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化学选择性必修2第2节 共价键与分子的空间结构第2课时导学案及答案
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这是一份化学选择性必修2第2节 共价键与分子的空间结构第2课时导学案及答案
第2课时 价电子对互斥理论必备知识·自主学习一、价电子互斥理论1.价电子对互斥理论(1)基本观点:分子中的中心原子的价电子对——成键电子对和孤电子对由于相互排斥作用,处于不同的空间取向且尽可能趋向于彼此远离。(2)空间取向的说明:①两个原子之间的成键电子不论是单键还是多重键,均看作一个空间取向;②一对孤电子对可以看作一个空间取向。(3)孤电子对的计算方法:中心原子的孤电子对数=(中心原子的价电子数-其他原子的未成对电子数之和)/2。说明: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=8-该原子的价电子数。2.价电子对与分子空间构型的对应关系表(1)请填写以下表格中的空白:(2) 俗称光气的二氯甲醛分子(COCl2)为三角形,但C—Cl键与C＝O键之间的夹角为124.1°,C—Cl键与C—Cl键之间的夹角为111.8°,解释其原因。提示:COCl2为平面三角形分子,但由于C＝O键与C—Cl键之间电子对的作用强于C—Cl键与C—Cl键之间电子对的作用,所以使C＝O键与C—Cl键之间的夹角增大(>120°),使C—Cl键与C—Cl键之间的夹角减小(<120°)。(3)(情境思考)二氧化硫是工业上制取硫酸的中间产物,也是化石燃料燃烧过程中的主要污染物之一。排放到大气中的二氧化硫可形成酸雨,使水质酸化,危害森林,破坏土壤,腐蚀石刻、建筑等。当空气中的二氧化硫浓度达到一定值时可引起眼结膜炎、急性支气管炎、极高浓度时可导致声门水肿、肺水肿和呼吸道麻痹。已知其分子式为SO2。据此回答下列问题。①请计算SO2的成键电子对数、孤电子对数、价层电子对数。提示:SO2分子中的中心原子是S,成键电子对数为2。孤电子对数= QUOTE eq \f(1,2) (a-xb)= QUOTE eq \f(1,2) ×(6-2×2)=1,价电子对数=2+1=3。②根据SO2的成键电子对数和孤电子对数推测中心原子的杂化类型是什么?其空间构型是什么?提示:由于其价电子对数是3,故其中心原子的杂化类型是sp2杂化;其空间构型为角形。二、等电子原理1.基本观点:化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子具有相同的空间结构和相同的化学键类型等结构特征。2.应用举例利用等电子原理可以推断简单分子或离子的结构。(1)CO、CN-与N2互为等电子体,则CO的结构式为C≡O,CN-的结构式为[C≡N]-。 (2)CS2与CO2互为等电子体,则CS2的结构式为S＝C＝S,碳原子的杂化类型为sp,分子空间结构为直线形。(3)NO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)) 、CO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)) 、SO3与BF3互为等电子体，则它们的空间结构为三角形。(4)PH3、AsH3、H3O＋等与NH3互为等电子体，它们的空间结构为三角锥形。(5)SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) 、PO eq \o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4)) 、SiO eq \o\al(\s\up1(4－),\s\do1(4)) 与CCl4互为等电子体，它们的空间结构为正四面体形。(1)SiCl4、SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) 、SiO eq \o\al(\s\up1(4－),\s\do1(4)) 、PO eq \o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4)) 四种微粒是等电子体吗？为什么？若是，微粒的空间构型是什么？提示：SiCl4、SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) 、SiO eq \o\al(\s\up1(4－),\s\do1(4)) 、PO eq \o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4)) 四种微粒的组成通式和价电子总数都相等，互为等电子体，都呈四面体构型。(2)NH3和H3O＋两种微粒是等电子体吗？为什么？若是，微粒的空间构型是什么？提示：NH3和H3O＋两种微粒的原子和价电子总数都相等，是等电子体，其立体构型相似(三角锥形)。关键能力·合作学习 知识点一 价电子对互斥理论 1.价电子对数的确定方法(1)a表示中心原子的价电子数。对于主族元素:a=最外层电子数;对于阳离子:a=价电子数-离子电荷数;对于阴离子:a=价电子数+|离子电荷数|。(2)x表示与中心原子结合的原子数。(3)b表示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=8-该原子的价电子数。2.价电子对数与分子空间构型的关系价电子对互斥理论模型说的是价电子对的空间构型,而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型,不包括孤电子对。(1)当中心原子无孤电子对时,两者的构型一致;(2)当中心原子有孤电子对时,两者的构型不一致。3.杂化轨道类型的判断(1)对于ABm型分子、中心原子的杂化轨道数可以这样计算。杂化轨道数n= QUOTE eq \f(中心原子价电子数＋配位原子提供的价电子数,2) 。其中配位原子中,卤素原子、氢原子提供1个价电子,硫原子、氧原子不提供价电子,即提供价电子数为0。例如：(2)离子的杂化轨道计算：n＝ eq \f(1,2) (中心原子的价电子数＋配位原子的成键电子数±电荷数)。 分子的空间结构指的是成键电子对空间结构,不包括孤电子对;分子的空间结构和价电子对的空间结构是否一致,取决于中心原子上有无孤电子对,没有孤电子对时,二者一致,有孤电子对时,二者不一致。(1)(思维升华)根据以下事实总结,分析判断一个化合物的中心原子杂化类型的一般方法。提示:①通过分子的空间结构判断。如果是直线形,则是sp杂化;如果是三角形,则是sp2杂化;如果是角形,则是sp2杂化(有一个孤电子对)或sp3杂化(有两个孤电子对);如果是四面体形或三角锥形,则是sp3杂化。 ②对于以碳原子为中心的分子或离子,通过分析中心原子有没有形成双键或三键进行判断。如果有一个三键,则其中有两个是π键,用去了两个p轨道,所以中心原子采取sp杂化;如果有一个双键,则其中有一个π键,用去了一个p轨道,所以中心原子采取sp2杂化;如果全部是单键,则中心原子采取sp3杂化。 (2)(情境应用)CH4分子中的键角为109°28',NH3分子中的键角为107.3°,H2O分子中的键角为104.5°。从价电子对互斥理论分析导致这三种分子键角差异的原因是什么? 提示:三种物质的中心原子都是sp3杂化,杂化轨道都是正四面体结构,其中CH4的中心原子没有孤电子对,四个杂化轨道都有成键电子,键角为109°28'。NH3和H2O的中心原子N、O分别有一个、两个杂化轨道填入孤电子对,孤电子对的排斥力比成键电子对大,因此键角被压缩;孤电子对越多,斥力越大,键角被压缩越小,故NH3的键角为107.3°、H2O的键角为104.5°。【典例】(2021·新乡高二检测)请完成下列各小题。(1)在SO2分子中,硫原子采取________杂化,SO2的键角________(填“大于”“等于”或“小于”)120°。SO3分子中硫原子采取________杂化,SO3分子的空间构型为________。 (2)OF2中氧原子的杂化方式为________,OF2分子的空间构型为________。 【解题指南】解答本题注意以下三点:(1)首先计算ABm型分子中心原子的杂化轨道数;(2)然后判断杂化类型;(3)最后根据微粒中的杂化轨道所形成的共价键类型判断微粒的空间构型。【解析】(1)SO2分子中，硫原子的杂化轨道数为 eq \f(6＋0,2) ＝3，硫原子采取sp2杂化，但有1对孤电子对，所以键角小于120°。SO3分子中硫原子杂化轨道数为 eq \f(1,2) ×(6＋0)＝3，硫原子采取sp2杂化，SO3为平面三角形。(2)OF2分子中，氧原子的杂化轨道数＝ eq \f(1,2) ×(6＋2)＝4，杂化类型为sp3杂化，含有2对孤电子对，OF2为角形。答案：(1)sp2 小于 sp2 平面三角形 (2)sp3 角形【母题追问】(1)上题(1)中的二氧化硫若形成SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)) ，其杂化轨道类型及离子的空间构型分别是什么？提示：SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)) 中硫原子杂化轨道数为 eq \f(1,2) ×(6＋0＋2)＝4，硫原子采取sp3杂化，硫原子含有1对孤电子对，所以该离子为三角锥形。(2)上题(1)中的三氧化硫若形成SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) ，其杂化轨道类型及离子的空间构型分别是什么？提示：SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) 中硫原子的杂化轨道数为 eq \f(1,2) ×(6＋0＋2)＝4，硫原子采取sp3杂化，SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) 的空间构型为正四面体形。1659年,德国人J.R.格劳贝尔首次制得硝酸铵。19世纪末期,欧洲人用硫酸铵与智利硝石进行复分解反应生产硝酸铵。后由于合成氨工业的大规模发展,硝酸铵生产获得了丰富的原料,于20世纪中期得到迅速发展,第二次世界大战期间,一些国家专门建立了硝酸铵厂,用以制造炸药。60年代,硝酸铵曾是氮肥的领先品种。中国在50年代建立了一批硝酸铵工厂。若组成硝酸铵的两种微粒的结构如图:(1)根据上图结合共价键理论，NO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)) 中含有几个σ键和几个π键？提示：根据题图中的硝酸根的结构式可知在硝酸根中含有3个σ键和1个π键。(2)根据价电子对互斥理论，通过计算确定NO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)) 和NH eq \o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)) 的中心原子的杂化类型以及其空间构型。提示：在NO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)) 中，价电子对数＝(5＋1)/2＝3，故中心原子N原子的杂化方式是sp2杂化，空间构型为平面三角形；在NH eq \o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)) 中，价电子对数＝(5＋4－1)/2＝4，故中心N原子的杂化方式是sp3杂化，根据其离子的构成可知，其空间构型为正四面体形。 知识点二 等电子体 1.等电子体的判断方法 化学通式相同,价电子总数相等的分子或离子互为等电子体。2.常见的等电子体 (1)(思维升华)等电子体有哪些应用? 提示:①判断一些简单分子或离子的空间结构;②利用等电子体在性质上的相似性制造新材料;③利用等电子原理针对某性质找相应的等电子体。(2)(情境应用)为什么SiF4、CF4、CCl4三者的空间结构相同? 提示:SiF4、CF4、CCl4三种物质单个分子的化学通式相同,中心原子的价电子数相同,故它们为等电子体,因此其空间结构也相同。 【典例】(2021·济宁高二检测)等电子体的结构相似,物理性质相似。下列各组粒子中,空间结构相似的是( )A.SO2与NO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(2)) QUOTE B.CO2与NO2 C.CS2与NO2 D.PCl3与BF3 【解题指南】解答本题注意以下两点:(1)等电子体的特点;(2)等电子体的书写方法。【解析】选A。SO2与NO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(2)) QUOTE 互为等电子体,空间结构相似,A正确;CO2与NO2、CS2与NO2、PCl3与BF3价电子数都不同,都不是等电子体。 (2021·宁德高二检测)短周期非金属元素B、C、N、O、P、S、Cl,可形成各种单质、化合物的分子。(1)意大利罗马大学的Fulvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的气态N4分子,其分子结构如图。已知断裂1 mol N—N吸收167 kJ热量,生成1 mol N≡N放出942 kJ热量,根据以上信息和数据,判断下列说法不正确的是________。 A.N4属于一种新型的化合物B.N4分子中两个N—N键的夹角为60°C.N4分子中存在非极性键D.1 mol N4转变成N2将吸收882 kJ热量(2)1919年,Langmuir提出等电子体的概念,由短周期元素组成的粒子,只要其原子数相同,各原子的最外层电子数之和相同,也可互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相似。与CO互为等电子体的分子和离子分别为________和__________(写1种,填化学式)。 (3)BF3和过量NaF作用可生成NaBF4, BF eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(4)) 的空间立体构型为____________。 【解析】(1)N4由一种元素组成,是单质,故A错误;N4分子是正四面体结构,两个N—N键的夹角为60°,故B正确;N4分子中成键的原子相同,存在非极性键,故C正确;N4===2N2,1 mol N4气体中含有6 mol N—N键,可生成2 mol N2,形成2 mol N≡N键,则1 mol N4气体转变为N2化学键断裂吸收的热量为6×167 kJ=1 002 kJ,形成化学键放出的热量为1 884 kJ,所以反应放热,放出的热量为1 884 kJ-1 002 kJ=882 kJ,故应为放出882 kJ热量,故D错误;(2)具有相同化学通式和价电子数的微粒互为等电子体,与CO互为等电子体的分子和离子分别为N2和CN-(或NO+);(3) BF eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(4)) 的中心原子B的价层电子对数为4,孤对电子对数为0,则为sp3杂化,空间立体构型为正四面体。答案:(1)A、D (2)N2 CN-(或C eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2)) QUOTE 、NO+) (3)正四面体三言两语话重点1.掌握两个理论:价电子对互斥理论、等电子原理2.学会计算价电子对数:3.记住ABn型分子价电子对与分子空间构型的对应关系。4.会正确地判断等电子体。课堂检测·素养达标1.(2021·宁波高二检测)硼烯具有优异的电学、力学、热学等属性,将成为继石墨烯之后又一种“神奇纳米材料”。科学家已成功合成多种结构的硼烯,如图为“皱褶”式硼烯的结构,其中每个硼原子共用电子对为( )A.2对 B.3对 C.4对 D.5对【解析】选B。如题图所示,每个B原子与其他3个B相连,形成3个B—B键,所以每个B原子共用电子对为3对,故B正确。【补偿训练】 下列分子或离子的中心原子带有一对孤电子对的是( )A.H2O B.BeCl2 C.CH4 D.PCl3【解析】选D。将选项中各物质的未知数据代入公式:中心原子上的孤电子对数= QUOTE eq \f(1,2) ×(a-xb),经计算知,选项中心原子上的孤电子对数依次为2、0、0、1。2.硒(Se)是第ⅥA族元素,则SeS3的分子构型是( )A.正四面体形 B.角形C.三角锥形 D.平面三角形【解析】选D。SeS3中的Se原子呈+6价,Se原子的价电子对全部用于形成共价键,Se周围有3个硫原子,故其分子构型为平面三角形,D项正确。 3.(2021·邯郸高二检测)根据杂化轨道理论和价层电子对互斥理论,判断下列分子或者离子的空间结构正确的是( )【解析】选D。SO2中心原子杂化方式sp2,价电子对互斥理论模型为平面三角形,含有一个孤电子对,分子的空间结构为角型结构,选项A错误;HCHO分子中心原子杂化方式sp2,价电子对互斥理论模型为平面三角形,没有孤电子对,分子的空间结构为平面三角形,选项B错误;NF3分子中心原子杂化方式sp3,价电子对互斥理论模型为四面体形,含有一个孤电子对,分子的空间结构为三角锥形,选项C错误;N QUOTE H eq \o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)) 的中心原子杂化方式sp3,价电子对互斥理论模型为正四面体形,没有孤电子对,离子的空间结构为正四面体形,选项D正确。4.根据等电子原理,下列各组分子或离子的空间构型不相似的是( )A.SO2和O3 B. NH eq \o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)) 和CH4C.H3O+和NH3 D.CO2和H2O【解析】选D。D项中,CO2分子和H2O分子原子总数相等,价电子总数前者为16,后者为8,二者不属于等电子体,则空间构型不相似。5.(2021·郑州高二检测)分子或离子中的大π键可表示为 QUOTE ∏ ,其中x表示参与形成大π键原子总数,y表示π电子数,已知π电子数=价电子总数-(σ电子对数+孤电子对数)×2。SO2和SO3的结构如图所示:下列关于SO2和SO3的有关说法正确的是( )A.SO2的π电子数为6B.SO3的大π键可表示为 QUOTE ∏C.SO3中心原子为sp3杂化方式D.SO2与SO3空间构型相同【解析】选B。SO2的π电子数=18-(2+5)×2=4,A项错误;SO3的π电子数=24-(3+6)×2=6,大π键可表示为 QUOTE QUOTE ∏,B项正确;SO3中心原子S的价层电子对数为3+ QUOTE eq \f(6－2×3,2) =3,则杂化轨道类型为sp2杂化,C项错误;SO2中心原子S的价层电子对数为2+ QUOTE eq \f(6－2×2,2) =3,空间构型为角形,SO3中心原子S的价层电子对数为3+ QUOTE eq \f(6－2×3,2) =3,空间构型为正三角形,D项错误。6.(2021·兰州高二检测)下列关于价层电子对互斥(VSEPR)理论的叙述中不正确的是( )A.VSEPR理论可用来预测分子的空间结构B.分子中价电子对相互排斥决定了分子的空间结构C.分子中键角越大,价电子对相互排斥力越大,分子越稳定D.中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与互相排斥【解析】选C。VSEPR理论可用来预测分子的空间结构,注意实际空间构型要去掉孤电子对,A正确;空间结构与价电子对相互排斥有关,所以分子中价电子对相互排斥决定了分子的空间结构,B正确;分子的稳定性与键角没有关系,C错误;中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与互相排斥,且孤电子对间排斥力>孤电子对和成键电子对间的排斥力,D正确。 【方法规律】电子对排斥能力大小顺序:孤电子对间排斥力>孤电子对和成键电子对间的排斥力>成键电子对间的排斥力。7.等电子体的结构相似、物理性质相近,称为等电子原理。如CN-和CO为等电子体。如表为部分元素等电子体分类、空间构型表。试回答:(1)下面物质分子或离子的空间构型:BrO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)) ________，CO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)) ________，ClO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(4)) ________。 (2)由第二周期元素组成,与F2互为等电子体的离子有________。 (3)SF6的空间构型如图1所示,请再按照图1的表示方法在图2中表示OSF4分子中O、S、F原子的空间位置。已知OSF4分子中O、S间为共价双键,S、F间为共价单键。【解析】根据价电子数和化学通式相同的分子(或离子)互称为等电子体，(1)BrO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)) 与SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)) 互称为等电子体，由表格信息可知二者的空间构型为三角锥形，SO3和CO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)) 互为等电子体，由表格信息可知二者空间构型为平面三角形，ClO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(4)) 与SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) 互为等电子体，由表格信息可知二者的空间构型为四面体形；(2)根据价电子数和化学通式相同的分子(或离子)互称为等电子体，F2为双原子14电子体，由第二周期元素组成，与F2互为等电子体的离子是O eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2)) ；(3)SF6为7原子48电子体，空间构型为八面体形，OSF4为6原子40电子体，其空间构型为三角双锥形；S和O间为共价双键，S和F间为共价单键，即表示方法是。答案：(1)三角锥形 平面三角形 四面体形 (2)O eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2)) (3)素养新思维8.(2020·全国Ⅰ卷节选)Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。回答下列问题:(1)基态Fe2+与Fe3+离子中未成对的电子数之比为______。 (2)Li及周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na),原因是_______________________。 I1(Be)>I1(B)>I1(Li),原因是___________________。 (3)磷酸根离子的空间构型为____________,其中P的价层电子对数为________、杂化轨道类型为____________。 【解析】(1)基态铁原子的价电子排布式为3d64s2,失去外层电子转化为Fe2+和Fe3+,这两种基态离子的价电子排布式分别为3d6和3d5,根据洪特规则可知,基态Fe2+有4个未成对电子,基态Fe3+有5个未成对电子,所以未成对电子个数比为4∶5;(2)同主族元素,从上至下,原子半径增大,第一电离能逐渐减小,所以I1(Li)>I1(Na);同周期元素,从左至右,第一电离能呈现增大的趋势,但由于第ⅡA族元素基态原子s能级轨道处于全充满的状态,能量更低更稳定,所以其第一电离能大于同一周期的第ⅢA族元素,因此I1(Be)>I1(B)>I1(Li);(3)经过计算, PO eq \o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4)) 中不含孤电子对,成键电子对数目为4,价层电子对数为4,因此其构型为正四面体形,P原子是采用sp3杂化方式形成的4个sp3杂化轨道。答案:(1)4∶5 (2)Na与Li同主族,Na的电子层数更多,原子半径更大,故第一电离能更小 Li、Be和B为同周期元素,同周期元素从左至右,第一电离能呈现增大的趋势;但由于基态Be原子的s能级轨道处于全充满状态,能量更低更稳定,故其第一电离能大于B的 (3)正四面体形 4 sp3 新课程标准学业质量目标1.知道什么是价电子对,初步认识价电子对互斥理论。2.能用价电子对互斥理论预测简单离子或分子的空间构型。1.选用熟悉的实验事实,以及教材中的相关案例作为素材,激发学生的学习兴趣,帮助学生建立结构与性质之间的联系。(证据推理与模型认知) 2.借助实物模型、计算机软件模拟等多种直观手段,充分发挥学生搭建分子结构模型等活动的作用,降低教学内容的抽象性,促进学生对价电子对互斥理论的理解和认识。(宏观辨识与微观探析)ABn价电子对数空间构型模型分子的空间构型键角n=22直线形180°n=33平面三角形120°n=44正四面体109°28'n=55三角双锥90°、120°n=66正八面体90°分子成键电子对数孤电子对数H2O22NH331H2S22CH440中心原子的杂化轨道类型分子的价层电子对数成键电子对数中心原子的孤电子对对数价电子对互斥理论模型名称分子的空间构型名称实例sp220直线形直线形BeCl2sp2330三角形三角形BF321角形SnBr2sp3440四面体四面体形CH431三角锥形NH322角形H2O代表物杂化轨道数(n)杂化轨道类型CO2 eq \f(1,2) (4＋0)＝2spCH2O eq \f(1,2) (4＋2＋0)＝3sp2CH4 eq \f(1,2) (4＋4)＝4sp3SO2 eq \f(1,2) (6＋0)＝3sp2NH3 eq \f(1,2) (5＋3)＝4sp3H2O eq \f(1,2) (6＋2)＝4sp3代表物杂化轨道数(n)杂化轨道类型NO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)) eq \f(1,2) (5＋1)＝3sp2NH eq \o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)) eq \f(1,2) (5－1＋4)＝4sp3类型实例空间结构双原子10个价电子CO、NO＋、CN－直线形三原子16个价电子CO2、CS2、N2O、NO eq \o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2)) 、BeCl2直线形三原子18个价电子NO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(2)) 、SO2角形四原子24个价电子NO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)) 、CO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)) 、BO eq \o\al(\s\up1(3－),\s\do1(3)) 、SiO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)) 、BF3、SO3三角形四原子26个价电子NF3、PCl3、NCl3、SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)) 三角锥形五原子8个价电子CH4、NH eq \o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)) 、SiH4正四面体形五原子32个价电子SiF4、CCl4、BF eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(4)) 、SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) 、PO eq \o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4)) 选项分子式中心原子杂化方式价层电子对互斥理论模型分子或离子的空间结构ASO2sp直线形直线形BHCHOsp2平面三角形三角锥形CNF3sp2四面体形平面三角形DNH eq \o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)) sp3正四面体形正四面体形等电子体类型代表物质空间构型四原子24电子等电子体SO3平面三角形四原子26电子等电子体SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)) 三角锥形五原子32电子等电子体SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) 四面体形六原子40电子等电子体PCl5三角双锥形七原子48电子等电子体SF6八面体形I1/(kJ·mol-1)Li520Be900B801Na496Mg738Al578
第2课时 价电子对互斥理论必备知识·自主学习一、价电子互斥理论1.价电子对互斥理论(1)基本观点:分子中的中心原子的价电子对——成键电子对和孤电子对由于相互排斥作用,处于不同的空间取向且尽可能趋向于彼此远离。(2)空间取向的说明:①两个原子之间的成键电子不论是单键还是多重键,均看作一个空间取向;②一对孤电子对可以看作一个空间取向。(3)孤电子对的计算方法:中心原子的孤电子对数=(中心原子的价电子数-其他原子的未成对电子数之和)/2。说明: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=8-该原子的价电子数。2.价电子对与分子空间构型的对应关系表(1)请填写以下表格中的空白:(2) 俗称光气的二氯甲醛分子(COCl2)为三角形,但C—Cl键与C＝O键之间的夹角为124.1°,C—Cl键与C—Cl键之间的夹角为111.8°,解释其原因。提示:COCl2为平面三角形分子,但由于C＝O键与C—Cl键之间电子对的作用强于C—Cl键与C—Cl键之间电子对的作用,所以使C＝O键与C—Cl键之间的夹角增大(>120°),使C—Cl键与C—Cl键之间的夹角减小(<120°)。(3)(情境思考)二氧化硫是工业上制取硫酸的中间产物,也是化石燃料燃烧过程中的主要污染物之一。排放到大气中的二氧化硫可形成酸雨,使水质酸化,危害森林,破坏土壤,腐蚀石刻、建筑等。当空气中的二氧化硫浓度达到一定值时可引起眼结膜炎、急性支气管炎、极高浓度时可导致声门水肿、肺水肿和呼吸道麻痹。已知其分子式为SO2。据此回答下列问题。①请计算SO2的成键电子对数、孤电子对数、价层电子对数。提示:SO2分子中的中心原子是S,成键电子对数为2。孤电子对数= QUOTE eq \f(1,2) (a-xb)= QUOTE eq \f(1,2) ×(6-2×2)=1,价电子对数=2+1=3。②根据SO2的成键电子对数和孤电子对数推测中心原子的杂化类型是什么?其空间构型是什么?提示:由于其价电子对数是3,故其中心原子的杂化类型是sp2杂化;其空间构型为角形。二、等电子原理1.基本观点:化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子具有相同的空间结构和相同的化学键类型等结构特征。2.应用举例利用等电子原理可以推断简单分子或离子的结构。(1)CO、CN-与N2互为等电子体,则CO的结构式为C≡O,CN-的结构式为[C≡N]-。 (2)CS2与CO2互为等电子体,则CS2的结构式为S＝C＝S,碳原子的杂化类型为sp,分子空间结构为直线形。(3)NO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)) 、CO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)) 、SO3与BF3互为等电子体，则它们的空间结构为三角形。(4)PH3、AsH3、H3O＋等与NH3互为等电子体，它们的空间结构为三角锥形。(5)SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) 、PO eq \o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4)) 、SiO eq \o\al(\s\up1(4－),\s\do1(4)) 与CCl4互为等电子体，它们的空间结构为正四面体形。(1)SiCl4、SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) 、SiO eq \o\al(\s\up1(4－),\s\do1(4)) 、PO eq \o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4)) 四种微粒是等电子体吗？为什么？若是，微粒的空间构型是什么？提示：SiCl4、SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) 、SiO eq \o\al(\s\up1(4－),\s\do1(4)) 、PO eq \o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4)) 四种微粒的组成通式和价电子总数都相等，互为等电子体，都呈四面体构型。(2)NH3和H3O＋两种微粒是等电子体吗？为什么？若是，微粒的空间构型是什么？提示：NH3和H3O＋两种微粒的原子和价电子总数都相等，是等电子体，其立体构型相似(三角锥形)。关键能力·合作学习 知识点一 价电子对互斥理论 1.价电子对数的确定方法(1)a表示中心原子的价电子数。对于主族元素:a=最外层电子数;对于阳离子:a=价电子数-离子电荷数;对于阴离子:a=价电子数+|离子电荷数|。(2)x表示与中心原子结合的原子数。(3)b表示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=8-该原子的价电子数。2.价电子对数与分子空间构型的关系价电子对互斥理论模型说的是价电子对的空间构型,而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型,不包括孤电子对。(1)当中心原子无孤电子对时,两者的构型一致;(2)当中心原子有孤电子对时,两者的构型不一致。3.杂化轨道类型的判断(1)对于ABm型分子、中心原子的杂化轨道数可以这样计算。杂化轨道数n= QUOTE eq \f(中心原子价电子数＋配位原子提供的价电子数,2) 。其中配位原子中,卤素原子、氢原子提供1个价电子,硫原子、氧原子不提供价电子,即提供价电子数为0。例如：(2)离子的杂化轨道计算：n＝ eq \f(1,2) (中心原子的价电子数＋配位原子的成键电子数±电荷数)。 分子的空间结构指的是成键电子对空间结构,不包括孤电子对;分子的空间结构和价电子对的空间结构是否一致,取决于中心原子上有无孤电子对,没有孤电子对时,二者一致,有孤电子对时,二者不一致。(1)(思维升华)根据以下事实总结,分析判断一个化合物的中心原子杂化类型的一般方法。提示:①通过分子的空间结构判断。如果是直线形,则是sp杂化;如果是三角形,则是sp2杂化;如果是角形,则是sp2杂化(有一个孤电子对)或sp3杂化(有两个孤电子对);如果是四面体形或三角锥形,则是sp3杂化。 ②对于以碳原子为中心的分子或离子,通过分析中心原子有没有形成双键或三键进行判断。如果有一个三键,则其中有两个是π键,用去了两个p轨道,所以中心原子采取sp杂化;如果有一个双键,则其中有一个π键,用去了一个p轨道,所以中心原子采取sp2杂化;如果全部是单键,则中心原子采取sp3杂化。 (2)(情境应用)CH4分子中的键角为109°28',NH3分子中的键角为107.3°,H2O分子中的键角为104.5°。从价电子对互斥理论分析导致这三种分子键角差异的原因是什么? 提示:三种物质的中心原子都是sp3杂化,杂化轨道都是正四面体结构,其中CH4的中心原子没有孤电子对,四个杂化轨道都有成键电子,键角为109°28'。NH3和H2O的中心原子N、O分别有一个、两个杂化轨道填入孤电子对,孤电子对的排斥力比成键电子对大,因此键角被压缩;孤电子对越多,斥力越大,键角被压缩越小,故NH3的键角为107.3°、H2O的键角为104.5°。【典例】(2021·新乡高二检测)请完成下列各小题。(1)在SO2分子中,硫原子采取________杂化,SO2的键角________(填“大于”“等于”或“小于”)120°。SO3分子中硫原子采取________杂化,SO3分子的空间构型为________。 (2)OF2中氧原子的杂化方式为________,OF2分子的空间构型为________。 【解题指南】解答本题注意以下三点:(1)首先计算ABm型分子中心原子的杂化轨道数;(2)然后判断杂化类型;(3)最后根据微粒中的杂化轨道所形成的共价键类型判断微粒的空间构型。【解析】(1)SO2分子中，硫原子的杂化轨道数为 eq \f(6＋0,2) ＝3，硫原子采取sp2杂化，但有1对孤电子对，所以键角小于120°。SO3分子中硫原子杂化轨道数为 eq \f(1,2) ×(6＋0)＝3，硫原子采取sp2杂化，SO3为平面三角形。(2)OF2分子中，氧原子的杂化轨道数＝ eq \f(1,2) ×(6＋2)＝4，杂化类型为sp3杂化，含有2对孤电子对，OF2为角形。答案：(1)sp2 小于 sp2 平面三角形 (2)sp3 角形【母题追问】(1)上题(1)中的二氧化硫若形成SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)) ，其杂化轨道类型及离子的空间构型分别是什么？提示：SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)) 中硫原子杂化轨道数为 eq \f(1,2) ×(6＋0＋2)＝4，硫原子采取sp3杂化，硫原子含有1对孤电子对，所以该离子为三角锥形。(2)上题(1)中的三氧化硫若形成SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) ，其杂化轨道类型及离子的空间构型分别是什么？提示：SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) 中硫原子的杂化轨道数为 eq \f(1,2) ×(6＋0＋2)＝4，硫原子采取sp3杂化，SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) 的空间构型为正四面体形。1659年,德国人J.R.格劳贝尔首次制得硝酸铵。19世纪末期,欧洲人用硫酸铵与智利硝石进行复分解反应生产硝酸铵。后由于合成氨工业的大规模发展,硝酸铵生产获得了丰富的原料,于20世纪中期得到迅速发展,第二次世界大战期间,一些国家专门建立了硝酸铵厂,用以制造炸药。60年代,硝酸铵曾是氮肥的领先品种。中国在50年代建立了一批硝酸铵工厂。若组成硝酸铵的两种微粒的结构如图:(1)根据上图结合共价键理论，NO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)) 中含有几个σ键和几个π键？提示：根据题图中的硝酸根的结构式可知在硝酸根中含有3个σ键和1个π键。(2)根据价电子对互斥理论，通过计算确定NO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)) 和NH eq \o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)) 的中心原子的杂化类型以及其空间构型。提示：在NO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)) 中，价电子对数＝(5＋1)/2＝3，故中心原子N原子的杂化方式是sp2杂化，空间构型为平面三角形；在NH eq \o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)) 中，价电子对数＝(5＋4－1)/2＝4，故中心N原子的杂化方式是sp3杂化，根据其离子的构成可知，其空间构型为正四面体形。 知识点二 等电子体 1.等电子体的判断方法 化学通式相同,价电子总数相等的分子或离子互为等电子体。2.常见的等电子体 (1)(思维升华)等电子体有哪些应用? 提示:①判断一些简单分子或离子的空间结构;②利用等电子体在性质上的相似性制造新材料;③利用等电子原理针对某性质找相应的等电子体。(2)(情境应用)为什么SiF4、CF4、CCl4三者的空间结构相同? 提示:SiF4、CF4、CCl4三种物质单个分子的化学通式相同,中心原子的价电子数相同,故它们为等电子体,因此其空间结构也相同。 【典例】(2021·济宁高二检测)等电子体的结构相似,物理性质相似。下列各组粒子中,空间结构相似的是( )A.SO2与NO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(2)) QUOTE B.CO2与NO2 C.CS2与NO2 D.PCl3与BF3 【解题指南】解答本题注意以下两点:(1)等电子体的特点;(2)等电子体的书写方法。【解析】选A。SO2与NO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(2)) QUOTE 互为等电子体,空间结构相似,A正确;CO2与NO2、CS2与NO2、PCl3与BF3价电子数都不同,都不是等电子体。 (2021·宁德高二检测)短周期非金属元素B、C、N、O、P、S、Cl,可形成各种单质、化合物的分子。(1)意大利罗马大学的Fulvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的气态N4分子,其分子结构如图。已知断裂1 mol N—N吸收167 kJ热量,生成1 mol N≡N放出942 kJ热量,根据以上信息和数据,判断下列说法不正确的是________。 A.N4属于一种新型的化合物B.N4分子中两个N—N键的夹角为60°C.N4分子中存在非极性键D.1 mol N4转变成N2将吸收882 kJ热量(2)1919年,Langmuir提出等电子体的概念,由短周期元素组成的粒子,只要其原子数相同,各原子的最外层电子数之和相同,也可互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相似。与CO互为等电子体的分子和离子分别为________和__________(写1种,填化学式)。 (3)BF3和过量NaF作用可生成NaBF4, BF eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(4)) 的空间立体构型为____________。 【解析】(1)N4由一种元素组成,是单质,故A错误;N4分子是正四面体结构,两个N—N键的夹角为60°,故B正确;N4分子中成键的原子相同,存在非极性键,故C正确;N4===2N2,1 mol N4气体中含有6 mol N—N键,可生成2 mol N2,形成2 mol N≡N键,则1 mol N4气体转变为N2化学键断裂吸收的热量为6×167 kJ=1 002 kJ,形成化学键放出的热量为1 884 kJ,所以反应放热,放出的热量为1 884 kJ-1 002 kJ=882 kJ,故应为放出882 kJ热量,故D错误;(2)具有相同化学通式和价电子数的微粒互为等电子体,与CO互为等电子体的分子和离子分别为N2和CN-(或NO+);(3) BF eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(4)) 的中心原子B的价层电子对数为4,孤对电子对数为0,则为sp3杂化,空间立体构型为正四面体。答案:(1)A、D (2)N2 CN-(或C eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2)) QUOTE 、NO+) (3)正四面体三言两语话重点1.掌握两个理论:价电子对互斥理论、等电子原理2.学会计算价电子对数:3.记住ABn型分子价电子对与分子空间构型的对应关系。4.会正确地判断等电子体。课堂检测·素养达标1.(2021·宁波高二检测)硼烯具有优异的电学、力学、热学等属性,将成为继石墨烯之后又一种“神奇纳米材料”。科学家已成功合成多种结构的硼烯,如图为“皱褶”式硼烯的结构,其中每个硼原子共用电子对为( )A.2对 B.3对 C.4对 D.5对【解析】选B。如题图所示,每个B原子与其他3个B相连,形成3个B—B键,所以每个B原子共用电子对为3对,故B正确。【补偿训练】 下列分子或离子的中心原子带有一对孤电子对的是( )A.H2O B.BeCl2 C.CH4 D.PCl3【解析】选D。将选项中各物质的未知数据代入公式:中心原子上的孤电子对数= QUOTE eq \f(1,2) ×(a-xb),经计算知,选项中心原子上的孤电子对数依次为2、0、0、1。2.硒(Se)是第ⅥA族元素,则SeS3的分子构型是( )A.正四面体形 B.角形C.三角锥形 D.平面三角形【解析】选D。SeS3中的Se原子呈+6价,Se原子的价电子对全部用于形成共价键,Se周围有3个硫原子,故其分子构型为平面三角形,D项正确。 3.(2021·邯郸高二检测)根据杂化轨道理论和价层电子对互斥理论,判断下列分子或者离子的空间结构正确的是( )【解析】选D。SO2中心原子杂化方式sp2,价电子对互斥理论模型为平面三角形,含有一个孤电子对,分子的空间结构为角型结构,选项A错误;HCHO分子中心原子杂化方式sp2,价电子对互斥理论模型为平面三角形,没有孤电子对,分子的空间结构为平面三角形,选项B错误;NF3分子中心原子杂化方式sp3,价电子对互斥理论模型为四面体形,含有一个孤电子对,分子的空间结构为三角锥形,选项C错误;N QUOTE H eq \o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)) 的中心原子杂化方式sp3,价电子对互斥理论模型为正四面体形,没有孤电子对,离子的空间结构为正四面体形,选项D正确。4.根据等电子原理,下列各组分子或离子的空间构型不相似的是( )A.SO2和O3 B. NH eq \o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)) 和CH4C.H3O+和NH3 D.CO2和H2O【解析】选D。D项中,CO2分子和H2O分子原子总数相等,价电子总数前者为16,后者为8,二者不属于等电子体,则空间构型不相似。5.(2021·郑州高二检测)分子或离子中的大π键可表示为 QUOTE ∏ ,其中x表示参与形成大π键原子总数,y表示π电子数,已知π电子数=价电子总数-(σ电子对数+孤电子对数)×2。SO2和SO3的结构如图所示:下列关于SO2和SO3的有关说法正确的是( )A.SO2的π电子数为6B.SO3的大π键可表示为 QUOTE ∏C.SO3中心原子为sp3杂化方式D.SO2与SO3空间构型相同【解析】选B。SO2的π电子数=18-(2+5)×2=4,A项错误;SO3的π电子数=24-(3+6)×2=6,大π键可表示为 QUOTE QUOTE ∏,B项正确;SO3中心原子S的价层电子对数为3+ QUOTE eq \f(6－2×3,2) =3,则杂化轨道类型为sp2杂化,C项错误;SO2中心原子S的价层电子对数为2+ QUOTE eq \f(6－2×2,2) =3,空间构型为角形,SO3中心原子S的价层电子对数为3+ QUOTE eq \f(6－2×3,2) =3,空间构型为正三角形,D项错误。6.(2021·兰州高二检测)下列关于价层电子对互斥(VSEPR)理论的叙述中不正确的是( )A.VSEPR理论可用来预测分子的空间结构B.分子中价电子对相互排斥决定了分子的空间结构C.分子中键角越大,价电子对相互排斥力越大,分子越稳定D.中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与互相排斥【解析】选C。VSEPR理论可用来预测分子的空间结构,注意实际空间构型要去掉孤电子对,A正确;空间结构与价电子对相互排斥有关,所以分子中价电子对相互排斥决定了分子的空间结构,B正确;分子的稳定性与键角没有关系,C错误;中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与互相排斥,且孤电子对间排斥力>孤电子对和成键电子对间的排斥力,D正确。 【方法规律】电子对排斥能力大小顺序:孤电子对间排斥力>孤电子对和成键电子对间的排斥力>成键电子对间的排斥力。7.等电子体的结构相似、物理性质相近,称为等电子原理。如CN-和CO为等电子体。如表为部分元素等电子体分类、空间构型表。试回答:(1)下面物质分子或离子的空间构型:BrO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)) ________，CO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)) ________，ClO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(4)) ________。 (2)由第二周期元素组成,与F2互为等电子体的离子有________。 (3)SF6的空间构型如图1所示,请再按照图1的表示方法在图2中表示OSF4分子中O、S、F原子的空间位置。已知OSF4分子中O、S间为共价双键,S、F间为共价单键。【解析】根据价电子数和化学通式相同的分子(或离子)互称为等电子体，(1)BrO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)) 与SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)) 互称为等电子体，由表格信息可知二者的空间构型为三角锥形，SO3和CO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)) 互为等电子体，由表格信息可知二者空间构型为平面三角形，ClO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(4)) 与SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) 互为等电子体，由表格信息可知二者的空间构型为四面体形；(2)根据价电子数和化学通式相同的分子(或离子)互称为等电子体，F2为双原子14电子体，由第二周期元素组成，与F2互为等电子体的离子是O eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2)) ；(3)SF6为7原子48电子体，空间构型为八面体形，OSF4为6原子40电子体，其空间构型为三角双锥形；S和O间为共价双键，S和F间为共价单键，即表示方法是。答案：(1)三角锥形 平面三角形 四面体形 (2)O eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(2)) (3)素养新思维8.(2020·全国Ⅰ卷节选)Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。回答下列问题:(1)基态Fe2+与Fe3+离子中未成对的电子数之比为______。 (2)Li及周期表中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na),原因是_______________________。 I1(Be)>I1(B)>I1(Li),原因是___________________。 (3)磷酸根离子的空间构型为____________,其中P的价层电子对数为________、杂化轨道类型为____________。 【解析】(1)基态铁原子的价电子排布式为3d64s2,失去外层电子转化为Fe2+和Fe3+,这两种基态离子的价电子排布式分别为3d6和3d5,根据洪特规则可知,基态Fe2+有4个未成对电子,基态Fe3+有5个未成对电子,所以未成对电子个数比为4∶5;(2)同主族元素,从上至下,原子半径增大,第一电离能逐渐减小,所以I1(Li)>I1(Na);同周期元素,从左至右,第一电离能呈现增大的趋势,但由于第ⅡA族元素基态原子s能级轨道处于全充满的状态,能量更低更稳定,所以其第一电离能大于同一周期的第ⅢA族元素,因此I1(Be)>I1(B)>I1(Li);(3)经过计算, PO eq \o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4)) 中不含孤电子对,成键电子对数目为4,价层电子对数为4,因此其构型为正四面体形,P原子是采用sp3杂化方式形成的4个sp3杂化轨道。答案:(1)4∶5 (2)Na与Li同主族,Na的电子层数更多,原子半径更大,故第一电离能更小 Li、Be和B为同周期元素,同周期元素从左至右,第一电离能呈现增大的趋势;但由于基态Be原子的s能级轨道处于全充满状态,能量更低更稳定,故其第一电离能大于B的 (3)正四面体形 4 sp3 新课程标准学业质量目标1.知道什么是价电子对,初步认识价电子对互斥理论。2.能用价电子对互斥理论预测简单离子或分子的空间构型。1.选用熟悉的实验事实,以及教材中的相关案例作为素材,激发学生的学习兴趣,帮助学生建立结构与性质之间的联系。(证据推理与模型认知) 2.借助实物模型、计算机软件模拟等多种直观手段,充分发挥学生搭建分子结构模型等活动的作用,降低教学内容的抽象性,促进学生对价电子对互斥理论的理解和认识。(宏观辨识与微观探析)ABn价电子对数空间构型模型分子的空间构型键角n=22直线形180°n=33平面三角形120°n=44正四面体109°28'n=55三角双锥90°、120°n=66正八面体90°分子成键电子对数孤电子对数H2O22NH331H2S22CH440中心原子的杂化轨道类型分子的价层电子对数成键电子对数中心原子的孤电子对对数价电子对互斥理论模型名称分子的空间构型名称实例sp220直线形直线形BeCl2sp2330三角形三角形BF321角形SnBr2sp3440四面体四面体形CH431三角锥形NH322角形H2O代表物杂化轨道数(n)杂化轨道类型CO2 eq \f(1,2) (4＋0)＝2spCH2O eq \f(1,2) (4＋2＋0)＝3sp2CH4 eq \f(1,2) (4＋4)＝4sp3SO2 eq \f(1,2) (6＋0)＝3sp2NH3 eq \f(1,2) (5＋3)＝4sp3H2O eq \f(1,2) (6＋2)＝4sp3代表物杂化轨道数(n)杂化轨道类型NO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)) eq \f(1,2) (5＋1)＝3sp2NH eq \o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)) eq \f(1,2) (5－1＋4)＝4sp3类型实例空间结构双原子10个价电子CO、NO＋、CN－直线形三原子16个价电子CO2、CS2、N2O、NO eq \o\al(\s\up1(＋),\s\do1(2)) 、BeCl2直线形三原子18个价电子NO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(2)) 、SO2角形四原子24个价电子NO eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(3)) 、CO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)) 、BO eq \o\al(\s\up1(3－),\s\do1(3)) 、SiO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)) 、BF3、SO3三角形四原子26个价电子NF3、PCl3、NCl3、SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)) 三角锥形五原子8个价电子CH4、NH eq \o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)) 、SiH4正四面体形五原子32个价电子SiF4、CCl4、BF eq \o\al(\s\up1(－),\s\do1(4)) 、SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) 、PO eq \o\al(\s\up1(3－),\s\do1(4)) 选项分子式中心原子杂化方式价层电子对互斥理论模型分子或离子的空间结构ASO2sp直线形直线形BHCHOsp2平面三角形三角锥形CNF3sp2四面体形平面三角形DNH eq \o\al(\s\up1(＋),\s\do1(4)) sp3正四面体形正四面体形等电子体类型代表物质空间构型四原子24电子等电子体SO3平面三角形四原子26电子等电子体SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(3)) 三角锥形五原子32电子等电子体SO eq \o\al(\s\up1(2－),\s\do1(4)) 四面体形六原子40电子等电子体PCl5三角双锥形七原子48电子等电子体SF6八面体形I1/(kJ·mol-1)Li520Be900B801Na496Mg738Al578
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