高中化学第2节 共价键与分子的空间结构第1课时导学案

这是一份高中化学第2节 共价键与分子的空间结构第1课时导学案，共16页。学案主要包含了选择题，非选择题等内容，欢迎下载使用。

第2节　共价键与分子的空间结构
第1课时　分子空间结构的理论分析
核心素养
学业要求
1．能将化学事实和微粒间相互作用相关理论模型进行关联和合理的匹配。
2．能选取适当的证据从不同的视角分析问题，推出合理的结论；能描述和表示与微粒间相互作用有关的理论模型，指出模型表示的具体含义。
1．能够用杂化轨道理论解释一些典型分子的空间结构。
2．了解价电子对互斥理论，能预测某些分子或离子的空间结构。
3．了解常见分子的空间结构。




杂化轨道理论
1．在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的原子轨道的过程叫作原子轨道的杂化。组合后形成的一组新的原子轨道叫作杂化原子轨道。
2．s轨道和p轨道杂化后，杂化轨道不仅改变了原有s轨道和p轨道的空间取向，而且使它在与其他原子的原子轨道成键时重叠的程度更大，形成的共价键更牢固。
3．有几个原子轨道参与杂化，杂化后就生成几个杂化轨道。杂化轨道的能量相同。
4．几个典型的杂化类型
(1)sp杂化
一个s轨道和一个p轨道杂化形成两个sp杂化轨道，夹角180°，空间结构为直线形。如乙炔分子中的碳原子采用sp杂化。
(2)sp2杂化
一个s轨道和两个p轨道杂化形成三个sp2杂化轨道，夹角为120°，空间结构为平面三角形，如乙烯分子中的碳原子采用sp2杂化。
(3)sp3杂化
一个s轨道和三个p轨道杂化形成四个sp3杂化轨道，夹角为109°28′，空间结构为正四面体形，如甲烷分子中的碳原子采用sp3杂化。
5．苯分子的空间结构和大π键
(1)根据杂化轨道理论，形成苯分子时每个碳原子的价电子原子轨道都发生了sp2杂化，由此形成的三个sp2杂化轨道在同一平面内，还有一个未参与杂化的2p轨道(如2pz)垂直于这个平面。
(2)每个碳原子的两个sp2杂化轨道分别与邻近的两个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成σ键，于是六个碳原子组成一个正六边形的碳环；每个碳原子的另一个sp2杂化轨道分别与一个氢原子的1s轨道重叠形成σ键。
(3)每个碳原子上各有一个未参与杂化的垂直于碳环平面的2p轨道，这六个轨道以“肩并肩”的方式相互重叠形成属于六个C原子的大π键。
6．形成氨分子时，因为氮原子的2s和2p原子轨道发生的是sp3杂化，所以四个sp3杂化轨道在空间的分布呈四面体形。又因为四个sp3杂化轨道中的一个轨道已有一对电子，只有另外三个轨道中的未成对电子可以与氢原子的1s电子配对成键，所以形成的氨分子的空间结构与甲烷分子的空间结构不同，呈三角锥形。
价电子对互斥理论
1．价电子对互斥理论能比较简便地定性预测分子的空间结构，其基本观点是：分子中的中心原子的价电子对——成键电子对(bp)和孤电子对(lp)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．价电子对互斥理论能较便捷地预测分子的空间结构。若n个价电子对全部是成单键的电子对且没有孤电子对，为使价电子对之间的斥力最小，价电子对应尽量远离。因此当n＝2、3、4、5、6时，分子的空间结构分别为直线形、三角形、四面体形、三角双锥形和八面体形。代表物质有二氯化汞、三氟化硼、四氯化碳、五氯化磷和六氟化硫。

3．在乙醇分子中，羟基上的氧原子有两对成键电子对和两对孤电子对，价电子对共有四个空间取向；氧原子价电子对相互排斥而远离，呈四面体形，因此C—O—H呈角形。在乙酸分子中，羧基上的碳原子的价电子对均为成键电子对，C===O上的成键电子对仅有一个空间取向，因此碳原子的价电子对共有三个空间取向，相互排斥而远离，因此部分呈三角形。


1．判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。
(1)杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变。(　　)
(2)杂化轨道全部参与形成化学键。(　　)
(3)凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其空间结构都是正四面体形。(　　)
(4)VSEPR模型可用来预测分子的空间结构。(　　)
(5)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。(　　)
(6)分子中键角越大，价层电子对相互排斥力越大。(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)√　(5)√　(6)×
解析　(2)杂化轨道可以部分参与形成化学键，如NH3中N发生sp3杂化，形成4个sp3杂化轨道，但只是3个杂化轨道参与形成化学键。
(3)中心原子采取sp3杂化的分子，其VSEPR模型是正四面体形，但其空间结构不一定是正四面体形，如H2O和NH3分子中中心原子均采取sp3杂化，但H2O是角形，NH3是三角锥形。
(6)分子中键角越大，价层电子对相互排斥力越小。
2．有关苯分子的说法不正确的是(　　)
A．苯分子中C原子均以sp2杂化方式成键，形成夹角为120°的三个sp2杂化轨道，故为正六边形的碳环
B．每个碳原子还有一个未参与杂化的2p轨道，垂直于碳环平面，相互交盖，形成大π键
C．大π键中6个电子被6个C原子共用，故称为6中心6电子大π键
D．苯分子中共有六个原子共面，六个碳碳键完全相同
答案　D
解析　苯分子中六个碳原子、六个氢原子共十二个原子共平面。
3．在中，中间的碳原子和两边的碳原子分别采用的杂化方式是(　　)
A．sp2　sp2 B．sp3　sp3
C．sp2　sp3 D．sp　sp3
答案　C
解析　中碳原子形成了3个σ键，所以需要形成3个杂化轨道，即采用sp2杂化方式；—CH3中碳原子形成4个σ键，需形成4个杂化轨道，即采用sp3杂化方式。
4．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轨道杂化形成的四个sp3杂化轨道
C．凡中心原子采取sp3杂化的分子，其VSEPR模型都是四面体形
D．AB3型的分子空间结构必为平面三角形
答案　C
解析　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，属于sp3杂化，空间结构为三角锥形，A错误；能量相近的s轨道和p轨道形成杂化轨道，则sp3杂化轨道是能量相近的1个s轨道和3个p轨道杂化形成的四个sp3杂化轨道，B错误；凡中心原子采取sp3杂化的分子，其VSEPR模型都是四面体形，而分子的空间结构还与含有的孤电子对数有关，C正确；AB3型的分子空间结构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，故D错误。



探究一　杂化轨道理论
　
　为什么甲烷分子具有正四面体的空间结构？
提示：在形成CH4分子时，碳原子的一个2s轨道和三个2p轨道发生杂化，形成四个能量相等的sp3杂化轨道。四个sp3杂化轨道分别与四个H原子的1s轨道重叠成键形成CH4分子，所以四个C—H键是等同的。可表示为

故CH4是正四面体的空间结构。

1．杂化轨道理论四要点
(1)能量相近
原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道。
(2)数目不变
形成的杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相等。
(3)成键能力增强
杂化改变原有轨道的形状和伸展方向，使原子形成的共价键更牢固。
(4)排斥力最小
杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同。
2．杂化轨道类型的判断方法
(1)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°28′，则中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则中心原子发生sp杂化。
(2)根据分子(或离子)的空间结构判断
①正四面体形→中心原子为sp3杂化；三角锥形→中心原子为sp3杂化；
②平面三角形→中心原子为sp2杂化；
③直线形→中心原子为sp杂化。
3．杂化轨道类型与分子空间结构的关系
(1)当杂化轨道全部用于形成σ键时
杂化类型
sp
sp2
sp3
参与杂化的原子轨道及数目
s
1
1
1
p
1
2
3
杂化轨道数目
2
3
4
杂化轨道间的夹角
180°
120°
109°28′
空间结构
直线形
平面三
角形
正四面
体形
实例
BeCl2、HgCl2、
CO2、CS2
BCl3、BF3、
BBr3
CF4、SiCl4、
SiH4
(2)当杂化轨道中有未参与成键的孤对电子时，由于孤对电子的排斥作用，会使分子的空间结构与杂化轨道在空间的分布不同，如H2O和NH3，O与N的杂化类型都为sp3杂化，孤电子对数分别为2、1，分子空间结构分别为角形、三角锥形。

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＝
。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：
代表物
杂化轨道数
杂化轨道类型
CO2
×(4＋0)＝2
sp
CH2O
×(4＋2＋0)＝3
sp2
CH4
×(4＋4)＝4
sp3
SO2
×(6＋0)＝3
sp2
NH3
×(5＋3)＝4
sp3
H2O
×(6＋2)＝4
sp3

1．能正确表示CH4中碳原子的成键方式的示意图为(　　)
A. B.
C. D.
答案　D
解析　碳原子的2s轨道与2p轨道形成4个等性的杂化轨道，因此碳原子4个价电子分占在4个sp3杂化轨道上，且自旋状态相同。
2．有关杂化轨道的说法不正确的是(　　)
A．杂化轨道全部参与形成化学键
B．杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变
C．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°
D．部分四面体形、三角锥形、角形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释
答案　A
解析　杂化轨道用于形成σ键和容纳孤电子对。

(1)sp杂化和sp2杂化的两种形式中，原子还有未参与杂化的p轨道，可用于形成π键，而杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤对电子。
(2)杂化轨道成键时，要满足能量最低原理，各轨道电子之间排斥力大小决定键的方向，即决定杂化轨道间的夹角。由于键角越大化学键之间的排斥力越小，对sp杂化来说，当键角为180°时，其能量最小，所以sp杂化轨道成键时分子呈直线形；对sp2杂化来说，当键角为120°时，其能量最小，所以sp2杂化轨道成键时，分子呈平面三角形。由于杂化轨道类型不同，杂化轨道间夹角也不相同，其成键时键角也就不相同，故杂化轨道的类型与分子的空间结构有关。
(3)杂化轨道的夹角与成键轨道的夹角大小不一定相等。如NH3、H2O的中心原子均为sp3杂化，但由于中心原子有孤对电子及其数目不同，使得成键轨道的夹角小于杂化轨道的夹角。
探究二　价电子对互斥理论

　价电子对互斥理论模型与分子的空间结构是否一致？
提示：价电子对互斥理论模型说的是价电子对的空间结构，而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。
①当中心原子无孤电子对时，两者的结构一致；
②当中心原子有孤电子对时，两者的结构不一致。

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．空间结构
(n个成键电子对全部是成单键的电子对且没有孤电子对)
ABn
价电子对数
空间结构模型
分子的空间结构
键角
n＝2
2

直线形
180°
n＝3
3

平面三角形
120°
n＝4
4

正四面体形
109°28′
n＝5
5

三角双锥形
90°、120°
n＝6
6

正八面体形
90°
3．价电子对互斥理论模型与分子空间结构的关系
价电子对互斥理论模型说的是价电子对的空间结构，而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构，不包括孤电子对。
(1)当中心原子无孤电子对时，二者的结构一致；
(2)当中心原子有孤电子对时，二者的结构不一致。
杂化
类型
价层电子
对数
成键电子对数
孤电子对数
价电子对空间结构
分子的空间结构
实例
sp
2
2
0
直线形
直线形
HgCl2、BeCl2
sp2
3
2
1
平面三角形
角形
SO2
3
3
0
平面三角形
平面三角形
BF3、SO3
sp3
4
2
2
四面体形
角形
H2O
4
3
1
四面体形
三角锥形
NH3
4
4
0
正四面体
正四面体
CH4
注意：价电子对数

(1)成键电子对数：由分子式确定，等于与中心原子成键的原子数。
(2)中心原子上的孤电子对数：
中心原子上的孤电子对数＝×(中心原子的价电子数－与中心原子结合的原子未成对电子数之和)
4．价电子对之间的斥力的大小规律
(1)电子对之间的夹角越小，排斥力越大。
(2)由于成键电子对受两个原子核的吸引，所以电子云比较紧缩，而孤电子对只受到中心原子的吸引，电子云比较“肥大”，对邻近电子对的斥力较大，所以电子对之间斥力大小顺序如下：
孤电子对—孤电子对>孤电子对—成键电子>成键电子—成键电子。

(1)等电子体原理
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，具有相同的空间结构。
(2)常见的等电子体
类型
实例
空间结构
双原子10价电子
N2、CO、NO＋、C、CN－
直线形
三原子16价电子
CO2、CS2、N2O、CNO－、NO、N、SCN－、BeCl2
直线形
三原子18价电子
NO、O3、SO2
角形
四原子24价电子
NO、CO、
BO、SiO、
BF3、SO3
平面三角形
四原子26价电子
NF3、PCl3、
NCl3、SO
三角锥形
五原子8价电子
CH4、NH、SiH4
正四面体形
五原子32价电子
SiF4、CCl4、BF、
SO、PO
(3)找等电子体的方法
①同周期左右替换法，如O3和NO、N2O和N等。
②同主族上下替换法，如SO2和O3、BF3和AlCl3等。

3．根据价电子对互斥理论及原子的杂化轨道理论判断，NF3分子的空间结构和中心原子的杂化方式为(　　)
A．直线形、sp杂化 B．平面三角形、sp2杂化
C．三角锥形、sp2杂化 D．三角锥形、sp3杂化
答案　D
解析　NF3分子中N原子价电子对数＝＝4N原子价电子对空间结构为四面体形NF3为三角锥形；NF3分子中，N原子杂化轨道数为4N原子杂化轨道(sp3杂化)。
4．用价电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间结构，有时也能用来推测键角大小。下列判断正确的是(　　)
A．SO2、CS2、HI都是直线形的分子
B．BF3键角为120°，SnBr2键角大于120°
C．COCl2、BF3、SO3都是平面三角形的分子
D．PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子
答案　C
解析　SO2是角形分子，CS2、HI是直线形的分子，A错误；BF3键角为120°，是平面三角形结构，而Sn原子价电子数是4，在SnBr2中两个价电子与Br形成共价键，还有一对孤对电子，对成键电子有排斥作用，使键角小于120°，B错误；COCl2、BF3、SO3都是平面三角形的分子，C正确；PCl3、NH3都是三角锥形的分子，而PCl5是三角双锥形结构，D错误。

(1)根据价电子对互斥理论分析分子或离子空间结构，关键是分析分子或离子中的中心原子的成键电子对数和孤电子对数。
(2)中心原子的价电子对数等于中心原子的杂化轨道数。
价电子对数目
2
3
4
中心原子杂化方式
sp
sp2
sp3
本课小结
　

课时作业

一、选择题(本题共8小题，每小题只有1个选项符合题意)
1．下列有关杂化轨道的说法不正确的是(　　)
A．原子中能量相近的某些轨道，在成键时能重新组合成能量相等的新轨道
B．轨道杂化前后轨道数目可以相等，也可以不等
C．杂化轨道成键时，要满足原子轨道最大重叠原理、最小排斥原理
D．杂化轨道可分为sp、sp2、sp3杂化等
答案　B
解析　B项，杂化轨道的数目与杂化前的轨道数目相等，但轨道形状发生变化，错误。
2．如图所示，在乙烯分子中有5个σ键、1个π键，下列表述正确的是(　　)

A．C、H之间是sp2杂化轨道形成的σ键，C、C之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键
B．C、C之间是sp2杂化轨道形成的σ键，C、H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键
C．sp2杂化轨道形成σ键，未杂化的2p轨道形成π键
D．sp2杂化轨道形成π键，未杂化的2p轨道形成σ键
答案　C
解析　乙烯分子中两个碳原子均采取sp2杂化，其中杂化轨道共形成5个σ键，未杂化的2p轨道形成π键。C、H之间形成4个σ键，C、C之间形成1个σ键和1个π键。
3．下列说法正确的是(　　)
A．中心原子为sp3杂化的分子一定是四面体结构
B．中心原子为sp2杂化的分子不一定是平面结构
C．通过sp3杂化轨道形成的化合物分子中含有σ键
D．通过sp2或sp杂化轨道形成的化合物分子中一定含有π键
答案　C
解析　有孤对电子的中心原子采用sp3杂化形成的化合物可能是角形或三角锥形，A错误；中心原子为sp2杂化的分子一定是平面结构，B错误；sp3杂化轨道只能形成σ键，C正确；BF3中的B原子为sp2杂化，BeF2中Be原子为sp杂化，但二者中均没有π键，D错误。
4．下列分子的空间结构可用sp2杂化轨道来解释的是(　　)
①BF3　②CH2===CH2　③ ④CH≡CH ⑤NH3　⑥CH4
A．①②③ B．①⑤⑥
C．②③④ D．③⑤⑥
答案　A
解析　①BF3为平面三角形结构且B—F键夹角为120°，B原子为sp2杂化；②C2H4分子中C原子采取sp2杂化，且未杂化的2p轨道形成π键；③苯分子中C原子采取sp2杂化；④乙炔分子中的C原子采取sp杂化；⑤NH3分子中N原子采取sp3杂化；⑥CH4分子中的碳原子采取sp3杂化。
5．下列关于价电子对互斥理论的叙述不正确的是(　　)
A．价电子对互斥理论可用来预测分子的空间结构
B．分子中中心原子的价电子对的相互排斥作用决定了分子的空间结构
C．中心原子上的孤电子对不参与相互排斥作用
D．分子中键角越大，价电子对之间的斥力越小
答案　C
解析　中心原子上的孤电子对会占据中心原子周围的空间，并参与相互排斥作用。
6．若ABn的中心原子A上没有孤电子对，运用价电子对互斥理论模型判断下列说法正确的是(　　)
A．若n＝2，则分子的空间结构为角形
B．若n＝3，则分子的空间结构为三角锥形
C．若n＝4，则分子的空间结构为正四面体形
D．以上说法都不正确
答案　C
解析　若中心原子A上没有孤电子对，则根据斥力最小原则，当n＝2时，分子结构为直线形；n＝3时，分子结构为平面三角形；n＝4时，分子结构为正四面体形。
7．下列分子或离子中，空间结构是平面三角形的是(　　)
A．SiH4 B．NF3
C．NO D．CO2
答案　C
解析　A项，SiH4中Si原子形成4个σ键，孤电子对数＝＝0，中心原子采取sp3杂化，空间结构为正四面体形；B项，NF3中N原子形成3个σ键，孤电子对数＝＝1，中心原子采取sp3杂化，空间结构为三角锥形；C项，NO中N原子形成3个σ键，孤电子对数＝＝0，中心原子采取sp2杂化，空间结构为平面三角形；D项，CO2中碳原子形成2个σ键，孤电子对数＝＝0，中心原子采取sp杂化，空间结构为直线形。
8．下列分子或离子的价电子对互斥理论模型为四面体形，而空间结构为角形的是(　　)
A．CCl4 B．PH3
C．H3O＋ D．OF2
答案　D
解析　CCl4的中心原子的价电子对数＝4＋＝4，没有孤电子对，其价电子对互斥理论模型为正四面体形，空间结构为正四面体形；PH3的中心原子的价电子对数＝3＋＝4，含有一对孤电子对，PH3的价电子对互斥理论模型为正四面体形，空间结构为三角锥形；H3O＋的中心原子的价电子对数＝3＋＝4，含有一对孤电子对，H3O＋的价电子对互斥理论模型为正四面体形，空间结构为三角锥形；OF2的中心原子的价电子对数＝2＋＝4，含有2对孤电子对，OF2的价电子对互斥理论模型为正四面体形，空间结构为角形。
二、选择题(本题共4小题，每小题有1个或2个选项符合题意)
9．毒奶粉事件曾一度震惊全国，主要是奶粉中含有有毒的三聚氰胺。下列关于三聚氰胺分子的说法正确的是(　　)

A．三聚氰胺分子中所有碳原子均采取sp2杂化
B．一个三聚氰胺分子中共含有15个σ键
C．三聚氰胺的分子式为C3N3H6
D．三聚氰胺分子中同时含有极性键和非极性键
答案　AB
解析　三聚氰胺分子中碳原子成键电子对数为3，孤电子对数为0，故碳原子采用sp2杂化，A正确。一个三聚氰胺分子中共含有6个N—H键、6个N—C键、3个N===C键，故共含有15个σ键，B正确；三聚氰胺的分子式为C3N6H6，C错误；三聚氰胺分子中不存在由同种元素的原子形成的共价键，故不存在非极性键，D错误。
10．有关苯分子中化学键的描述正确的是(　　)
A．每个碳原子的一个sp2杂化轨道参与形成大π键
B．每个碳原子的未参加杂化的2p轨道形成大π键
C．碳原子的3个sp2杂化轨道与其他碳原子形成2个σ键和1个π键
D．碳原子的未参加杂化的2p轨道与其他碳原子的2p轨道形成σ键
答案　B
解析　杂化轨道只能形成σ键，而不能形成π键。每个碳原子的两个sp2杂化轨道上的电子分别与邻近的两个碳原子的sp2杂化轨道上的电子配对形成σ键；每个碳原子的另一个sp2杂化轨道上的电子分别与一个氢原子的1s电子配对形成σ键；未参与杂化的2p轨道形成大π键。
11．利用价电子对互斥理论可以预测许多分子或离子的空间结构，也可推测键角的大小，下列判断正确的是(　　)
A．CS2是直线形分子
B．SnBr2的键角大于120°
C．BF3是三角锥形分子
D．NH的键角等于109°28′
答案　AD
解析　CS2的中心原子的价电子对数＝2＋(4－2×2)÷2＝2，不含孤电子对，CS2为直线形，A正确，SnBr2的中心原子的价电子对数＝2＋(4－2×1)÷2＝3，含有一对孤电子对，SnBr2为角形，孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，所以SnBr2的键角小于120°，B错误；BF3的中心原子的价电子对数＝3＋(3－3×1)÷2＝3，BF3为平面三角形，C错误；NH的中心原子的价电子对数＝4＋(5－1×4－1)÷2＝4，NH为正四面体形，NH的键角等于109°28′，D正确。
12．根据杂化轨道理论和价电子对互斥理论模型判断，下列分子或离子的中心原子的杂化方式及空间结构正确的是(　　)
选项
分子或
离子
中心原子
杂化方式
价电子对互
斥理论模型
分子或离子
的空间结构
A
SO2
sp
直线形
直线形
B
COCl2
sp2
平面三角形
三角锥形
C
NF3
sp2
四面体形
平面三角形
D
NH
sp3
四面体形
正四面体形
答案　D
解析　SO2的中心原子的杂化方式为sp2杂化，价电子对互斥理论模型为平面三角形，中心原子含有一对孤电子对，该分子的空间结构为角形，故A错误；COCl2的中心原子的杂化方式为sp2杂化，价电子对互斥理论模型为平面三角形，中心原子没有孤电子对，该分子的空间结构为平面三角形，故B错误；NF3的中心原子的杂化方式为sp3杂化，价电子对互斥理论模型为四面体形，中心原子含有一对孤电子对，该分子的空间结构为三角锥形，故C错误；NH的中心原子的杂化方式为sp3杂化，价电子对互斥理论模型为四面体形，中心原子没有孤电子对，该离子的空间结构为正四面体形，故D正确。
三、非选择题(本题共3小题)
13．已知下列微粒：①CH4；②CH2===CH2；③CH≡CH；④NH3；⑤NH；⑥BF3；⑦H2O；⑧H2O2。试回答下列问题：
(1)分子空间结构为正四面体形的是________(填序号，下同)。
(2)中心原子为sp3杂化的是________，中心原子为sp2杂化的是________，中心原子为sp杂化的是________。
(3)所有原子共平面(含共直线)的是________，共直线的是________。
答案　(1)①⑤　(2)①④⑤⑦⑧　②⑥　③　(3)②③⑥⑦　③
解析　①CH4中C原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝4＋0＝4，所以C原子采取sp3杂化，CH4的空间结构为正四面体形；②CH2===CH2中C原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋0＝3，所以C原子采取sp2杂化，CH2===CH2中所有原子共平面；③CH≡CH中C原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝2＋0＝2，所以C原子采取sp杂化，CH≡CH的空间结构为直线形；④NH3中N原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋1＝4，所以N原子采取sp3杂化，NH3的空间结构为三角锥形；⑤NH中N原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝4＋0＝4，所以N原子采取sp3杂化，NH的空间结构为正四面体形；⑥BF3中B原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝3＋0＝3，所以B原子采取sp2杂化，BF3的空间结构为平面三角形；⑦H2O中O原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝2＋2＝4，所以O原子采取sp3杂化，H2O的空间结构为角形；⑧H2O2中O原子杂化轨道数＝σ键数＋孤电子对数＝2＋2＝4，所以O原子采取sp3杂化，H2O2中两个H原子犹如在半展开的书的两面纸上并有一定夹角，两个O原子在书的夹缝上。
14．已知：①CS2；②PCl3；③H2S；④CH2O；⑤H3O＋；⑥NH；⑦BF3；⑧SO2。请回答下列问题：
(1)中心原子没有孤电子对的是________(填序号，下同)。
(2)空间结构为直线形的是________；空间结构为平面三角形的是________。
(3)空间结构为角形的是________。
(4)空间结构为三角锥形的是________；空间结构为正四面体形的是________。
答案　(1)①④⑥⑦　(2)①　④⑦　(3)③⑧　(4)②⑤　⑥
解析　(2)CS2的中心原子的价电子对数＝2＋＝2，不含孤电子对，故为直线形；CH2O的中心原子的价电子对数为3，不含孤电子对，故为平面三角形；BF3的中心原子的价电子对数＝3＋＝3，不含孤电子对，故为平面三角形。
(3)H2S的中心原子的价电子对数＝2＋＝4，含2对孤电子对，故为角形结构；SO2的中心原子的价电子对数＝2＋＝3，含1对孤电子对，故为角形结构。
(4)PCl3的中心原子的价电子对数＝3＋＝4，含1对孤电子对，故为三角锥形；H3O＋的中心原子的价电子对数＝3＋＝4，含1对孤电子对，故为三角锥形；NH的中心原子的价电子对数＝4＋＝4，不含孤电子对，故为正四面体形。
15．元素及其化合物的应用研究是目前科学研究的前沿之一。试回答下列问题：
(1)二氧化钛(TiO2)作光催化剂，能将污染物如甲醛(CH2O)、苯等有害气体转化为二氧化碳和水。水分子的中心原子的价电子对数为________；甲醛的价电子对互斥理论模型为________；二氧化碳分子中碳原子的杂化类型为________。
(2)写出下列分子或离子的空间结构：PO________；ClO________。
(3)H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋中O原子采取________杂化。H3O＋中键角比H2O中键角大，原因是_______________________________________________
___________________________________________________________________。
答案　(1)4　平面三角形　sp杂化　(2)正四面体形　三角锥形
(3)sp3　H2O中O原子有2对孤电子对，H3O＋中O原子只有1对孤电子对，后者的孤电子对对成键电子对的排斥力较小
解析　(1)水分子中O原子的价电子对数＝2＋×(6－2×1)＝4；甲醛分子中C原子的价电子对数为3，价电子对互斥理论模型为平面三角形；二氧化碳分子中碳原子的价电子对数为2，杂化类型为sp杂化。
(2)PO中P原子的价电子对数＝4＋＝4，孤电子对数为0，空间结构为正四面体形；ClO中Cl原子的价电子对数＝3＋＝4，孤电子对数为1，空间结构为三角锥形。
(3)H3O＋中O原子的价电子对数是4，根据价层电子对互斥理论模型可知O原子的杂化类型为sp3杂化；孤电子对对成键电子对的排斥力大于成键电子对间的排斥力，水分子中O原子有2对孤电子对，H3O＋中只有1对孤电子对，后者的孤电子对对成键电子对的排斥力较小，所以H3O＋中键角比H2O中键角大。