1、分子的立体结构【错题纠正】例题1、有下列分子或离子：BF3、H2O、NH4+、SO2、HCHO、PCl3、CO2（1）粒子构型为直线型的为：_。（2）粒子的立体构型为V型的为：_。（3）粒子的立体构型为平面三角形的为：_。（4）粒子的立体构型为三角锥型的为：_。（5）粒子的立体构型为正四面体的为_。【解析】根据价层电子对互斥理论可知，BF3、NH4+、HCHO、CO2的中心原子没有孤对电子；水中氧原子有2对孤对电子，SO2知硫原子有1对孤对电子；PCl3中磷原子有1对孤对电子，所以BF3、HCHO平面三角形；H2O、SO2是V型。NH4+是正四面体型；PCl3是三角锥形，CO2是直线型。(1)
2、 粒子构型为直线型的为：CO2，故答案为：CO2；(2) 粒子的立体构型为V型的为：H2O、SO2，故答案为：H2O、SO2；(3) 粒子的立体构型为平面三角形的为：BF3、 HCHO，故答案为：BF3、 HCHO；(4) 粒子的立体构型为三角锥型的为：PCl3，故答案为：PCl3；(5) 粒子的立体构型为正四面体的为：NH4+，故答案为：NH4+。【答案】（1）CO2（2）H2O；SO2（3）BF3 ；HCHO（4）PCl3（5）NH4+例题2、有下列微粒：CH4CO2 NH3BF3 H2O HF填写下列空白：(1)呈正四面体的是_。(2)中心原子的轨道杂化类型为sp杂化的是_，为sp2杂化
3、的是_。(3)以极性键结合，而且分子极性最大的是_。(4)以极性键结合，具有三角锥结构的极性分子是_，具有V形结构的极性分子是_。【解析】CH4分子中C原子杂化轨道数=键数+孤对电子对数=4+0=4，所以采取sp3杂化，空间构型为正四面体形；CO2分子中C原子杂化轨道数=键数+孤对电子对数=2+0=2，采取sp杂化，空间构型为直线形；NH3分子中氮原子杂化轨道数=键数+孤对电子对数=3+1=4，所以采取sp3杂化，空间构型为三角锥形；BF3分子中B原子杂化轨道数=键数+孤对电子对数=3+0=3，所以采取sp2杂化，空间构型为平面三角形；HF分子中F原子和H原子直接形成极性键，无杂化，其空间构型
4、为直线形。(1)呈正四面体的是CH4，故答案为：CH4；(2)中心原子的轨道杂化类型为sp杂化的是CO2，为sp2杂化的是BF3，故答案为：CO2；BF3；(3)以极性键结合的分子有NH3、H2O、HF，由于非金属性越强，极性越强，则分子极性最大的是HF，故答案为：HF；(4)以极性键结合的分子有NH3、H2O、HF，具有三角锥结构的极性分子是NH3，具有V形结构的极性分子是H2O，故答案为：NH3；H2O。【答案】（1）CH4(2)CO2;BF3(3)HF(4)NH3;H2O【知识清单】1. 价层电子对互斥理论与分子或离子立体构型判断（1）键的电子对数的确定，由分子式确定键电子对数。例如，H
5、2O中的中心原子为O，O有2对键电子对；NH3中的中心原子为N，N有3对键电子对。（2）确定中心原子上的价层电子对数，a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数，b为电荷数，x为非中心原子的原子个数。如SO2的中心原子为S，S的价电子数为6(即S的最外层电子数为6)，则a6；与中心原子S结合的O的个数为2，则x2；与中心原子结合的O最多能接受的电子数为2，则b2。所以，SO2中的中心原子S上的孤电子对数(622)1。（3）确定价层电子对的立体构型，由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离，这样已知价层电子对的数目，就可以确定它们的立体构型。（4）分子立体构型的确定，价层电子对有
6、成键电子对和孤电子对之分，价层电子对的总数减去成键电子对数，得孤电子对数。根据成键电子对数和孤电子对数，可以确定相应的较稳定的分子立体构型。2.杂化轨道理论与中心原子的杂化类型判断(1)根据杂化轨道的空间分布构型判断，若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形，则分子的中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子的中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子的中心原子发生sp杂化。(2)根据杂化轨道之间的夹角判断，若杂化轨道之间的夹角为109.5，则分子的中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120，则分子的中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之
7、间的夹角为180，则分子的中心原子发生sp杂化。(3)根据等电子原理进行判断，如CO2是直线形分子，CNS、N与CO2是等电子体，所以分子构型均为直线形，中心原子均采用sp杂化。(4)根据中心原子的电子对数判断，如中心原子的电子对数为4，是sp3杂化，为3是sp2杂化，为2是sp杂化。(5)根据分子或离子中有无键及键数目判断，如没有键为sp3杂化，含一个键为sp2杂化，含二个键为sp杂化。3.中心原子杂化类型和立体构型的相互判断分子组成孤电子对数杂化方式立体构型示例AB20sp直线形BeCl21sp2V形SO22sp3V形H2OAB30sp2平面三角形BF31sp3三角锥形NH3AB40sp3
8、正四面体形CH4【变式练习】1. 已知：CS2 PCl3 H2S CH2O H3O+ NH4+ BF3SO2。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)立体构型为直线形的是_；立体构型为平面三角形的是_。(3)立体构型为V形的是_。(4)立体构型为三角锥形的是_；立体构型为正四面体形的是_。2.（1）X射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在I3+离子。I3+离子的几何构型为_，中心原子的杂化类型为_。（2）CS2分子中，C原子的杂化轨道类型是_。（3）F2通入稀NaOH溶液中可生成OF2，OF2分子构型为_，其中氧原子的杂化方式为_。（4）CH3COOH中C原子轨
9、道杂化类型为_。【易错通关】1(1)C元素是形成有机物的主要元素，下列分子中含有含有手性碳原子且符合sp和sp3杂化方式的是_(填字母)。a b CH4 c CH2=CClCH3 d CH3CHBrCCH(2)某有机物的结构简式为。该有机物分子中采取sp3杂化的原子对应元素的电负性由大到小的顺序为_。(3)NH4Cl中提供孤电子对的原子的轨道表示式为_，该物质中不含有_。A 离子键 B 极性共价键 C 非极性共价键 D 配位键 E 键 F 键(4)“笑气”(N2O)是人类最早应用于医疗的麻醉剂之一。已知N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连，则N2O的电子式可表示为_，其分子空间构型是_形。22
10、019年1月3日上午，嫦娥四号探测器翩然落月，首次实现人类飞行器在月球背面的软着陆。所搭载的“玉兔二号”月球车，通过砷化镓(GaAs)太阳能电池提供能量进行工作。回答下列问题：(1)基态As原子的价电子排布图为_，基态Ga原子核外有_个未成对电子。(2)镓失去电子的逐级电离能(单位：kJmol-1)的数值依次为577、1985、2962、6192，由此可推知镓的主要化合价为_和+3。(3)1918年美国人通过反应：HCCH+AsCl3CHCl=CHAsCl2制造出路易斯毒气。在HCCH分子中键与键数目之比为_；AsCl3分子的空间构型为_。(4)砷化镓可由(CH3)3Ga和AsH3在700制得
11、，(CH3)3Ga中碳原子的杂化方式为_3回答以下问题:(1)金属Cu晶体采取的是以下_(填序号)面心立方最密堆积方式。(2)CuSO4晶体类型为_晶体。的空间构型为_(填“正四面体”、“直线型”或“平面三角”)。Cu2+与OH反应能生成Cu(OH)42-，Cu(OH)42-中的中心离子为_(填离子符号)。(3)如图所示，(代表Cu原子，代表O原子)，一个Cu2O晶胞中Cu原子的数目为_。(4)已知：一般情况下，碳的单键中碳原子存在sp3杂化轨道，碳的双键中碳原子存在sp2杂化轨道；醇和水形成氢键，使得醇易溶于水。抗坏血酸的分子结构如图所示，回答问题：抗坏血酸分子中碳原子的杂化轨道类型有_和_
12、。(填“sp3”、“sp2”或“sp”)。抗坏血酸在水中的溶解性_(填“难溶于水”或“易溶于水”)。4氮化硼(BN)是-种重要的功能陶瓷材料。以天然硼砂为起始物，经过一系列反应可以得到BF3和BN，如下图所示：请回答下列问题：(1)在BF3分子中，F-B-F的键角是_，B原子的杂化轨道类型为_，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，的立体结构为_。(2)在与石墨结构相似的六方氮化硼晶体中，层内B原子与N原子之间的化学键为_(填“极性键”或“非极性键”)，层间作用力为_。5铜的化合物用途非常广泛。已知下列反应：Cu(NH3)2+NH3+CO Cu(NH3)3CO+，2CH3COOH +2CH2
13、CH2+O22CH3COOCHCH2+2H2O。(1)Cu2+基态核外电子排布式为_。(2)NH3分子空间构型为_， 其中心原子的杂化类型是_。(3)CH3COOCHCH2分子中碳原子轨道的杂化类型是_，1mol CH3COOCHCH2中含键数目为_。(4)CH3COOH可与H2O混溶，除因为它们都是极性分子外，还因为_。(5)配离子Cu(NH3)3CO+中NH3及CO中的C与Cu()形成配位键。不考虑空间构型，Cu(NH3)3CO+的结构示意图表示为_6世界上最早发现并使用锌的是中国，明朝末年天工开物一书中有世界上最早的关于炼锌技术的记载。回答下列问题：(1)基态Zn原子的核外电子所占据的最
14、高能层符号为_。(2)硫酸锌溶于过量的氨水可形成Zn(NH3)4SO4溶液。Zn(NH3)4SO4中阴离子的空间构型为_。中，中心原子的轨道杂化类型为_。写出一种与互为等电子体的分子的化学式：_。NH3极易溶于水，除因为它们都是极性分子外，还因为_7(1)COCl2分子中所有原子均满足8电子构型，COCl2分子中键和键的个数比为_，中心原子的杂化方式为_。(2)As4O6的分子结构如图所示，其中As原子的杂化方式为_。(3)AlH4-中，Al原子的轨道杂化方式为_；列举与AlH4-空间构型相同的一种离子和一种分子：_、_(填化学式)。(4)用价层电子对互斥理论推断SnBr2分子中，Sn原子的轨
15、道杂化方式为_，SnBr2分子中BrSnBr的键角_120(填“”“”或“”)。8由徐光宪院士发起，院士学子同创的分子共和国科普读物最近出版了，全书形象生动地诉说了BF3、TiO2、CH3COOH、CO2、NO、二茂铁、NH3、HCN、H2S、O3、异戊二烯和萜等众多“分子共和国”中的明星。(1)写出Fe2的核外电子排布式_。(2)下列说法正确的是_。aH2S、O3分子都是直线形bBF3和NH3均为三角锥形cCO2、HCN分子的结构式分别是O=C=O、HCNdCH3COOH分子中碳原子的杂化方式有：sp2、sp3(3)TiO2的天然晶体中，最稳定的一种晶体结构如图， 白球表示_原子。(4)乙酸
16、()熔沸点很高，是由于存在以分子间氢键缔合的二聚体(含一个环状结构)，请画出该二聚体的结构：_。9根据价层电子对互斥理论填空：（1）OF2分子中，中心原子上的键电子对数为_，孤电子对数为_，价层电子对数为_，中心原子的杂化方式为_杂化，VSEPR构型为_，分子的立体构型为_。（2）BF3分子中，中心原子上的键电子对数为_，孤电子对数为_，价层电子对数为_，中心原子的杂化方式为_杂化，VSEPR构型为_，分子的立体构型为_。（3）SO42-分子中，中心原子上的键电子对数为_，孤电子对数为_，价层电子对数为_，中心原子的杂化方式为_杂化，VSEPR构型为_，分子的立体构型为_。参考答案【变式练习】
17、1. （1）；（2）；（3）（4）； 【解析】CS2中心C原子的价电子对数为2，发生sp杂化；PCl3中心P原子的价电子对数为4，发生sp3杂化；H2S中心S原子的价电子对数为4，发生sp3杂化；CH2O中心C原子的价电子对数为3，发生sp2杂化；H3O+中心O原子的价电子对数为4，发生sp3杂化；NH4+中心N原子的价电子对数为4，发生sp3杂化；BF3中心B原子的价电子对数为3，发生sp2杂化；SO2中心S原子的价电子对数为3，发生sp2杂化。 (1)中心原子的价电子对数等于形成共价键的原子个数，则中心原子没有孤电子对。由以上分析可知，中心原子没有孤电子对的是。答案为：；(2)中心原子的价
18、电子对数等于2，立体构型为直线形。由此可知，立体构型为直线形的是；中心原子的价电子对数等于3，且与3个其它原子形成共价键，立体构型为平面三角形。由此可知，立体构型为平面三角形的是。答案为：；(3)中心原子的价电子对数等于4，与其它2个原子形成共价键，其立体构型为V形。由此可知，立体构型为V形的是。答案为：；(4) 中心原子的价电子对数等于4，与其它3个原子形成共价键，立体构型为三角锥形，由此可知，立体构型为三角锥形的是；中心原子的价电子对数等于4，与其它4个原子形成共价键，立体构型为正四面体形。由此可知，立体构型为正四面体形的是。答案为：；。2. （1）V形；sp3(2)sp(3)V形；sp3
19、（4）sp3、sp 【解析】（1）X射线衍射测定等发现，I3AsF6中存在I3+离子。I3+离子的价层电子对数为，由于中心原子只形成2个共价键，故其有2个孤电子对，故其几何构型为V形，中心原子的杂化类型为sp3。（2）CS2分子中，C原子价层电子对数为，中心原子没有孤电子对，故其杂化轨道类型是sp。（3）OF2分子的中心原子的价层电子对数为，中心原子还有2个孤电子对，故其分子的空间构型为V形，其中氧原子的杂化方式为sp3。（4）CH3COOH中C原子有两种，甲基中的碳原子与相邻原子形成4个共用电子对、没有孤电子对，故其轨道杂化类型为sp3；羧基中的碳原子与氧原子形成双键，还分别与甲基上的碳原子
20、、羟基中的氧原子各形成1个共用电子对，没有孤电子对，故其轨道杂化类型为sp2。【易错通关】1（1）d（2）ONC（3） ；CF（4） ；直线 【解析】(1)a、b、c物质中均无手性碳原子，d物质CH3CHBrCCH从左往右第二个碳原子是手性碳原子，且炔基中原子呈直线结构，其碳原子采取sp杂化，符合题意；(2)某有机物的结构简式为，该有机物分子中采取sp3杂化的原子有C、N、O，元素非金属性越强，电负性越强，故对应元素的电负性由大到小的顺序为ONC；(3)NH4Cl中N原子提供孤电子对，其轨道表示式为 ；该物质是离子化合物，含离子键、配位键、极性共价键、键，不含非极性共价键、键，故选CF；(4)
21、已知N2O分子中氧原子只与一个氮原子相连，则N2O含氮氮三键和氮氧双键，其电子式可表示为；其分子空间构型是直线型。2（1）；1（2）+1（3）3：2；三角锥形（4）sp3 【解析】(1) As与N同主族，位于第四周期，故基态As原子的价电子排布图为；Ga与B同主族，故基态Ga原子核外有1个未成对电子；(2)镓失去电子的逐级电离能(单位：kJmol-1)的数值依次为577、1985、2962、6192，由此可推知镓失去第二个电子、第4个电子时，能量陡增，故镓的主要化合价为+1和+3；(3) 1mol碳碳三键含1mol键，2mol键，在HCCH分子中键与键数目之比为3:2；As与P同主族，则可类比
22、及计算：，AsCl3分子的空间构型为三角锥形；(4)砷化镓可由(CH3)3Ga和AsH3在700制得，(CH3)3Ga中碳原子形成甲基，则碳原子的杂化方式为sp3。3（1）（2）离子晶体；正四面体；Cu2+（3）4（4）sp3、sp2；易溶于水 【解析】(1)金属Cu晶体采取的是面心立方最密堆积方式，则晶胞中铜原子位于顶点和面心，故选；(2)硫酸铜是离子化合物，故CuSO4晶体类型为离子晶体。中孤电子对数=、价层电子对数=4+0=4，故为sp3杂化、空间构型为正四面体。铜是过渡元素、离子核外有空轨道，能接纳孤电子对，故 Cu(OH)42-中的中心离子为Cu2+；(3)从示意图知，Cu2O晶胞中
23、Cu原子位于晶胞内、氧原子位于顶点和体心，则一个Cu2O晶胞中含4个Cu原子；(4)从键线式知，抗坏血酸的分子内碳的单键和碳的双键，故碳原子的杂化轨道类型有sp3和sp2，1个分子内有4个羟基，易和水形成氢键，使其易溶于水。4（1）120；sp2；正四面体（2）共价键(或极性共价键)；分子间作用力 【解析】（1）BF3分子的中心原子B原子的价层电子对数=3+=3，中心原子B采取sp2杂化，所以BF3分子的VSEPR模型是平面三角型，中心原子上没有孤对电子，所以其空间构型就是平面三角形，键角是120，BF3和过量NaF作用可生成NaBF4，BF4-中B原子的价层电子对=4+=4，中心原子B采取s
24、p3杂化，该离子中不含孤电子对，为正四面体结构；答案为120，sp2，正四面体。（2）B、N均属于非金属元素，二者形成的化学键是极性共价键；根据石墨结构可知六方氮化硼晶体中，层与层之间靠分子间作用力结合；答案为共价键(或极性共价键)，分子间作用力。5（1）Ar3d9 或1s22s22p63s23p63d9（2）三角锥；sp3（3）sp2和sp3；11mol（4）CH3COOH与H2O之间可以形成氢键（5） 【解析】根据铜原子的电子排布式，失去最外层与次外层各一个电子，依此写出铜离子的电子排布式；根据VSEPR判断其空间构型和杂化轨道形式；根据结构中键数，判断杂化轨道形式和计算键；根据分子间可以
25、形成氢键，判断相溶性；根据形成配位键，判断结构示意图。（1）Cu元素的核电荷数为29，核外电子数也为29，基态Cu原子核外电子排布为1s22s22p63s23p63d104s1，4s与3d能级各失去1个电子形成Cu2+，Cu2+基态核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d9；答案为1s22s22p63s23p63d9。（2）NH3分子中N原子价层电子对数=3+ =4，且含有1对孤电子对，根据VSEPR模型为四面体形，由于一对孤电子对占据四面体的一个顶点，所以其空间构型为三角锥形，根据杂化轨道理论，中心N原子的杂化方式为sp3杂化；答案为三角锥形，sp3。（3）CH3COOCH=CH2
26、分子中甲基上的C形成4个键，没有孤对电子，C原子为sp3杂化，羧基上的碳、碳碳双键中碳都形成3个键，没有孤对电子，为sp2杂化，CH3COOCH=CH2分子中含有1个C-C、6个C-H、2个C-O、1个C=O、1个C=C键，则键的数目为1+6+2+1+1=11，1mol CH3COOCH=CH2分子中含有键的数目为11mol；答案为：sp2和sp3，11mol。（4）乙酸和水都为极性分子，且分子之间可形成氢键，故CH3COOH可与H2O混溶；答案为CH3COOH与H2O之间可以形成氢键。（5）Cu（I）提供空轨道，N、C原子提供孤对电子，Cu（I）与NH3及CO中的C形成配位键，结构示意图表示
27、为：；答案为。6世界上最早发现并使用锌的是中国，明朝末年天工开物一书中有世界上最早的关于炼锌技术的记载。回答下列问题：(1)基态Zn原子的核外电子所占据的最高能层符号为_。(2)硫酸锌溶于过量的氨水可形成Zn(NH3)4SO4溶液。Zn(NH3)4SO4中阴离子的空间构型为_。中，中心原子的轨道杂化类型为_。写出一种与互为等电子体的分子的化学式：_。NH3极易溶于水，除因为它们都是极性分子外，还因为_（1）N（2）正四面体sp3CCl4(或SiCl4、SiF4) NH3与H2O之间可形成分子间氢键，NH3与H2O发生反应 【解析】(1)Zn为30号元素，基态Zn原子的价层电子排布为3d104s
28、2，占据最高能层为第4层，能层符号为N；(2)Zn(NH3)4SO4中阴离子为，其中心原子价层电子对数为=4，不含孤电子对，空间构型为正四面体形；中，中心原子的价层电子对数为4，所以为sp3杂化；含有5个原子，价电子总数为32，与其互为等电子的分子有CCl4、SiCl4、SiF4等；NH3与H2O之间可形成分子间氢键，NH3与H2O发生反应，也使氨气极易溶于水。7 （1）31；sp2（2）sp3（3）sp3；NH4+；CH4 （4）sp2； 【解析】（1）COCl2分子中有1个C=O键和2个C-Cl键，所以COCl2分子中键的数目为3，键的数目为1，个数比3：1，中心原子C电子对数=3+=3，
29、故中心原子杂化方式为sp2，故答案为：3：1；sp2；（2）As4O6的分子中As原子形成3个As-O键，含有1对孤对电子，杂化轨道数目为4，杂化类型为sp3杂化；故答案为：sp3；（3）AlH4-中Al原子孤电子对数=0，杂化轨道数目=4+0=4，Al原子杂化方式为：sp3，互为等电子体的微粒空间构型相同，与AlH4-空间构型相同的离子，可以用C原子替换Al原子则不带电荷：CH4，可以用N原子与1个单位正电荷替换Al原子：NH4+，故答案为：sp3；NH4+；CH4；（4）SnBr2分子中Sn原子价层电子对个数=2+（4-21）=3，所以Sn原子的轨道杂化方式为sp2杂化，且含有一个孤电子对
30、，所以该分子为V形分子，孤电子对对成键电子对有排斥作用，所以其键角小于120，故答案为：SP2杂化；。8 （1）1s22s22p63s23p63d6或Ar3d6（2）cd（3）氧(O)（4） 【解析】(1)铁是26号元素,铁原子核外有26个电子，铁原子失去2个电子变为Fe2+,根据构造原理知，该离子核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d6或Ar3d6。故答案为：1s22s22p63s23p63d6或Ar3d6；(2)a.H2S、O3分子都是V形， a项错误；b.BF3为平面三角形，NH3均为三角锥形，b项错误；c.CO2、HCN分子的结构式分别是：O=C=O、HCN，c项正确；d.
31、 CH3COOH分子中甲基（-CH3）中原子形成4个单键，杂化轨道数目为4，采用的是sp3杂化；羧基（-COOH）中碳原子形成3个键，杂化轨道数目为3，采用的是sp2杂化，d项正确；故答案为：c d(3) 白球个数=,黑球个数=,所以白球和黑球个数比为2:1,根据二氧化硅的化学式知,白球表示氧原子.故答案为：氧(O)(4)二个乙酸分子间中,羧基上的氢原子与另一个乙酸分子中碳氧双键上氧原子形成氢键,所以该二聚体的结构为，故答案为：。9（1）2；2； 4；sp3；正四面体；V形（2）3；0 ；3；sp2；平面正三角形；平面正三角形（3）4；0；4；sp3；正四面体；正四面体 【解析】（1）O原子最
32、外层有6个电子，F原子最外层有7个电子。OF2分子中， O和F之间形成单键，中心原子为O原子，其与2个F原子形成键，故键电子对数为2，孤电子对数为(6+2)-222=2，价层电子对数为键电子对数与孤电子对数之和，即2+2=4，中心原子的杂化方式为sp3杂化，VSEPR构型为正四面体，分子的立体构型为V形。（2）B的最外层有3个电子，F的最外层有7个电子。BF3分子中，中心原子上的键电子对数为3，孤电子对数为0，价层电子对数为3，中心原子的杂化方式为sp2杂化，VSEPR构型为平面正三角形，分子的立体构型为平面正三角形。（3）SO42-分子中，中心原子为S原子，其与4个O原子形成键，故键电子对数为4，孤电子对数为（6+2）-42=0，价层电子对数为（6+2）2=4，中心原子的杂化方式为sp3杂化，VSEPR构型为正四面体，分子的立体构型为正四面体。