第二节 共价键与分子的空间构型
【学习目标】
学会用杂化轨道原理解释常见分子的成键情况与空间构型 【学习过程】
一、苯环的结构与大π键
根据杂化轨道理论，形成苯分子是每个碳原子的原子轨道发生 杂化，由此形成的三个 在同一平面内。三个 分别与两个碳原子、一个氢原子形成σ键。同时每个碳原子还有一个未参加杂化的 ，他们均有一个未成对电子。这些 轨道垂直于 ，相互平行，以 方式相互重叠，形成一个多电子的 键。
二、价电子对互斥模型
1. 在形成氨气分子时，氮原子中的原子轨道发生 杂化，生成四个 。生成的四个杂化轨道中，只有 个含有未成对电子，所以只能与 个氢原子形成共价键。又因为四个sp杂化轨道有一个 ，所以，氨气分子中的键角与甲烷不同。
2. 把分子分成两大类：
一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键。如CO2、CH2O、CH4等分子中的C原子。它们的立体结构可用中心原子周围的原子数来预测，概括如下：
ABn n=2 n=3 n=4 立体结构 范例 3 另一类是中心原子上有孤对电子（未用于形成共价键的电子对）的分子。如H2O和NH3中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。因而H2O分子呈V型，NH3分子呈三角锥型。（如图）课本P43。
三、等电子原理的基本观点是： 相同且 相等的分子或离子具有相同的 和 等结构特征。 【典题解悟】
例1. 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. NF3 B. CH3 C. BF3 D. H3O
-+
-+
解析：其中NF3、CH3和 H3O的中心原子N、C、O均为sp杂化，但是只形成3个化学键，有1个杂化轨道被孤对电子占据，又由于价层电子对相互排斥，所以为三角锥形；只有BF3中的B以sp杂化，形成平面正三角型分子。所以选C。
答案：C
例2. 能说明苯分子的结构是 , 而不是 的事实是（ ） ① 苯不能使溴水和酸性KMnO4溶液退色 ② 苯分子中碳碳键长、键能均相等 ③ 苯能与3mol氢气加成生成环已烷
④ 实验室测得 是同种结构的分子
⑤ 苯分子中的碳原子是sp杂化，每个原子有一个未参与杂化的2p轨道，形成一个大π键
⑥ 苯在催化剂条件下可以与液溴发生取代反应，生成溴苯 A．①②③④⑤⑥ B．①②④⑤⑥ C．③④⑤⑥ D．①②⑤⑥
解析：苯分子中，碳碳键是均等的化学键，键长与键能都相等，不存在碳碳双键与单键，且苯不能使溴水和酸性KMnO4溶液退色。
答案：B 【当堂检测】
1. 下列分子的中心原子形成sp杂化轨道的是（ ） A．H2O B．NH3 C．C2H4 D．CH4
2. N2F2存在顺式和反式两种异构体，据此事实，判断N2F2分子中两个氮原子之间的键型组成为（ ）
A. 仅有一个δ键 B. 仅有一个π键
C. 一个δ键，一个π键 D. 两个δ键 E. 一个δ键，两个π键 3．氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为 （ ） A．两种分子的中心原子的杂化轨道类型不同，NH3为sp型杂化，而CH4是sp型杂化。 B．NH3分子中N原子形成三个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道。 C．NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强。
2322
2
3
D．氨气分子是极性分子而甲烷是非极性分子。 4．下列分子中键角不是120的是（ ）
A．C2H4 B．C6H6 C．BF3 D．NH3
5．在乙烯分子中有5个σ键、一个π键，它们分别是 （ ） A．sp杂化轨道形成σ键、未杂化的2p轨道形成π键 B．sp杂化轨道形成π键、未杂化的2p轨道形成σ键
C．C-H之间是sp形成的σ键，C-C之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键 D．C-C之间是sp形成的σ键，C-H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键 6．下列分子或离子中，含有孤对电子的是 （ ） A．H2O B．CH4 C．SiH4 D．NH4 7．溴化碘（IBr）的化学性质类似于卤素单质，试回答下列问题：
（1）溴化碘的电子式是 ，它是由 键形成的 分子。 （2）溴化碘和水反应生成了一种三原子分子，该分子的电子式为 。 8．2018年10月16日“神舟五号”飞船成功发射，实现了中华民族的飞天梦想。 运送飞船的火箭燃料除液态双氧水外，还有另一种液态氮氢化合物。已知该化合物中氢元素．．．．．．．．．．．．的质量分数为12.5%，相对分子质量为32，结构分析发现该分子结构中只有单键。 （1）该氮氢化合物的电子式为 。
（2）若该物质与液态双氧水恰好完全反应，产生两种无毒又不污染环境的气态物质，写出该反应的化学方程式 。
（3）NH3分子中的N原子有一对孤对电子，能发生反应：NH3+HCl=NH4Cl。试写出上述氮氢化合物通入足量盐酸时，发生反应的化学方程式 。
9. 原子总数相等，电子总数也相等的分子或离子互称为等电子体，而等电子体具有相同的分子结构。现已知CO2、N2O、O3、NO2、N2、CO、N3、CN、NO、NO2，试回答： （1）上述分子或离子是等电子体的是 ； （2）试说明CO的分子结构。
10.H2O和H2S的结构相似，都是两个氢原子的S轨道与O、S原子的两个SP杂化轨道形成σ键，为什么H2O中H—O间的夹角和H2S中H—S间的夹角不是118.5°而是比118.5°小，并且H2O中H—O间的夹角（118.5°）比H2S中H—S间的夹角（90°）大？
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