NH3)4]SO4·H2O
Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH
Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－
溶液颜色__变红____
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
1．思考辨析：
(1)任意能级的s轨道和p轨道都可以形成杂化轨道。( × )
(2)凡通过sp3杂化形成的分子，其立体构型一定为正四面体形。 ( × )
(3)杂化轨道中一定有一个电子。( × )
(4)两种分子的杂化方式一样，但是分子构型却不一定相同。( √ )
(5)硫酸铜溶液呈蓝色的原因是Cu2＋在水中形成了配离子。( √ )
(6)NH中的配位键的性质和其他共价键的性质有差别。( × )
2．下列分子中的中心原子采取sp3杂化的是( A )
A．H2O B．CO2
C．SO2 D．BF3
3．(2018·高考训练)用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体结构，两个结论都正确的是( D )
A．直线形；三角锥形 B．V形；三角锥形
C．直线形；平面三角形 D．V形；平面三角形
解析：H2S分子的中心原子S原子上含有2个σ 键，中心原子上的孤电子对数＝(a－xb)＝(6－2×1)＝2，所以硫化氢分子的VSEPR模型是四面体型，略去孤电子对后，实际上其空间构型是V型；BF3分子的中心原子B原子上含有3个σ 键，中心原子上的孤电子对数＝(a－xb)＝(3－3×1)＝0，所以BF3分子的VSEPR模型是平面三角型，中心原子上没有孤对电子，所以其空间构型就是平面三角形；故选D。
4．配位化合物简称配合物，它的数量巨大，组成和结构形形色色，丰富多彩。配合物[Cu(NH3)4](OH)2的中心离子、配体、中心离子的电荷数和配位数分别为( A )
A．Cu2＋、NH3、2＋、4 B．Cu＋、NH3、1＋、4
C．Cu2＋、OH、2＋、2 D．Cu2＋、NH3、2＋、2
5．下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是( B )
A．CO2与SO2 B．CH4与NH3
C．BeCl2与BF3 D．C2H4与C2H2
解析：CO2中心原子采取sp杂化，SO2中心原子采取sp2杂化，二者不相同，故A项不正确。CH4中心原子采取sp3杂化，NH3中心原子采取sp3杂化，二者相同，故B项正确。BeCl2中心原子采取sp杂化，BF3中心原子采取sp2杂化，故C项不正确。C2H4中心原子采取sp2杂化，C2H2中心原子采取sp杂化，二者不相同，故D项不正确。
6．有关杂化轨道的说法不正确的是( D )
A．杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变
B．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°
C．部分四面体形、三角锥形、V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释
D．杂化轨道全部参与形成化学键
解析：杂化轨道不一定都参与成键，如CH4、NH3和H2O分子中的C、N、O均为sp3杂化，CH4的碳原子杂化轨道均参与成键，而N、O分别有一个、两个杂化轨道未参与成键，D项错误。
知识点一 分子空间构型与杂化轨道类型的关系
1．杂化轨道类型的判断：因为杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳孤电子对，而两个原子之间只能形成一个σ键，故有下列关系：
杂化轨道数＝中心原子孤电子对数＋中心原子结合的原子数，再由杂化轨道数判断杂化类型。例如：
代表物
杂化轨道数
杂化轨道类型
CO2
0＋2＝2
sp
CH2O
0＋3＝3
sp2
CH4
0＋4＝4
sp3
SO2
1＋2＝3
sp2
NH3
1＋3＝4
sp3
H2O
2＋2＝4
sp3
2．杂化轨道类型与分子构型的关系：
中心
原子
杂化
的类
型
参加
杂化
的轨
道
生成
杂化
轨道
数
成键
电子
对数
中心
原子
的孤
电子
对数
分子
的立
体构
型名
称
实例
分子式
结构式
sp
1个s
1个p
2
2
0
直线形
BeCl2
Cl—Be
—Cl
sp2
1个s
2个p
3
3
0
平面
三角形
BF3
sp3
1个s
3个p
4
4
0
正四
面体形
CH4
3
1
三角
锥形
NH3
2
2
V形
H2O
典例1 指出下列原子的杂化轨道类型及分子的结构式、立体构型。
(1)CS2分子中的C为__sp____杂化，分子的结构式__S===C===S____，立体构型__直线形____；
(2)CH2O中的C为__sp2____杂化，分子的结构式______，立体构型__平面三角形____；
(3)CCl4分子中的C为__sp3____杂化，分子的结构式______，立体构型__正四面体形____；
(4)H2S分子中的S为__sp3____杂化，分子的结构式______，立体构型__V形____。
方法技巧：根据杂化轨道的空间分布判断中心原子杂化轨道类型的方法：(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为平面三角形，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为直线形，则分子的中心原子发生sp杂化。
〔变式训练1〕 小明同学上网查阅了如下资料：
中心原子杂化类型的判断方法：
(1)公式：n＝(中心原子的价电子数＋配位原子的成键电子数±电荷数)
说明：配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数看为0；当电荷数为正值时，公式中取“－”号，当电荷数为负值时，公式中取“＋”号。
(2)根据n值判断杂化类型：
当n＝2时为sp杂化；n＝3时为sp2杂化；n＝4时为sp3杂化。
请你运用该方法计算下列微粒的n值，并判断中心原子的杂化类型。
①H3：n＝__×(5＋3)＝4____，__sp3____杂化；
②O：n＝__×(5＋0＋1)＝3____，__sp2____杂化；
③H：n＝__×(5＋4－1)＝4____，__sp3____杂化；
④O2：n＝__×(6＋0)＝3____，__sp2____杂化。
知识点二 配位键与配位化合物
1．配位键与非极性键、极性键的区别与联系：
类型
比较
共价键
非极性键
极性键
配位键
本质
相邻原子间的共用电子对(电子云重叠)与原子核间的静电作用
成键条
件(元素
种类)
成键原子得失电子能力相同(同种非金属元素)
成键原子得失电子能力差别较小(不同非金属元素)
成键原子一方有孤电子对(配体)，另一方有空轨道(中心离子或原子)
特征
有方向性和饱和性
2．配合物的组成：
一般中心原子(或离子)配位数是2、4、6。
3．形成配合物的条件：
(1)配体有孤电子对。
(2)中心原子(或离子)有空轨道。
4．配合物的稳定性：配合物具有一定的稳定性。配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心原子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。
5．配合物形成时的性质改变：
(1)颜色的改变，如Fe(SCN)3的形成。
(2)溶解度的改变，如AgCl→[Ag(NH3)2]＋。
警示：(1)配位键的强度有大有小，因而形成的配合物有的很稳定，有的很不稳定。
(2)许多过渡金属离子对多种配体具有很强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属配合物多。
典例2 配位化学创始人维尔纳发现，取CoCl3·
6NH3(黄色)、CoCl3·5NH3(紫红色)、CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)四种化合物各1 mol，分别溶于水，加入足量硝酸银溶液，立即产生氯化银，沉淀的量分别为3 mol、2 mol、1 mol和1 mol。
(1)请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。
CoCl3·6NH3：__[Co(NH3)6]Cl3____，
CoCl3·5NH3：__[Co(NH3)5Cl]Cl2____，
CoCl3·4NH3(绿色和紫色)：__[Co(NH3)4Cl2]Cl____。
(2)CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)的组成相同而颜色不同的原因是__它们互为同分异构体____。
(3)上述配合物中，中心离子的配位数都是__6____。
解析：沉淀量为3 mol、2 mol、1 mol和1 mol，可知四种配合物中能电离出来的Cl－即外界Cl－分别有3、2、1、1个，故它们的化学式分别[Co(NH3)6]Cl3，[Co(NH3)5Cl]Cl2，[Co(NH3)4Cl2]Cl。
〔变式训练2〕 (1)以下微粒：①N2H ②CH4 ③OH－ ④NH ⑤Fe(CO)3 ⑥Fe(SCN)3 ⑦H3O＋ ⑧Ag(NH3)2OH，含配位键的是__①④⑤⑥⑦⑧____。
(2)下列不属于配合物的是__C____。
A．[Cu(H2O)4]SO4·H2O
B．[Ag(NH3)2]OH
C．KAl(SO4)2·12H2O
D．Na[Al(OH)4]
(3)在配合物[Fe(SCN)]2＋中，提供空轨道接受孤电子对的微粒是__Fe3＋____，画出配合物离子[Cu(NH3)4]2＋中的配位键______。
解析：(1)形成配位键的条件是一个原子(或离子)有孤电子对，另一个原子(或离子)有空轨道。在②CH4、③OH－中中心原子碳和氧的价电子已完全成键，没有孤电子对。
〔名师培优——方法指导〕
分子立体构型的判断技巧
分子的立体构型虽然是微观现象，但是可以根据分子中中心原子的电子构型及中心原子的杂化方式对分子立体构型进行预测。
1．中心原子的电子构型规律
分子的中心原子一般都是6、8、10电子结构，根据共用电子对尽量远离的原则有：
中心原子
电子结构
电子对
空间夹角
分子基本
立体结构
举例
6电子
120°
平面三角形
BF3
8电子
109°28′
正四面体形
CH4
10电子
三角双锥形
PCl5
此外，中心原子的孤电子对和两成键原子之间的共用电子对数也是影响分子立体几何构型的重要因素：(1)分子中中心原子上的孤电子对对其相邻的共用电子对有排斥作用，必然会对键角造成压缩，使其键角小于基本构型的键角。(2)当中心原子与其他原子共用两对电子(即形成共价双键)时，该双键同样排斥其他原子，且使之与其他原子之间的斥力最小。分子立体构型归纳如下：
类型
举例
中心原子
电子结构
中心原子上的
孤电子对数
键角
分子
立体构型
XY4
CH4
8电子
0
109°28′
正四面体形
XY3
BF3
6电子
0
120°
平面三角形
NH3
8电子
1
107°
三角锥形
XY2
H2O
8电子
2
105°
V形
CO2
8电子
0
180°
直线形
XY5
PCl5
10电子
0
－
三角双锥形
2．杂化轨道规律
在形成分子的过程中，由于原子间的相互影响，若干类型不同而能量相近的原子轨道相互混杂，重新组合形成一组能量相等、成分相同的新轨道，这一过程称为轨道杂化。
杂化类型
sp
sp2
sp3
参与杂化
的轨道
1个s＋1个p
1个s＋2个p
1个s＋3个p
杂化
轨道数
2个sp
杂化轨道
3个sp2
杂化轨道
4个sp3
杂化轨道
杂化轨道
间夹角
180°
120°
109°28′
VSEPR
模型
直线形
平面三角形
正四面体形
不等性杂化：
如H2O分子中的O发生sp3不等性杂化(孤电子对参与杂化)，由于2对孤电子对的影响，使H—O—H键角变小，为105°。同样，NH3分子中的N发生sp3不等性杂化，由于1对孤电子对的影响，使H—N—H的键角小于109°28′，为107°。
〔即时训练〕
1．下列分子中中心原子属于8电子构型且分子构型是三角锥形的是( C )
A．CO2 B．H2S
C．NCl3 D．BBr3
解析：中心原子属于8电子构型的有CO2、H2S、NCl3，BBr3的中心原子是6电子构型。CO2分子中有共价双键，要保证原子之间斥力最小，分子立体构型只能是直线形。H2S中有两对孤电子对，故H2S是V形。只有NCl3分子，其中的一对孤电子对对另外三个N—Cl键有排斥作用，分子呈三角锥形。
提示：只有对分子中成键电子对数、孤电子对数以及是否形成共价双键这三点进行共同分析，才能得出正确的分子结构。
2．下列各组微粒的空间构型相同的是( C )
①NH3和H2O ②NH和H3O＋ ③NH3和H3O＋ ④O3和SO2 ⑤CO2和BeCl2 ⑥SiO和SO ⑦BF3和Al2Cl6
A．全部 B．除④⑥⑦以外
C．③④⑤⑥ D．②⑤⑥
解析：①NH3中价层电子对个数＝3＋×(5－3×1)＝4且含有一对孤电子对，所以为三角锥形，H2O中价层电子对个数＝2＋×(6－2×1)＝4且含有两对孤电子对，所以为V形结构，二者空间构型不同，故①错误；②NH中价层电子对个数是4且不含孤电子对，为正四面体形结构，H3O＋中O原子价层电子对个数＝3＋×(6－1－3×1)＝4且含有一对孤电子对，所以为三角锥形结构，二者空间构型不同，故②错误；③NH3为三角锥形结构，H3O＋中O原子价层电子对个数：3＋×(6－1－3×1)＝4且含有一对孤电子对，所以为三角锥形结构，所以二者空间构型相同，故③正确；④O3、SO2中价层电子对个数都是3且都含有一对孤电子对，所以分子空间构型都是V形，故④正确；⑤CO2分子中价层电子对＝σ键电子对＋中心原子上的孤电子对＝2＋×(4－2×2)＝2，所以二氧化碳是直线形结构，BeCl2中Be价层电子对＝σ键电子对＋中心原子上的孤电子对＝2＋×(2－2×1)＝2，是sp杂化，是直线形结构，二者空间构型相同，故⑤正确；⑥SiO和SO中价层电予对个数都是4且不含孤电子对，所以空间构型都是正四面体结构，所以空间构型相同，故⑥正确；⑦BF3中B原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋0＝3，所以分子构型为平面正三角形，气态氯化铝通常以二聚分子形式存在，Al2Cl6结构为，Al采用sp3杂化轨道成键，为正四面体结构，二者空间构型不同，故⑦错误。
血红蛋白中的配位键
在血液中氧气的输送是由血红蛋白来完成的。那么，氧气和血红蛋白是怎样结合的呢？载氧前，血红蛋白中Fe2＋与卟啉环中的四个氮原子和蛋白质链上咪唑环的氮原子通过配位键相连。此时，Fe2＋的半径大，不能嵌入卟啉环平面，而位于其上方约0.08 nm处[下图(左)]。载氧后，氧分子通过配位键与Fe2＋连接，使Fe2＋半径缩小而滑入卟啉环中[右图]。
由于一氧化碳也能通过配位键与血红蛋白中的Fe2＋结合，并且结合能力比氧气与Fe2＋的结合能力强得多，从而导致血红蛋白失去载氧能力，所以一氧化碳能导致人体因缺氧而中毒。
1．既有离子键又有共价键和配位键的化合物是( A )
A．NH4NO3 B．NaOH
C．H2SO4 D．H2O
解析：碱和盐中金属阳离子与氢氧根、酸根之间通过离子键相结合，含氧酸根内有共价键，在我们中学所学的复杂离子中主要有NH、H3O＋内存在配位键，而配和物都是共价化合物，所以都不含离子键。
2．NH3分子空间构型是三角锥形，而CH4是正四面体形，这是因为( C )
A．两种分子的中心原子杂化轨道类型不同，NH3为sp2杂化，而CH4是sp3杂化
B．NH3分子中N原子形成3个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道
C．NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强
D．NH3分子中有3个σ键，而CH4分子中有4个σ键
解析：NH3和CH4的中心原子均是sp3杂化，但NH3分子中有一对孤对电子，CH4分子中没有孤对电子，由于孤对电子——成键电子对之间的排斥作用>成键电子对——成键电子对之间的排斥作用，NH3分子进一步被“压缩”成三角锥形，甲烷则呈正四面体形。
3．下列组合中，中心原子的电荷数和配位数均相同的是( B )
A．K[Ag(CN)2]、[Cu(NH3)4]SO4
B．[Ni(NH3)4]Cl2、[Cu(NH3)4]SO4
C．[Ag(NH3)2]Cl、K3[Fe(SCN)6]
D．[Ni(NH3)4]Cl2、[Ag(NH3)2]Cl
解析：A项中中心原子的电荷数分别是＋1和＋2，配位数分别是2和4；B项中中心原子的电荷数均是＋2，配位数均是4；C项中中心原子的电荷数分别是＋1，＋3，配位数分别是2和6；D项中中心原子的电荷数分别是＋2和＋1，配位数分别是4和2。
4．下列推断不正确的是( C )
A．BF3为平面三角形分子
B．NH的电子式为
C．CH4分子中的4个C—H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的2p轨道形成的s－pσ键
D．CH4分子中的碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个C—Hσ键
解析：BF3为平面三角形；NH为四面体形；CH4中碳原子的2s轨道与2p轨道形成4个sp3杂化轨道，然后与氢的1s轨道重叠，形成4个σ键。
5．某物质的实验式为PtCl4·2NH3，其水溶液不导电，加入AgNO3溶液也不产生沉淀，以强碱处理并没有NH3放出，则关于此化合物的说法中正确的是( C )
A．配合物中中心原子的电荷数和配位数均为6
B．该配合物可能是平面正方形结构
C．Cl－和NH3分子均与Pt4＋配位
D．配合物中Cl－与Pt4＋配位，而NH3分子不配位
解析：在PtCl4·2NH3水溶液中加入AgNO3溶液无沉淀生成，经强碱处理无NH3放出，说明Cl－、NH3均处于内界，故该配合物中中心原子的配位数为6，电荷数为4，Cl－和NH3分子均与Pt4＋配位，A、D错误，C正确；因为配体在中心原子周围配位时采取对称分布以达到能量上的稳定状态，Pt配位数为6，则其空间构型为八面体形，B错误。
6．(2018·福建华安考试)关于化学式[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物的下列说法中正确的是 ( C )
A．配位体是Cl－和H2O，配位数是9
B．中心离子是Ti4＋，配离子是[TiCl(H2O)5]2＋
C．内界和外界中的Cl－的数目比是1∶2
D．加入足量AgNO3溶液，所有Cl－均被完全沉淀
解析：A．配合物[TiCl(H2O)]Cl2·H2O，配位体是Cl－和H2O，配位数是6，故A错误；B．中心离子是Ti3＋，内配离子是Cl－，外配离子是Cl－，故B错误；C．配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O，内配离子是Cl－为1，外配离子是Cl－为2，内界和外界中的Cl－的数目比是1︰2，故C正确；D．加入足量AgNO3溶液，外界离子Cl－离子与Ag＋反应，内配位离子Cl－不与Ag＋反应，故D错误；故选C。
基 础 巩 固
一、选择题
1．下列分子的中心原子是sp2杂化的是( D )
A．PBr3 B．CH4
C．H2O D．BF3
解析：杂化轨道数＝中心原子的孤电子对的对数＋中心原子的σ键个数，A、B、C采用的都是sp3杂化。
2．下列说法正确的是( C )
A．CHCl3是正四面体形
B．H2O分子中氧原子为sp2杂化，其分子几何构型为V形
C．二氧化碳中碳原子为sp杂化，为直线形分子
D．NH是三角锥形
解析：A、甲烷中4个共价键完全相同为正四面体，CHCl3分子的4个共价键不完全相同，所以不是正四面体，故A错误；
B、H2O分子中O原子的价层电子对数＝2＋(6－1×2)＝4，为sp3杂化，含有2个孤电子对，分子为V形，故B错误；
C、二氧化碳中C原子的价层电子对数＝2＋(4－2×2)＝2，为sp杂化，分子为直线形，故C正确；
D、NH中N原子的价层电子对数＝4＋(5－1＋4×1)＝4，为sp3杂化，不含有孤电子对，为正四面体形，故D错误。
3．用过量硝酸银溶液处理0.01 mol氯化铬水溶液，产生0.02 mol AgCl沉淀，则此氯化铬最可能是( B )
A．[Cr(H2O)6]Cl3
B．[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O
C．[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O
D．[Cr(H2O)3Cl3]·3H2O
解析：0.01 mol氯化铬能生成0.02 mol AgCl沉淀，说明1 mol配合物的外界含有2mol Cl－。
4．(2018·宁夏石嘴山月考)下列各组微粒间不能形成配位键的是( B )
A．Ag＋和NH3 B．Ag＋和H＋
C．H2O和H＋ D．Co3＋和CO
解析：A、Ag的价电子排布式为4d105s1，失去一个电子后变为Ag＋，5s轨道为空轨道，NH3分子中，N原子有孤电子对，Ag＋和NH3能形成配位键，A错误。B、Ag＋有空轨道无孤电子对，H＋有空轨道，不含孤电子对，两者不能形成配位键，B正确。C、H＋有空轨道，H2O分子中氧原子含有孤电子对，两者可形成配位键，C错误。D、Co3＋有空轨道，CO中碳和氧均含孤电子对，可形成配位键，D错误。正确答案为B。
5．如图所示，在乙烯分子中有5个σ键和一个π键，它们分别是( A )
A．sp2杂化轨道形成σ键，未杂化的2p轨道形成π键
B．sp2杂化轨道形成π键，未杂化的2p轨道形成σ键
C．C—H之间是sp2形成σ键，C—C之间是未参加杂化的2p轨道形成π键
D．C—C之间是sp2形成σ键，C—H之间是未参加杂化的2p轨道形成π键
解析：在乙烯分子中碳原子与相连的氢原子、碳原子形成平面三角形，所以乙烯分子中每个碳原子均采取sp2杂化，其中杂化轨道形成5个σ键，未杂化的2p轨道形成π键。
6．向盛有少量CuCl2溶液的试管中滴入少量NaOH溶液，再滴入适量浓氨水，下列叙述不正确的是( A )
A．开始生成蓝色沉淀，加入过量氨水时，形成无色溶液
B．开始生成Cu(OH)2，它不溶于水，但溶于浓氨水，生成深蓝色溶液
C．开始生成蓝色沉淀，加入氨水后，沉淀溶解生成深蓝色溶液
D．开始生成Cu(OH)2，之后生成更稳定的配合物
解析：向CuCl2溶液中加入少量NaOH溶液，生成Cu(OH)2蓝色沉淀：Cu2＋＋2OH－===Cu(OH)↓；再加入浓氨水，沉淀溶解得到深蓝色的溶液：Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O。
7．了解有机物分子中化学键特征以及成键方式是研究有机物性质的基础。下列关于有机物分子的成键方式的描述不正确的是( C )
A．烷烃分子中碳原子均采用sp3杂化轨道成键
B．炔烃分子中碳碳叁键由1个σ键、2个π键组成
C．甲苯分子中所有碳原子均采用sp2杂化轨道成键
D．苯环中存在6个碳原子共有的大π键
解析：烷烃分子中碳原子均形成4个键，杂化轨道数为4，均采用sp3杂化轨道成键。碳碳叁键由1个σ键、2个π键组成；苯环中碳原子采用sp2杂化轨道成键，6个碳原子上未参与成键的p电子形成一个大π键；甲苯分子中—CH3中的C采用sp3杂化。
8．关于[Cr(H2O)4Br2]Br·2H2O的说法正确的是( C )
A．配体为水分子，外界为Br－
B．中心原子采取sp3杂化
C．中心离子的配位数为6
D．中心离子的化合价为＋2价
解析：4个H2O分子和2个Br－是配体，配位数为6,1个Br－是外界。Cr原子以空轨道形成配位键，O原子的杂化方式是sp3但O原子不是中心原子。中心离子是Cr3＋，配离子是[Cr(H2O)4Br2]＋。故A、B、D三项均不正确。
9．对盐类物质可有下列分类：如氯化硝酸钙[Ca(NO3)Cl]是一种混盐，硫酸铝钾KAl(SO4)2是一种复盐，冰晶石(六氟合铝酸钠)Na3AlF6是一种络盐。对于组成为CaOCl2的盐可归类于( A )
A．混盐 B．复盐
C．络盐 D．无法归属于上述类别
解析：CaOCl2可写成Ca(ClO)Cl，是混盐。
二、非选择题
10．(1)在配合物离子[Fe(SCN)]2＋中，提供空轨道接受孤对电子的微粒是__Fe3＋____。
(2)根据VSEPR模型，H3O＋的分子空间构型为__三角锥形____，BCl3的构型为__正三角形____。
(3)Cu2＋能与NH3、H2O、Cl－等形成配位数为4的配合物。
①[Cu(NH3)4]2＋中存在的化学键类型有__AC____(填序号)。
A．配位键 B．离子键
C．极性共价键 D．非极性共价键
②[Cu(NH3)4]2＋具有对称的空间构型，[Cu(NH3)4]2＋中的两个NH3被两个Cl－取代，能得到两种不同结构的产物，则[Cu(NH3)4]2＋的空间构型为__平面正方形____。
11．已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数A
(3)写出化合物AC2的电子式______；一种由B、C组成的化合物与AC2互为等电子体，其化学式为__N2O____。
(4)E的核外电子排布式是__1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)____，ECl3形成的配合物的化学式为__[Cr(NH3)4(H2O)2]Cl3____。
解析：根据D、C形成DC离子晶体，且D、C都为二价离子，A、B、C为同一周期的非金属元素，所以D可能为Mg或Ca，C可能为O或S。又因为B、C的氢化物比同族相邻周期元素氢化物的沸点高，所以B、C的氢化物一定能形成氢键，且核电荷数A
一、选择题
1．根据价层电子对互斥理论及原子的杂化轨道理论，判断NF3分子的空间构型和中心原子的杂化方式分别为( D )
A．直线形、sp1杂化 B．三角形、sp2杂化
C．三角锥形、sp2杂化 D．三角锥形、sp3杂化
解析：在NF3分子中，N原子的孤电子对数为1，与其相连的原子个数为3，所以中心原子的杂化方式为sp3杂化，分子的空间构型为三角锥形，类似NH3。
2．下列说法正确的是( B )
A．VSEPR模型就是分子的空间构型
B．在共价化合物分子中一定存在σ键
C．Na3[AlF6]、Na2[SiF6]和[Cu(NH3)4]Cl2的配位数都是6
D．共价键键长越短，键能一定越大
解析：A、VSEPR模型可用来预测分子的立体构型，但不是分子的空间构型，故A错误；
B、共价化合物中一定存在共价键，共价键中一定有σ键，故B正确；
C、[Cu(NH3)4]Cl2的配位数都是4，故C错误；
D、决定键能大小的不仅仅是键长，还有结构、元素的金属性和非金属性等，故D错误。
3．(2018·新疆呼图壁县考试)关于[Cr(H2O)4Cl2]Cl的说法正确的是( C )
A．中心原子的化合价为＋2价
B．配体为水分子，外界为Cl－
C．配位数是6
D．在其水溶液中加入AgNO3溶液，不产生白色沉淀
解析：A、[Cr(H2O)4Cl2]Cl中阴离子是氯离子，氯离子的化合价是－1价，所以铬离子的化合价是＋3价，故A错误；B．[Cr(H2O)4Cl2]Cl中配体为水分子和氯离子，外界为Cl－，故B错误；C、中心原子铬离子配位数是6，含有6个σ键，所以铬离子采用d2sp3杂化，故C正确；D．[Cr(H2O)4Cl2]Cl的外界为Cl－，在其水溶液中加入AgNO3溶液，会产生氯化银白色沉淀，故D错误；故选C。
4．已知Zn2＋的4s轨道和4p轨道可以形成sp3杂化轨道，那么[ZnCl4]2－的立体构型为( C )
A．直线形 B．平面正方形
C．正四面体形 D．正八面体形
解析：根据杂化轨道理论知，Zn2＋的4s轨道和4p轨道形成的sp3杂化轨道为正四面体形，Zn2＋再结合4个Cl－形成[ZnCl4]2－，其中Zn2＋的孤电子对数为0，所以[ZnCl4]2－的立体构型为正四面体形。
5．(双选)苯分子(C6H6)为平面正六边形结构，下列有关苯分子的说法错误的是( CD )
A．苯分子中的中心原子C的杂化方式为sp2
B．苯分子内的共价键键角为120°
C．苯分子中的共价键的键长均相等
D．苯分子的化学键是单、双键相交替的结构
解析：由于苯分子的结构为平面正六边形，可以说明分子内的键角为120°，所以中心原子的杂化方式均为sp2杂化，所形成的碳碳共价键是完全相同的。其中碳碳键的键长完全相同，而与碳氢键的键长不相等。
6．下列说法中正确的是( D )
A．NO2、SO2、BF3、NCl3分子中没有一个分子中原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构
B．P4和CH4都是正四面体形分子且键角都为109°28′
C．NH的电子式为，离子呈平面正方形结构
D．NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强
解析：NCl3分子的电子式为，分子中各原子都满足8电子稳定结构，A错误；P4为正四面体分子，但其键角为60°，B错误；NH为正四面体结构而非平面正方形结构，C错误；NH3分子电子式为，有一对未成键电子，由于未成键电子对成键电子的排斥作用，使其键角为107°，呈三角锥形，D正确。
7．下列过程与配合物的形成无关的是( A )
A．除去铁粉中的SiO2可用强碱溶液
B．向一定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消失
C．向Fe3＋溶液中加入KSCN溶液后溶液呈血红色
D．向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失
解析：对于A项，除去铁粉中的SiO2，是利用SiO2可与强碱反应的化学性质，与配合物的形成无关；对于B项，AgNO3与氨水反应先生成AgOH沉淀，再生成[Ag(NH3)2]＋；对于C项，Fe3＋与KSCN反应生成配离子[Fe(SCN)n]3－n(n＝1,2,3,4,5,6)，颜色发生改变；对于D项，CuSO4与氨水反应生成Cu(OH)2沉淀，再生成[Cu(NH3)4]2＋。
8．已知[Co(NH3)6]3＋呈正八面体结构，各NH3间距相等，Co3＋位于正八面体的中心。若其中2个NH3被Cl－取代，所形成的[Co(NH3)4Cl2]＋的同分异构体有( A )
A．2种 B．3种
C．4种 D．5种
解析：[Co(NH3)4Cl2]＋的同分异构体有2种，见下图。
9．(2018·高考训练)以下微粒含配位键的是( C )
①N2H ②CH4 ③OH－ ④NH ⑤Fe(CO)3 ⑥Fe(SCN)3 ⑦H3O＋ ⑧[Ag(NH3)2]OH
A．①②④⑦⑧ B．③④⑤⑥⑦
C．①④⑤⑥⑦⑧ D．全部
解析：①氢离子提供空轨道，N2H4氮原子提供孤电子对，所以能形成配位键，N2H含有配位键；②甲烷中碳原子满足8电子稳定结构，氢原子满足2电子稳定结构，无空轨道，无孤电子对，CH4不含配位键；③OH－电子式为[H]－，无空轨道，OH－不含有配位键；④氨气分子中氮原子含有孤电子对，氢离子提供空轨道，可以形成配位键，NH含有配位键；⑤Fe有空轨道，CO中的氧原子上的孤电子对，可以形成配位键，Fe(CO)3含有配位键；⑥SCN－的电子式，铁离子提供空轨道，硫原子提供孤电子对，Fe(SCN)3含有配位键；⑦H3O＋中O提供孤电子对，H＋提供空轨道，二者形成酸位键，H3O＋含有配位键；⑧Ag＋有空轨道，NH3中的氮原子上的孤电子对，可以形成配位键，[Ag(NH3)2]OH含有配位键；故选C。
二、非选择题
10．(1)CH、—CH3、CH都是重要的有机反应中间体，有关它们的说法正确的是__CDE____。
A．它们均由甲烷去掉一个氢原子所得
B．它们互为等电子体，碳原子均采取sp2杂化
C．CH与NH3、H3O＋互为等电子体，几何构型均为三角锥形
D．CH中的碳原子采取sp2杂化，所有原子均共面
E．两个—CH3或一个CH和一个CH结合均可得到CH3CH3
(2)锌是一种重要的金属，锌及其化合物有着广泛的应用。
①指出锌在周期表中的位置：第__四____周期，第__ⅡB____族，属于__ds____区。
②葡萄糖酸锌[CH2OH(CHOH)4COO]2Zn是目前市场上流行的补锌剂。葡萄糖分子中碳原子杂化方式有__sp2、sp3____；写出基态Zn原子的电子排布式__1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2____。
解析：(1)甲烷去掉一个氢原子后为甲基—CH3，甲基再失去一个电子为CH，得到一个电子为CH，很明显它们不是等电子体的关系。由VSEPR模型和等电子原理可知，CH为三角锥形，CH为平面三角形，中心原子分别为sp3和sp2杂化。
(2)葡萄糖CH2OH(CHOH)4CHO中五个连有—OH的碳原子均为sp3杂化，醛基中的碳原子为sp2杂化。
11．下表是元素周期表的一部分．表中所列的字母分别代表一种化学元素。
试回答下列问题：(答案中涉及字母均用具体元素符号作答)
(1)I的元素符号为__Cr_____，K的元素名称为__镓_____，J在周期表中的位置是__第三周期第Ⅷ族____；
(2)写出基态时J元素原子的电子排布式__1s22s22p63s23p6 3d64s2____，N元素原子的简化电子排布式__[Ar]3d104s24p5 ____。
(3)ABGH的原子半径大小顺序是__Al＞Si＞C＞N____； ABCD的第一电离能大小顺序是__F＞N＞O＞C____；
ABCD的电负性大小顺序是__F＞O＞N＞C____ ABGH的最高价氧化物的水化物酸性强弱顺序是__HNO3＞H2CO3＞H2SiO3＞Al(OH)3____；
(4)AC的中心原子的杂化轨道类型是__sp2____，微粒的空间构型是__平面三角形_____；BD3中心原子的杂化轨道类型是__sp3____；分子的空间构型是__三角锥形____；
(5)根据等电子原理，指出B2C与AC2，AC与B2互为等电子体，那么A2B分子中的σ键数目为__2____，π键数目为__2____，AC分子中的σ键数目为__1____，π键数目为__2____；
(6)在L3[J(AB)6]中中心离子是__Fe3＋____，配体是__CO____，配位数是__6____。
解析：(1)由元素在周期表中位置可知，A为碳，B为氮，C为氧，D为氟，E为Ne，F为Mg，G为Al，H为Si，L为钾，I为Cr，J为Fe，M为Cu，K为Ga，N为Br，O为Rh，J在周期表中的位置是第三周期第Ⅷ族；
(2)J为Fe，核外电子数为26，核外电子排布式为1s22s22p63s23p6 3d64s2，N为Br，核外电子数为35，简化电子排布式为[Ar]3d104s24p5；
(3)同周期自左而右原子半径减小，同主族自上而下原子半径增大，故原子半径：Al＞Si＞C＞N；同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，N元素原子核外处于半满、全满，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能：F＞N＞O＞C，
同周期随原子序数增大，电负性增大，故电负性：F＞O＞N＞C；
非金属性Al＜Si＜C＜N，非金属性越强，最高价氧化物的水化物酸性越强，故酸性：HNO3＞H2CO3＞H2SiO3＞Al(OH)3；
(4)CO的中心原子的孤对电子对数＝0，价层电子对数＝0＋3＝3，C原子采取sp2杂化，微粒的空间构型为平面三角形；
NF3的中心原子的孤对电子对数＝1，价层电子对数＝1＋3＝4，N原子采取sp3杂化，分子空间构型三角锥形；
(5)N2O与CO2，CO与N2互为等电子体，则N2O的结构为N＝O＝N，分子中的σ键数目为2，π键数目为 2，CO的结构为C≡O，分子中的σ键数目为1，π键数目为2；
(6)在K3[Fe(CN)6]中Fe3＋为提供空轨道的为中心离子，CO提供孤电子对，为配体，配位数为6。
第二节 分子的立体构型
第1课时 分子空间结构与价层电子对互斥理论
在宏观世界中，花朵、蝴蝶、冰晶等诸多物质展现出规则与和谐的美。科学巨匠爱因斯坦曾感叹：“在宇宙的秩序与和谐面前，人类不能不在内心里发出由衷的赞叹，激起无限的好奇。”实际上，宏观的秩序与和谐源于微观的规则与对称。
通常，不同的分子具有不同的空间构型。例如，甲烷分子是正四面体形的、氨分子是三角锥形的、苯是正六边形的。那么，这些分子为什么具有不同的空间构型呢？
一、形形色色的分子
1．三原子分子的立体构型有__直线____形和__V____形两种。如
化学
式
电子式
结构式
键角
立体构型
立体构
型名称
CO2
O===C===O
__180°____
__直线形____
H2O
__105°____
__V形____
2．四原子分子大多数采取__平面三角____形和__三角锥____形两种立体构型。如
化学
式
电子式
结构式
键角
立体构型
立体构
型名称
CH2O
约
__120°____
__平面
三角形____
NH3
__107°____
__三角
锥形____
3．五原子分子的可能立体构型更多，最常见的是__正四面体____形。如
化学
式
电子式
结构式
键角
立体构型
立体构
型名称
CH4
__109°28′____
__正四面
体形____
CCl4
__109°28′____
__正四面
体形____
二、价层电子对互斥模型
1．价层电子对互斥理论(VSEPR)。
对ABn型的分子或离子，中心原子A的价层电子对(包括成键__σ键电子对____和未成键的__孤电子对____)之间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取电子对__相互排斥____最小的那种构型，以使彼此之间__斥力____最小，分子或离子的体系能量__最低____，__最稳定____。
2．价层电子对的空间构型(即VSEPR模型)：
电子对数目： 2 3 4
VSEPR模型：__直线形______平面三角形______正四面体形____
三、VSEPR模型应用——预测分子立体构型：
1．中心原子不含孤电子对的分子。
中心原子不含孤电子对的分子，VSEPR模型与分子的立体构型一致。
分子或
离子
σ键电
子对数
孤电子
对数
VSEPR模型
及名称
分子的立体
构型及名称
CO2
2
0
__直线形____
__直线形____
CO
3
0
__平面三角形____
__平面三角形____
CH4
4
0
__正四面体形____
__正四面体形____
2．中心原子含孤电子对的分子。
中心原子若有孤电子对，孤电子对也要占据中心原子的空间，并与成键电子对互相排斥。则VSEPR模型与分子的立体构型不一致。
推测分子的立体模型必须略去VSEPR模型中的孤电子对。
分子或
离子
价层电
子对数
孤电子
对数
VSEPR模型
及名称
分子的立体
构型及名称
NH3
4
1
__正四面体形____
__三角锥形____
H2O
4
2
__正四面体形____
__V形____
SO2
3
1
__平面三角形____
__V形____
1．思考辨析：
(1)价电子对之间的夹角越小，排斥力越小。 ( × )
(2)NH3分子的VSEPR模型与分子构型不一致。( √ )
(3)五原子分子的立体结构都是正四面体形。 ( × )
2．用价层电子对互斥理论判断SO3的分子构型为( D )
A．正四面体形 B．V形
C．三角锥形 D．平面三角形
解析：SO3中心原子S的孤电子对数＝(6－3×2)＝0，没有孤对电子，只有3对σ键电子对，故其分子构型为平面三角形。
3．下列说法中正确的是( C )
A．由分子构成的物质中一定含有共价键
B．正四面体结构的分子中键角一定是109°28′
C．形成共价键的元素不一定是非金属元素
D．CO2和SiO2都是直线型分子
解析：A、由分子组成的物质中不一定含有共价键，如稀有气体，故A错误；
B、正四面体结构的分子中键角不一定是109°28，如白磷是正四面体结构，键角为60°，故B错误；
C、氯化铝是共价化合物，氯原子和铝原子形成共价键，故C正确；
D、SiO2是由硅原子和氧原子按照个数比1∶2通过Si－O键构成原子晶体，不存在分子，故D错误。
4．下列物质中，分子的立体结构与氨分子相似的是( C )
A．CO2 B．H2S
C．PCl3 D．SiCl4
解析：氨分子是三角锥形，H2S分子是V形，CO2是直线结构，PCl3是三角锥形，SiCl4是正四面体形。
5．下列分子的立体结构模型正确的是( D )
A
B
C
D
解析：CO2的分子构型是直线形，A项错误；H2O的分子构型为V形，B项错误；NH3的分子构型为三角锥形，C项错误；CH4是正四面体结构，D项正确。
知识点一 价层电子对互斥理论——确定分子空间构型
1．价层电子对互斥理论的基本要点
(1)在AXm型分子中，中心原子A的周围配置的原子或原子团的几何构型，主要决定于中心原子价电子层中电子对(包括成键电子对和未成键的孤电子对)的互相排斥作用，分子的几何构型总是采取电子对相互排斥作用最小的那种结构。
(2)AXm分子中，A与X之间通过两对或三对电子(即通过双键或三键)结合而成，则价层电子对互斥理论把双键或三键作为一个电子对看待。
(3)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。
(4)中心原子的价层电子对数目和立体构型的关系为：
价层电子对数
2
3
4
5
6
电子对立体构型
直线形
平面
三角形
四面体
三角
双锥
八面体
2．用价层电子对理论判断共价分子或离子立体构型的一般规则
(1)确定中心原子价电子层中电子对数：
①σ键电子对：可由分子式确定，例如H2O中的中心原子为O，O有2对σ键电子对。
②中心原子上的孤电子对＝(a－xb)(式中：a为中心原子的价电子数，对主族元素来说，价电子数等于原子的最外层电子数；x为与中心原子结合的原子数；b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子等于“8－该原子的价电子数”)。
对于阴(阳)离子来说，a为中心原子的价电子数加上(或减去)离子的电荷数，x和b的计算方法不变。
③中心原子的价层电子对数＝σ键电子对数＋(a－xb)。
(2)根据中心原子(A)周围的电子对数，找出相对应的理想几何结构图形。如果出现奇数电子(有一个成单电子)，可把这个单电子当作电子对来看待。
(3)画出结构图，把配位原子排布在中心原子(A)周
围，每一对电子连结1个配位原子，剩下的未结合的电子对便是孤电子对。
(4)根据孤电子对、成键电子对之间相互斥力的大小，确定排斥力最小的稳定结构，并估计这种结构对理想几何构型的偏离程度。
3．用价层电子对互斥理论判断共价分子结构的实例
根据分子中成σ键电子对数和孤电子对数，可以依据下面的方法确定相应的较稳定的分子空间构型：
σ键电子对数＋孤电子对数＝价层电子对数VSEPR模型分子立体构型
σ键
电子
对数
孤电
子对
数
价层
电子
对数
目
电子对的
排列方式
VSEPR
模型
分子的
立体结
构
实例
2
0
2
直线形
直线形
HgCl2、
BeCl2、
CO2
3
0
3
三角形
平面
三角形
BF3、
BCl3
2
1
V形
SnBr2、
PbCl2
4
0
4
四面
体形
正四面
体形
CH4、
CCl4
3
1
三角锥形
NH3、
NF3
2
2
V形
H2O
6
0
6
八面
体形
八面体形
SF6
4
2
正方形
XeF4
典例1 用价层电子对互斥理论推测下列分子或离子的立体构型：
分子或离子
VSEPR模型名称
立体构型名称
BeCl2
__直线形____
__直线形____
SCl2
__四面体形____
__V形____
BF3
__平面三角形____
__平面三角形____
PF3
__四面体形____
__三角锥形____
NH
__四面体形____
__正四面体形____
SO
__四面体形____
__三角锥形____
解析：根据各分子的电子式和结构式，分析中心原子的孤电子对数，依据中心原子连接的原子数和孤电子对数，确定VSEPR模型和分子或离子的立体构型。
分子或
离子
中心原子
孤电子对数
价层电
子对数
VSEPR
模型名称
立体构
型名称
BeCl2
0
2
直线形
直线形
SCl2
2
4
四面体形
V形
BF3
0
3
平面三角形
平面三角形
PF3
1
4
四面体形
三角锥形
NH
0
4
四面体形
正四面体形
SO
1
4
四面体形
三角锥形
〔变式训练1〕 利用价层电子对互斥模型判断下列分子或离子的空间构型：
(1)H2O分子的空间构型__V形____。
(2)PCl5分子的空间构型__三角双锥形____。
(3)SO的空间构型__正四面体形____。
解析：根据中心原子的价电子对数，先找出相应的价电子对构型，再根据价层电子对中的孤电子对数，确定分子的空间构型。H2O分子的中心原子是O，它有6个价电子，与O化合的2个氢原子各提供1个电子，所以氧原子的价电子对数为(6＋2)/2＝4，因价电子对中有2对孤电子对，所以H2O分子的空间构型为V形。PCl5分子的中心原子P有5个价电子，氯原子各提供1个电子，所以磷原子的价电子对数为(5＋5)/2＝5，因价电子对中无孤电子对，所以PCl5为三角双锥形。SO的中心原子S的价电子对数为(6＋2)/2＝4(氧原子和硫原子作为配位原子时，可认为不提供电子，当作为中心原子时，则可认为它们提供所有的6个价电子)，SO为正四面体形。
金属的活动性顺序与相应的电离能的大小顺序为什么不一致
你已知道，金属活动性按K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb、(H)Cu、Hg、Ag、Pt、Au的顺序减弱。该顺序表示自左向右，在水溶液中金属单质中的原子失去电子越来越困难。电离能是指金属原子在气态时失去电子成为气态阳离子的能力，它是金属原子在气态时活泼性的量度。
由于金属活动性顺序与电离能所对应的条件不同，所以二者不可能完全一致。例如，碱金属元素Li、Na、K、Rb、Cs的第一电离能分别为520 kJ·mol－1、496 kJ·mol－1、419 kJ·mol－1、403 kJ·mol－1、376 kJ·mol－1，由此可知，气态锂原子最不易失去电子。但在溶液中锂原子却表现出异常的活泼性，其主要原因是锂原子形成水合离子时放出520 kJ·mol－1的能量，而钠形成水合离子时放出的能量为405 kJ·mol－1。又如，钠的第一电离能为496 kJ·mol－1，钙的第一电离能和第二电离能分别为590 kJ·mol－1、1 145 kJ·mol－1，表明钠原子比钙原子在气态更易失去电子，更加活泼。但是，由于Ca2＋形成水合离子时放出的能量(1 653 kJ·mol－1)远比Na＋形成的水合离子放出的能量多，所以在水溶液里钙原子比钠原子更易失去电子，即在金属活泼性顺序中钙排在钠的前面。由此可以看出，我们用某种规律分析问题时一定要注意具体条件。
1．下列分子的空间构型是直线形的是( B )
A．CH4 B．C2H2
C．BF3 D．H2O
解析：CH4分子的空间构型是正四面体；BF3分子的空间构型是平面三角形；H2O分子的空间构型是V形。
2．下列分子或离子的中心原子，带有一对孤电子对的是( D )
A．H2O B．BeCl2
C．CH4 D．PCl3
解析：H2O有2对孤电子对，BeCl2和CH4没有孤电子对。
3．用价层电子对互斥模型预测H2S、BF3的空间构型，两个结论都正确的是( D )
A．直线形、三角锥形
B．V形、三角锥形
C．直线形、平面三角形
D．V形、平面三角形
解析：硫原子最外层有孤电子对，故H2S为V形结构；BF3分子中硼原子最外层电子全部参与成键，三个B—F键等效排斥，故分子的空间构型为平面三角形。
4．据报道，大气中存在一些潜在的温室气体SF5－CF3，虽然其数量有限，但它是已知气体中吸热最高的气体。关于SP5－CF3的说法正确的是( C )
A．分子中有σ键也有π键
B．所有原子在同一平面内
C．CF4与CH4都是正四面体结构
D．0.1 mol SF5－CF3分子中电子数为8 mol
解析：A项，分子中都是σ键，无π键；B项，碳原子与其相连的四个原子形成四面体结构，不可能所有原子共平面；D项，一个分子中有94个电子。
5．下列说法中正确的是( D )
A．NO2、SO2、BF3、NCl3分子中没有一个分子中原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构
B．P4和CH4都是正四面体形分子且键角都为109°28′
C．NH的电子式为，离子呈平面正方形结构
D．NH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强
解析：NCl3分子的电子式为，分子中各原子都满足8电子稳定结构，A项错误；P4为正四面体形分子，但其键角为60°，B项错误；NH为正四面体形结构而非平面正方形结构，C项错误；NH3分子电子式为，有一对未成键电子，由于未成键电子对成键电子的排斥作用，使其键角为107°，呈三角锥形，D项正确。
6．用VSEPR模型预测SO2、NCl3、H3O 、BF3的立体结构。
结构式 VSEPR模型名称 分子的立体构型
SO2 O===S===O __平面三角形___ ___V形____
NCl3 __四面体形____ __三角锥形____
H3O＋ __四面体形____ __三角锥形____
BF3 __平面三角形____ __平面三角形____
解析：SO2分子中有1对孤电子对，价层电子对数为3，VSEPR模型名称为平面三角形，分子的立体构型为V形；NCl3、H3O＋中均有1对孤电子对，价层电子对数为3，故NCl3、H3O＋的VSEPR模型名称为四面体形，空间构型为三角锥形；BF3分子中，B原子上没有孤电子对，故BF3的VSEPR模型名称和分子的空间构型均为平面三角形。
基 础 巩 固
一、选择题
1．用VSEPR模型预测下列分子或离子的立体结构，其中不正确的是( C )
A．NH为正四面体 B．CS2为直线形
C．HCN为V形 D．PCl3为三角锥形
解析：NH、CS2、HCN中心原子上的价电子都用于形成共价键，没有孤对电子对，所以其构型分别为正四面体形、直线形、直线形；PCl3中心P原子上有一对孤电子对，未用于形成共价键，其空间构型为三角锥形。
2．下列分子中，各原子均处于同一平面上的是( D )
A．NH3 B．CCl4
C．PCl3 D．CH2O
解析：由价层电子对互斥理论可知：A、C为三角锥形，B为正四面体形，D为平面三角形。
3．下列分子或离子中中心原子未用来成键的电子对最多的是( C )
A．NH B．NH3
C．H2O D．BCl3
解析：NH中各原子的最外层电子全部参与成键，NH3中N原子的最外层上有1对电子未参与成键，H2O中O原子上有2对电子未参与成键，BCl3的中心原子为B原子，其外层电子全部参与成键。
4．三氯化氮(NCl3)常温下是一种淡黄色液体，其分子结构呈三角锥形，以下关于NCl3说法中正确的是( C )
A．分子中N—Cl键是非极性键
B．分子中不存在孤对电子
C．它的沸点比PCl3沸点低
D．因N—Cl键键能大，所以NCl3的沸点高
解析：NCl3分子中中心原子N和氯原子间形成三个σ极性键，N原子的周围仍然存在一对孤对电子；共价化合物的熔沸点是由分子间作用力决定的，而分子间作用力的大小又由相对分子质量决定，所以NCl3的熔沸点较低。
5．下列分子或离子中，VSEPR模型名称与分子或离子的立体构型名称不一致的是( B )
A．CO2 B．H2O
C．CO D．CCl4
解析：A．CO2分子中每个O原子和C原子形成两个共用电子对，所以C原子价层电子对个数是2，且不含孤电子对，为直线形结构，VSEPR模型与分子立体结构模型一致，故A不选；
B．水分子中价层电子对个数＝2＋×(6－2×1)＝4，VSEPR模型为正四面体结构；含有2个孤电子对，略去孤电子对后，实际上其空间构型是V型，VSEPR模型与分子立体结构模型不一致，故B选；
C．CO的中心原子C原子上含有3个σ 键，中心原子上的孤电子对数＝(4＋2－2×3)＝0，所以CO的空间构型是平面三角形，VSEPR模型与分子立体结构模型一致，故C不选；
D．CCl4分子中中心原子C原子价层电子对个数＝σ键个数＋孤电子对个数＝4＋(4－1×4)＝4，VSEPR模型为正四面体结构，中心原子不含有孤电子对，分子构型为正四面体结构，VSEPR模型与分子立体结构模型一致，故D不选；故选B。
6．下列分子的结构中，原子的最外层电子不都满足8电子稳定结构的是( D )
A．CO2 B．PCl3
C．CCl4 D．BF3
解析：由各种物质的电子式：
，这三种物质中各原子最外层都满足8电子稳定结构，中B原子最外层未满8电子稳定结构。
7．能说明CH4分子的5个原子不在同一平面而为正四面体结构的是( D )
①两个键之间夹角为109°28′ ②C—H键为极性共价键
③4个C—H键的键能、键长相同 ④二氯甲烷没有同分异构体
A．①② B．①③
C．②③ D．①④
解析：CH4分子的空间结构由两个键之间的夹角决定，只有为正四面体结构，C位于正四面体中心，才有键角为109°28′。分子的空间构型与共价键的极性无关；同样二氯甲烷没有同分异构体也说明了CH4分子为正四面体结构，如果为平面结构，则二氯甲烷就存在两种构型：
；C项中因为同为C—H键，不论分子构型如何，它们的键能、键长都相等。
8．下列物质中，化学键类型和分子立体构型皆相同的是( B )
A．CO2和SO2 B．CH4和SiH4
C．BF3和PH3 D．HCl和NH4Cl
解析：NH4Cl中存在离子键，其余分子内均为共价键，CO2为直线形，SO2、BF3为平面三角形，PH3为三角锥形，CH4和SiH4均为正四面体形。
二、非选择题
9．(1)写出具有10个电子、两个或两个以上原子核的离子的符号__OH____、__NH____、__H3O＋____、__NH____。
(2)写出具有18个电子的无机化合物的化学式__H2S____、__PH3____、__SiH4____、__HCl____。
(3)在(1)(2)题涉及的粒子中，空间构型为正四面体形的有__NH、SiH4____；为三角锥形的有__H3O＋、PH3____。
解析：(1)第二周期元素的氢化物具有10个电子，其分子结合一个H＋或电离出一个H＋后，形成阴、阳离子所具有的电子数不变，则有NH、H3O＋、NH、OH－。
(2)第三周期元素的氢化物分子中具有18个电子，第二周期元素形成R2Hx型化合物(如C2H6、H2O2等)，也具有18个电子。符合条件的分子有：H2O2、SiH4、PH3、H2S、HCl。
(3)由等电子体原理分析可知，SiH4、NH为正四面体形，PH3、H3O＋为三角锥形。
10．(1)利用VSEPR推断分子或离子的空间构型。
PO__四面体形____；CS2__直线形____；AlBr3(共价分子)__平面三角形____。
(2)有两种活性反应中间体粒子，它们的粒子中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种粒子的球棍模型，写出相应的化学式：
__CH____； __CH____。
(3)按要求写出第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式。
平面三角形分子__BF3____，三角锥形分子__NF3____，四面体形分子__CF4____。
(4)为了解释和预测分子的空间构型，科学家在归纳了许多已知的分子空间构型的基础上，提出了一种十分简单的理论模型——价层电子对互斥模型。这种模型把分子分成两类：一类是__中心原子上的价电子都用于形成共价键____；另一类是__中心原子上有孤对电子____。
BF3和NF3都是四个原子的分子，BF3的中心原子是__B____，NF3的中心原子是__N____；BF3分子的立体构型是平面三角形而NF3分子的立体构型是三角锥形的原因是__BF3分子中B原子的3个价电子都与F原子形成共价键，而NF3分子中N原子的3个价电子与F原子形成共价键，还有一对未成键的电子对，占据了N原子周围的空间，参与相互排斥，形成三角锥形____。
解析：PO是AB4型，成键电子对是4，为四面体形。CS2是AB2型，成键电子对是2，是直线形。AlBr3是AB3型，成键电子对是3，是平面三角形。AB3型分子，中心原子无孤电子对的呈平面三角形，有一对孤电子对的呈三角锥形，所以分别是CH、CH。第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式，呈三角锥形的是NF3，呈平面三角形的是BF3，呈四面体形的是CF4。
能 力 提 升
一、选择题
1．下列分子或离子中，不含孤电子对的是( D )
A．H2O B．H3O＋
C．NH3 D．NH
解析：分别写出其电子式
，即可得出答案。
2．SF6是一种无色气体，且具有很强的稳定性，可用于灭火。下列有关说法中正确的是( C )
A．电负性：S>F
B．SF6分子是正四面体结构
C．SF6分子中硫原子周围无孤对电子
D．氟原子的电子排布图(轨道表示式)为
解析：F电负性最大，A项错误；SF6分子中硫原子有6对价层电子对，不是正四面体形结构，B项错误；D项违背泡利原理，错误。
3．下列对应关系不正确的是( B )
选项
A
B
C
D
中心原子所在族
ⅣA
ⅤA
ⅣA
ⅥA
分子通式
AB4
AB3
AB2
AB2
立体结构
正四面体形
平面三角形
直线形
Ⅴ形
解析：当中心原子在ⅤA族时，AB3分子应是三角锥形。当中心原子在ⅣA族时，AB4分子是正四面体形，当中心原子在ⅣA族时，AB2分子是直线形，当中心原子在ⅥA族时，AB2分子是Ⅴ形。
4．下列分子构型为正四面体的是( C )
①P4 ②NH3 ③CCl4 ④CH4 ⑤H2S ⑥CO2
A．①③④⑤ B．①③④⑤⑥
C．①③④ D．④⑤
解析：NH3是三角锥形、H2S是V形、CO2是直线形，故选C。
5．氯的含氧酸根离子有ClO－、ClO、ClO、ClO等，关于，它们的说法中不正确的是( B )
A．ClO－中Cl显＋1价
B．ClO的空间构型为直线形
C．ClO的空间构型为三角锥形
D．ClO是SO的等电子体
解析：ClO空间构型为V形。
6．用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是( C )
A．SO2、CS2、HI都是直线形分子
B．BF3键角为120°，SnBr2键角大于120°
C．COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子
D．PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形分子
7．能说明AB3分子构型是平面正三角形而不是四面体的依据是( C )
A．共价键键长相同 B．共价键键能相同
C．共价键键角为120° D．共价键有极性
解析：在AB3分子中三个A—B键是完全相同的，因此键长、键能和极性键都不能作为AB3分子是平面正三角形的依据。只有当其键角为120°时，AB3中四个原子才能共面，且三个B原子处于正三角形的三个顶点。
二、非选择题
8．D、E、X、Y、Z是元素周期表中的前20号元素，且原子序数逐渐增大。它们的最简氢化物分子的立体构型依次是正四面体、三角锥形、正四面体、V形、直线形。
回答下列问题：
(1)Y的最高价氧化物的化学式为__SO3____。
(2)上述五种元素中，能形成酸性最强的含氧酸的元素是__Cl____，写出该元素的任意三种含氧酸的化学式：__HClO、HClO2、HClO3、HClO4(任写3种酸)____。
(3)D和Y形成的化合物，其分子的空间构型为__直线形____。
(4)D和X形成的化合物，其化学键类型属于__共价键____。
(5)金属镁和E的单质在高温下反应得到的产物是__Mg3N2____，此产物与水反应生成两种碱，该反应的化学方程式是 Mg3N2＋8H2O===3Mg(OH)2＋2NH3·H2O 。
解析：元素周期表前20号元素中，最简氢化物的立体构型为正四面体的是CH4和SiH4，故D是C，X为Si，由此推知E为N，Y为S，Z为Cl。C和S形成的化合物为CS2，C的价电子对数为2，CS2为直线形。C和Si之间形成共价键，化学式为SiC。
(1)S位于第3周期ⅥA族，最高正价为＋6，即其最高价氧化物为SO3。
(2)在C、N、Si、S、Cl中，形成酸性最强的含氧酸为HClO4，氯元素位于第3周期ⅦA族，其正价有＋1、＋3、＋5、＋7，故其含氧酸为HClO、HClO2、HClO3、HClO4。
(3)C与S形成化合物CS2，其空间构型应与CO2类似，故为直线形。
(4)C与Si形成共价化合物SiC；
(5)Mg在N2中高温条件下形成Mg3N2，其与水反应生成Mg(OH)2和NH3·H2O。
9．价层电子对互斥理论(简称VSEPR理论)可用于预测简单分子的立体构型。其要点可以概括为：
Ⅰ.用AXnEm表示只含一个中心原子的分子组成，A为中心原子，X为与中心原子相结合的原子，E为中心原子最外层未参与成键的电子对(称为孤电子对)，(n＋m)称为价层电子对数。分子中的价层电子对总是互相排斥，均匀地分布在中心原子周围的空间；
Ⅱ.分子的空间构型是指分子中的原子在空间的排布，不包括中心原子未成键的孤电子对；
Ⅲ.分子中价层电子对之间的斥力主要顺序为：
ⅰ.孤电子对之间的斥力＞孤电子对与共用电子对之间的斥力＞共用电子对之间的斥力；ⅱ.双键与双键之间的斥力＞双键与单键之间的斥力＞单键与单键之间的斥力；ⅲ.X原子得电子能力越弱，A—X形成的共用电子对之间的斥力越强；ⅳ.其他。请仔细阅读上述材料，回答下列问题：
(1)根据要点Ⅰ可以画出AXnEm的VSEPR理想模型，请填写下表：
n＋m
2
4
VSEPR理想模型
__直线形____
__正四面体形____
价层电子对之间的理想键角
__180°____
__109°28′____
(2)请用VSEPR模型解释CO2为直线形分子的原因：__CO2属AX2E0，n＋m＝2，故为直线形____；
(3)H2O分子的立体构型为__V形____，请你预测水分子中∠H—O—H的大小范围并解释原因：__水分子属AX2E2，n＋m＝4，VSEPR理想模型为正四面体形，价层电子对之间的夹角均为109°28′。根据Ⅲ中的ⅰ，应有∠H—O—H＜109°28′____；
(4)用价层电子对互斥理论(VSEPR)判断下列分子或离子的空间构型：
分子或离子
SnCl2
CCl4
ClO
立体构型
__V形____
__正四面体形____
__正四面体形____
解析：AXnEm中n＋m＝2时，最理想的模型是直线形，键角是180°；若是正四面体，n＋m＝4；CO2属AX2E0，n＋m＝2，故为直线形。水分子属AX2E2，n＋m＝4，有两对孤电子对，应是V形。又由于孤电子对的作用力强于成键的共用电子对，所以使其角度小于109°28′。
第2课时 杂化轨道理论、配合物理论
研究证实，甲烷(CH4)分子中的四个C—H键的键角均为109.5°，从而形成非常规则的正四面体构型。原子之间若要形成共价键，它们的价电子中应当有未成对的电子。碳原子的价电子排布为2s22p2，也就是说它只有两个未成对的2p电子，若碳原子与氢原子结合，则应形成CH2；即使碳原子的一个2s电子受外界影响跃迁到2p空轨道，使碳原子具有四个未成对电子，它与四个氢原子形成的分子也不应当具有规则的正四面体结构。那么，甲烷分子的正四面体构型是怎样形成的呢？
一、杂化轨道理论简介
1．概念：在形成分子时，由于原子的相互影响，若干个不同类型但__能量相近____的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新轨道的过程叫做__原子轨道的杂化____，所形成的新轨道就称为__杂化轨道____。
2．要点：
(1)能量相近：参与杂化的各原子轨道能量要__相近____(同一能级组或相近能级组的轨道)。
(2)数目不变：参与杂化的轨道数目等于形成的__杂化轨道____数目。
(3)排斥力最小：杂化轨道在空间取最大夹角分布，且不同的杂化轨道伸展方向不同。
3．杂化轨道分类：
(1)等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分的均匀混合。如
杂化
轨道
每个轨道
的成分
轨道间夹
角(键角)
立体构型
sp
1/2s,1/2p
__180°____
__直线形____
sp2
1/3s,2/3p
__120°____
__平面三角形____
sp3
1/4s,3/4p
__109°28′____
__正四面体形____
杂化轨道类型与分子空间构型的关系：
杂化类型
sp
sp2
sp3
立体构型名称
__直线形____
__平面三角形____
__正四面体形____
实例
__CO2、C2H2____
__BF3____
__CH4、CCl4____
(2)不等性杂化：参与杂化的各原子轨道进行成分上的不均匀混合。某个杂化轨道有孤电子对，如NH3的氮原子的sp3杂化。
二、配合物理论简介
1．配位键：
(1)概念：由一个原子单方面提供__孤电子对____，而另一个原子提供__空轨道____而形成的共价键，即“电子对给予－接受键”，是一类特殊的共价键。
(2)表示：配位键可以用A→B来表示，其中A是提供__孤电子对____的原子，叫做给予体；B是接受__电子对____的原子，叫做接受体。
2．配位化合物：
(1)概念：__金属离子(或原子)____与某些分子或离子(称为__配体____)以__配位键____结合形成的化合物，简称配合物。
(2)形成条件。
①配体有孤电子对；②中心原子有空轨道。
(3)配合物的形成举例。
实验操作
实验现象
有关离子方程式
滴加氨水后，试管中首先出现__蓝色沉淀____，氨水过量后沉淀逐渐 溶解 ，滴加乙醇后析出__深蓝____色晶体
[Cu(NH3)4]SO4·H2O
Cu2＋＋2NH3·H2O===Cu(OH)2↓＋2NH
Cu(OH)2＋4NH3===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－
溶液颜色__变红____
Fe3＋＋3SCN－===Fe(SCN)3
1．思考辨析：
(1)任意能级的s轨道和p轨道都可以形成杂化轨道。( × )
(2)凡通过sp3杂化形成的分子，其立体构型一定为正四面体形。 ( × )
(3)杂化轨道中一定有一个电子。( × )
(4)两种分子的杂化方式一样，但是分子构型却不一定相同。( √ )
(5)硫酸铜溶液呈蓝色的原因是Cu2＋在水中形成了配离子。( √ )
(6)NH中的配位键的性质和其他共价键的性质有差别。( × )
2．下列分子中的中心原子采取sp3杂化的是( A )
A．H2O B．CO2
C．SO2 D．BF3
3．(2018·高考训练)用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体结构，两个结论都正确的是( D )
A．直线形；三角锥形 B．V形；三角锥形
C．直线形；平面三角形 D．V形；平面三角形
解析：H2S分子的中心原子S原子上含有2个σ 键，中心原子上的孤电子对数＝(a－xb)＝(6－2×1)＝2，所以硫化氢分子的VSEPR模型是四面体型，略去孤电子对后，实际上其空间构型是V型；BF3分子的中心原子B原子上含有3个σ 键，中心原子上的孤电子对数＝(a－xb)＝(3－3×1)＝0，所以BF3分子的VSEPR模型是平面三角型，中心原子上没有孤对电子，所以其空间构型就是平面三角形；故选D。
4．配位化合物简称配合物，它的数量巨大，组成和结构形形色色，丰富多彩。配合物[Cu(NH3)4](OH)2的中心离子、配体、中心离子的电荷数和配位数分别为( A )
A．Cu2＋、NH3、2＋、4 B．Cu＋、NH3、1＋、4
C．Cu2＋、OH、2＋、2 D．Cu2＋、NH3、2＋、2
5．下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是( B )
A．CO2与SO2 B．CH4与NH3
C．BeCl2与BF3 D．C2H4与C2H2
解析：CO2中心原子采取sp杂化，SO2中心原子采取sp2杂化，二者不相同，故A项不正确。CH4中心原子采取sp3杂化，NH3中心原子采取sp3杂化，二者相同，故B项正确。BeCl2中心原子采取sp杂化，BF3中心原子采取sp2杂化，故C项不正确。C2H4中心原子采取sp2杂化，C2H2中心原子采取sp杂化，二者不相同，故D项不正确。
6．有关杂化轨道的说法不正确的是( D )
A．杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变
B．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°
C．部分四面体形、三角锥形、V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释
D．杂化轨道全部参与形成化学键
解析：杂化轨道不一定都参与成键，如CH4、NH3和H2O分子中的C、N、O均为sp3杂化，CH4的碳原子杂化轨道均参与成键，而N、O分别有一个、两个杂化轨道未参与成键，D项错误。
知识点一 分子空间构型与杂化轨道类型的关系
1．杂化轨道类型的判断：因为杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳孤电子对，而两个原子之间只能形成一个σ键，故有下列关系：
杂化轨道数＝中心原子孤电子对数＋中心原子结合的原子数，再由杂化轨道数判断杂化类型。例如：
代表物
杂化轨道数
杂化轨道类型
CO2
0＋2＝2
sp
CH2O
0＋3＝3
sp2
CH4
0＋4＝4
sp3
SO2
1＋2＝3
sp2
NH3
1＋3＝4
sp3
H2O
2＋2＝4
sp3
2．杂化轨道类型与分子构型的关系：
中心
原子
杂化
的类
型
参加
杂化
的轨
道
生成
杂化
轨道
数
成键
电子
对数
中心
原子
的孤
电子
对数
分子
的立
体构
型名
称
实例
分子式
结构式
sp
1个s
1个p
2
2
0
直线形
BeCl2
Cl—Be
—Cl
sp2
1个s
2个p
3
3
0
平面
三角形
BF3
sp3
1个s
3个p
4
4
0
正四
面体形
CH4
3
1
三角
锥形
NH3
2
2
V形
H2O
典例1 指出下列原子的杂化轨道类型及分子的结构式、立体构型。
(1)CS2分子中的C为__sp____杂化，分子的结构式__S===C===S____，立体构型__直线形____；
(2)CH2O中的C为__sp2____杂化，分子的结构式______，立体构型__平面三角形____；
(3)CCl4分子中的C为__sp3____杂化，分子的结构式______，立体构型__正四面体形____；
(4)H2S分子中的S为__sp3____杂化，分子的结构式______，立体构型__V形____。
方法技巧：根据杂化轨道的空间分布判断中心原子杂化轨道类型的方法：(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为平面三角形，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为直线形，则分子的中心原子发生sp杂化。
〔变式训练1〕 小明同学上网查阅了如下资料：
中心原子杂化类型的判断方法：
(1)公式：n＝(中心原子的价电子数＋配位原子的成键电子数±电荷数)
说明：配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数看为0；当电荷数为正值时，公式中取“－”号，当电荷数为负值时，公式中取“＋”号。
(2)根据n值判断杂化类型：
当n＝2时为sp杂化；n＝3时为sp2杂化；n＝4时为sp3杂化。
请你运用该方法计算下列微粒的n值，并判断中心原子的杂化类型。
①H3：n＝__×(5＋3)＝4____，__sp3____杂化；
②O：n＝__×(5＋0＋1)＝3____，__sp2____杂化；
③H：n＝__×(5＋4－1)＝4____，__sp3____杂化；
④O2：n＝__×(6＋0)＝3____，__sp2____杂化。
知识点二 配位键与配位化合物
1．配位键与非极性键、极性键的区别与联系：
类型
比较
共价键
非极性键
极性键
配位键
本质
相邻原子间的共用电子对(电子云重叠)与原子核间的静电作用
成键条
件(元素
种类)
成键原子得失电子能力相同(同种非金属元素)
成键原子得失电子能力差别较小(不同非金属元素)
成键原子一方有孤电子对(配体)，另一方有空轨道(中心离子或原子)
特征
有方向性和饱和性
2．配合物的组成：
一般中心原子(或离子)配位数是2、4、6。
3．形成配合物的条件：
(1)配体有孤电子对。
(2)中心原子(或离子)有空轨道。
4．配合物的稳定性：配合物具有一定的稳定性。配合物中的配位键越强，配合物越稳定。当作为中心原子的金属离子相同时，配合物的稳定性与配体的性质有关。
5．配合物形成时的性质改变：
(1)颜色的改变，如Fe(SCN)3的形成。
(2)溶解度的改变，如AgCl→[Ag(NH3)2]＋。
警示：(1)配位键的强度有大有小，因而形成的配合物有的很稳定，有的很不稳定。
(2)许多过渡金属离子对多种配体具有很强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属配合物多。
典例2 配位化学创始人维尔纳发现，取CoCl3·
6NH3(黄色)、CoCl3·5NH3(紫红色)、CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)四种化合物各1 mol，分别溶于水，加入足量硝酸银溶液，立即产生氯化银，沉淀的量分别为3 mol、2 mol、1 mol和1 mol。
(1)请根据实验事实用配合物的形式写出它们的化学式。
CoCl3·6NH3：__[Co(NH3)6]Cl3____，
CoCl3·5NH3：__[Co(NH3)5Cl]Cl2____，
CoCl3·4NH3(绿色和紫色)：__[Co(NH3)4Cl2]Cl____。
(2)CoCl3·4NH3(绿色)和CoCl3·4NH3(紫色)的组成相同而颜色不同的原因是__它们互为同分异构体____。
(3)上述配合物中，中心离子的配位数都是__6____。
解析：沉淀量为3 mol、2 mol、1 mol和1 mol，可知四种配合物中能电离出来的Cl－即外界Cl－分别有3、2、1、1个，故它们的化学式分别[Co(NH3)6]Cl3，[Co(NH3)5Cl]Cl2，[Co(NH3)4Cl2]Cl。
〔变式训练2〕 (1)以下微粒：①N2H ②CH4 ③OH－ ④NH ⑤Fe(CO)3 ⑥Fe(SCN)3 ⑦H3O＋ ⑧Ag(NH3)2OH，含配位键的是__①④⑤⑥⑦⑧____。
(2)下列不属于配合物的是__C____。
A．[Cu(H2O)4]SO4·H2O
B．[Ag(NH3)2]OH
C．KAl(SO4)2·12H2O
D．Na[Al(OH)4]
(3)在配合物[Fe(SCN)]2＋中，提供空轨道接受孤电子对的微粒是__Fe3＋____，画出配合物离子[Cu(NH3)4]2＋中的配位键______。
解析：(1)形成配位键的条件是一个原子(或离子)有孤电子对，另一个原子(或离子)有空轨道。在②CH4、③OH－中中心原子碳和氧的价电子已完全成键，没有孤电子对。
〔名师培优——方法指导〕
分子立体构型的判断技巧
分子的立体构型虽然是微观现象，但是可以根据分子中中心原子的电子构型及中心原子的杂化方式对分子立体构型进行预测。
1．中心原子的电子构型规律
分子的中心原子一般都是6、8、10电子结构，根据共用电子对尽量远离的原则有：
中心原子
电子结构
电子对
空间夹角
分子基本
立体结构
举例
6电子
120°
平面三角形
BF3
8电子
109°28′
正四面体形
CH4
10电子
三角双锥形
PCl5
此外，中心原子的孤电子对和两成键原子之间的共用电子对数也是影响分子立体几何构型的重要因素：(1)分子中中心原子上的孤电子对对其相邻的共用电子对有排斥作用，必然会对键角造成压缩，使其键角小于基本构型的键角。(2)当中心原子与其他原子共用两对电子(即形成共价双键)时，该双键同样排斥其他原子，且使之与其他原子之间的斥力最小。分子立体构型归纳如下：
类型
举例
中心原子
电子结构
中心原子上的
孤电子对数
键角
分子
立体构型
XY4
CH4
8电子
0
109°28′
正四面体形
XY3
BF3
6电子
0
120°
平面三角形
NH3
8电子
1
107°
三角锥形
XY2
H2O
8电子
2
105°
V形
CO2
8电子
0
180°
直线形
XY5
PCl5
10电子
0
－
三角双锥形
2．杂化轨道规律
在形成分子的过程中，由于原子间的相互影响，若干类型不同而能量相近的原子轨道相互混杂，重新组合形成一组能量相等、成分相同的新轨道，这一过程称为轨道杂化。
杂化类型
sp
sp2
sp3
参与杂化
的轨道
1个s＋1个p
1个s＋2个p
1个s＋3个p
杂化
轨道数
2个sp
杂化轨道
3个sp2
杂化轨道
4个sp3
杂化轨道
杂化轨道
间夹角
180°
120°
109°28′
VSEPR
模型
直线形
平面三角形
正四面体形
不等性杂化：
如H2O分子中的O发生sp3不等性杂化(孤电子对参与杂化)，由于2对孤电子对的影响，使H—O—H键角变小，为105°。同样，NH3分子中的N发生sp3不等性杂化，由于1对孤电子对的影响，使H—N—H的键角小于109°28′，为107°。
〔即时训练〕
1．下列分子中中心原子属于8电子构型且分子构型是三角锥形的是( C )
A．CO2 B．H2S
C．NCl3 D．BBr3
解析：中心原子属于8电子构型的有CO2、H2S、NCl3，BBr3的中心原子是6电子构型。CO2分子中有共价双键，要保证原子之间斥力最小，分子立体构型只能是直线形。H2S中有两对孤电子对，故H2S是V形。只有NCl3分子，其中的一对孤电子对对另外三个N—Cl键有排斥作用，分子呈三角锥形。
提示：只有对分子中成键电子对数、孤电子对数以及是否形成共价双键这三点进行共同分析，才能得出正确的分子结构。
2．下列各组微粒的空间构型相同的是( C )
①NH3和H2O ②NH和H3O＋ ③NH3和H3O＋ ④O3和SO2 ⑤CO2和BeCl2 ⑥SiO和SO ⑦BF3和Al2Cl6
A．全部 B．除④⑥⑦以外
C．③④⑤⑥ D．②⑤⑥
解析：①NH3中价层电子对个数＝3＋×(5－3×1)＝4且含有一对孤电子对，所以为三角锥形，H2O中价层电子对个数＝2＋×(6－2×1)＝4且含有两对孤电子对，所以为V形结构，二者空间构型不同，故①错误；②NH中价层电子对个数是4且不含孤电子对，为正四面体形结构，H3O＋中O原子价层电子对个数＝3＋×(6－1－3×1)＝4且含有一对孤电子对，所以为三角锥形结构，二者空间构型不同，故②错误；③NH3为三角锥形结构，H3O＋中O原子价层电子对个数：3＋×(6－1－3×1)＝4且含有一对孤电子对，所以为三角锥形结构，所以二者空间构型相同，故③正确；④O3、SO2中价层电子对个数都是3且都含有一对孤电子对，所以分子空间构型都是V形，故④正确；⑤CO2分子中价层电子对＝σ键电子对＋中心原子上的孤电子对＝2＋×(4－2×2)＝2，所以二氧化碳是直线形结构，BeCl2中Be价层电子对＝σ键电子对＋中心原子上的孤电子对＝2＋×(2－2×1)＝2，是sp杂化，是直线形结构，二者空间构型相同，故⑤正确；⑥SiO和SO中价层电予对个数都是4且不含孤电子对，所以空间构型都是正四面体结构，所以空间构型相同，故⑥正确；⑦BF3中B原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋0＝3，所以分子构型为平面正三角形，气态氯化铝通常以二聚分子形式存在，Al2Cl6结构为，Al采用sp3杂化轨道成键，为正四面体结构，二者空间构型不同，故⑦错误。
血红蛋白中的配位键
在血液中氧气的输送是由血红蛋白来完成的。那么，氧气和血红蛋白是怎样结合的呢？载氧前，血红蛋白中Fe2＋与卟啉环中的四个氮原子和蛋白质链上咪唑环的氮原子通过配位键相连。此时，Fe2＋的半径大，不能嵌入卟啉环平面，而位于其上方约0.08 nm处[下图(左)]。载氧后，氧分子通过配位键与Fe2＋连接，使Fe2＋半径缩小而滑入卟啉环中[右图]。
由于一氧化碳也能通过配位键与血红蛋白中的Fe2＋结合，并且结合能力比氧气与Fe2＋的结合能力强得多，从而导致血红蛋白失去载氧能力，所以一氧化碳能导致人体因缺氧而中毒。
1．既有离子键又有共价键和配位键的化合物是( A )
A．NH4NO3 B．NaOH
C．H2SO4 D．H2O
解析：碱和盐中金属阳离子与氢氧根、酸根之间通过离子键相结合，含氧酸根内有共价键，在我们中学所学的复杂离子中主要有NH、H3O＋内存在配位键，而配和物都是共价化合物，所以都不含离子键。
2．NH3分子空间构型是三角锥形，而CH4是正四面体形，这是因为( C )
A．两种分子的中心原子杂化轨道类型不同，NH3为sp2杂化，而CH4是sp3杂化
B．NH3分子中N原子形成3个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道
C．NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强
D．NH3分子中有3个σ键，而CH4分子中有4个σ键
解析：NH3和CH4的中心原子均是sp3杂化，但NH3分子中有一对孤对电子，CH4分子中没有孤对电子，由于孤对电子——成键电子对之间的排斥作用>成键电子对——成键电子对之间的排斥作用，NH3分子进一步被“压缩”成三角锥形，甲烷则呈正四面体形。
3．下列组合中，中心原子的电荷数和配位数均相同的是( B )
A．K[Ag(CN)2]、[Cu(NH3)4]SO4
B．[Ni(NH3)4]Cl2、[Cu(NH3)4]SO4
C．[Ag(NH3)2]Cl、K3[Fe(SCN)6]
D．[Ni(NH3)4]Cl2、[Ag(NH3)2]Cl
解析：A项中中心原子的电荷数分别是＋1和＋2，配位数分别是2和4；B项中中心原子的电荷数均是＋2，配位数均是4；C项中中心原子的电荷数分别是＋1，＋3，配位数分别是2和6；D项中中心原子的电荷数分别是＋2和＋1，配位数分别是4和2。
4．下列推断不正确的是( C )
A．BF3为平面三角形分子
B．NH的电子式为
C．CH4分子中的4个C—H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的2p轨道形成的s－pσ键
D．CH4分子中的碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个C—Hσ键
解析：BF3为平面三角形；NH为四面体形；CH4中碳原子的2s轨道与2p轨道形成4个sp3杂化轨道，然后与氢的1s轨道重叠，形成4个σ键。
5．某物质的实验式为PtCl4·2NH3，其水溶液不导电，加入AgNO3溶液也不产生沉淀，以强碱处理并没有NH3放出，则关于此化合物的说法中正确的是( C )
A．配合物中中心原子的电荷数和配位数均为6
B．该配合物可能是平面正方形结构
C．Cl－和NH3分子均与Pt4＋配位
D．配合物中Cl－与Pt4＋配位，而NH3分子不配位
解析：在PtCl4·2NH3水溶液中加入AgNO3溶液无沉淀生成，经强碱处理无NH3放出，说明Cl－、NH3均处于内界，故该配合物中中心原子的配位数为6，电荷数为4，Cl－和NH3分子均与Pt4＋配位，A、D错误，C正确；因为配体在中心原子周围配位时采取对称分布以达到能量上的稳定状态，Pt配位数为6，则其空间构型为八面体形，B错误。
6．(2018·福建华安考试)关于化学式[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O的配合物的下列说法中正确的是 ( C )
A．配位体是Cl－和H2O，配位数是9
B．中心离子是Ti4＋，配离子是[TiCl(H2O)5]2＋
C．内界和外界中的Cl－的数目比是1∶2
D．加入足量AgNO3溶液，所有Cl－均被完全沉淀
解析：A．配合物[TiCl(H2O)]Cl2·H2O，配位体是Cl－和H2O，配位数是6，故A错误；B．中心离子是Ti3＋，内配离子是Cl－，外配离子是Cl－，故B错误；C．配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O，内配离子是Cl－为1，外配离子是Cl－为2，内界和外界中的Cl－的数目比是1︰2，故C正确；D．加入足量AgNO3溶液，外界离子Cl－离子与Ag＋反应，内配位离子Cl－不与Ag＋反应，故D错误；故选C。
基 础 巩 固
一、选择题
1．下列分子的中心原子是sp2杂化的是( D )
A．PBr3 B．CH4
C．H2O D．BF3
解析：杂化轨道数＝中心原子的孤电子对的对数＋中心原子的σ键个数，A、B、C采用的都是sp3杂化。
2．下列说法正确的是( C )
A．CHCl3是正四面体形
B．H2O分子中氧原子为sp2杂化，其分子几何构型为V形
C．二氧化碳中碳原子为sp杂化，为直线形分子
D．NH是三角锥形
解析：A、甲烷中4个共价键完全相同为正四面体，CHCl3分子的4个共价键不完全相同，所以不是正四面体，故A错误；
B、H2O分子中O原子的价层电子对数＝2＋(6－1×2)＝4，为sp3杂化，含有2个孤电子对，分子为V形，故B错误；
C、二氧化碳中C原子的价层电子对数＝2＋(4－2×2)＝2，为sp杂化，分子为直线形，故C正确；
D、NH中N原子的价层电子对数＝4＋(5－1＋4×1)＝4，为sp3杂化，不含有孤电子对，为正四面体形，故D错误。
3．用过量硝酸银溶液处理0.01 mol氯化铬水溶液，产生0.02 mol AgCl沉淀，则此氯化铬最可能是( B )
A．[Cr(H2O)6]Cl3
B．[Cr(H2O)5Cl]Cl2·H2O
C．[Cr(H2O)4Cl2]Cl·2H2O
D．[Cr(H2O)3Cl3]·3H2O
解析：0.01 mol氯化铬能生成0.02 mol AgCl沉淀，说明1 mol配合物的外界含有2mol Cl－。
4．(2018·宁夏石嘴山月考)下列各组微粒间不能形成配位键的是( B )
A．Ag＋和NH3 B．Ag＋和H＋
C．H2O和H＋ D．Co3＋和CO
解析：A、Ag的价电子排布式为4d105s1，失去一个电子后变为Ag＋，5s轨道为空轨道，NH3分子中，N原子有孤电子对，Ag＋和NH3能形成配位键，A错误。B、Ag＋有空轨道无孤电子对，H＋有空轨道，不含孤电子对，两者不能形成配位键，B正确。C、H＋有空轨道，H2O分子中氧原子含有孤电子对，两者可形成配位键，C错误。D、Co3＋有空轨道，CO中碳和氧均含孤电子对，可形成配位键，D错误。正确答案为B。
5．如图所示，在乙烯分子中有5个σ键和一个π键，它们分别是( A )
A．sp2杂化轨道形成σ键，未杂化的2p轨道形成π键
B．sp2杂化轨道形成π键，未杂化的2p轨道形成σ键
C．C—H之间是sp2形成σ键，C—C之间是未参加杂化的2p轨道形成π键
D．C—C之间是sp2形成σ键，C—H之间是未参加杂化的2p轨道形成π键
解析：在乙烯分子中碳原子与相连的氢原子、碳原子形成平面三角形，所以乙烯分子中每个碳原子均采取sp2杂化，其中杂化轨道形成5个σ键，未杂化的2p轨道形成π键。
6．向盛有少量CuCl2溶液的试管中滴入少量NaOH溶液，再滴入适量浓氨水，下列叙述不正确的是( A )
A．开始生成蓝色沉淀，加入过量氨水时，形成无色溶液
B．开始生成Cu(OH)2，它不溶于水，但溶于浓氨水，生成深蓝色溶液
C．开始生成蓝色沉淀，加入氨水后，沉淀溶解生成深蓝色溶液
D．开始生成Cu(OH)2，之后生成更稳定的配合物
解析：向CuCl2溶液中加入少量NaOH溶液，生成Cu(OH)2蓝色沉淀：Cu2＋＋2OH－===Cu(OH)↓；再加入浓氨水，沉淀溶解得到深蓝色的溶液：Cu(OH)2＋4NH3·H2O===[Cu(NH3)4]2＋＋2OH－＋4H2O。
7．了解有机物分子中化学键特征以及成键方式是研究有机物性质的基础。下列关于有机物分子的成键方式的描述不正确的是( C )
A．烷烃分子中碳原子均采用sp3杂化轨道成键
B．炔烃分子中碳碳叁键由1个σ键、2个π键组成
C．甲苯分子中所有碳原子均采用sp2杂化轨道成键
D．苯环中存在6个碳原子共有的大π键
解析：烷烃分子中碳原子均形成4个键，杂化轨道数为4，均采用sp3杂化轨道成键。碳碳叁键由1个σ键、2个π键组成；苯环中碳原子采用sp2杂化轨道成键，6个碳原子上未参与成键的p电子形成一个大π键；甲苯分子中—CH3中的C采用sp3杂化。
8．关于[Cr(H2O)4Br2]Br·2H2O的说法正确的是( C )
A．配体为水分子，外界为Br－
B．中心原子采取sp3杂化
C．中心离子的配位数为6
D．中心离子的化合价为＋2价
解析：4个H2O分子和2个Br－是配体，配位数为6,1个Br－是外界。Cr原子以空轨道形成配位键，O原子的杂化方式是sp3但O原子不是中心原子。中心离子是Cr3＋，配离子是[Cr(H2O)4Br2]＋。故A、B、D三项均不正确。
9．对盐类物质可有下列分类：如氯化硝酸钙[Ca(NO3)Cl]是一种混盐，硫酸铝钾KAl(SO4)2是一种复盐，冰晶石(六氟合铝酸钠)Na3AlF6是一种络盐。对于组成为CaOCl2的盐可归类于( A )
A．混盐 B．复盐
C．络盐 D．无法归属于上述类别
解析：CaOCl2可写成Ca(ClO)Cl，是混盐。
二、非选择题
10．(1)在配合物离子[Fe(SCN)]2＋中，提供空轨道接受孤对电子的微粒是__Fe3＋____。
(2)根据VSEPR模型，H3O＋的分子空间构型为__三角锥形____，BCl3的构型为__正三角形____。
(3)Cu2＋能与NH3、H2O、Cl－等形成配位数为4的配合物。
①[Cu(NH3)4]2＋中存在的化学键类型有__AC____(填序号)。
A．配位键 B．离子键
C．极性共价键 D．非极性共价键
②[Cu(NH3)4]2＋具有对称的空间构型，[Cu(NH3)4]2＋中的两个NH3被两个Cl－取代，能得到两种不同结构的产物，则[Cu(NH3)4]2＋的空间构型为__平面正方形____。
11．已知A、B、C、D、E都是周期表中前四周期的元素，它们的核电荷数A
(3)写出化合物AC2的电子式______；一种由B、C组成的化合物与AC2互为等电子体，其化学式为__N2O____。
(4)E的核外电子排布式是__1s22s22p63s23p63d54s1(或[Ar]3d54s1)____，ECl3形成的配合物的化学式为__[Cr(NH3)4(H2O)2]Cl3____。
解析：根据D、C形成DC离子晶体，且D、C都为二价离子，A、B、C为同一周期的非金属元素，所以D可能为Mg或Ca，C可能为O或S。又因为B、C的氢化物比同族相邻周期元素氢化物的沸点高，所以B、C的氢化物一定能形成氢键，且核电荷数A
一、选择题
1．根据价层电子对互斥理论及原子的杂化轨道理论，判断NF3分子的空间构型和中心原子的杂化方式分别为( D )
A．直线形、sp1杂化 B．三角形、sp2杂化
C．三角锥形、sp2杂化 D．三角锥形、sp3杂化
解析：在NF3分子中，N原子的孤电子对数为1，与其相连的原子个数为3，所以中心原子的杂化方式为sp3杂化，分子的空间构型为三角锥形，类似NH3。
2．下列说法正确的是( B )
A．VSEPR模型就是分子的空间构型
B．在共价化合物分子中一定存在σ键
C．Na3[AlF6]、Na2[SiF6]和[Cu(NH3)4]Cl2的配位数都是6
D．共价键键长越短，键能一定越大
解析：A、VSEPR模型可用来预测分子的立体构型，但不是分子的空间构型，故A错误；
B、共价化合物中一定存在共价键，共价键中一定有σ键，故B正确；
C、[Cu(NH3)4]Cl2的配位数都是4，故C错误；
D、决定键能大小的不仅仅是键长，还有结构、元素的金属性和非金属性等，故D错误。
3．(2018·新疆呼图壁县考试)关于[Cr(H2O)4Cl2]Cl的说法正确的是( C )
A．中心原子的化合价为＋2价
B．配体为水分子，外界为Cl－
C．配位数是6
D．在其水溶液中加入AgNO3溶液，不产生白色沉淀
解析：A、[Cr(H2O)4Cl2]Cl中阴离子是氯离子，氯离子的化合价是－1价，所以铬离子的化合价是＋3价，故A错误；B．[Cr(H2O)4Cl2]Cl中配体为水分子和氯离子，外界为Cl－，故B错误；C、中心原子铬离子配位数是6，含有6个σ键，所以铬离子采用d2sp3杂化，故C正确；D．[Cr(H2O)4Cl2]Cl的外界为Cl－，在其水溶液中加入AgNO3溶液，会产生氯化银白色沉淀，故D错误；故选C。
4．已知Zn2＋的4s轨道和4p轨道可以形成sp3杂化轨道，那么[ZnCl4]2－的立体构型为( C )
A．直线形 B．平面正方形
C．正四面体形 D．正八面体形
解析：根据杂化轨道理论知，Zn2＋的4s轨道和4p轨道形成的sp3杂化轨道为正四面体形，Zn2＋再结合4个Cl－形成[ZnCl4]2－，其中Zn2＋的孤电子对数为0，所以[ZnCl4]2－的立体构型为正四面体形。
5．(双选)苯分子(C6H6)为平面正六边形结构，下列有关苯分子的说法错误的是( CD )
A．苯分子中的中心原子C的杂化方式为sp2
B．苯分子内的共价键键角为120°
C．苯分子中的共价键的键长均相等
D．苯分子的化学键是单、双键相交替的结构
解析：由于苯分子的结构为平面正六边形，可以说明分子内的键角为120°，所以中心原子的杂化方式均为sp2杂化，所形成的碳碳共价键是完全相同的。其中碳碳键的键长完全相同，而与碳氢键的键长不相等。
6．下列说法中正确的是( D )
A．NO2、SO2、BF3、NCl3分子中没有一个分子中原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构
B．P4和CH4都是正四面体形分子且键角都为109°28′
C．NH的电子式为，离子呈平面正方形结构
D．NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强
解析：NCl3分子的电子式为，分子中各原子都满足8电子稳定结构，A错误；P4为正四面体分子，但其键角为60°，B错误；NH为正四面体结构而非平面正方形结构，C错误；NH3分子电子式为，有一对未成键电子，由于未成键电子对成键电子的排斥作用，使其键角为107°，呈三角锥形，D正确。
7．下列过程与配合物的形成无关的是( A )
A．除去铁粉中的SiO2可用强碱溶液
B．向一定量的AgNO3溶液中加入氨水至沉淀消失
C．向Fe3＋溶液中加入KSCN溶液后溶液呈血红色
D．向一定量的CuSO4溶液中加入氨水至沉淀消失
解析：对于A项，除去铁粉中的SiO2，是利用SiO2可与强碱反应的化学性质，与配合物的形成无关；对于B项，AgNO3与氨水反应先生成AgOH沉淀，再生成[Ag(NH3)2]＋；对于C项，Fe3＋与KSCN反应生成配离子[Fe(SCN)n]3－n(n＝1,2,3,4,5,6)，颜色发生改变；对于D项，CuSO4与氨水反应生成Cu(OH)2沉淀，再生成[Cu(NH3)4]2＋。
8．已知[Co(NH3)6]3＋呈正八面体结构，各NH3间距相等，Co3＋位于正八面体的中心。若其中2个NH3被Cl－取代，所形成的[Co(NH3)4Cl2]＋的同分异构体有( A )
A．2种 B．3种
C．4种 D．5种
解析：[Co(NH3)4Cl2]＋的同分异构体有2种，见下图。
9．(2018·高考训练)以下微粒含配位键的是( C )
①N2H ②CH4 ③OH－ ④NH ⑤Fe(CO)3 ⑥Fe(SCN)3 ⑦H3O＋ ⑧[Ag(NH3)2]OH
A．①②④⑦⑧ B．③④⑤⑥⑦
C．①④⑤⑥⑦⑧ D．全部
解析：①氢离子提供空轨道，N2H4氮原子提供孤电子对，所以能形成配位键，N2H含有配位键；②甲烷中碳原子满足8电子稳定结构，氢原子满足2电子稳定结构，无空轨道，无孤电子对，CH4不含配位键；③OH－电子式为[H]－，无空轨道，OH－不含有配位键；④氨气分子中氮原子含有孤电子对，氢离子提供空轨道，可以形成配位键，NH含有配位键；⑤Fe有空轨道，CO中的氧原子上的孤电子对，可以形成配位键，Fe(CO)3含有配位键；⑥SCN－的电子式，铁离子提供空轨道，硫原子提供孤电子对，Fe(SCN)3含有配位键；⑦H3O＋中O提供孤电子对，H＋提供空轨道，二者形成酸位键，H3O＋含有配位键；⑧Ag＋有空轨道，NH3中的氮原子上的孤电子对，可以形成配位键，[Ag(NH3)2]OH含有配位键；故选C。
二、非选择题
10．(1)CH、—CH3、CH都是重要的有机反应中间体，有关它们的说法正确的是__CDE____。
A．它们均由甲烷去掉一个氢原子所得
B．它们互为等电子体，碳原子均采取sp2杂化
C．CH与NH3、H3O＋互为等电子体，几何构型均为三角锥形
D．CH中的碳原子采取sp2杂化，所有原子均共面
E．两个—CH3或一个CH和一个CH结合均可得到CH3CH3
(2)锌是一种重要的金属，锌及其化合物有着广泛的应用。
①指出锌在周期表中的位置：第__四____周期，第__ⅡB____族，属于__ds____区。
②葡萄糖酸锌[CH2OH(CHOH)4COO]2Zn是目前市场上流行的补锌剂。葡萄糖分子中碳原子杂化方式有__sp2、sp3____；写出基态Zn原子的电子排布式__1s22s22p63s23p63d104s2或[Ar]3d104s2____。
解析：(1)甲烷去掉一个氢原子后为甲基—CH3，甲基再失去一个电子为CH，得到一个电子为CH，很明显它们不是等电子体的关系。由VSEPR模型和等电子原理可知，CH为三角锥形，CH为平面三角形，中心原子分别为sp3和sp2杂化。
(2)葡萄糖CH2OH(CHOH)4CHO中五个连有—OH的碳原子均为sp3杂化，醛基中的碳原子为sp2杂化。
11．下表是元素周期表的一部分．表中所列的字母分别代表一种化学元素。
试回答下列问题：(答案中涉及字母均用具体元素符号作答)
(1)I的元素符号为__Cr_____，K的元素名称为__镓_____，J在周期表中的位置是__第三周期第Ⅷ族____；
(2)写出基态时J元素原子的电子排布式__1s22s22p63s23p6 3d64s2____，N元素原子的简化电子排布式__[Ar]3d104s24p5 ____。
(3)ABGH的原子半径大小顺序是__Al＞Si＞C＞N____； ABCD的第一电离能大小顺序是__F＞N＞O＞C____；
ABCD的电负性大小顺序是__F＞O＞N＞C____ ABGH的最高价氧化物的水化物酸性强弱顺序是__HNO3＞H2CO3＞H2SiO3＞Al(OH)3____；
(4)AC的中心原子的杂化轨道类型是__sp2____，微粒的空间构型是__平面三角形_____；BD3中心原子的杂化轨道类型是__sp3____；分子的空间构型是__三角锥形____；
(5)根据等电子原理，指出B2C与AC2，AC与B2互为等电子体，那么A2B分子中的σ键数目为__2____，π键数目为__2____，AC分子中的σ键数目为__1____，π键数目为__2____；
(6)在L3[J(AB)6]中中心离子是__Fe3＋____，配体是__CO____，配位数是__6____。
解析：(1)由元素在周期表中位置可知，A为碳，B为氮，C为氧，D为氟，E为Ne，F为Mg，G为Al，H为Si，L为钾，I为Cr，J为Fe，M为Cu，K为Ga，N为Br，O为Rh，J在周期表中的位置是第三周期第Ⅷ族；
(2)J为Fe，核外电子数为26，核外电子排布式为1s22s22p63s23p6 3d64s2，N为Br，核外电子数为35，简化电子排布式为[Ar]3d104s24p5；
(3)同周期自左而右原子半径减小，同主族自上而下原子半径增大，故原子半径：Al＞Si＞C＞N；同周期随原子序数增大，元素第一电离能呈增大趋势，N元素原子核外处于半满、全满，能量较低，第一电离能高于同周期相邻元素，故第一电离能：F＞N＞O＞C，
同周期随原子序数增大，电负性增大，故电负性：F＞O＞N＞C；
非金属性Al＜Si＜C＜N，非金属性越强，最高价氧化物的水化物酸性越强，故酸性：HNO3＞H2CO3＞H2SiO3＞Al(OH)3；
(4)CO的中心原子的孤对电子对数＝0，价层电子对数＝0＋3＝3，C原子采取sp2杂化，微粒的空间构型为平面三角形；
NF3的中心原子的孤对电子对数＝1，价层电子对数＝1＋3＝4，N原子采取sp3杂化，分子空间构型三角锥形；
(5)N2O与CO2，CO与N2互为等电子体，则N2O的结构为N＝O＝N，分子中的σ键数目为2，π键数目为 2，CO的结构为C≡O，分子中的σ键数目为1，π键数目为2；
(6)在K3[Fe(CN)6]中Fe3＋为提供空轨道的为中心离子，CO提供孤电子对，为配体，配位数为6。
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