資源簡介

(共44張PPT)
第62講
化學鍵、雜化軌道與分子空間構型
2025：基于主題教學的高考化學專題復習系列講座
2025
2024年—化學鍵、雜化軌道與分子空間構型考向考點統計
2024全國甲卷-35題 結構綜合題：化學鍵、聚甲基硅烷中硅原子雜化類型判斷
2024河北卷-9題 選擇題：VSEPR模型、空間結構、雜化方式的判斷
2024新課標卷-11, 29, 30題 選擇題11、有機推斷綜合題30：N、C原子雜化類型的判斷
結構綜合題29:σ鍵的數目考查
2024黑吉遼卷-2、7題 選擇題：PCl3的空間結構；C原子雜化類型
2024湖北卷卷-4，5題 選擇題：π鍵形成圖 ，VSEPR模型與分子空間構型，雜化理論概念
2024湖南卷-2，12題 選擇題：σ鍵形成圖，離子空間構型判斷
2024安徽卷-7，8題 選擇題：鍵能、鍵長、鍵角；C 、P原子雜化方式的判斷
2024山東卷-3, 9，16題 選擇題：π鍵形成圖 ，化學鍵、鍵長
結構綜合題16：雜化類型、空間構型的判斷
2024浙江1月-3,12,17題 選擇題、結構綜合題17：價層電子對互斥理論，微粒空間構型
2024浙江6月-3,10,17題 選擇題、結構綜合題17：判斷分子的空間構型，鍵能、鍵長、鍵角
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知識重構
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1
共價鍵的形成與本質
價鍵理論
2
甲烷分子的正四面體構型
雜化軌道理論
3
雜化與空間構型的關系
雜化類型
價鍵理論：共價鍵的形成與本質
電子配對原理
具有自旋相反的單電子的兩個原子相互接近時，單電子可以配對形成共價鍵
成鍵原子軌道重疊越多，兩核間電子云密度越大，形成的共價鍵越穩定
鍵合雙方各提供自旋方向相反的未成對電子
鍵合雙方原子軌道應盡可能最大程度地重疊
HCl
最大重疊原理
本質：電子云（原子軌道）的重疊
+
+
+
+
+
除 s 軌道外，最大重疊必有方向
+
+
共價鍵方向性
共價鍵飽和性
電子配對后，不再與其它電子配對。共價鍵的數目取決于成鍵原子所擁有的未成對電子的數目
共價鍵的特點
構成分子的原子個數(數量關系)
決定分子空間構型
方向性
飽和性
原子軌道以“頭碰頭”的形式重疊所形成的鍵
HF的生成
共價鍵的類型
σ鍵
“頭碰頭”
x x
σ
s-s
σ
s-p
σ
p-p
x
σ鍵
π鍵
原子軌道以“肩并肩”的形式重疊形成的鍵
π鍵
“肩并肩”
共價鍵的類型
由軌道重疊方式判斷
“頭碰頭”重疊為σ鍵，“肩并肩”重疊為π鍵。
σ鍵、π鍵的判斷方法
一般地，肩并肩重疊不如頭碰頭重疊有效，故π鍵穩定性一般不如σ鍵 ，反應性能高于σ鍵。
由共用電子對數判斷
單鍵為σ鍵；雙鍵或三鍵，其中一個為σ鍵，其余為π鍵。
由成鍵軌道類型判斷
s軌道形成的共價鍵全部是σ鍵；雜化軌道形成的共價鍵全部為σ鍵。
多重鍵中，必有一條為 鍵，其余為 鍵；只形成單鍵，必定是 鍵。
z
z
y
y
x
x
z
z
x
用σ鍵和π鍵解釋N2 分子的穩定性
甲烷的結構特點引發的成鍵矛盾
1個甲烷分子中含有___個C－H σ鍵？
基態碳原子中有___個未成對電子？
2
4
基態碳價電子排布
C: 2s22p2
基態氫價電子排布
H: 1s1
碳原子只有兩個未成對電子，為什么不形成CH2，卻能形成CH4？違背了共價鍵的飽和性！
問題思考
矛盾
為什么這些σ鍵的鍵長、鍵能、鍵角均相同？
用雜化軌道理論理解甲烷分子的正四面體構型
激發
雜化
基態碳原子2p軌道上存在2個單電子，無法解釋CH4中碳原子的四價
1個2s電子經過激發進入到空的2pz軌道后四個單電子占據軌道
1個2s軌道和3個p軌道經過sp3雜化后形成了4個新的等價軌道
所謂雜化就是指在形成分子時，由于原子的相互影響，中心原子的若干能量相近的原子軌道重新組合成一組新的原子軌道。這種軌道重新組合的過程叫做雜化，所形成的軌道叫做雜化軌道。
認識雜化
雜化成就了甲烷分子
雜化態
激發態
基態
在形成分子的過程中，能量相近的原子軌道才能進行雜化
雜化軌道有利于形成σ鍵，但不能形成π鍵
雜化軌道的成鍵能力強，形成的分子更穩定
雜化態
激發態
基態
從BF3看sp2雜化
3個 鍵
分子是平面三角形
鍵角120
雜化態
激發態
基態
從BeCl2看sp雜化
2個 鍵
分子是直線形
鍵角180
1個s軌道和3個p軌道進行的雜化，形成4個sp3雜化軌道
每個sp3雜化軌道的形狀為一頭大，一頭小
sp3雜化軌道的成分：1/4 s軌道、 3/4 p軌道
每兩個軌道間的夾角為109°28’，呈空間正四面體
sp3雜化
1個s軌道和2個p軌道進行的雜化，形成3個sp2雜化軌道
每個sp2雜化軌道的形狀為一頭大，一頭小
sp2雜化軌道的成分：1/3 s軌道、 2/3 p軌道
每兩個軌道間的夾角為120°，呈平面三角形
sp2雜化
1個s軌道和1個p軌道進行的雜化，形成2個sp雜化軌道
每個sp雜化軌道的形狀為一頭大，一頭小
sp雜化軌道的成分：1/2 s軌道、1/2 p軌道
每兩個軌道間的夾角為180°，呈直線形
sp雜化
深度理解雜化
雜化前后軌道數目不變
軌道數目守恒
三變一不變
軌道成分
軌道能量
軌道形狀
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1.【2024全國甲卷35題節選】(2)俗稱電石，該化合物中不存在的化學鍵類型為____。
離子鍵 極性共價鍵 非極性共價鍵 配位鍵
(3)一種光刻膠薄膜成分為聚甲基硅烷 ，其中電負性最大的元素
是___，硅原子的雜化軌道類型為____。
【答案】bd；C 、
【解析】俗稱電石，其為離子化合物，由和構成，兩種離子間存在離子鍵，中兩個C原子之間存在非極性共價鍵，因此，該化合物中不存在的化學鍵類型為極性共價鍵和配位鍵，故選bd；
一種光刻膠薄膜成分為聚甲基硅烷 ，含C、、H三種元素，其電負性大小：，則電負性最大的元素是C，硅原子與周圍的4個原子形成共價鍵，沒有孤電子對，價層電子對數為4，則硅原子的雜化軌道類型為。
2.【2024河北卷9題】是火箭固體燃料重要的氧載體，與某些易燃物作用可全部生成氣
態產物，如：。下列有關化學用語或表述正確的是
A. HCl的形成過程可表示為
B. 中的陰、陽離子有相同的VSEPR模型和空間結構
C. 在、石墨、金剛石中，碳原子有和三種雜化方式
D. 和都能作制冷劑是因為它們有相同類型的分子間作用力
【答案】B
【解析】HCl是共價化合物，其電子式為，故A錯誤；中的中心N原子孤電子對數為
，價層電子對數為4，的中心Cl原子孤電子對數為，價
層電子對數為4，則二者的VSEPR模型和空間結構均為正四面體形，故B正確；、石墨、金剛石中
碳原子的雜化方式分別為、、，共有2種雜化方式，故C錯誤；易液化，其氣化時吸收熱
量，可作制冷劑，干冰易升華，升華時吸收熱量，也可作制冷劑，分子間作用力為氫鍵和范德華力，
分子間僅存在范德華力，故D錯誤；故選B。
3.【2024山東卷16題節選】(見圖)是晶型轉變
的誘導劑。的空間構型為____________；中咪唑環
存在大鍵，則N原子采取的軌道雜化方式為____。
【答案】正四面體形
【解析】中B形成4個鍵(其中有1個配位鍵)，為雜化，空間構型為正四面體
形；咪唑環存在大鍵，N原子形成3個鍵，雜化方式為；
4.【2024湖北卷5題】基本概念和理論是化學思維的基石。下列敘述錯誤的是
A.VSEPR理論認為VSEPR模型與分子的空間結構相同
B.元素性質隨著原子序數遞增而呈周期性變化的規律稱為元素周期律
C.泡利原理認為一個原子軌道內最多只能容納兩個自旋相反的電子
D.雜化軌道由1個s軌道和3個p軌道混雜而成
【答案】A
【解析】模型是價層電子對的空間結構模型，而分子的空間結構指的是成鍵電子對的
空間結構，不包括孤電子對，當中心原子無孤電子對時，兩者空間結構相同，當中心原子有孤
電子對時，兩者空間結構不同，故A錯誤； 元素的性質隨著原子序數的遞增而呈現周期性的
變化，這一規律叫元素周期律，元素性質的周期性的變化是元素原子的核外電子排布周期性變
化的必然結果，故B正確； 在一個原子軌道里，最多只能容納2個電子，它們的自旋相反，這
個原理被稱為泡利原理，故C正確；個s軌道和3個p軌道混雜形成4個能量相同、方向不同
的軌道，稱為雜化軌道，故D正確。
【答案】C
【解析】A項，中子數為1的核素其質量數為，故其表示應為錯誤；
B項，晶體中只含有共價鍵，為共價晶體，B錯誤；C項，兩個F原子的軌道單
電子相互重疊形成鍵，C正確；D項，的中心原子存在1對孤電子對，其
VSEPR模型為四面體型，的空間結構為三角錐型，D錯誤；故選C。
5. 【2024黑吉遼卷2題】下列化學用語或表述正確的是
A.中子數為1的氦核素： B.的晶體類型：分子晶體
C.的共價鍵類型：鍵 D.的空間結構：平面三角形
6. 【2023河北卷6題】下列說法正確的是
A. CH4的價層電子對互斥模型和空間構型均為正四面體
B. 若AB2型分子的空間構型相同，其中心原子的雜化方式也相同
C. 干冰和冰的結構表明范德華力和氫鍵通常都具有方向性
D. CO2和CCl4都是既含σ鍵又含π鍵的非極性分子
【答案】A
【解析】甲烷分子中心原子形成四個σ鍵，沒有孤電子對，所以價層電子對互斥模型和空間構型均為正四面體，A正確；SO2和OF2分子的空間構型均為V形，但前者中心原子為sp2雜化，后者中心原子為sp3雜化，B錯誤；冰的結構是水分子通過氫鍵結合形成的有空隙的空間結構，表明了氫鍵通常具有方向性，干冰的結構表現為分子密堆積，范德華力沒有方向性，C錯誤；CO2和CCl4都是極性鍵形成的非極性分子，CO2既含σ鍵又含π鍵而CCl4只含σ鍵不含π鍵，D錯誤。
7. 【2023新課標卷3題】一種可吸附甲醇的材料，其化學式為
[C(NH2)3]4[B(OCH3)4]3Cl，部分晶體結構如下圖所示，其中
C(NH2)3+為平面結構。下列說法正確的是
A. 該晶體中存在N-H…O氫鍵
B. 基態原子的第一電離能：
C. 基態原子未成對電子數：
D. 晶體中B、N和O原子軌道的雜化類型相同
【答案】A
【解析】由圖可知，C(NH2)3+中的H與的[B(OCH3)4]-形成氫鍵，因此，該晶體中存在氫鍵，A說法正確；同一周期元素原子的第一電離能呈遞增趨勢，但是第ⅡA、ⅤA元素的原子結構比較穩定，其第一電離能高于同周期的相鄰元素的原子，因此，基態原子的第一電離能從小到大的順序為C< O < N，B說法不正確；B、C、O、N的未成對電子數分別為1、2、2、3，因此，基態原子未成對電子數B8.【2022年甲卷35題】2008年北京奧運會的“水立方”，在2022年冬奧會上華麗轉身為“冰立方”，實現了奧運場館的再利用，其美麗的透光氣囊材料由乙烯（CH2＝CH2）與四氟乙烯（CF2＝CF2）的共聚物（ETFE）制成。CF2＝CF2和ETFE分子中C的雜化軌道類型分別為_______和_______。聚四氟乙烯的化學穩定性高于聚乙烯，從化學鍵的角度解釋原因_______。
【答案】sp2 sp3 C-F鍵的鍵能大于聚乙烯中C-H的鍵能，鍵能越大，化學性質越穩定
【解析】CF2=CF2中C原子存在3對共用電子對，其C原子的雜化方式為sp2雜化，但其共聚物ETFE中C原子存在4對共用電子對，其C原子為sp3雜化；由于F元素的電負性較大，因此在與C原子的結合過程中形成的C-F鍵的鍵能大于聚乙烯中C-H的鍵能，鍵能的強弱決定物質的化學性質，鍵能越大，化學性質越穩定，因此聚四氟乙烯的化學穩定性高于聚乙烯，故答案為：sp2、sp3、C-F鍵的鍵能大于聚乙烯中C-H的鍵能，鍵能越大，化學性質越穩定。
9. 【2022年乙卷35題】一氯乙烯（C2H3Cl）分子中，C的一個______雜化軌道與Cl的3px軌道形成C－Cl____鍵。
【答案】一氯乙烯分子中的碳原子為sp2雜化，C與Cl形成的是σ鍵
【解析】一氯乙烯的結構式為 ，碳為雙鍵碳，采取sp2雜化，因此C的一個sp2雜化軌道與Cl的3px軌道形成C－Cl σ鍵。
10. 【2022山東卷16題】吡啶( )替代苯也可形成類似的籠形包合物。已知吡啶中含有與苯類似的大鍵 、則吡啶中N原子的價層孤電子對占據_______(填標號)。
A. 2s軌道 B. 2p軌道 C. sp雜化軌道 D. sp2雜化軌道
【答案】D
【解析】吡啶替代苯也可形成類似的籠形包合物。已知吡啶中含有與苯類似的大π鍵，則說明吡啶中N原子也是采用sp2雜化，雜化軌道只用于形成σ鍵和存在孤電子對，則吡啶中N原子的價層孤電子對占據sp2雜化軌道，故答案為：D
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考點：鍵型、鍵數、鍵能、鍵長、鍵角、歸因
成鍵原子
化學鍵類型
σ鍵π鍵問題
半徑
雜化
配位鍵是特殊的σ鍵
魯科版p80
本章自我評價
分子空間結構
雜化的過程
激發
雜化
軌道重疊
雜化
三變一不變
軌道形狀改變
軌道能量改變
軌道成分改變
軌道數目不變
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1.構建知識點網絡，注重理解和比較；
2.梳理知識和考點體系；
3.精選創新性、科學性習題，提升分析和解決問題的能力；
4.借助模型，善用資源，優化解題方法；
5.深度學習，能夠綜合運用知識和方法創造性地解決問題；
6.加強審題能力的訓練，培養持續性的投入和思考能力；
7.重視教材內容、素材及課后題；
8.新高考時代：新情境、新問題、新人才。
重視教材內容、素材及課后題
新高考時代的試題由幾個關鍵詞所決定：
新情境、新問題、新人才
新情境：無情境不命題、無情境不設問
新問題：命題方式創新，試題更加靈活
新人才：解決現實問題第62講-化學鍵、雜化軌道與分子空間構型
1．（2024·全國甲卷）(1)CaC2俗稱電石，該化合物中不存在的化學鍵類型為 (填標號)。
a．離子鍵 b．極性共價鍵 c．非極性共價鍵 d．配位鍵
(2)一種光刻膠薄膜成分為聚甲基硅烷，硅原子的雜化軌道類型為 。
2．（2024·山東卷）[BMIM]+(見圖)是晶型轉變的誘導劑。的空間構型為 ；[BMIM]+中咪唑環存在大鍵，則N原子采取的軌道雜化方式為 。
3．（2024·江蘇卷）催化劑能改變化學反應速率而不改變反應的焓變，常見倠化劑有金屬及其氧化物、酸和堿等。倠化反應廣泛存在，如豆科植物固氮、石墨制金剛石、CO2和H2制CH3OCH3(二甲醚)、V2O5倠化氧化SO2等。催化劑有選擇性，如C2H4與O2反應用Ag催化生成(環氧乙烷)、用CuCl2/PdCl2催化生成CH3CHO。催化作用能消除污染和影響環境，如汽車尾氣處理、廢水中電倠化生成N2、氯自由基催化O3分解形成臭氧空洞。我國在石油催化領域領先世界，高效、經濟、綠色是未來催化劑研究的發展方向。下列有關反應描述正確的是
A．CH3CH2OH催化氧化為CH3CHO，CH3CH2OH斷裂C-O鍵
B．氟氯烴破壞臭氧層，氟氯烴產生的氯自由基改變O3分解的歷程
C．丁烷催化裂化為乙烷和乙烯，丁烷斷裂σ鍵和π鍵
D．石墨轉化為金剛石，碳原子軌道的雜化類型由sp3轉變為sp2
4.（2024·河北卷）NH4ClO4是火箭固體燃料重要的氧載體，與某些易燃物作用可全部生成氣態產物，如：NH4ClO4 + 2C = NH3↑+2CO2↑ + HCl↑。下列有關化學用語或表述正確的是
A．HCl的形成過程可表示為
B．NH4ClO4中的陰、陽離子有相同的VSEPR模型和空間結構
C．在C60、石墨、金剛石中，碳原子有sp、sp2和sp3三種雜化方式
D．NH3和CO2都能作制冷劑是因為它們有相同類型的分子間作用力
5．（2023·北京卷）硫代硫酸鹽是一類具有應用前景的浸金試劑。硫代硫酸根()可看作是中的一個原子被原子取代的產物。的空間結構是__________。
6．（2023·山東卷）鹵素可形成許多結構和性質特殊的化合物。ClO2中心原子為Cl，Cl2O中心原子為O，二者均為V形結構，但ClO2中存在大π鍵。ClO2中Cl原子的軌道雜化方式_____；為O-Cl-O鍵角_____Cl-O-Cl鍵角(填“＞”“ ＜”或“=”)。比較ClO2與Cl2O中Cl-O鍵的鍵長并說明原因_____。
7．（2024·湖北宜荊一模）XY4Z(ME4)2是一種復鹽，X、Y、Z、M位于前四周期的不同周期，Z在地殼中含量居第四位，基態M原子價層電子排布式為，E和M位于同一主族，X原子比E原子少一個電子。下列說法正確的是
A．電負性：EB．單質分子的鍵能：XC．E與其他元素均能組成多種二元化合物
D．M和X的粒子空間結構相同
8. 已知(CN)2是直線型分子，并具有對稱性，則(CN)2中π鍵和σ鍵的個數比為_____。
9. 血紅素鐵是血液的重要組成部分，其結構如下圖。
其中C原子的雜化方式為____________，N與Fe之間存在的相互作用是____________。在人體內合成血紅素鐵的基本原料之一為甘氨酸()，甘氨酸分子中的σ鍵和π鍵的個數比為______。
10. 聚吡咯的單體為吡咯(—H)，該分子中氮原子的雜化軌道類型為________；分子中σ鍵與π鍵的數目之比為________。
11. Cu+與CN-形成長鏈結構的陰離子如圖所示，該陰離子中鍵與鍵數目之比為___________。
12. BF3與一定量的水可形成如下圖所示晶體R。
晶體R中各種微粒間的作用力涉及________(填字母)。
a．離子鍵　 b．共價鍵　 c．配位鍵　 d．金屬鍵 e．范德華力
13. 石墨晶體中碳原子的雜化形式為________，晶體中微粒間的作用力有________(填字母)，石墨熔點高于金剛石是因為石墨中存在________(填字母)。
A．離子鍵　B．σ鍵　C．π鍵　D．氫鍵　E．范德華力 F．金屬鍵
14. 催化劑M能催化乙烯、丙烯、苯乙烯等的聚合，其結構如圖所示。
M中，不含________(填標號)。
A．π鍵　 B．σ鍵　 C．配位鍵　 D．氫鍵　 E．離子鍵
15. 二丁二酮肟合鎳(II)螯合物中N原子的雜化類型是____，該物質中存在的作用力有____(填正確答案標號)。
A．離子鍵 B．配位鍵 C．極性共價鍵 D．非極性共價鍵 E.氫鍵
16. 葉綠素的結構示意圖(部分)如圖所示，其中存在___________(填標號)。
a.非極性共價鍵 b.離子鍵 c.配位鍵 d.σ鍵 e.π鍵 f.氫鍵
17. 血紅素是鐵卟啉化合物，是血紅蛋白的組成部分，其結構如下圖所示，該化合物中的化學鍵有_______（填標號）。
A．金屬鍵 B．σ鍵 C．π鍵 D．氫鍵 E．配位鍵
18. 已知TiO2與濃硫酸反應生成硫酸氧鈦，硫酸氧鈦晶體中陽離子為鏈狀聚合形式的離子，結構如圖所示，該陽離子化學式為___________，陽離子中O的雜化方式為________。
19. 三氧化二砷的分子結構如圖所示，分子中砷原子的雜化方式是________，氧原子的雜化方式是________。
20. 將純液態SO3冷卻到289.8K時，能凝固得到一種螺旋狀單鏈結構的固體，其結構如圖所示，此固態SO3中S原子的雜化軌道類型是_______。
21. 鑒定Ni2＋的特征反應如下：
在1 mol鮮紅色沉淀中，含有sp2雜化原子的數目為_______個。
22. CuCl2稀溶液中存在[Cu(H2O)6]2+。已知d軌道也可以參與雜化，則[Cu(H2O)6]2+中的雜化方式為___________(填選項字母)。
A．sp3 B．sp3d C．sp3d2 D．dsp2
23. 二氧化鈦是良好的光催化劑，可催化轉化多種有毒物質，如將甲基橙、亞甲基藍、HCHO轉化為CO2等。
甲基橙、亞甲基藍中S原子的雜化類型分別為______、______。
第62講-化學鍵、雜化軌道與分子空間構型答案及解析
1.【答案】bd (3) C sp3
【解析】CaC2俗稱電石，其為離子化合物，由Ca2+和C22-構成，兩種離子間存在離子鍵，C22-中兩個C原子之間存在非極性共價鍵，因此，該化合物中不存在的化學鍵類型為極性共價鍵和配位鍵，故選bd。
（3）一種光刻膠薄膜成分為聚甲基硅烷，含C、Si、H三種元素，其電負性大小：C>H>Si，則電負性最大的元素是C，硅原子與周圍的4個原子形成共價鍵，沒有孤電子對，價層電子對數為4，則硅原子的雜化軌道類型為sp3。
2.【答案】正四面體形 sp2
【解析】中B形成4個σ鍵（其中有1個配位鍵），為sp3雜化，空間構型為正四面體形；咪唑環存在大π鍵，N原子形成3個σ鍵，雜化方式為sp2。
3.【答案】B
【解析】A項，CH3CH2OH催化生成CH3CHO的原理是羥基中O－H鍵及與羥基相連碳上一個C－H鍵斷裂，形成碳氧雙鍵，錯誤；B項，催化劑能夠改變反應歷程，加快反應速率，正確；C項，丁烷分子中不存在π鍵，錯誤；D項，石墨中碳原子為sp2雜化，金剛石中碳原子為sp3雜化，雜化類型應從sp2轉變為sp3，錯誤。
4.【答案】B
【解析】HCl為共價化合物，形成過程應為＋ →H，A錯誤；NH+ 4和ClO- 4中N和Cl均為sp 雜化的正四面體構型，B正確；C60、 石墨、金剛石中碳原子的雜化方式分別為sp、sp 和sp ，C錯誤；NH3沸點高，易液化，其汽化時吸收熱量，可作制冷劑，干冰易升華，升華時吸收熱量，也可作制冷劑，CO2分子間僅存在范德華力，而NH3分子間有氫鍵和范德華力，D錯誤。
5.【答案】四面體形
【解析】的中心原子S的價層電子對數為4，無孤電子對，空間構型為四面體形，可看作是中1個O原子被S原子取代，則的空間構型為四面體形。答案為四面體形。
6.【答案】sp ＞ ClO2分子中Cl-O鍵的鍵長小于Cl2O中Cl-O鍵的鍵長，其原因是：ClO2分子中既存在σ鍵，又存在大π鍵，原子軌道重疊的程度較大，因此其中Cl-O鍵的鍵長較小，而Cl2O只存在普通的σ鍵。
【解析】ClO2中心原子為Cl，Cl2O中心原子為O，二者均為V形結構，但ClO2中存在大π鍵()。由ClO2中存在)可以推斷，其中Cl原子只能提供1對電子，有一個O原子提供1個電子，另一個O原子提供1對電子，這5個電子處于互相平行的P軌道中形成大π鍵，Cl提供孤電子對與其中一個O形成配位鍵，與另一個O形成的是普通的共價鍵（σ鍵，這個O只提供了一個電子參與形成大π鍵），Cl的價層電子對數為3，則Cl原子的軌道雜化方式為sp ；Cl2O中心原子為O，根據價層電子對的計算公式可知n=（6+1×2）/2=4，因此，O的雜化方式為sp3；根據價層電子對互斥理論可知，n=4時，價電子對的幾何構型為正四面體，n=3時，價電子對的幾何構型平面正三角形，sp 雜化的鍵角一定大于sp3的，因此，雖然ClO2和Cl2O均為V形結構，但O-Cl-O鍵角大于Cl-O-Cl鍵角，孤電子對對成鍵電子對的排斥作用也改變不了這個結論。ClO2分子中Cl-O鍵的鍵長小于Cl2O中Cl-O鍵的鍵長，其原因是：ClO2分子中既存在σ鍵，又存在大π鍵，原子軌道重疊的程度較大，因此其中Cl-O鍵的鍵長較小，而Cl2O只存在普通的σ鍵。
7.【答案】C
【解析】Z在地殼中含量居第四位，是鐵元素。E和M位于同一主族,根據M的價層電子排布式和復鹽的化學式，若M是氮元素，則E是磷元素，不符合；若M是硫元素，則E是氧元素，符合。X原子比E原子少一個電子，則X是氮元素，根據復鹽化學式，Y是氫元素。據此答題。A．E、X、M分別是氧、氮、硫元素，電負性大小關系為：E＞X＞M，A錯誤；
B．X、E、Y單質分別是N2、O2、H2，分子的鍵能大小為：X>Y>M，B錯誤；C．E是氧元素，與氫、氮、硫元素均能形成多種二元化合物，C正確；D．M是S，S原子的價層電子對數=3+(6+2-3×2)/2=4，雜化形式為sp3，的空間結構是三角錐形。X是N，N原子的價層電子對數=3+(5+1-3×2)/2=3，雜化形式為sp2，N的空間結構為平面三角形。兩者空間結構不相同，D錯誤。
8. 【答案】3：4
【解析】(CN)2分子的結構簡式N≡C-C≡N，單鍵是σ鍵，叁鍵中含有1個σ鍵和2個π鍵，故σ鍵和π鍵數目比為3：4
9. 【答案】sp2、sp3雜化　極性共價鍵、配位鍵　9∶1
【解析】 血紅素鐵中C原子的雜化方式為sp2、sp3雜化。N與Fe之間存在的相互作用力是極性共價鍵、配位鍵。甘氨酸分子中的共價單鍵是σ鍵，一個雙鍵中有一個σ鍵和一個π鍵，故σ鍵與π鍵的個數比為9∶1
10. 【答案】sp3　5∶1
【解析】氮原子的價電子對數為4，所以氮原子的雜化軌道類型為sp3；單鍵為σ鍵，雙鍵中一個是σ鍵、一個是π鍵，所以吡咯分子中σ鍵與π鍵的數目之比為10∶2＝5∶1。
11. 【答案】5：4
【解析】由圖可知，亞銅離子連有3個氰酸根離子，其中2個氰酸根離子為2個亞銅離子共有，則亞銅離子和氰酸根離子的個數比為1：(1+2×)=1：2，則陰離子的化學式為Cu(CN)2-，亞銅離子與2個氰酸根離子形成的配位鍵為σ鍵，氰酸根離子中的碳氮三鍵中有1個σ鍵、2個π鍵，則結合長鏈結構可知，離子中σ鍵和π鍵的個數比為(1+2+1×2)：2×2=5：4
12. 【答案】abc
【解析】根據結構可知，該晶體為離子晶體，含有離子鍵、共價鍵、配位鍵(HO→B)。②晶體R中陰離子的中心原子B形成3個σ鍵(B—F鍵)和1個配位鍵(HO→B)，配位鍵也屬于σ鍵
13. 【答案】sp2　BCEF　C
【解析】石墨晶體中C原子采用sp2雜化，石墨晶體中除存在σ鍵外，還存在大π鍵、金屬鍵，石墨晶體層與層之間存在范德華力。石墨晶體中存在π鍵，而金剛石晶體中只存在σ鍵，故石墨的熔點比金剛石高。
14. 【答案】DE
【解析】根據M的結構可知，該化合物含有σ鍵，苯環和碳碳雙鍵中有π鍵，Ti和O之間為配位鍵，但是不含離子鍵和氫鍵。
15. 【答案】BCDE
【解析】二丁二酮肟合鎳(II)螯合物中N原子有三個σ鍵、1個π鍵，所以其雜化類型是sp2，該物質中存在的作用力除離子鍵以外，其它的作用力都存在的，所以選BCDE
16. 【答案】acde
【解析】由葉綠素的結構示意圖可知，葉綠素中不含有陰、陽離子，不存在離子鍵；氮原子和氧原子上沒有連有氫原子，不可能形成氫鍵；含有的碳碳單鍵和碳碳雙鍵為非極性共價鍵，含有的碳氮單鍵、碳氮雙鍵、碳氧單鍵、碳氧雙鍵為極性共價鍵；單鍵為σ鍵，雙鍵中一個為σ鍵，一個為π鍵；碳氮雙鍵中的氮原子與鎂原子形成配位鍵，答案選acde；
17. 【答案】BCE
【解析】 鐵卟啉化合物為共價化合物，分子中不含離子鍵，含有σ鍵、π鍵，N原子和鐵原子之間以配位鍵結合。分子中有羧基，所以存在氫鍵，但是氫鍵是一種特殊的分子間作用力，不屬于化學鍵。
18. 【答案】［TiO］n2n+、sp3
【解析】根據結構圖可知，Ti和O的比例為1∶1，則陽離子化學式為［TiO］n2n+，由結構圖可知，O含有2個σ鍵，含有2個孤電子對，則雜化方式為sp3雜化。
19. 【答案】sp3、 sp3
【解析】根據三氧化二砷的分子結構圖可以看出，砷原子和氧原子的雜化方式均為sp3雜化。
20. 【答案】sp3
【解析】由圖可知，固態SO3中S原子形成4個共價單鍵，S原子的雜化軌道類型是sp3雜化。
21. 【答案】8NA
【解析】中形成雙鍵的原子為sp2雜化，因此在1 mol鮮紅色沉淀中，含有sp2雜化原子的數目為8NA
22. 【答案】C
【解析】六水合銅離子中，銅離子與6個水分子形成6個配位鍵，離子中含有6個σ鍵，則銅離子的雜化方式為sp3d3雜化，故選C；
23. 【答案】sp3 、sp2
【解析】甲基橙中S原子形成4個σ鍵，2個π鍵，所以不含孤電子對，價層電子對數為4，采取sp3雜化；亞甲基藍中S原子形成2個σ鍵，1個π鍵，帶一個單位正電荷，所以還有一對孤電子，則價層電子對數為3，為sp2雜化。基于主題教學的高考化學一輪復習專題80講（學案）2.0版
第62講-化學鍵、雜化軌道與分子空間構型
知識重構
1.共價鍵理論
（1）電子配對原理：鍵合原子雙方各提供自旋方向相反的未成對電子用于配對。
（2）最大重疊原理：鍵合雙方原子軌道應盡可能最大程度地重疊
2.共價鍵本質：電子云（或原子軌道）的重疊
3.共價鍵特點：
（1）飽和性：共價鍵時共用的電子對，對于每個參與成鍵的原子來說，其未成對的單電子數是一定的，所以形成共用電子對的數目也是一定的。
（2）方向性：共價鍵只有沿著一定的方向才能進行最大程度地重疊。
4.共價鍵分類
（1）按成鍵原子間共用電子對的數目分為單鍵、雙鍵、三鍵。
（2）按共用電子對是否偏移分為極性鍵、非極性鍵。
（3）按原子軌道的重疊方式分為σ鍵和π鍵，前者的電子云具有軸對稱性，后者的電子云具有鏡像對稱性。
說明：
①兩原子間形成的共價鍵中，共價單鍵為σ鍵，共價雙鍵中有一個σ鍵和一個π鍵，共價三鍵中有一個σ鍵和二個π鍵。
②并不是所有的分子中都含有共價鍵，如單原子的稀有氣體分子中無共價鍵。
5. 雜化及雜化軌道
（1）雜化及雜化軌道
所謂雜化就是指在形成分子時，由于原子的相互影響，中心原子的若干能量相近的原子軌道重新組合成一組新的原子軌道。這種軌道重新組合的過程叫做雜化，所形成的軌道叫做雜化軌道。
（2）雜化的目的——降低能量，提高成鍵能力
形成雜化軌道后成鍵能力增加，即雜化軌道的成鍵能力比未雜化的原子軌道強，形成的分子更穩定。
（3）sp型雜化
（4）雜化軌道只用于形成σ鍵（以sp3雜化形成的都是σ鍵）或用來容納孤電子對，如乙烯和二氧化碳中碳原子分別采取sp2、sp雜化，則雜化過程中還有未參與雜化的p軌道，可用于形成π鍵。
二、重溫經典
1.【2024全國甲卷35題節選】(2)CaC2俗稱電石，該化合物中不存在的化學鍵類型為____。
a.離子鍵 b.極性共價鍵 c.非極性共價鍵 d. 配位鍵
(3)一種光刻膠薄膜成分為聚甲基硅烷，其中電負性最大的元素是___，硅原子的雜化軌道類型為____。
【答案】bd；C、sp3
【解析】CaC2俗稱電石，其為離子化合物，由Ca2+和C22 構成，兩種離子間存在離子鍵，C22 中兩個C原子之間存在非極性共價鍵，因此，該化合物中不存在的化學鍵類型為極性共價鍵和配位鍵，故選bd；
一種光刻膠薄膜成分為聚甲基硅烷，含C、Si、H三種元素，其電負性大小：C＞H＞Si，則電負性最大的元素是C，硅原子與周圍的4個原子形成共價鍵，沒有孤電子對，價層電子對數為4，則硅原子的雜化軌道類型為sp3。
2.【2024河北卷9題】NH4ClO4是火箭固體燃料重要的氧載體，與某些易燃物作用可全部生成氣態產物，如：NH4ClO4+2C=NH3↑+2CO2↑+HCl↑。下列有關化學用語或表述正確的是 ( )
A. HCl的形成過程可表示為 ＋ →[H]+[]-
B. NH4ClO4中的陰、陽離子有相同的 VSEPR 模型和空間結構
C. 在C60、 石墨、金剛石中，碳原子有sp、sp 和sp 三種雜化方式
D. NH3和CO2都能作制冷劑是因為它們有相同類型的分子間作用力
【答案】B
【解析】HCl為共價化合物，形成過程應為＋ →H，A錯誤；NH+ 4和ClO- 4中N和Cl均為sp 雜化的正四面體構型，B正確；C60、 石墨、金剛石中碳原子的雜化方式分別為sp 、sp 和sp ，C錯誤；NH3沸點高，易液化，其汽化時吸收熱量，可作制冷劑，干冰易升華，升華時吸收熱量，也可作制冷劑，CO2分子間僅存在范德華力，而NH3分子間有氫鍵和范德華力，D錯誤。
3.【2024山東卷16題節選】(見圖)是晶型轉變的誘導劑。的空間構型為 ；中咪唑環存在大鍵，則N原子采取的軌道雜化方式為 。
【答案】正四面體形 sp2
【解析】BF4 中B形成4個σ鍵(其中有1個配位鍵)，為sp3雜化，空間構型為正四面體形；咪唑環存在大π鍵，N原子形成3個σ鍵，雜化方式為sp2。
4．【2024湖北卷5題】基本概念和理論是化學思維的基石。下列敘述錯誤的是
A．VSEPR理論認為VSEPR模型與分子的空間結構相同
B．元素性質隨著原子序數遞增而呈周期性變化的規律稱為元素周期律
C．泡利原理認為一個原子軌道內最多只能容納兩個自旋相反的電子
D．sp3雜化軌道由1個s軌道和3個p軌道混雜而成
【答案】A
【解析】VSEPR模型是價層電子對的空間結構模型，而分子的空間結構指的是成鍵電子對的空間結構，不包括孤電子對，當中心原子無孤電子對時，兩者空間結構相同，當中心原子有孤電子對時，兩者空間結構不同，故A錯誤；元素的性質隨著原子序數的遞增而呈現周期性的變化，這一規律叫元素周期律，元素性質的周期性的變化是元素原子的核外電子排布周期性變化的必然結果，故B正確；在一個原子軌道里，最多只能容納2個電子，它們的自旋相反，這個原理被稱為泡利原理，故C正確；1個s軌道和3個p軌道混雜形成4個能量相同、方向不同的軌道，稱為sp3雜化軌道，故D正確。
5.【2024黑吉遼卷2題】 下列化學用語或表述正確的是
A．中子數為1的氦核素：12He B．SiO2的晶體類型：分子晶體
C．F2的共價鍵類型：p-p σ鍵 D．PCl3的空間結構：平面三角形
【答案】C
【解析】A項，中子數為1的He核素其質量數為1+2=3，故其表示應為32He，A錯誤；
SiO2晶體中只含有共價鍵，為共價晶體，B錯誤；C項，兩個F原子的2p軌道單電子相互重疊形成p-p σ鍵，C正確；D項，PCl3的中心原子存在1對孤電子對，其VSEPR模型為四面體型，PCl3的空間結構為三角錐型，D錯誤；故選C。
6.【2023河北卷6題】下列說法正確的是
A. CH4的價層電子對互斥模型和空間構型均為正四面體
B. 若AB2型分子的空間構型相同，其中心原子的雜化方式也相同
C. 干冰和冰的結構表明范德華力和氫鍵通常都具有方向性
D. CO2和CCl4都是既含鍵又含鍵的非極性分子
【答案】A
【解析】甲烷分子中心原子形成四個σ鍵，沒有孤電子對，所以價層電子對互斥模型和空間構型均為正四面體，A正確；SO2和OF2分子的空間構型均為V形，但前者中心原子為sp2雜化，后者中心原子為sp3雜化，B錯誤；冰的結構是水分子通過氫鍵結合形成的有空隙的空間結構，表明了氫鍵通常具有方向性，干冰的結構表現為分子密堆積，范德華力沒有方向性，C錯誤；CO2和CCl4都是極性鍵形成的非極性分子，CO2既含σ鍵又含π鍵而CCl4只含σ鍵不含π鍵，D錯誤。
7.【2023新課標卷3題】一種可吸附甲醇的材料，其化學式為[C(NH2)3]4[B(OCH3)4]3Cl，部分晶體結構如下圖所示，其中C(NH2)3+為平面結構。下列說法正確的是
A. 該晶體中存在N-H…O氫鍵
B. 基態原子的第一電離能：
C. 基態原子未成對電子數：
D. 晶體中B、N和O原子軌道的雜化類型相同
【答案】A
【解析】由圖可知，C(NH2)3+中的H與的[B(OCH3)4]-形成氫鍵，因此，該晶體中存在氫鍵，A說法正確；同一周期元素原子的第一電離能呈遞增趨勢，但是第ⅡA、ⅤA元素的原子結構比較穩定，其第一電離能高于同周期的相鄰元素的原子，因此，基態原子的第一電離能從小到大的順序為C< O < N，B說法不正確；B、C、O、N的未成對電子數分別為1、2、2、3，因此，基態原子未成對電子數B8.【2022年甲卷35題】2008年北京奧運會的“水立方”，在2022年冬奧會上華麗轉身為“冰立方”，實現了奧運場館的再利用，其美麗的透光氣囊材料由乙烯（CH2＝CH2）與四氟乙烯（CF2＝CF2）的共聚物（ETFE）制成。CF2＝CF2和ETFE分子中C的雜化軌道類型分別為_______和_______。聚四氟乙烯的化學穩定性高于聚乙烯，從化學鍵的角度解釋原因_________________________________________________。
【答案】sp2 sp3 C-F鍵的鍵能大于聚乙烯中C-H的鍵能，鍵能越大，化學性質越穩定
【解析】CF2=CF2中C原子存在3對共用電子對，其C原子的雜化方式為sp2雜化，但其共聚物ETFE中C原子存在4對共用電子對，其C原子為sp3雜化；由于F元素的電負性較大，因此在與C原子的結合過程中形成的C-F鍵的鍵能大于聚乙烯中C-H的鍵能，鍵能的強弱決定物質的化學性質，鍵能越大，化學性質越穩定，因此聚四氟乙烯的化學穩定性高于聚乙烯，故答案為：sp2、sp3、C-F鍵的鍵能大于聚乙烯中C-H的鍵能，鍵能越大，化學性質越穩定。
9.【2022年乙卷35題】一氯乙烯（C2H3Cl）分子中，C的一個______雜化軌道與Cl的3px軌道形成C－Cl____鍵。
【答案】一氯乙烯分子中的碳原子為sp2雜化，C與Cl形成的是σ鍵
【解析】一氯乙烯的結構式為，碳為雙鍵碳，采取sp2雜化，因此C的一個sp2雜化軌道與Cl的3px軌道形成C－Clσ鍵。
10.【2022山東卷16題】吡啶()替代苯也可形成類似的籠形包合物。已知吡啶中含有與苯類似的大鍵、則吡啶中N原子的價層孤電子對占據_______(填標號)。
A. 2s軌道 B. 2p軌道 C. sp雜化軌道 D. sp2雜化軌道
【答案】D
【解析】吡啶替代苯也可形成類似的籠形包合物。已知吡啶中含有與苯類似的大π鍵，則說明吡啶中N原子也是采用sp2雜化，雜化軌道只用于形成σ鍵和存在孤電子對，則吡啶中N原子的價層孤電子對占據sp2雜化軌道，故答案為：D
三、模型建構
四、名師導學
1.構建知識點網絡，注重理解和比較；
2.梳理知識和考點體系；
3.精選創新性、科學性習題，提升分析和解決問題的能力；
4.借助模型，善用資源，優化解題方法；
5.深度學習，能夠綜合運用知識和方法創造性地解決問題；
6.加強審題能力的訓練，培養持續性的投入和思考能力；
7.重視教材內容、素材及課后題；
8.新高考時代：新情境、新問題、新人才。

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