高中化学专题4微型专题五分子离子空间构型与杂化轨道类型的判断教案苏教版选修3

微型专题(五) 分子(离子)空间构型与杂化轨道类型的判断

[核心素养发展目标] 1.能利用价层电子对互斥理论和杂化轨道理论判断和解释分子或离子的空间构型。2.能利用共价键类型及杂化轨道理论判断中心原子的杂化类型。

一、杂化轨道类型的判断

例

1下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是( )

A．BeCl2与BF3B．CO2与SO2

C．CCl4与NH3D．C2H2与C2H4

答案 C

解析BeCl2分子、BF3分子中杂化轨道数分别为2、3，中心原子杂化轨道类型分别为sp、sp2。CO2分子中杂化轨道数为2，SO2分子中杂化轨道数为3，中心原子杂化轨道类型分别为 sp、sp2。C项中中心原子杂化轨道类型都为sp3。D项中中心原子杂化轨道类型分别为sp、sp2。

含双键或叁键的分子的中心原子的杂化轨道类型还可以根据π键数目判断，如1个CO2、C2H2、C2H4分子中π键数目分别为2、2、1，碳原子杂化轨道类型分别为sp、sp、sp2。

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杂化轨道类型判断方法小结

(1)由杂化轨道数目判断

杂化轨道数＝中心原子孤电子对数＋中心原子结合的原子数。 即：

杂化轨道数 2 3 4 杂化轨道类型

sp

sp 2

sp 3

(2)根据杂化轨道的空间分布判断中心原子杂化轨道类型：

①若杂化轨道在空间的分布为正四面体型或三角锥型，则分子的中心原子采取sp 3

杂化； ②若杂化轨道在空间的分布为平面三角形，则分子的中心原子采取sp 2

杂化； ③若杂化轨道在空间的分布为直线形，则分子的中心原子采取sp 杂化。

(3)根据杂化轨道之间的夹角判断中心原子杂化轨道类型；若杂化轨道之间的夹角为109.5°，则分子的中心原子采取sp 3

杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则分子的中心原子采取sp 2

杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则分子的中心原子采取sp 杂化。 变式1 下列分子的空间构型可用sp 2

杂化轨道来解释的是( ) ①BF 3 ②CH 2==CH 2 ③ ④CH≡CH⑤PH 3 ⑥CH 4

A ．①②③

B ．①⑤⑥

C ．②③④

D ．③⑤⑥

答案 A

解析 BF 3、PH 3、CH 4中心原子的杂化轨道数分别为12×(3＋3)＝3、12×(5＋3)＝4、1

2×(4＋4)

＝4，所以B 、P 、C 的杂化类型分别为sp 2

、sp 3

、sp 3

杂化。双键C 原子采取sp 2

杂化、叁键C 原子采取sp 杂化，C 2H 4中C 原子为sp 2

杂化，C 2H 2中C 原子为sp 杂化。C 6H 6中的C 原子采取

sp2杂化。

二、分子(离子)空间构型的判断

例

2下列各组分子的空间构型相同的是( )

A．SnCl2、BeCl2B．BF3、NH3

C．CCl4、SiF4D．CS2、OF2

答案 C

解析通过分子的价电子对数、孤电子对数确定分子的空间构型，其中A、D项中分子的具体情况如下表：

BeCl 2 2 1

2

(2－2×1)＝0 2 直线形 CS 2 2 1

2

(4－2×2)＝0 2 直线形 OF 2

2

1

2

(6－2×1)＝2 4

V 形

B 项中BF 3、NH 3的空间构型分别为平面三角形、三角锥型；

C 项中，CCl 4与SiF 4的空间构型均为正四面体型。

判断分子或离子的空间构型时，要能够正确计算价层电子对数：一是直接根据中心原子的价电子成键情况分析；二是运用计算公式算出价电子对数。

变式2 下列分子或离子中，中心原子价层电子对互斥模型为四面体型，且分子或离子空间构型为V 形的是( ) A ．NH ＋

4 B ．ClO －

3 C ．H 3O ＋ D ．H 2S

答案 D

解析 NH ＋

4中价电子对数＝4＋12×(5－1－4×1)＝4，且不含孤电子对，价层电子对互斥模型

和离子的空间构型均为正四面体型，故A 错误；ClO －

3中价电子对数＝3＋12×(7＋1－3×2)＝

4，价层电子对互斥模型为四面体型，且含有一个孤电子对，所以离子空间构型为三角锥型，故B 错误；H 3O ＋

中价电子对数＝3＋1＝4，所以其价层电子对互斥模型为四面体型，该离子中含有一个孤电子对，所以其空间构型为三角锥型，故C 错误；H 2S 中价电子对数＝2＋1

2×(6

－2)＝4，价层电子对互斥模型为四面体型，且含有2个孤电子对，所以S 原子采用sp 3

杂化，为V 形结构，故D 正确。

1．(2019·昆明月考)下列分子或离子的中心原子采用sp 3

杂化的是( ) ①NF 3 ②C 2H 4 ③C 6H 6 ④C 2H2 ⑤NH ＋

4 A ．①②④B．①⑤C．②③D．③⑤ 答案 B

解析 ①N F 3分子中N 原子采取sp 3

杂化；②C 2H 4分子中C 原子采取sp 2

杂化；③C 6H 6分子中C 原子采取sp 2

杂化；④C 2H 2分子中C 原子采取sp 杂化；⑤NH ＋

4中N 原子采取sp 3

杂化。 2．下列分子或离子中，价层电子对互斥模型与粒子的空间构型一致的是( ) A ．SO 2B ．HCHOC ．NCl 3D ．H 3O ＋

答案 B

解析 当中心原子没有孤电子对时，价层电子对互斥模型与分子的空间构型就是一致的，SO 2、NCl 3、H 3O ＋

的中心原子均有孤电子对，A 、C 、D 项错误。 3．下列说法正确的是( )

A ．CH 2Cl 2分子的空间构型为正四面体型

B ．H 2O 分子中氧原子的杂化轨道类型为sp 2

，分子的空间构型为V 形 C ．CO 2分子中碳原子的杂化轨道类型为sp ，分子的空间构型为直线形 D ．SO 2－

3的空间构型为平面三角形 答案 C

解析 CH 4中4个共价键完全相同，为正四面体型，CH 2Cl 2分子的4个共价键不完全相同，所以分子的空间构型不是正四面体型，A 错误；H 2O 分子中O 原子的价电子对数＝2＋12×(6－1×2)

＝4，为sp 3

杂化，含有2对孤电子对，分子的空间构型为V 形，B 错误；CO 2中C 原子的价电子对数＝2＋12

×(4－2×2)＝2，为sp 杂化，分子的空间构型为直线形，C 正确；SO 2－

3中S 原