优秀学习资料欢迎下载选修三第二章第 2 节分子的立体构型三、杂化轨道理论1.杂化轨道理论认为：在形成分子时，通常存在激发、杂化、轨道重叠等过程但应注意，原子轨道的杂化，只有在形成分子的过程中才会发生，而孤立的原子是不可能发生杂化的同时只有能量相近的原子轨道 (如 2s,2p 等)才能发生杂化，而1s 轨道与 2p 轨道由于能量相差较大，它是不能发生杂化的杂化：成键过程是由若干个能量相近的轨道经叠加、混合、重新调整电子云空间伸展方向，分配能量形成新的杂化轨道过程2、理论要点：成键原子中几个能量相近的轨道杂化成新的杂化轨道；参加杂化的原子轨道数= 杂化后的杂化轨道数总能量不变；杂化时轨道上的成对电子被激发到空轨道上成为单电子，需要的能量可以由成键时释放的能量补偿3、杂化轨道的种类（1）按参加杂化的轨道分类sp 型：sp 杂化、 sp2杂化和 sp3杂化spd 型： sp3d 杂化、sp3d2杂化（2）按杂化轨道能量是否一致分类等性杂化 ， 如 C 的 sp3杂化：4 个 sp3杂化轨道能量一致形成 3个能量相等的sp2杂化轨道，属于等性杂化判断是否是等性杂化，要看各条杂化轨道的能量是否相等，不看未参加杂化的轨道的能量。
4、各种杂化轨道在空间的几何分布杂化类型sp3sp2spsp3d 或 dsp3sp3d2或 d2sp3立体构型正四面体正三角形直线形三角双锥体正八面体杂化轨道成键时，要满足化学键间最小排斥原理，键与键间排斥力大小决定于键的方向，即决定于杂化轨道间的夹角由于键角越大化学键之间的排斥力越小，对sp 杂化来说，当键角为180 时，其排斥力最小， 所以 sp 杂化轨道成键时分子呈直线形；对 sp2杂化来说， 当键角为 120 时，其排斥力最小， 所以 sp2杂化轨道成键时，分子呈平面三角形由于杂化轨道类型不同，杂化轨道夹角也不相同，其成键时键角也就不相同，故杂化轨道的类型与分子的空间构型有关5、用杂化轨道理论解释构型（1）sp 杂化BeCl2分子，直线形，用杂化轨道理论分析其成键情况，说明直线形的原因Be： 1s22s22p0sp 杂化 : 2 条 sp 杂化轨道是直线形分布，分别与2 个 Cl 的 3p 轨道成键，故分子为直线形精品p d f 资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -第 1 页，共 13 页 - - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载sp 杂化， sp-1s，sp-sp 均为键。
C 中未杂化的py与另一 C 中未杂化的py沿纸面方向形成键；而pz与 pz沿与纸面垂直的方向形成键二氧化碳，直线形，C 发生 sp 杂化， C 与 O 之间sp-2px两个键，所以， OCO 成直线形C 中未杂化的py与两侧O 的两个 py沿纸面方向成大键， C 中未杂化的pz与两侧O 的 pz沿垂直于纸面的方向成键，故CO2中， C、O 之间有离域 键（两个43大 键） 2）sp2杂化BCl3平面三角形构型，B 的 3 个 sp2杂化轨道呈三角形分布，分别与3 个 Cl 的 3p 成 键，分子构型为三角形属于sp2杂化乙烯C 发生 sp2杂化， sp2杂化轨道与sp2杂化轨道形成1个 C C 键， sp2杂化轨道与H 的 1s 轨道形成 4 个 C H 键；未杂化的p 轨道之间形成键，故分子中有碳碳双键存在3）sp3杂化甲烷C 发生 sp3杂化， 4 个轨道呈正四面体分布，4 个 sp3杂化轨道分别与4 个 H 的 1s 轨道形成键，因没有未杂化的电子（轨道），故 CH4分子中无双键4） s-p-d 杂化PCl5三角双锥， P：1s22s22p63s23p33d 0精品p d f 资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -第 2 页，共 13 页 - - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载5 个 sp3d 杂化轨道呈三角双锥形分布，分别与5 个 Cl 的 3p 成 键。
空间图形为：（5）不等性杂化H2O O 发生 sp3不等性杂化：两个含单电子的sp3杂化轨道与2 个 H 的 1s 轨道形成键，含孤电子对的两个sp3杂化轨道不成键，故水呈 V 形结构水分子中的O H 键的夹角本应为10928 ， 但由于孤电子对的斥力，键角变小，为 10445 NH3N 发生 sp3不等性杂化：单电子占据的sp3杂化轨道分别与H 的 1s 成 键，孤对电子占据的sp3单独占据四面体的一个顶角由于孤对电子的影响，HNH 键的键角小于10928，为 10718在等性杂化中由分子构型（与电子对构型一致）可以直接看出杂化方式但在不等性杂化中，分子结构当然与杂化方式有关，但要知道孤电子对数，方可确定分子构型关键是电子对构型可以直接标志杂化方式，故电子对构型非常重要不等性杂化与配体数小于对数是对应的有未参加杂化的电子，一般形成键或大 键四、等电子原理经验总结早在 1919 年，人们在研究一些双原子分子时，发现结构相同的分子具有许多相似的物理性质，如CO和 N2分子具有 14 个电子（ 10 个价电子），它们的物理性质比较见下表：CO和 N2的物理性质相对分子质量熔点 /沸点 /T临界/ P临界/1.0110Pa V临界/mLmol1/gL1CO 28 199 191.5 140 34.5 93 1.250 精品p d f 资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -第 3 页，共 13 页 - - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载N228 209.0 195.8 46.8 33.5 90 1.251 根据等电子原理，我们可以根据已知一些分子结构推测出另一些与它等电子的分子空间构型，如已知 O3（18 电子）为角形结构，分子中含有一个43，中间的O 与相邻两个O 以键连结，可以推知与它互为等电子体的SO2、NO2也应是角形，分子中存在43的大键；如前所知CO23（24 电子）为平面三角形结构，有一个64，可以推知等电子体的NO3、BO33、BF3，SO3也应是平面三角形结构，且都存在一个 64的大 键。
类型实例二原子 10 电子N2CO NO+C22CN 二原子 11 电子 NO O2+三原子 16 电子CO2CS2 N2O NCO NO2+ N3 CN22 SCN-三原子 18 电子O3 SO2NOCl 四原子 24 电子NO3 CO32 SO3五原子 32 电子CCl4SiF4SO42 PO43七原子 48 电子SF6 PF6 SiF62【练习】1用价层电子对互斥理论预测H2S 和 BF3的立体结构，两个结论都正确的是() A直线形；三角锥形BV 形；三角锥形C直线形；平面三角形DV 形；平面三角形2下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是() ACO2与 SO2BCH4与 NH3 CBeCl2与 BF3DC2H4与 C2H23(1)某校化学课外活动小组的同学对AB3型分子或离子的空间构型提出了两种看法，你认为是哪两种？若两个AB 键均是极性键且极性相同，它们分子的极性是怎样的？举例说明2)参照上题，你认为AB4型分子或离子的空间构型有几种？若每个AB 键都是极性键且极性相同它们分子的极性是怎样的？举例说明自测】1.在下列分子中，电子总数最少的是() A.H2S BO2CCO D NO 2.在以下的分子或离子中，空间结构的几何形状不是三角锥形的是() A.NF3BCH3CCO2DH3O3.有关甲醛分子的说法正确的是() A.C 原子采用 sp 杂化B.甲醛分子为三角锥形结构C.甲醛分子为平面三角形结构D.在甲醛分子中没有键4.用价层电子对互斥理论(VSEPR) 可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是( ) A.SO2、CS2、HI 都是直线形的分子B.BF3键角为 120 ，SnBr2键角大于120C.COCl2、BF3、SO3都是平面三角形的分子D.PCl3、 NH3、PCl5都是三角锥形的分子5.苯分子 (C6H6)为平面正六边形结构，下列有关苯分子的说法错误的是() A.苯分子中的中心原子C 的杂化方法为sp2 B.苯分子内的共价键键角为120C.苯分子中的共价键的键长均相等D.苯分子的化学键是单、双键相交替的结构6.下列分子的中键角最大的是() A.CO2BNH3C.H2O DCH2CH27.对 SO3的说法正确的是() A.结构与 NH3相似B结构与 SO2相似C.结构与 BF3相似D结构与P4相似8.在 SO2分子中，分子的空间结构为V 形， S 原子采用sp2杂化，那么SO2的键角 () A.等于 120B大于 120C.小于 120D等于 1809.三氯化氮 (NCl3)是一种淡黄色的油状液体，测得其分子具有三角锥形结构。
则下面对于NCl3 的描述不正确的是() A.它是一种极性分子B.它的挥发性比PBr3要大C.它还可以再以配位键与Cl结合D.已知 NBr3对光敏感，所以NCl3对光也敏感10.试用杂化轨道理论说明下列分子或离子的立体构型1)SiF4(正四面体形 ) 精品p d f 资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - -第 4 页，共 13 页 - - - - - - - - - - 优秀学习资料欢迎下载(2)BCl3(平面三角形 ) (3)NF3(三角锥形，键角为102 ) 【课后作业】1下列分子中，中心原子采用sp2杂化的是 () ASO2BH2O CNH3DCHBrClF 2下列推断正确的是() ABF3是三角锥形分子BNH4的电子式：，离子呈平面形结构CCH4分子中的 4 个 CH 键都是氢原子的1s 轨道与碳原子的p 轨道形成的sp 键DCH4分子中的碳原子以4 个四面体形轨道分别与4 个氢原子的1s 轨道重叠，形成4 个 CH 键3下列分子中，键角最大的是() AH2S BH2O CCCl4DNH34中心原子采取平面三角形的是() ANH3BBCl3CPCl3DH2O 5下列各组离子中因有配合离子生成而不能大量共存的是() AK、Na、Cl、NO3BMg2、 Ca2、SO24、OHCFe2、Fe3、H、NO3DBa2、Fe3、Cl、 SCN6下列离子中的中心原子采取不等性杂化的是() AH3OBNH4CPCl6DBI47下列各种说法中正确的是() A极性键只能形成极性分子BCO2中碳原子是sp2杂化C形成配位键的条件是一方有空轨道，另一方有孤对电子D共价键形成的条件是成键原子必须有未成对电子8下列关于原子轨道的说法正确的是() A凡中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体BCH4分子中的 sp3杂化轨道是由4 个 H 原子的 1s 轨道和 C 原子的 2p 轨道混合起来而形成的Csp3杂化轨道是由同一原子中能量相近的s 轨道和 p 轨道混合起来形成的一组能量相等的新轨道D凡 AB3型的共价化合物，其中心原子A 均采取 sp3杂化轨道成键9乙炔分子中的碳原子采取的杂化轨道是() Asp 杂化Bsp2杂化C.sp3杂化D无法确定10H2S 分子中共价键键角接近90 ，说明分子的空间立体结构为_；CO2分子中的共价键键角为 180 ，说明分子的空间立体结构为_；NH3分子中共价键键角为107 ，说明分子的空间立体结构为 _。
11在形成氨气分子时，氮原子中的原子轨道发生sp3杂化生成4 个_，生成的 4 个杂化轨道中，只有 _个含有未成对电子，所以只能与_个氢原子形成共价键，又因为4 个 sp3杂化轨道有一个有 _，所以氨气分子中的键角与甲烷不同选修三第二章第二节分子的立体构型【练习】 1 D 2 B 3 (1)平面正三角形，如BF3、SO3、NO3、CO23等，这类分子或离子是非极性的三角锥形，如NH3、NCl3、PCl3、PH3、SO23、C。