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第2課時　雜化類型的判斷方法(能力課)
素養 目標 1．掌握雜化軌道理論，價電子對互斥理論，建立理論模型，并能運用模型解決分子空間結構與雜化類型關系的判斷。 2．掌握共價鍵類型，能運用等電子體理論判斷分子空間結構，利用分子空間結構與雜化類型的關系解決問題。 3．能運用取代法判斷雜化類型、提升知識的遷移應用能力。
舊知 回顧 1．雜化軌道 (1)原子軌道的雜化：在外界條件影響下，原子內部 能量相近的原子軌道重新組合形成新的原子軌道的過程。 (2)雜化軌道特點：不僅改變了原有軌道的空間取向，而且使它在與其他原子的原子軌道成鍵時重疊的程度更大，形成的共價鍵更牢固。 2．雜化軌道類型及其空間結構 (1)sp3雜化：由1個s軌道和3個p軌道雜化形成的，夾角是109°28′，呈正四面體形。 (2)sp2雜化：是由1個s軌道和2個p軌道雜化而成的，夾角是120°，呈平面三角形。 (3)sp雜化：由1個s軌道和1個p軌道雜化而成的，夾角是180°，呈直線形。
1．根據分子的空間結構判斷
分子或離子的空間結構 常見分子或離子 中心原子雜化軌道類型
直線形 CO2、CS2、BeCl2、 HC≡CH、HC≡N等 sp
平面三角形 BF3、BCl3、SO3、、等 sp2
正四面體形 CH4、CCl4、SiF4、、、、等 sp3
三角錐形 NH3、NCl3、PH3、、等 sp3
[注意]　常見的C2H4、C6H6為平面形分子，鍵角約為120°，可推斷其碳原子的雜化軌道類型為sp2。
2．根據價電子對互斥理論判斷
(1)ABm型共價分子或離子的空間結構和中心原子雜化軌道類型的關系如下：
中心原子價電子對數 雜化軌道空間結構 中心原子雜化軌道類型
2 直線形 sp
3 平面三角形 sp2
4 四面體形 sp3
(2)運用價電子對互斥理論計算中心原子的價電子對數的方法：
[注意]　對于陽離子，a＝中心原子價電子數－離子電荷數；對于陰離子，a＝中心原子價電子數＋|離子電荷數|。
3．應用等電子原理判斷
等電子體具有相同的結構特征，一般來說，等電子體的中心原子的雜化類型相同。
一些常見的等電子體
二原子10電子的等電子體：N2、CO、CN－、NO＋、、；
二原子11電子的等電子體：NO、；
三原子16電子的等電子體：CO2、CS2、N2O、CNO－、SCN－；
三原子18電子的等電子體：、O3、SO2；
四原子24電子的等電子體：、、BF3、SO3(g)、；
四原子26電子的等電子體：NF3、PCl3、NCl3、；
五原子8電子的等電子體：CH4、、SiH4。
4．根據共價鍵類型判斷
從雜化軌道理論可知，原子之間成鍵時，未雜化軌道形成π鍵，雜化軌道形成σ鍵。對于能夠明確結構式的分子、離子，可直接用下式判斷其中心原子的雜化軌道類型：雜化軌道數n＝中心原子的σ鍵數＋中心原子的孤電子對數(雙鍵、三鍵中只有一個σ鍵，其余均為π鍵)。
如三聚氰胺(結構簡式如圖所示)中有兩種不同化學環境的氮原子，環外氮原子分別形成3個σ鍵，用去基態氮原子5個價電子中的3個，余下1個孤電子對，n＝4，則環外氮原子采用sp3雜化；環內氮原子分別形成2個σ鍵、1個π鍵，用去基態氮原子5個價電子中的3個，余下1個孤電子對，n＝3，則環內氮原子采用sp2雜化。
5．應用取代法判斷
以中學常見的、熟悉的基礎物質分子為原型，用其他原子或原子團取代原型分子中的部分原子或原子團，得到的新分子的中心原子與原型分子對應的中心原子的雜化軌道類型相同。如：
(1)CH3CH==CH2分子中碳原子的雜化軌道類型判斷，可看作乙烯基取代了甲烷分子中的一個氫原子，則甲基碳原子采用sp3雜化，也可看作甲基取代了乙烯分子中的一個氫原子，故兩個不飽和碳原子均采用sp2雜化。
(2)B(OH)3可看作三個羥基取代了BF3中的氟原子，可知B(OH)3中硼原子采用sp2雜化。
【例1】　下列粒子的中心原子形成sp3雜化軌道且該粒子的空間結構為三角錐形的是(　　)
D．[PCl4]＋
B　[中心原子形成sp3雜化軌道且該粒子的空間結構為三角錐形，說明該微粒中心原子價電子對數是4且含有一個孤電子對。的中心原子S原子價電子對數為4＋＝4且不含孤電子對為正四面體形結構，A錯誤；的中心原子C原子價電子對數為3＋＝4且含有一個孤電子對為三角錐形結構，B正確；的中心原子Cl原子價電子對數為2＋＝4且含有兩個孤電子對為角形結構，C錯誤；[PCl4]＋的中心原子P原子價電子對數為4＋＝4且不含孤電子對，[PCl4]＋為正四面體形結構，D錯誤。]
【例2】　下列分子或離子的中心原子雜化軌道類型不同的是(　　)
與SO3　　　　　　 B．CH4與H2O
C．PCl3與 D．BF3與
A　[
選項 成鍵電子對數 孤電子對數 價電子對數 雜化軌道類型
3 ×(6＋2－3×2)＝1 4 sp3
SO3 3 ×(6－3×2)＝0 3 sp2
B CH4 4 ×(4－4×1)＝0 4 sp3
H2O 2 ×(6－2×1)＝2 4 sp3
C PCl3 3 ×(5－3×1)＝
3 ×(7＋1－3×2)＝1 4 sp3
D BF3 3 ×(3－3×1)＝
3 ×(4＋2－3×2)＝0 3 sp2
1．(雙選)BF3是有刺激性臭味的無色氣體，與水反應生成HBF4和H3BO3，下列說法錯誤的是(　　)
A．BF3和HBF4中B原子雜化方式相同
為正四面體形結構
C．B—F鍵鍵長小于B—O鍵鍵長
D．HBF4和H3BO3中B原子都是sp3雜化
AD　[F原子半徑小于O，所以B—F鍵鍵長小于B—O鍵鍵長，C正確；HBF4的中B原子價電子對數為4＋＝4，且不含孤電子對，是sp3雜化呈正四面體形結構，B正確；由B項知，HBF4中B原子為sp3雜化，BF3、H3BO3中B原子價電子對數分別為3＋＝3、3＋＝3，且不含孤電子對，則為sp2雜化，A、D錯誤。]
2．下表中關于各微粒的描述完全正確的一項是(　　)
選項 A B C D
分子或離子 的化學式
中心原子的雜 化軌道類型 sp sp3 sp2 sp3
VSEPR模型 直線形 四面體形 平面三角形 正四面體形
分子或離子的空間結構 直線形 正四面體形 V形 三角錐形
C　[A．H2F＋離子中氟原子的價電子對數為4，則離子的VSEPR模型為四面體形，故A錯誤；B．三氯化磷分子中磷原子的價電子對數為4，孤電子對數為1，則氮分子的VSEPR模型為四面體形、分子的空間結構為三角錐形，故B錯誤；C．亞硝酸根離子中氮原子的價電子對數為3，孤電子對數為1，則氮原子的雜化方式為sp2雜化，離子的VSEPR模型為平面三角形，分子的空間結構為角形，故C正確；D．四氫合硼離子中硼原子的價電子對數為4，孤電子對數為0，則離子的空間結構為正四面體形，故D錯誤。]
3．指出下列分子或離子的中心原子雜化軌道類型，并判斷分子或離子的空間結構。
(1)GeCl4中Ge的雜化軌道類型為________，分子空間結構為________________。
(2)AsCl3中As的雜化軌道類型為________，分子空間結構為________________。
中Se的雜化軌道類型為________，離子空間結構為________________。
(4)BCl3中的B采用________雜化，空間結構為________________________。
(5)PH3中的P采用________雜化，空間結構為________________________。
中的N采用________雜化，空間結構為________________________。
[解析]　(1)GeCl4：Ge的價電子對數＝4＋×(4－4×1)＝4＋0＝4，Ge采用sp3雜化，因為中心原子上沒有孤電子對，故分子空間結構為正四面體形。(2)AsCl3：As的價電子對數＝3＋×(5－3×1)＝3＋1＝4，As采用sp3雜化，因為中心原子上有1個孤電子對，故分子空間結構為三角錐形。：Se的價電子對數＝4＋×(6＋2－4×2)＝4＋0＝4，Se采用sp3雜化，因為中心原子上沒有孤電子對，故離子空間結構為正四面體形。(4)BCl3：B采用sp2雜化，三個雜化軌道分別與三個Cl形成σ鍵，沒有孤電子對，分子空間結構為平面正三角形。：P采用sp3雜化，因為中心原子上有一個孤電子對，故分子空間結構為三角錐形。：N采用sp2雜化，中心原子有一個孤電子對，離子空間結構為角形。
[答案]　(1)sp3　正四面體形
(2)sp3　三角錐形　
(3)sp3　正四面體形
(4)sp2　平面正三角形
(5)sp3　三角錐形
(6)sp2　角形
1．s軌道與s軌道重疊形成的共價鍵可用符號表示為s-s σ鍵，p軌道與p軌道以“頭碰頭”方式重疊形成的共價鍵可用符號表示為p-p σ鍵，請你指出下列分子中含有s-sp2σ鍵的是(　　)
A．N2 B．C2H4
C．C2H2 D．HCl
B　[C2H4中，C原子為sp2雜化，存在s-sp2σ鍵，B項正確。]
2．在中，中間的碳原子和兩邊的碳原子分別采用的雜化方式是(　　)
A．sp2　sp2 B．sp3　sp3
C．sp2　sp3 D．sp　sp3
C　[中碳原子形成了3個σ鍵，無孤電子對，需要形成3個雜化軌道，采用的雜化方式是sp2。甲基上的碳原子各自形成了4個σ鍵，無孤電子對，需要形成4個雜化軌道，采用的是sp3雜化。]
3．(雙選)SO3和O3的混合氣體經光解作用可生成一種新分子，結構簡式如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．O3的鍵角為109°28′
B．O3和SO2的空間結構均為角形
C．SO3 的空間結構為平面三角形
D．SO3中心原子為sp3雜化
BC　[A．O3分子中心原子的價電子對數是2＋＝3，存在1個孤電子對，空間結構為角形，鍵角不是109°28′，A錯誤；B．O3和SO2為等電子體，空間結構為角形，B正確；C．SO3分子中硫原子價電子對數是3＋＝3，不存在孤電子對，SO3的空間結構為平面三角形，C正確；D．SO3中心原子價電子對數是3，所以中心原子為sp2雜化，D錯誤。]
4．乙烯分子中含有四個C—H鍵和一個C==C鍵，6個原子在同一平面上。下列關于乙烯分子的成鍵情況分析正確的是(　　)
①每個碳原子的2s軌道與2p軌道雜化形成兩個sp雜化軌道 　②每個碳原子的2s軌道與兩個2p軌道雜化，形成三個sp2雜化軌道　③每個碳原子的2s軌道與三個2p軌道雜化形成四個sp3雜化軌道　④每個碳原子的三個價電子占據三個雜化軌道，一個價電子占據一個2p軌道
A．①③ B．②④
C．①④ D．②③
B　[乙烯分子中每個碳原子與另一個碳原子和兩個氫原子成鍵，形成三個σ鍵，六個原子在同一平面上，為sp2雜化，形成三個sp2雜化軌道，一個價電子占據一個2p軌道，兩個碳原子成鍵時形成一個π鍵。]
5．回答下列問題：
(1)BCl3和NCl3中心原子的雜化類型分別為________和________。
(2)CS2、N2O等與CO2互為等電子體，則CS2的結構式為________，空間結構為________。
(3)乙炔與氫氰酸(HCN)反應可得丙烯腈 (CH2==CHCN)。丙烯腈分子中σ鍵和π鍵的個數之比為________，分子中處于同一直線上的原子數目最多為________。
(4)已知在水中存在平衡2H2O H3O＋＋OH－，H3O＋中H—O—H鍵角比H2O中H—O—H鍵角大，原因為________。
[答案]　(1)sp2　sp3　(2)S==C==S　直線形　
(3)2∶1　3　(4)H2O分子中O原子有兩對孤電子對，H3O＋中O原子只有一個孤電子對，排斥作用較小
課時分層作業(十一)　雜化類型的判斷方法
一、選擇題(每小題只有一個選項符合題目要求)
1．關于原子軌道的說法正確的是(　　)
A．sp3雜化軌道是由同一個原子中能量相近的s軌道和p軌道雜化形成的一組能量相同的新軌道
B．CH4分子中的sp3雜化軌道是由4個H原子的1s軌道和C原子的2p軌道雜化而形成的
C．凡是中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子其立體結構都是正四面體形
D．凡AB2型的共價化合物，其中心原子A均采用sp雜化軌道成鍵
A　[sp3雜化軌道是由同一個原子中能量相近的1個s軌道和3個p軌道雜化形成的一組能量相同的新軌道，A正確；CH4分子中的sp3雜化軌道是由C原子的2s軌道和2p軌道雜化而形成的，B錯誤；由于孤電子對也會占據雜化軌道，所以中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子的空間結構不一定是正四面體形，如水分子為角形，氨分子為三角錐形，C錯誤；AB2型的共價化合物，中心原子A也可以不是sp雜化，如SO2中S原子為sp2雜化，D錯誤。]
2．價電子對互斥理論和雜化軌道理論都可以判斷、解釋分子或離子的空間結構，下列說法正確的是(　　)
和的鍵角相同
、的中心原子價電子對數相同
C．SO2、中S原子的雜化方式相同
D．C2H2、H2O2都是直線形的分子
B　的價電子對數為2，呈直線形的價電子對數為3，呈平面三角形，所以二者的鍵角不同，A不正確；、的中心原子價電子對數都為＝4，B正確；C．SO2、中S原子分別發生sp2、sp3雜化，二者的雜化方式不同，C不正確；D．C2H2為直線形分子，H2O2為二面角結構分子，D不正確。]
3．甲醛(H2C==O)在Ni催化作用下加氫可得甲醇(CH3OH)。甲醛、甲醇分子內C原子的雜化方式分別為(　　)
A．sp2　sp2 B．sp3　sp2
C．sp2　sp3 D．sp　sp3
C　[甲醛(H2C==O)分子中中心原子C原子上的價電子對數為3＋×(4－2－2×1)＝3，故該C原子采用sp2雜化，甲醇(CH3OH)分子中中心原子C原子上的價電子對數為4＋×[4－3×1－(2－1)]＝4，故該C原子采用sp3雜化。]
4．下列分子的空間結構用sp2雜化軌道來解釋的是(　　)
①BF3；②CH2==CH2；③；④CH≡CH；⑤NH3；⑥CH4
A．①②③ B．①⑤⑥
C．①②⑤ D．②③⑥
A　[可用sp2雜化軌道來解釋說明中心原子雜化軌道數目為3。BF3分子中B原子孤電子對數＝＝0，價電子對數為3＋0＝3，B原子為sp2雜化，①符合題意；CH2==CH2分子中C原子孤電子對數＝＝0，價電子對數為3＋0＝3，C原子采取sp2雜化，②符合題意；苯分子中C原子形成3個σ鍵，沒有孤電子對，價電子對數為3，所以采取sp2雜化，③符合題意；CH≡CH分子中每個碳原子形成1個C—H，1個碳碳三鍵，沒有孤電子對，價電子對數為2，所以C原子采取sp雜化，④不符合題意；NH3中N原子含有1個孤電子對，價電子對數為4，N原子采取sp3雜化，⑤不符合題意；CH4中碳原子沒有孤電子對，價電子對數為4，C原子采取sp3雜化，⑥不符合題意。]
5．反應CaCO3＋2HCl===CaCl2＋CO2↑＋H2O可用于實驗室制備CO2氣體。下列有關該反應中各物質的說法正確的是(　　)
A．CO2和H2O均為三原子分子，二者空間結構相同
B．CaCO3中陰離子的VSEPR模型為四面體形
C．鍵角由大到小的順序為>H2O
D．根據VSEPR模型可知，CaCl2的空間結構為直線形
C　[A．二氧化碳分子中碳原子的價電子對數為2，孤電子對數為0，分子的空間結構為直線形，水分子中氧原子的價電子對數為4，孤電子對數為2，分子的空間結構為角形，二者空間結構不同，故A錯誤；B．碳酸根離子中碳原子的價電子對數為3，分子的VSEPR模型為平面三角形，故B錯誤；C．二氧化碳分子中碳原子的價電子對數為2，孤電子對數為0，分子的空間結構為直線形，鍵角為180°，碳酸根離子中碳原子的價電子對數為3，分子的VSEPR模型為平面三角形，鍵角為120°，水分子中氧原子的價電子對數為4，孤電子對數為2，分子的空間結構為角形，鍵角約為104.5°，則二氧化碳、碳酸根離子、水的鍵角依次減小，故C正確；D．氯化鈣為離子化合物，不能用VSEPR模型預測氯化鈣的空間結構，故D錯誤。]
6．SiCl4可發生水解反應，機理如下：
中間體SiCl4(H2O)中Si采取的雜化類型為(　　)
A．dsp2　　　　　　　 　B．sp3d
C．sp3d2 D．sp3
B　[Si原子核外有14個電子，最外層為M能層，含有4個電子，價電子排布式為3s23p2；在SiCl4中Si原子與4個Cl原子形成4個Si—Cl σ鍵，且Si原子上無孤電子對，則Si原子為sp3雜化；中間體SiCl4(H2O)中Si分別與Cl、O形成5個共價鍵，故Si原子應為sp3d雜化，合理選項是B。]
7．合成某種滴眼液的原料為4-二甲氨基吡啶。下列敘述錯誤的是(　　)
A．該分子中C原子的雜化類型有sp2、sp3
B．該分子中N原子的雜化類型有sp2、sp3
C．1 mol該分子所含σ鍵為15NA(NA為阿伏加德羅常數的值)
D．該分子中含有大π鍵
C　[由結構簡式可知，4-二甲氨基吡啶分子中單鍵碳原子的雜化方式都為sp3，雙鍵碳原子的雜化方式都為sp2，A正確；由結構簡式可知，4-二甲氨基吡啶分子中單鍵氮原子的雜化方式都為sp3，雙鍵氮原子的雜化方式都為sp2，B正確；有機物分子中單鍵為σ鍵，雙鍵中含有1個σ鍵和1個π鍵，由結構簡式可知，1 mol 4-二甲氨基吡啶分子中含有的σ鍵為19NA，C錯誤；由結構簡式可知，4-二甲氨基吡啶分子的六元環上5個碳原子和1個氮原子都為sp2雜化，未雜化的p軌道都提供1個電子形成大π鍵，D正確。]
二、選擇題(每小題有一個或兩個選項符合題目要求)
8．As2O3(砒霜)是兩性氧化物(分子結構如圖所示)，溶于鹽酸生成AsCl3，AsCl3用LiAlH4還原生成AsH3。下列說法正確的是(　　)
A．As2O3分子中As原子的雜化方式為sp2
B．LiAlH4為共價化合物
C．AsCl3的空間結構為平面正三角形
D．基態As原子的價電子排布式為4s24p3
D　[As2O3中As原子形成3個σ鍵，含有1個孤電子對，價電子對數是4，根據價電子對互斥理論，As原子的雜化類型為sp3，A錯誤； 只含共價鍵的化合物為共價化合物，含有離子鍵的化合物為離子化合物，該物質是由Li＋和構成的，為離子化合物，B錯誤；AsCl3中As原子價電子對數為3＋×(5－3×1)＝3＋1＝4，含有1個孤電子對，根據價電子對互斥理論，AsCl3的空間結構為三角錐形，C錯誤；已知As為33號元素，故基態As原子的價電子排布式為4s24p3 ，D正確。]
9．多位化學家用簡單的偶聯反應合成了如下這個有趣的“納米小人”分子。下列有關該分子的結構說法不正確的是(　　)
A．該分子中的C原子采取的雜化方式有：sp、sp2、sp3
B．該分子中的O原子采取sp3雜化
C．“納米小人”頭部的所有原子可能在同一平面內
D．“納米小人”手、腳部位的碳原子不雜化
CD　[A．該分子中碳碳三鍵上的C原子采取sp雜化，苯環上的C原子采取sp2雜化，其他碳原子采取sp3雜化，A正確；B．該分子中的O原子有2個成鍵電子對，有2個孤電子對，故其采取sp3雜化，B正確；C．“納米小人”頭部的C原子均為sp3雜化，“納米小人”頭部所有原子不在同一平面上，C錯誤；D．“納米小人”手、腳部位的碳原子都屬于飽和碳原子，均采取sp3雜化，D錯誤。]
10．離子液體廣泛應用于科研和生產中。某離子液體結構如圖，其中陽離子有類似苯環的特殊穩定性。下列說法錯誤的是(　　)
A．陽離子中所有C、N原子不可能共面
B．陰離子的VSEPR模型為正四面體形
C．陽離子中存在的大π鍵為
D．—C2H5中C原子的雜化方式為sp3
AC　[A．已知陽離子有類似苯環的特殊穩定性，苯環是平面形結構，則陽離子中C與N原子共面，A錯誤；B．陰離子[AlCl4]－的價電子對數＝4＋＝4，VSEPR模型為正四面體形，B正確；C．大π鍵中每個碳原子提供1個電子，每個氮原子提供2個電子，共7個電子，因是陽離子，故含有的電子數為6，大π鍵為錯誤；D．—C2H5中C原子的雜化方式類似乙烷中的碳原子，為sp3雜化，D正確。]
11．P原子在形成PCl5分子時，3s、3p軌道和1個3d軌道參與形成sp3d雜化，PCl5的空間結構為三角雙錐形(如圖所示)。下列關于PCl5分子的說法不正確的是(　　)
A．PCl5分子中價電子對數為5
B．PCl5分子中沒有形成π鍵
C．PCl5分子中所有的Cl—P—Cl鍵角都相等
D．SF4分子中S原子也采用sp3d雜化
C　[PCl5中心P原子的價電子對數為5＋＝5，A正確；PCl5分子中是由P—Cl單鍵構成的，沒有π鍵，B正確；根據圖知，平面上鍵角(Cl—P—Cl)為120°、上頂點和平面上的Cl原子形成的鍵角(Cl—P—Cl)為90°，上下頂點和P原子形成的鍵角(Cl—P—Cl)為180°，C錯誤；SF4分子中S原子有一個孤電子對，成鍵電子對數與孤電子對數總和為4＋1＝5，也采用sp3d雜化，D正確。]
三、非選擇題
12．(1)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一種有機化合物，分子中氮、碳的雜化類型分別是________________________________________、____________。
(2)NH4H2PO4中，P的________雜化軌道與O的2p軌道形成________鍵。
(3)X射線衍射測定發現，I3AsF6中存在離子。離子的空間結構為________，中心原子的雜化形式為________。
[解析]　(1)乙二胺分子中，氮原子的孤電子對數為1，σ鍵數目為3，故氮原子采取sp3雜化；碳原子的孤電子對數為0，σ鍵數目為4，故碳原子采取sp3雜化。
(2)NH4H2PO4中P原子的價電子對數為4，故為sp3雜化，P原子的sp3雜化軌道與O的2p軌道形成σ鍵。
(3)中心原子的價電子對數為2＋＝4，為sp3雜化，中心I原子的孤電子對數為＝的空間結構為角形。
[答案]　(1)sp3　sp3　(2)sp3　σ　(3)角形　sp3
13．已知A、B、C、D是原子序數依次增大的四種短周期主族元素，A是原子半徑最小的短周期元素，B原子的價電子排布式為nsnnpn，D是地殼中含量最多的元素。E是第4周期的p區元素且最外層只有2對成對電子。
(1)基態E原子的價電子軌道表示式為________。
(2)B、C、D三元素電負性由大到小的順序為________(用元素符號表示)。
中心原子為________雜化，空間結構為________；中心原子為________雜化，空間結構為________。
(4)1 mol BC－中含有π鍵的數目為________NA(NA為阿伏加德羅常數的值)。
(5)D、E元素最簡單氫化物的穩定性比較：________________(填化學式)。
[解析]　B原子的價電子排布式為nsnnpn，n＝2 ，則B為C元素；D是地殼中含量最多的元素，則D為O元素；C的原子序數介于碳、氧之間，則C為N元素；A是原子半徑最小的短周期元素，則A為H元素；E是第4周期的p區元素且最外層只有2對成對電子，則E為Se元素。
即，中心原子的價電子對數為3＋×(4＋2－2×3)＝3＋0＝3，所以雜化類型為sp2，空間結構為平面三角形；即，中心原子的價電子對數為4＋×(5－1－1×4)＝4＋0＝4，所以雜化類型為sp3雜化，空間結構為正四面體形。
(4)CN－ 與氮氣互為等電子體，氮氣的結構式為N≡N ，所以1 mol BC－即CN－中含有π鍵的數目為2NA。
[答案]　(1)
(3)sp2　平面三角形　sp3　正四面體形　(4)2　(5)H2O>H2Se
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第2課時　雜化類型的判斷方法(能力課)
第2章　微粒間相互作用與物質性質
第2節　共價鍵與分子的空間結構
素養目標 1．掌握雜化軌道理論，價電子對互斥理論，建立理論模型，并能運用模型解決分子空間結構與雜化類型關系的判斷。
2．掌握共價鍵類型，能運用等電子體理論判斷分子空間結構，利用分子空間結構與雜化類型的關系解決問題。
3．能運用取代法判斷雜化類型、提升知識的遷移應用能力。
舊知回顧 1．雜化軌道
(1)原子軌道的雜化：在外界條件影響下，原子內部 能量相近的原子軌道重新組合形成新的原子軌道的過程。
(2)雜化軌道特點：不僅改變了原有軌道的空間取向，而且使它在與其他原子的原子軌道成鍵時重疊的程度更大，形成的共價鍵更牢固。
舊知
回顧 2．雜化軌道類型及其空間結構
(1)sp3雜化：由1個s軌道和3個p軌道雜化形成的，夾角是109°28′，呈正四面體形。
(2)sp2雜化：是由1個s軌道和2個p軌道雜化而成的，夾角是120°，呈平面三角形。
(3)sp雜化：由1個s軌道和1個p軌道雜化而成的，夾角是180°，呈直線形。
探究要點 典例導航
[要點精講]
1．根據分子的空間結構判斷
分子或離子的空間結構 常見分子或離子 中心原子雜化軌道類型
直線形 CO2、CS2、BeCl2、
HC≡CH、HC≡N等 sp
分子或離子的空間結構 常見分子或離子 中心原子雜化軌道類型
平面三角形 sp2
正四面體形 sp3
三角錐形 sp3
[注意]　常見的C2H4、C6H6為平面形分子，鍵角約為120°，可推斷其碳原子的雜化軌道類型為sp2。
2．根據價電子對互斥理論判斷
(1)ABm型共價分子或離子的空間結構和中心原子雜化軌道類型的關系如下：
中心原子價電子對數 雜化軌道空間結構 中心原子雜化軌道類型
2 直線形 sp
3 平面三角形 sp2
4 四面體形 sp3
(2)運用價電子對互斥理論計算中心原子的價電子對數的方法：
[注意]　對于陽離子，a＝中心原子價電子數－離子電荷數；對于陰離子，a＝中心原子價電子數＋|離子電荷數|。
4．根據共價鍵類型判斷
從雜化軌道理論可知，原子之間成鍵時，未雜化軌道形成π鍵，雜化軌道形成σ鍵。對于能夠明確結構式的分子、離子，可直接用下式判斷其中心原子的雜化軌道類型：雜化軌道數n＝中心原子的σ鍵數＋中心原子的孤電子對數(雙鍵、三鍵中只有一個σ鍵，其余均為π鍵)。
如三聚氰胺(結構簡式如圖所示)中有兩種不同化學環境的氮原子，環外氮原子分別形成3個σ鍵，用去基態氮原子5個價電子中的3個，余下1個孤電子對，n＝4，則環外氮原子采用sp3雜化；環內氮原子分別形成2個σ鍵、1個π鍵，用去基態氮原子5個價電子中的3個，余下1個孤電子對，n＝3，則環內氮原子采用sp2雜化。
5．應用取代法判斷
以中學常見的、熟悉的基礎物質分子為原型，用其他原子或原子團取代原型分子中的部分原子或原子團，得到的新分子的中心原子與原型分子對應的中心原子的雜化軌道類型相同。如：
(1)CH3CH==CH2分子中碳原子的雜化軌道類型判斷，可看作乙烯基取代了甲烷分子中的一個氫原子，則甲基碳原子采用sp3雜化，也可看作甲基取代了乙烯分子中的一個氫原子，故兩個不飽和碳原子均采用sp2雜化。
(2)B(OH)3可看作三個羥基取代了BF3中的氟原子，可知B(OH)3中硼原子采用sp2雜化。
√
√
A　[
選項 成鍵電子對數 孤電子對數 價電子對數 雜化軌道類型
3 4 sp3
SO3 3 3 sp2
選項 成鍵電子對數 孤電子對數 價電子對數 雜化軌道
類型
B CH4 4 4 sp3
H2O 2 4 sp3
C PCl3 3
3 4 sp3
選項 成鍵電子對數 孤電子對數 價電子
對數 雜化軌道
類型
D BF3 3
3 3 sp2
]
√
√
2．下表中關于各微粒的描述完全正確的一項是(　　)
選項 A B C D
分子或離子的化學式
中心原子的雜化軌道類型 sp sp3 sp2 sp3
VSEPR模型 直線形 四面體形 平面三角形 正四面體形
分子或離子的空間結構 直線形 正四面體形 V形 三角錐形
√
C　[A．H2F＋離子中氟原子的價電子對數為4，則離子的VSEPR模型為四面體形，故A錯誤；B．三氯化磷分子中磷原子的價電子對數為4，孤電子對數為1，則氮分子的VSEPR模型為四面體形、分子的空間結構為三角錐形，故B錯誤；C．亞硝酸根離子中氮原子的價電子對數為3，孤電子對數為1，則氮原子的雜化方式為sp2雜化，離子的VSEPR模型為平面三角形，分子的空間結構為角形，故C正確；D．四氫合硼離子中硼原子的價電子對數為4，孤電子對數為0，則離子的空間結構為正四面體形，故D錯誤。]
3．指出下列分子或離子的中心原子雜化軌道類型，并判斷分子或離子的空間結構。
(1)GeCl4中Ge的雜化軌道類型為________，分子空間結構為________________。
(2)AsCl3中As的雜化軌道類型為________，分子空間結構為________________。
sp3
正四面體形
sp3
三角錐形
sp3
正四面體形
sp2
平面正三角形
sp3
三角錐形
sp2
角形
知能反饋 隨堂評估
1．s軌道與s軌道重疊形成的共價鍵可用符號表示為s-s σ鍵，p軌道與p軌道以“頭碰頭”方式重疊形成的共價鍵可用符號表示為p-p σ鍵，請你指出下列分子中含有s-sp2σ鍵的是(　　)
A．N2 B．C2H4
C．C2H2 D．HCl
√
2
4
3
題號
1
5
B　[C2H4中，C原子為sp2雜化，存在s-sp2σ鍵，B項正確。]
2．在 中，中間的碳原子和兩邊的碳原子分別采用的雜化方式是(　　)
A．sp2　sp2 B．sp3　sp3
C．sp2　sp3 D．sp　sp3
2
3
題號
1
4
√
5
C　[ 中碳原子形成了3個σ鍵，無孤電子對，需要形成3個雜化軌道，采用的雜化方式是sp2。甲基上的碳原子各自形成了4個σ鍵，無孤電子對，需要形成4個雜化軌道，采用的是sp3雜化。]
3．(雙選)SO3和O3的混合氣體經光解作用可生成一種新分子，結構簡式如圖所示，下列說法正確的是(　　)
A．O3的鍵角為109°28′
B．O3和SO2的空間結構均為角形
C．SO3 的空間結構為平面三角形
D．SO3中心原子為sp3雜化
2
3
題號
4
1
√
5
√
2
3
題號
4
1
5
4．乙烯分子中含有四個C—H鍵和一個C==C鍵，6個原子在同一平面上。下列關于乙烯分子的成鍵情況分析正確的是(　　)
①每個碳原子的2s軌道與2p軌道雜化形成兩個sp雜化軌道 　②每個碳原子的2s軌道與兩個2p軌道雜化，形成三個sp2雜化軌道　③每個碳原子的2s軌道與三個2p軌道雜化形成四個sp3雜化軌道　④每個碳原子的三個價電子占據三個雜化軌道，一個價電子占據一個2p軌道
A．①③ B．②④
C．①④ D．②③
2
4
3
題號
1
5
√
B　[乙烯分子中每個碳原子與另一個碳原子和兩個氫原子成鍵，形成三個σ鍵，六個原子在同一平面上，為sp2雜化，形成三個sp2雜化軌道，一個價電子占據一個2p軌道，兩個碳原子成鍵時形成一個π鍵。]
2
4
3
題號
1
5
5．回答下列問題：
(1)BCl3和NCl3中心原子的雜化類型分別為________和________。
(2)CS2、N2O等與CO2互為等電子體，則CS2的結構式為____________，空間結構為________。
2
4
3
題號
1
5
sp2
sp3
S==C==S
直線形　
(3)乙炔與氫氰酸(HCN)反應可得丙烯腈 (CH2==CHCN)。丙烯腈分子中σ鍵和π鍵的個數之比為________，分子中處于同一直線上的原子數目最多為________。
(4)已知在水中存在平衡2H2O H3O＋＋OH－，H3O＋中H—O—H鍵角比H2O中H—O—H鍵角大，原因為______________________________________________________________________________。
2
4
3
題號
1
5
2∶1
3
H2O分子中O原子有兩對
孤電子對，H3O＋中O原子只有一個孤電子對，排斥作用較小

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