人教版高考化学一轮复习讲义第8章第34讲　价层电子对互斥模型、杂化轨道理论及应用（2份打包，原卷版+教师版）

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1．价层电子对互斥模型
(1)理论要点
①价层电子对在空间上彼此相距最远时，排斥力最小，体系的能量最低。
②孤电子对排斥力较大，孤电子对越多，排斥力越强，键角越小。
(2)价层电子对互斥模型推测分子(离子)的空间结构的关键——价层电子对数的计算
价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子上的孤电子对数
说明：σ键电子对数＝中心原子结合的原子数；
中心原子上的孤电子对数＝eq \f(1,2)(a－xb)，其中
①a表示中心原子的____________。
对于主族元素：a＝_______________________________________________________。
对于阳离子：a＝________________________________________________。
对于阴离子：a＝________________________________________________。
②x表示_________________________________________________________________。
③b表示与中心原子结合的原子__________________________________(氢为____，其他原子＝__________________________。如氧和氧族元素中的S、Se等均为2，卤族元素均为1)。
例如，SOCl2的空间结构的判断：
SOCl2的中心原子为S，σ键电子对数为3，孤电子对数为eq \f(1,2)×(6－1×2－2×1)＝1，价层电子对数为4，这些价层电子对互相排斥，形成四面体形的VSEPR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。
思考 利用价层电子对互斥模型判断H2SO3和SOeq \\al(2－,3)的空间结构。
______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________
2．杂化轨道理论
(1)杂化轨道理论概述
中心原子上若干不同类型(主要是s、p轨道)、能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成同等数目、能量完全相同的新轨道。杂化轨道数不同，轨道间的夹角就不同，形成分子的空间结构就不同。
(2)杂化轨道三种类型
(3)由杂化轨道数判断中心原子的杂化类型
杂化轨道用来形成σ键和容纳孤电子对，所以有公式：杂化轨道数＝____________________＋_____________________________________＝______________________________________。
3.VSEPR模型与微粒空间结构的关系
完成下列表格
1．价层电子对互斥模型中，π键电子对数不计入中心原子的价层电子对数( )
2．N2分子中N原子没有杂化，分子中有1个σ键、2个π键( )
3．只要分子的空间结构为平面三角形，中心原子均为sp2杂化( )
4．分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子一定为正四面体结构( )
5．SiF4与SOeq \\al(2－,3)的中心原子均为sp3杂化( )
6.为四角锥结构， 中心原子I没有孤电子对( )
7．六氟化硫分子空间结构呈正八面体形，其中心原子的价层电子对数为4( )
一、价层电子对数及杂化方式的判断
1．下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是( )
A．CO2与SO2 B．CH4与NH3
C．BeCl2与BF3 D．C2H6与C2H2
2．用价层电子对互斥模型判断下列微粒中心原子的价层电子对数。
3.判断下列物质中心原子的杂化方式。
(1)PCl3分子中，P的杂化方式为________。
(2)[2019·全国卷Ⅰ，35(2)节选]乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物，分子中氮、碳的杂化类型分别是________、________________________________________________。
(3)HOCH2CN分子中碳原子的杂化轨道类型是________。
(4)丙烯腈分子(H2C==CH—C≡N)中碳原子杂化轨道类型为________。
(5)[2020·全国卷Ⅲ，35(2)节选]氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气：
3NH3BH3＋6H2O===3NHeq \\al(＋,4)＋B3Oeq \\al(3－,6)＋9H2
B3Oeq \\al(3－,6)的结构为。在该反应中，B原子的杂化轨道类型由________变为______。
二、分子(离子)空间结构的判断
4．(1)指出下列粒子的空间结构。
①H2S____________；②BeF2____________；
③PF3_____________；④SO3 ____________。
(2)在BF3分子中，F—B—F的键角是______，硼原子的杂化轨道类型为________，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BFeq \\al(－,4)的空间结构为________________。
(3)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。NH3分子的空间结构是______________；N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是______________________________________________________________________________。
(4)SOeq \\al(2－,4)的空间结构是____________，其中硫原子的杂化轨道类型是________。
5．V2O5常用作SO2转化为SO3的催化剂。
(1)SO2分子中S原子价层电子对数是______，分子的空间结构为________；气态SO3为单分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为______。
(2)SO3的三聚体环状结构如图所示，该结构中S原子的杂化轨道类型为________。
1．(2022·辽宁，7)理论化学模拟得到一种Neq \\al(＋,13)离子，结构如图。下列关于该离子的说法错误的是( )
A．所有原子均满足8电子结构
B．N原子的杂化方式有2种
C．空间结构为四面体形
D．常温下不稳定
2．(1)[2023·北京，15(3)]S2Oeq \\al(2－,3)的空间结构是________________。
(2)[2023·浙江1月选考，17(1)节选]Si(NH2)4分子的空间结构(以Si为中心)名称为__________，分子中氮原子的杂化轨道类型是________。
(3)[2022·福建，14(4)][BrOF2]＋的中心原子Br的杂化轨道类型为__________。
(4)[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________。
(5)[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)。
3．[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__________(填字母)。
A．sp B．sp2 C．sp3 D．sp3d
4．(1)[2022·湖南，18(1)③]比较键角大小：气态SeO3分子________SeOeq \\al(2－,3)离子(填“>”“<”或“＝”)，原因是______________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
(2)[2022·北京，15(1)②改编]比较SOeq \\al(2－,4)和H2O分子中的键角大小并给出相应解释：_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________
_______________________________________________________________________________。
答题规范(5) 键角大小原因解释的三种模型
模型1 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
例1 Si与C元素位于同一主族，SiO2键角小于CO2的原因是________________________
______________________________________________________________________________。
答题模板：×××中心原子采取×××杂化，键角为×××，而×××中心原子采取×××杂化，键角为×××。
变式训练1 比较下列分子或离子中的键角大小(填“＞”“＜”或“＝”)：
①H2O________CS2，原因是_____________________________________________________
______________________________________________________________________________。
②SO3______SOeq \\al(2－,4)。③BF3________NCl3。
模型2 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：孤电子对与孤电子对之间>孤电子对与成键电子对之间>成键电子对与成键电子对之间。
例2 已知H2O、NH3、CH4三种分子中，键角由大到小的顺序是__________________，原因是______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
答题模板： ×××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。
变式训练2 比较下列分子或离子中的键角大小(填“＞”“＜”或“＝”)：
①PH3________POeq \\al(3－,4)，原因是____________________________________________________
______________________________________________________________________________。
②SOeq \\al(2－,3)______SOeq \\al(2－,4)。
(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，举例：
COCl2的杂化轨道角度：120°；
排斥力分析：C==O对C—Cl的排斥力大于C—Cl对C—Cl的排斥力；
实际键角：形成两种键角分别为124°18′、111°24′。
变式训练3 在分子中，键角∠HCO________(填“＞”“＜”或“＝”)∠HCH，理由是________________________________________________________________________。
模型3 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
例3 AC3与BC3，若电负性：A＞B，则键角：AC3________BC3，原因是______________________________________________________________________________。
(2)中心原子相同，配位原子不同
例4 AB3与AC3，若电负性：B＞A＞C，则键角：AB3____________AC3，原因是______________________________________________________________________________。
变式训练4 ①NH3的键角______PH3的键角，原因是_______________________________
______________________________________________________________________________。
②NF3的键角____NH3的键角，理由是_____________________________________________
______________________________________________________________________________。
1．H3BO3 分子中的O—B—O的键角________(填“大于”“等于”或“小于”) BHeq \\al(－,4)中的H—B—H的键角，判断依据是___________________________________________________
______________________________________________________________________________。
2．高温陶瓷材料Si3N4晶体中键角N—Si—N________(填“>”“<”或“＝”)Si—N—Si，原因是________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
3．SeOeq \\al(2－,4)中Se—O的键角比SeO3的键角______(填“大”或“小”)，原因是______________________________________________________________________________
______________________________________________________________________________。
实例
价层电子对数
σ键电子对数
孤电子对数
中心原子杂化轨道类型
VSEPR模型
分子(离子)空间结构
BeCl2、CS2
BF3、SO3、COeq \\al(2－,3)
O3、SO2
SnCl4、POeq \\al(3－,4)、NHeq \\al(＋,4)
PH3、SOeq \\al(2－,3)
H2S、Ieq \\al(＋,3)
微粒
AsH3
H3O＋
H2Se
COeq \\al(2－,3)
SO2
BF3
价层电子对数