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第33讲 价层电子对互斥模型、杂化轨道理论及应用-【精梳精讲】2024年高考化学大一轮精品复习课件（新教材）
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这是一份第33讲 价层电子对互斥模型、杂化轨道理论及应用-【精梳精讲】2024年高考化学大一轮精品复习课件（新教材），共60页。
1、全面、系统复习回顾基本知识。了解知识规律的来龙去脉，透彻理解概念的内涵外延，让学生经历教材由薄变厚的过程。要正确理解基础，不是会做几个简单题就叫基础扎实。对于一轮复习，基础就是像盖房子一样，需要着力做好两件大事：一是夯实地基，二是打好框架。2、扎实训练学科基本技能、理解感悟学科基本方法。一轮复习，要以教材为本，全面细致的回顾课本知识，让学生树立“教材是最好的复习资料”的观点，先引导学生对教材中所涉及的每个知识点进行重新梳理，对教材中的概念、定理、定律进一步强化理解。3、培养学生积极的学习态度、良好的复习习惯和运用科学思维方法、分析解决问题的能力。落实解题的三重境界：一是“解”，解决问题。二是“思”，总结解题经验和方法。三是“归”，回归到高考能力要求上去。解题上强化学生落实三个字：慢（审题），快（书写），全（要点全面，答题步骤规范）。 4、有计划、有步骤、有措施地指导学生补齐短板。高三复习要突出重点，切忌主次不分，无的放矢。要在“精讲”上下足功夫。抓住学情，讲难点、重点、易混点、薄弱点；讲思路、技巧、规范；讲到关键处，讲到点子上，讲到学生心里去。
第六章 物质结构与性质 元素周期律
第33讲 价层电子对互斥模型、杂化轨道理论及应用
1.掌握价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的内容并能用其推测简单分子或离子的空间结构。2.掌握键角大小原因并能作出规范描述。
1.价层电子对互斥(VSEPR)理论
→分子的空间结构，是由价层电子对之间相互排斥的结果。
→价层电子对在空间上彼此相距 时，排斥力最小，体系能量最低。
(2)VSEPR理想模型
2对 价层电子对 直线形
3对 价层电子对平面三角形
4对 价层电子对 四面体形
(3)价层电子对的计算
价层电子对
= σ键电子对+中心原子的孤电子对。
成键数目最多的原子，如CO2中的C，PCl3中的P
除中心原子外，其余原子与中心原子均形成一个σ键，故 σ键电子对数=中心原子结合的原子数
②该理论不适合中心原子为过渡金属的分子。
①多重键只计算σ键电子对，不计π键电子对。
即，共价单键、双键、三键计算时，都只计入一个σ电子对
方法一：根据电子式直接确定
计算中心原子上的孤电子对数
方法二：公式计算，中心原子上的孤电子对数＝ (a-xb)
a=中心原子的价电子数
χ=中心原子结合的原子个数
b=与中心原子结合的原子最多所能接受的电子数
氧和氧族元素中的S、Se等均为2，卤族元素均为1
如：H为1，其余原子为8-最外层电子数。
（对于主族元素等于原子的最外层电子数）
氮和氮族元素中的N、P等均为3
注意：对于离子团，所带电荷数计入中心原子的价层电子中。 即： a = 中心原子价电子数—电荷数
计算中心原子上的孤电子对数= 1/2(a-χb)
(4-2×2)÷2＝0
(6-3×2)÷2＝0
(4-4×1)÷2＝0
(5-3×1)÷2＝1
(8-3×2)÷2＝1
（1）中心原子为S，故σ键电子对
【例】 SOCl2的空间结构的判断
（2）中心原子孤电子对 = 1/2(a-χb)
=1/2×(6- 1×2－2×1)＝1
4对价层电子对 互相排斥，形成四面体形的VSEPR理想模型
由于中心原子上有1个孤电子对，则SOCl2的空间结构为三角锥形。
4.利用VSEPR理论预测粒子的空间结构
(1)中心原子上无孤对电子
→VSEPR理想模型就是其分子的空间结构。
价层电子对数 空间结构 范例
6 正八面体形
5 三角双锥形
4 正四面体形
3 平面三角形
2 直线形
中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并与成键电子对互相排斥。
(2)中心原子上有孤对电子
在讨论粒子空间构型时应略去孤电子对，才是该粒子的实际空间构型。
例如：CH4、NH3、H2O 均为4对价层电子对
中心原子无孤电子对的分子
中心原子有孤电子对的分子
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。
随着孤电子对数目的增多，孤电子对与成键电子对之间的斥力增大，键角减小。
H2O、NH3的的孤电子对分别为2、1，故H2O、NH3的键角分别是105°、107°。
→简单记忆：孤－孤 ＞ 孤－成 ＞ 成－成
应用VSEPR模型预测分子的空间结构
(4-1×1-1×3)÷2＝0
(6-2×2)÷2＝1
O3分子的结构如图：呈V型，键角116.5。
三个原子以一个O原子为中心，与另外两个O原子分别构成一个非极性共价键；中间O原子提供2个电子，旁边两个O原子各提供1个电子，构成一个大π键——三个O原子均等地享有这4个电子。
问题：分子中某1原子有1对没有跟其它原子共用电子叫孤对电子，那么O3分子有 对孤对电子
中心原子上的孤对电子数目
中心原子无孤电子对：VSEPR理想模型就是其空间结构。若有：先判断VSEPR理想模型，后略去孤电子对，便可得到粒子的空间结构
1.下列分子的VSEPR模型与分子的空间结构相同的是
A. CCl4 B.SO32- C.NH3 D.H2O
2.下列分子或离子的中心原子上未用于成键的价层电子对最多的是 A．H2O B．HCl C．NH4＋ D．PCl3
解析:HCl分子属于AB型分子，没有中心原子
3．用价层电子对互斥模型(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．H2S、CS2、HI都是直线形的分子B．COCl2、BF3、SO2都是平面三角形的分子C．BF3键角为120°，SnBr2键角小于120°D．PCl3、NH3、PCl5的VSEPR模型相同
在外界条件影响下，中心原子能量相近的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程。
原子轨道混杂后形成的一组新轨道，叫做杂化轨道。
①杂化轨道数等于参与杂化的原子轨道数
②杂化改变了原子轨道的形状和方向
③杂化使原子的成键能力增强
④杂化轨道只用于形成分子的σ键或容纳孤电子对
(2)杂化轨道三种类型
sp3杂化：1个s 轨道与3个p 轨道进行的杂化，形成4个sp3 杂化轨道。
每个sp3 轨道形状为一头大，一头小，含有1/4 s轨道和3/4 p轨道的成分
4个能量相同、方向不同的sp3杂化轨道
甲烷分子中碳原子的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，呈正四面体形。
① 由1个ns 轨道与3个np 轨道杂化形成
⑦ CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等粒子，键长不同，为四面体形
⑥ AB4型离子基本是正四面体形
⑤ CH4、CCl4、CF4、SiCl4、NH4+、SO42-等粒子，四个键长相同，真实构型与VSEPR理想模型重合，为正四面体形。
④每个sp3 轨道形状为一头大，一头小，含有1/4 s轨道和3/4 p轨道的成分
③轨道中心轴之间的夹角为109°28′，呈正四面体形
②每个sp3轨道含有4条相同的轨道，它们的能量相同、方向不同
→ 每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小
sp2杂化：1个s 轨道与2个p 轨道进行的杂化，形成3个sp2 杂化轨道。
→含有 1/3 s 轨道和 2/3 p 轨道的成分
→sp2杂化后，未参与杂化的1个np轨道可以用于形成π键
B原子基态电子排布轨道表示式
未参与杂化的p轨道上的电子可用于形成π键
——CH2=CH2分子中碳原子的杂化
乙烯分子中碳原子的sp2杂化
① 由1个ns 轨道与2个np 轨道杂化形成
⑤ sp2杂化后，未参与杂化的1个np轨道上若有未成对电子，则可以用于形成π键，如乙烯分子碳碳双键的形成。
④每个sp2 轨道形状为一头大，一头小，含有1/3 s轨道和2/3 p轨道的成分
③轨道中心轴之间的夹角为120°，呈平面三角形。例如：BF3
②每个sp2轨道含有3条相同的轨道，它们的能量相同、方向不同
→sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/2 s轨道和1/2 p轨道的成分
sp 杂化：1个s轨道与1个p轨道进行的杂化, 形成2个sp杂化轨道。
→sp杂化后，未参与杂化的两个np轨道可以用于形成π键
Be原子基态电子排布轨道表示式
——BeCl2分子的形成
未参与杂化的p轨道可用于形成π键
——CH≡CH分子中碳原子的杂化
① 由1个ns 轨道与1个np 轨道杂化形成
⑤ sp杂化后，未参与杂化的2个np轨道上若有未成对电子，则可以用于形成π键，如乙炔分子 -C≡C- 键的形成。
④每个sp2轨道形状为一头大，一头小，含有1/2 s轨道和1/2 p轨道的成分
③轨道中心轴之间的夹角为180°，呈直线形。例如：BeCl2、CH≡CH
②每个sp轨道含有2条相同的轨道，它们的能量相同、方向相反
CH2=CH2、BF3
CH≡CH、BeCl2
思考：任意不同的原子轨道都可以杂化吗？
①原子轨道只有在形成化学键时才能杂化.
②只有能量相近的轨道才能杂化(如2s、2p)。
孤立的原子轨道不会发生杂化；
→中心原子 外界条件 能量相近的轨道(如2s、2p)
→杂化只发生在多原子分子(原子数>2)的过程中， 单独原子无法发生杂化(双原子分子也没有杂化过程)
→杂化前后的变与不变
变：轨道的成分、能量(趋向平均化)、形状、方向
→轨道成键时要满足化学键间最小排斥原理，使轨道在空间取得最大夹角分布
→杂化轨道用来形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对
剩余未杂化的p轨道可以形成π键！！！
(3).杂化轨道类型与VSEPR模型的关系。
杂化轨道数＝价层电子对数
＝σ键电子对数+中心原子的孤电子对数
→双键(多含一对π电子对)排斥力略大于单键
→孤电子对的排斥能力比成键电子对排斥能力强，因此含有孤电子对的键角小于理想键角。
→孤电子对数越多，键角越小。
排斥力顺序：孤—孤 > 孤—键 > 键—键
利用VSEPR模型和杂化轨道理论推测粒子结构
关于乙烯、乙炔中心原子的价层电子对数和杂化轨道类型
→取其中一个C作为中心原子，σ键电子对数为3；
×(4 - 1×2 - 2×1)＝0
已经与两个H原子成键，则其与另一C原子结合所能接受的电子数最多为2
→中心原子价层电子对数为3+0=3
→确定空间结构为平面三角形，中心原子为sp2杂化
乙烯分子空间结构为平面形
→取其中一个C作为中心原子，σ键电子对数为2；
×(4 - 1×1 - 3×1)＝0
已经与1个H原子成键，则其与另一C原子结合所能接受的电子数最多为3
→中心原子价层电子对数为2+0=2
→确定空间结构为直线形，中心原子为sp杂化
乙炔分子空间结构为直线形
VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型的关系
(5－2×2) ÷2=0.5
1个单电子，看做1对孤电子
(4－2×2) ÷2=0
(6－2×2) ÷2=1
(6－3×2) ÷2=0
键角大小原因解释的三种模型
例1 Si与C元素位于同一主族，SiO2键角小于CO2的原因是_________________________________________________________。
SiO2中中心Si原子采取sp3杂化，键角为109°28′；CO2中中心C原子采取sp杂化，键角为180°
×××中心原子采取×××杂化，键角为×××，而×××中心原子采取×××杂化，键角为×××。
价层电子对构型(或中心原子杂化方式)不相同，优先看杂化方式，键角：sp>sp2>sp3
②SO3____SO42-。③BF3____NCl3。
①H2O____CS2，原因_______________________________________。
比较下列分子或离子中的键角大小(填“＞”“＜”或“＝”)：
H2O中中心O原子采取sp3杂化，键角约为105°;
CS2中中心C原子采取sp杂化，键角为180°
×××分子中无孤电子对，×××分子中含有n个孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用较大，因而键角较小。
价层电子对构型(或中心原子杂化方式)相同，看电子对间的斥力
(1)电子对排斥力大小顺序：孤—孤 > 孤—成> 成—成
例2:已知H2O、NH3、CH4三种分子中，键角由大到小的顺序是___________，原因为__________________________________________________
CH4＞NH3＞H2O
CH4分子中无孤电子对，NH3分子中含有1个孤电子对，H2O分子中含有2个孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用依次增大，故键角逐渐减小
②SO32-____SO42-。
变式训练2 比较下列分子或离子中的键角大小(填“＞”“＜”或“＝”)：①PH3____PO43-，原因是____________________________________。
PH3与PO43-中中心P原子都采取sp3杂化，PO43-中无孤电子对，PH3分子中含有1个孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用较大，因而键角较小
(2)三键、双键、单键之间的排斥力大小顺序：
三键—三键 > 三键—双键 > 双键—双键 > 双键—单键 > 单键—单键
变式训练3 在 分子中，键角∠HCO_____(填“＞”“＜”或“＝”)∠HCH。理由是_______________________。
例3 AC3与BC3，若电负性：A＞B，则键角：AC3_____BC3。原因：__________________________________________________________。
空间结构相同，中心原子相同或配位原子相同，看中心原子或配位原子的电负性
(1)中心原子不同，配位原子相同
中心原子的电负性A强于B，中心原子的电负性越大，成键电子对离中心原子越近，斥力越大，键角也越大
例4 AB3与AC3，若电负性：B＞A＞C，则键角：AB3______AC3。原因为___________________________________________________________。
电负性：B＞A＞C，在AB3中成键电子对离中心原子较远，斥力较小，因而键角较小
(2)中心原子相同，配位原子不同
②NF3的键角____NH3的键角，理由是_____________________________。
变式训练4 ①NH3的键角______PH3的键角，原因是__________________________________________________________。
中心原子的电负性N强于P，中心原子的电负性越大，成键电子对离中心原子越近，斥力越大，键角也越大
F的电负性比H大，NF3中成键电子对离中心原子较远，斥力较小，因而键角也较小
1.H3BO3 分子中的 O—B—O 的键角______(填“大于”“等于”或“小于”) BH4-中的 H—B—H 的键角，判断依据是___________________。
H3BO3分子中的B采取sp2杂化，而BH4-中的B采取sp3杂化，sp2杂化形成的键角大于sp3杂化
2.高温陶瓷材料Si3N4晶体中键角N—Si—N______(填“>”“<”或“＝”)Si—N—Si，原因是____________________________________________________。
N原子上有孤电子对，由于孤电子对与成键电子对的排斥力更大，使得Si—N—Si键角较小
3. SeO42-中Se—O的键角比SeO3的键角_____(填“大”或“小”)，原因是____________________________________________________________________________________________。
SeO42-中中心Se原子采取sp3杂化，键角为109°28′，SeO3中中心Se原子采取sp2杂化，键角为120°
1.(1)[2021·全国甲卷，35(1)节选]SiCl4是生产高纯硅的前驱体，其中Si采取的杂化类型为____。SiCl4可发生水解反应，机理如下：
含s、p、d轨道的杂化类型有：①dsp2、②sp3d、③sp3d2，中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为____(填标号)。
解析：据SiCl4(H2O)的结构式可知Si的价层电子对数为5，采取sp3d杂化。
(2)[2021·全国乙卷，35(3)节选]PH3中P的杂化类型是 _____。
(3)[2021·湖南，18(2)②节选]N-甲基咪唑( )中碳原子的杂化轨道类型为 。
2.[2022·河北，17(3)]SnCl3-的空间结构为________，其中心离子杂化方式为_____。
3.[2022·北京，15(2)]比较SO42-和H2O分子中的键角大小并给出相应解释：______________________________________________________________。
键角:SO42- > H2O;
原因：SO42-中S原子的价层电子对数为4、孤电子对数为0，离子的空间结构为正四面体形，H2O分子中O原子的价层电子对数为4、孤电子对数为2，分子的空间结构为V形
4.[2021·山东，16(3)]Xe是第五周期的稀有气体元素，与F形成的XeF2室温下易升华。XeF2中心原子的价层电子对数为___，下列对XeF2中心原子杂化方式推断合理的是___(填标号)。 A.sp B.sp2 C.sp3 D.sp3d
微粒空间结构 大π键的判断
(一)微粒空间结构的判断
1.熟记常见分子(离子)的空间结构
2.(知识拓展)——等电子原理及应用
→原子总数相同、价电子总数相同的分子(或离子)互为等电子体。
等电子体具有相似的结构特征(空间结构和化学键类型)及相近的性质。
(2)确定等电子体的方法(举例)
变换过程中注意电荷改变，并伴有元素种类的改变。
(3)熟悉常见的等电子体及空间结构
NH3、PH3、CH3-、H3O＋
O3、SO2、NO2-
SO3(g)、CO32-、NO3-、BO33-、BF3
SO32-、ClO3-、BrO3-、IO3-、XeO3
CH4、SiH4、NH4+、PH4+、BH4-
CCl4、SiF4、SiO44-、SO42-、ClO4-
(二)大π键(离域π键)
(1)中心原子采取sp或sp2杂化。
(2)参与形成大π键的多个原子应在同一个平面或同一直线上。
2.大π键共用电子数分析方法
(1)大π键中共用电子的数目等于垂直于分子或离子平面的p轨道中的电子数目总和。
(2)判断出中心原子的杂化方式，并画出价层电子轨道表示式。
→未参与成键的杂化轨道，优先填充两个电子，形成孤电子对，
(3)根据配位原子的价层电子轨道表示式，判断配位原子中未参与成键且垂直该分子或离子平面的p轨道中电子数目(单电子优先形成π键)。
→杂化轨道中的电子不参与形成大π键。
CO32-为平面三角形结构，中心C原子为sp2杂化，价层电子轨道表示式为
示例 推测CO32-中的大π键为________。
则大π键的电子总数为1＋3＋2＝6，表示为
中心C原子有一个单电子，每个O原子有1个单电子，均参与形成大π键，形成两个负电荷的电子也参与形成大π键。
苯分子中碳原子sp2杂化
6个参与形成大π键的原子数
很多有机物分子中存在大π键
1.下列关于NH4+、NH3、NH2-三种粒子的说法不正确的是A.三种粒子所含有的电子数相等B.三种粒子中氮原子的杂化方式相同C.三种粒子的空间结构相同D.键角大小关系：NH4+>NH3>NH2-
NH4+的空间结构为正四面体形，NH3为三角锥形，NH2-为V形，C错误；
2.(1)[2020·全国卷Ⅰ，35(3)]磷酸根离子的空间结构为_____________，其中P的价层电子对数为___，杂化轨道类型为_____。
(2)[2018·全国卷Ⅰ，35(3)节选]LiAlH4中的阴离子空间结构是___________，中心原子的杂化形式为_____。
LiAlH4中的阴离子是AlH4-
该化合物中阴离子N5-中的σ键总数为___个。分子中的大π键可用符号πmn表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为π66)，则N5-中的大π键应表示为______。
3.[2017·全国卷Ⅱ，35(3)②]经X射线衍射测得化合物(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl的晶体结构，其局部结构如图所示。
解析：已知吡啶中含有与苯类似的Π66大π键，则说明吡啶中N原子也是采用sp2杂化，杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对，则吡啶中N原子的价层孤电子对占据sp2杂化轨道。
5.已知吡咯为平面形结构，如图：
则吡咯环中的大π键应表示为_____。
解析：吡咯环中形成大π键的原子数为5个；氮原子中未参与成键的电子为1对，可提供2个电子形成π键，碳碳原子间除了形成σ键外，还有4个碳分别提供1个电子形成π键，共有电子数为6，所以吡咯环中的大π键应表示为Π56。
(1)下列微粒中存在“离域π键”的是______(填字母)。 a.O3 b.SO42- c.H2S d.NO3-
6.已知：多原子分子中，若原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道，则p电子可在多个原子间运动，形成“离域π键”(或大π键)。大π键可用Πnm表示，其中m、n分别代表参与形成大π键的电子数和原子个数，如苯分子中大π键表示为Π66。按要求回答下列问题：
O3为V形结构，有相互平行的p轨道，可以形成“离域π键”
SO42-是正四面体结构，原子不处于同一平面内，不能形成“离域π键”
H2S中H原子和S原子没有平行的p轨道，不能形成“离域π键”
NO3-为平面三角形，有相互平行的p轨道，可以形成“离域π键”。
(2)N2O分子中的大π键表示为______。
(3)叠氮酸(HN3)是一种弱酸，在水中能微弱电离出H＋和N3-，则N3-中的大π键应表示为______。
N3-价电子总数为16，原子总数为3，所以与CO2为等电子体，二者成键方式类似，参与形成大π键的原子数为3，形成两个，如图
7.(1)Cu2＋处于[Cu(NH3)4]2＋的中心，若将配离子[Cu(NH3)4]2＋中的2个NH3换为CN－，则有2种结构，则Cu2＋是否为sp3杂化？_____(填“是”或“否”)，理由为___________________________________________。
若是sp3杂化，[Cu(NH3)4]2＋的空间结构为正四面体形，将配离子[Cu(NH3)4]2＋中的2个NH3换为CN－，则只有1种结构
(2)用价层电子对互斥模型推断甲醛中H—C—H的键角____120°
(填“＞”“＜”或“＝”) 。
解析：甲醛分子中，碳氧之间为双键，根据价层电子对互斥模型可知双键与单键之间的斥力大于单键与单键之间的斥力，所以H—C—H的键角小于120°。
(3)SO2Cl2和SO2F2中S=O之间以双键结合，S—Cl、S—F之间以单键结合。请你预测SO2Cl2和SO2F2分子的空间结构为_________。SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl____SO2F2分子中∠F—S—F(填“＜”“＞”或“＝”)。
解析：当中心原子的价层电子对数为4时，VSEPR模型为四面体形，硫原子无孤电子对，所以空间结构为四面体形；配位原子得电子能力越弱，其与中心原子形成的共用电子对之间的斥力越强，F原子的得电子能力大于氯原子，所以SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl＞SO2F2分子中∠F—S—F。
1、全面、系统复习回顾基本知识。了解知识规律的来龙去脉，透彻理解概念的内涵外延，让学生经历教材由薄变厚的过程。要正确理解基础，不是会做几个简单题就叫基础扎实。对于一轮复习，基础就是像盖房子一样，需要着力做好两件大事：一是夯实地基，二是打好框架。2、扎实训练学科基本技能、理解感悟学科基本方法。一轮复习，要以教材为本，全面细致的回顾课本知识，让学生树立“教材是最好的复习资料”的观点，先引导学生对教材中所涉及的每个知识点进行重新梳理，对教材中的概念、定理、定律进一步强化理解。3、培养学生积极的学习态度、良好的复习习惯和运用科学思维方法、分析解决问题的能力。落实解题的三重境界：一是“解”，解决问题。二是“思”，总结解题经验和方法。三是“归”，回归到高考能力要求上去。解题上强化学生落实三个字：慢（审题），快（书写），全（要点全面，答题步骤规范）。 4、有计划、有步骤、有措施地指导学生补齐短板。高三复习要突出重点，切忌主次不分，无的放矢。要在“精讲”上下足功夫。抓住学情，讲难点、重点、易混点、薄弱点；讲思路、技巧、规范；讲到关键处，讲到点子上，讲到学生心里去。
第六章 物质结构与性质 元素周期律
第33讲 价层电子对互斥模型、杂化轨道理论及应用
1.掌握价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的内容并能用其推测简单分子或离子的空间结构。2.掌握键角大小原因并能作出规范描述。
1.价层电子对互斥(VSEPR)理论
→分子的空间结构，是由价层电子对之间相互排斥的结果。
→价层电子对在空间上彼此相距 时，排斥力最小，体系能量最低。
(2)VSEPR理想模型
2对 价层电子对 直线形
3对 价层电子对平面三角形
4对 价层电子对 四面体形
(3)价层电子对的计算
价层电子对
= σ键电子对+中心原子的孤电子对。
成键数目最多的原子，如CO2中的C，PCl3中的P
除中心原子外，其余原子与中心原子均形成一个σ键，故 σ键电子对数=中心原子结合的原子数
②该理论不适合中心原子为过渡金属的分子。
①多重键只计算σ键电子对，不计π键电子对。
即，共价单键、双键、三键计算时，都只计入一个σ电子对
方法一：根据电子式直接确定
计算中心原子上的孤电子对数
方法二：公式计算，中心原子上的孤电子对数＝ (a-xb)
a=中心原子的价电子数
χ=中心原子结合的原子个数
b=与中心原子结合的原子最多所能接受的电子数
氧和氧族元素中的S、Se等均为2，卤族元素均为1
如：H为1，其余原子为8-最外层电子数。
（对于主族元素等于原子的最外层电子数）
氮和氮族元素中的N、P等均为3
注意：对于离子团，所带电荷数计入中心原子的价层电子中。 即： a = 中心原子价电子数—电荷数
计算中心原子上的孤电子对数= 1/2(a-χb)
(4-2×2)÷2＝0
(6-3×2)÷2＝0
(4-4×1)÷2＝0
(5-3×1)÷2＝1
(8-3×2)÷2＝1
（1）中心原子为S，故σ键电子对
【例】 SOCl2的空间结构的判断
（2）中心原子孤电子对 = 1/2(a-χb)
=1/2×(6- 1×2－2×1)＝1
4对价层电子对 互相排斥，形成四面体形的VSEPR理想模型
由于中心原子上有1个孤电子对，则SOCl2的空间结构为三角锥形。
4.利用VSEPR理论预测粒子的空间结构
(1)中心原子上无孤对电子
→VSEPR理想模型就是其分子的空间结构。
价层电子对数 空间结构 范例
6 正八面体形
5 三角双锥形
4 正四面体形
3 平面三角形
2 直线形
中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并与成键电子对互相排斥。
(2)中心原子上有孤对电子
在讨论粒子空间构型时应略去孤电子对，才是该粒子的实际空间构型。
例如：CH4、NH3、H2O 均为4对价层电子对
中心原子无孤电子对的分子
中心原子有孤电子对的分子
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。
随着孤电子对数目的增多，孤电子对与成键电子对之间的斥力增大，键角减小。
H2O、NH3的的孤电子对分别为2、1，故H2O、NH3的键角分别是105°、107°。
→简单记忆：孤－孤 ＞ 孤－成 ＞ 成－成
应用VSEPR模型预测分子的空间结构
(4-1×1-1×3)÷2＝0
(6-2×2)÷2＝1
O3分子的结构如图：呈V型，键角116.5。
三个原子以一个O原子为中心，与另外两个O原子分别构成一个非极性共价键；中间O原子提供2个电子，旁边两个O原子各提供1个电子，构成一个大π键——三个O原子均等地享有这4个电子。
问题：分子中某1原子有1对没有跟其它原子共用电子叫孤对电子，那么O3分子有 对孤对电子
中心原子上的孤对电子数目
中心原子无孤电子对：VSEPR理想模型就是其空间结构。若有：先判断VSEPR理想模型，后略去孤电子对，便可得到粒子的空间结构
1.下列分子的VSEPR模型与分子的空间结构相同的是
A. CCl4 B.SO32- C.NH3 D.H2O
2.下列分子或离子的中心原子上未用于成键的价层电子对最多的是 A．H2O B．HCl C．NH4＋ D．PCl3
解析:HCl分子属于AB型分子，没有中心原子
3．用价层电子对互斥模型(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．H2S、CS2、HI都是直线形的分子B．COCl2、BF3、SO2都是平面三角形的分子C．BF3键角为120°，SnBr2键角小于120°D．PCl3、NH3、PCl5的VSEPR模型相同
在外界条件影响下，中心原子能量相近的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程。
原子轨道混杂后形成的一组新轨道，叫做杂化轨道。
①杂化轨道数等于参与杂化的原子轨道数
②杂化改变了原子轨道的形状和方向
③杂化使原子的成键能力增强
④杂化轨道只用于形成分子的σ键或容纳孤电子对
(2)杂化轨道三种类型
sp3杂化：1个s 轨道与3个p 轨道进行的杂化，形成4个sp3 杂化轨道。
每个sp3 轨道形状为一头大，一头小，含有1/4 s轨道和3/4 p轨道的成分
4个能量相同、方向不同的sp3杂化轨道
甲烷分子中碳原子的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，呈正四面体形。
① 由1个ns 轨道与3个np 轨道杂化形成
⑦ CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等粒子，键长不同，为四面体形
⑥ AB4型离子基本是正四面体形
⑤ CH4、CCl4、CF4、SiCl4、NH4+、SO42-等粒子，四个键长相同，真实构型与VSEPR理想模型重合，为正四面体形。
④每个sp3 轨道形状为一头大，一头小，含有1/4 s轨道和3/4 p轨道的成分
③轨道中心轴之间的夹角为109°28′，呈正四面体形
②每个sp3轨道含有4条相同的轨道，它们的能量相同、方向不同
→ 每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小
sp2杂化：1个s 轨道与2个p 轨道进行的杂化，形成3个sp2 杂化轨道。
→含有 1/3 s 轨道和 2/3 p 轨道的成分
→sp2杂化后，未参与杂化的1个np轨道可以用于形成π键
B原子基态电子排布轨道表示式
未参与杂化的p轨道上的电子可用于形成π键
——CH2=CH2分子中碳原子的杂化
乙烯分子中碳原子的sp2杂化
① 由1个ns 轨道与2个np 轨道杂化形成
⑤ sp2杂化后，未参与杂化的1个np轨道上若有未成对电子，则可以用于形成π键，如乙烯分子碳碳双键的形成。
④每个sp2 轨道形状为一头大，一头小，含有1/3 s轨道和2/3 p轨道的成分
③轨道中心轴之间的夹角为120°，呈平面三角形。例如：BF3
②每个sp2轨道含有3条相同的轨道，它们的能量相同、方向不同
→sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/2 s轨道和1/2 p轨道的成分
sp 杂化：1个s轨道与1个p轨道进行的杂化, 形成2个sp杂化轨道。
→sp杂化后，未参与杂化的两个np轨道可以用于形成π键
Be原子基态电子排布轨道表示式
——BeCl2分子的形成
未参与杂化的p轨道可用于形成π键
——CH≡CH分子中碳原子的杂化
① 由1个ns 轨道与1个np 轨道杂化形成
⑤ sp杂化后，未参与杂化的2个np轨道上若有未成对电子，则可以用于形成π键，如乙炔分子 -C≡C- 键的形成。
④每个sp2轨道形状为一头大，一头小，含有1/2 s轨道和1/2 p轨道的成分
③轨道中心轴之间的夹角为180°，呈直线形。例如：BeCl2、CH≡CH
②每个sp轨道含有2条相同的轨道，它们的能量相同、方向相反
CH2=CH2、BF3
CH≡CH、BeCl2
思考：任意不同的原子轨道都可以杂化吗？
①原子轨道只有在形成化学键时才能杂化.
②只有能量相近的轨道才能杂化(如2s、2p)。
孤立的原子轨道不会发生杂化；
→中心原子 外界条件 能量相近的轨道(如2s、2p)
→杂化只发生在多原子分子(原子数>2)的过程中， 单独原子无法发生杂化(双原子分子也没有杂化过程)
→杂化前后的变与不变
变：轨道的成分、能量(趋向平均化)、形状、方向
→轨道成键时要满足化学键间最小排斥原理，使轨道在空间取得最大夹角分布
→杂化轨道用来形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对
剩余未杂化的p轨道可以形成π键！！！
(3).杂化轨道类型与VSEPR模型的关系。
杂化轨道数＝价层电子对数
＝σ键电子对数+中心原子的孤电子对数
→双键(多含一对π电子对)排斥力略大于单键
→孤电子对的排斥能力比成键电子对排斥能力强，因此含有孤电子对的键角小于理想键角。
→孤电子对数越多，键角越小。
排斥力顺序：孤—孤 > 孤—键 > 键—键
利用VSEPR模型和杂化轨道理论推测粒子结构
关于乙烯、乙炔中心原子的价层电子对数和杂化轨道类型
→取其中一个C作为中心原子，σ键电子对数为3；
×(4 - 1×2 - 2×1)＝0
已经与两个H原子成键，则其与另一C原子结合所能接受的电子数最多为2
→中心原子价层电子对数为3+0=3
→确定空间结构为平面三角形，中心原子为sp2杂化
乙烯分子空间结构为平面形
→取其中一个C作为中心原子，σ键电子对数为2；
×(4 - 1×1 - 3×1)＝0
已经与1个H原子成键，则其与另一C原子结合所能接受的电子数最多为3
→中心原子价层电子对数为2+0=2
→确定空间结构为直线形，中心原子为sp杂化
乙炔分子空间结构为直线形
VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型的关系
(5－2×2) ÷2=0.5
1个单电子，看做1对孤电子
(4－2×2) ÷2=0
(6－2×2) ÷2=1
(6－3×2) ÷2=0
键角大小原因解释的三种模型
例1 Si与C元素位于同一主族，SiO2键角小于CO2的原因是_________________________________________________________。
SiO2中中心Si原子采取sp3杂化，键角为109°28′；CO2中中心C原子采取sp杂化，键角为180°
×××中心原子采取×××杂化，键角为×××，而×××中心原子采取×××杂化，键角为×××。
价层电子对构型(或中心原子杂化方式)不相同，优先看杂化方式，键角：sp>sp2>sp3
②SO3____SO42-。③BF3____NCl3。
①H2O____CS2，原因_______________________________________。
比较下列分子或离子中的键角大小(填“＞”“＜”或“＝”)：
H2O中中心O原子采取sp3杂化，键角约为105°;
CS2中中心C原子采取sp杂化，键角为180°
×××分子中无孤电子对，×××分子中含有n个孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用较大，因而键角较小。
价层电子对构型(或中心原子杂化方式)相同，看电子对间的斥力
(1)电子对排斥力大小顺序：孤—孤 > 孤—成> 成—成
例2:已知H2O、NH3、CH4三种分子中，键角由大到小的顺序是___________，原因为__________________________________________________
CH4＞NH3＞H2O
CH4分子中无孤电子对，NH3分子中含有1个孤电子对，H2O分子中含有2个孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用依次增大，故键角逐渐减小
②SO32-____SO42-。
变式训练2 比较下列分子或离子中的键角大小(填“＞”“＜”或“＝”)：①PH3____PO43-，原因是____________________________________。
PH3与PO43-中中心P原子都采取sp3杂化，PO43-中无孤电子对，PH3分子中含有1个孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用较大，因而键角较小
(2)三键、双键、单键之间的排斥力大小顺序：
三键—三键 > 三键—双键 > 双键—双键 > 双键—单键 > 单键—单键
变式训练3 在 分子中，键角∠HCO_____(填“＞”“＜”或“＝”)∠HCH。理由是_______________________。
例3 AC3与BC3，若电负性：A＞B，则键角：AC3_____BC3。原因：__________________________________________________________。
空间结构相同，中心原子相同或配位原子相同，看中心原子或配位原子的电负性
(1)中心原子不同，配位原子相同
中心原子的电负性A强于B，中心原子的电负性越大，成键电子对离中心原子越近，斥力越大，键角也越大
例4 AB3与AC3，若电负性：B＞A＞C，则键角：AB3______AC3。原因为___________________________________________________________。
电负性：B＞A＞C，在AB3中成键电子对离中心原子较远，斥力较小，因而键角较小
(2)中心原子相同，配位原子不同
②NF3的键角____NH3的键角，理由是_____________________________。
变式训练4 ①NH3的键角______PH3的键角，原因是__________________________________________________________。
中心原子的电负性N强于P，中心原子的电负性越大，成键电子对离中心原子越近，斥力越大，键角也越大
F的电负性比H大，NF3中成键电子对离中心原子较远，斥力较小，因而键角也较小
1.H3BO3 分子中的 O—B—O 的键角______(填“大于”“等于”或“小于”) BH4-中的 H—B—H 的键角，判断依据是___________________。
H3BO3分子中的B采取sp2杂化，而BH4-中的B采取sp3杂化，sp2杂化形成的键角大于sp3杂化
2.高温陶瓷材料Si3N4晶体中键角N—Si—N______(填“>”“<”或“＝”)Si—N—Si，原因是____________________________________________________。
N原子上有孤电子对，由于孤电子对与成键电子对的排斥力更大，使得Si—N—Si键角较小
3. SeO42-中Se—O的键角比SeO3的键角_____(填“大”或“小”)，原因是____________________________________________________________________________________________。
SeO42-中中心Se原子采取sp3杂化，键角为109°28′，SeO3中中心Se原子采取sp2杂化，键角为120°
1.(1)[2021·全国甲卷，35(1)节选]SiCl4是生产高纯硅的前驱体，其中Si采取的杂化类型为____。SiCl4可发生水解反应，机理如下：
含s、p、d轨道的杂化类型有：①dsp2、②sp3d、③sp3d2，中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为____(填标号)。
解析：据SiCl4(H2O)的结构式可知Si的价层电子对数为5，采取sp3d杂化。
(2)[2021·全国乙卷，35(3)节选]PH3中P的杂化类型是 _____。
(3)[2021·湖南，18(2)②节选]N-甲基咪唑( )中碳原子的杂化轨道类型为 。
2.[2022·河北，17(3)]SnCl3-的空间结构为________，其中心离子杂化方式为_____。
3.[2022·北京，15(2)]比较SO42-和H2O分子中的键角大小并给出相应解释：______________________________________________________________。
键角:SO42- > H2O;
原因：SO42-中S原子的价层电子对数为4、孤电子对数为0，离子的空间结构为正四面体形，H2O分子中O原子的价层电子对数为4、孤电子对数为2，分子的空间结构为V形
4.[2021·山东，16(3)]Xe是第五周期的稀有气体元素，与F形成的XeF2室温下易升华。XeF2中心原子的价层电子对数为___，下列对XeF2中心原子杂化方式推断合理的是___(填标号)。 A.sp B.sp2 C.sp3 D.sp3d
微粒空间结构 大π键的判断
(一)微粒空间结构的判断
1.熟记常见分子(离子)的空间结构
2.(知识拓展)——等电子原理及应用
→原子总数相同、价电子总数相同的分子(或离子)互为等电子体。
等电子体具有相似的结构特征(空间结构和化学键类型)及相近的性质。
(2)确定等电子体的方法(举例)
变换过程中注意电荷改变，并伴有元素种类的改变。
(3)熟悉常见的等电子体及空间结构
NH3、PH3、CH3-、H3O＋
O3、SO2、NO2-
SO3(g)、CO32-、NO3-、BO33-、BF3
SO32-、ClO3-、BrO3-、IO3-、XeO3
CH4、SiH4、NH4+、PH4+、BH4-
CCl4、SiF4、SiO44-、SO42-、ClO4-
(二)大π键(离域π键)
(1)中心原子采取sp或sp2杂化。
(2)参与形成大π键的多个原子应在同一个平面或同一直线上。
2.大π键共用电子数分析方法
(1)大π键中共用电子的数目等于垂直于分子或离子平面的p轨道中的电子数目总和。
(2)判断出中心原子的杂化方式，并画出价层电子轨道表示式。
→未参与成键的杂化轨道，优先填充两个电子，形成孤电子对，
(3)根据配位原子的价层电子轨道表示式，判断配位原子中未参与成键且垂直该分子或离子平面的p轨道中电子数目(单电子优先形成π键)。
→杂化轨道中的电子不参与形成大π键。
CO32-为平面三角形结构，中心C原子为sp2杂化，价层电子轨道表示式为
示例 推测CO32-中的大π键为________。
则大π键的电子总数为1＋3＋2＝6，表示为
中心C原子有一个单电子，每个O原子有1个单电子，均参与形成大π键，形成两个负电荷的电子也参与形成大π键。
苯分子中碳原子sp2杂化
6个参与形成大π键的原子数
很多有机物分子中存在大π键
1.下列关于NH4+、NH3、NH2-三种粒子的说法不正确的是A.三种粒子所含有的电子数相等B.三种粒子中氮原子的杂化方式相同C.三种粒子的空间结构相同D.键角大小关系：NH4+>NH3>NH2-
NH4+的空间结构为正四面体形，NH3为三角锥形，NH2-为V形，C错误；
2.(1)[2020·全国卷Ⅰ，35(3)]磷酸根离子的空间结构为_____________，其中P的价层电子对数为___，杂化轨道类型为_____。
(2)[2018·全国卷Ⅰ，35(3)节选]LiAlH4中的阴离子空间结构是___________，中心原子的杂化形式为_____。
LiAlH4中的阴离子是AlH4-
该化合物中阴离子N5-中的σ键总数为___个。分子中的大π键可用符号πmn表示，其中m代表参与形成大π键的原子数，n代表参与形成大π键的电子数(如苯分子中的大π键可表示为π66)，则N5-中的大π键应表示为______。
3.[2017·全国卷Ⅱ，35(3)②]经X射线衍射测得化合物(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl的晶体结构，其局部结构如图所示。
解析：已知吡啶中含有与苯类似的Π66大π键，则说明吡啶中N原子也是采用sp2杂化，杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对，则吡啶中N原子的价层孤电子对占据sp2杂化轨道。
5.已知吡咯为平面形结构，如图：
则吡咯环中的大π键应表示为_____。
解析：吡咯环中形成大π键的原子数为5个；氮原子中未参与成键的电子为1对，可提供2个电子形成π键，碳碳原子间除了形成σ键外，还有4个碳分别提供1个电子形成π键，共有电子数为6，所以吡咯环中的大π键应表示为Π56。
(1)下列微粒中存在“离域π键”的是______(填字母)。 a.O3 b.SO42- c.H2S d.NO3-
6.已知：多原子分子中，若原子都在同一平面上且这些原子有相互平行的p轨道，则p电子可在多个原子间运动，形成“离域π键”(或大π键)。大π键可用Πnm表示，其中m、n分别代表参与形成大π键的电子数和原子个数，如苯分子中大π键表示为Π66。按要求回答下列问题：
O3为V形结构，有相互平行的p轨道，可以形成“离域π键”
SO42-是正四面体结构，原子不处于同一平面内，不能形成“离域π键”
H2S中H原子和S原子没有平行的p轨道，不能形成“离域π键”
NO3-为平面三角形，有相互平行的p轨道，可以形成“离域π键”。
(2)N2O分子中的大π键表示为______。
(3)叠氮酸(HN3)是一种弱酸，在水中能微弱电离出H＋和N3-，则N3-中的大π键应表示为______。
N3-价电子总数为16，原子总数为3，所以与CO2为等电子体，二者成键方式类似，参与形成大π键的原子数为3，形成两个，如图
7.(1)Cu2＋处于[Cu(NH3)4]2＋的中心，若将配离子[Cu(NH3)4]2＋中的2个NH3换为CN－，则有2种结构，则Cu2＋是否为sp3杂化？_____(填“是”或“否”)，理由为___________________________________________。
若是sp3杂化，[Cu(NH3)4]2＋的空间结构为正四面体形，将配离子[Cu(NH3)4]2＋中的2个NH3换为CN－，则只有1种结构
(2)用价层电子对互斥模型推断甲醛中H—C—H的键角____120°
(填“＞”“＜”或“＝”) 。
解析：甲醛分子中，碳氧之间为双键，根据价层电子对互斥模型可知双键与单键之间的斥力大于单键与单键之间的斥力，所以H—C—H的键角小于120°。
(3)SO2Cl2和SO2F2中S=O之间以双键结合，S—Cl、S—F之间以单键结合。请你预测SO2Cl2和SO2F2分子的空间结构为_________。SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl____SO2F2分子中∠F—S—F(填“＜”“＞”或“＝”)。
解析：当中心原子的价层电子对数为4时，VSEPR模型为四面体形，硫原子无孤电子对，所以空间结构为四面体形；配位原子得电子能力越弱，其与中心原子形成的共用电子对之间的斥力越强，F原子的得电子能力大于氯原子，所以SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl＞SO2F2分子中∠F—S—F。
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