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杂化轨道、VSEPR模型与空间结构

[典例1](2024·山东卷节选)锰氧化物具有较大应用价值，回答下列问题：

[BMIM]＋BF－4(见图)是MnOx晶型转变的诱导剂。BF－4的空间结构为________；[BMIM]＋中咪唑环存在Π65大π键，则N原子采取的轨道杂化方式为________。

答案：正四面体形sp2

解析：BF－4中B形成4个σ键(其中有1个配位键)，为sp3杂化，空间结构为正四面体形；咪唑环存在Π65大π键，N原子形成3个σ键，杂化方式为sp2。

[典例2](2023·全国乙卷节选)SiCl4的空间结构为________，其中Si的轨道杂化形式为________。

答案：正四面体sp3

1．杂化轨道类型与分子空间结构的关系

杂化轨道类型

杂化轨道数目

分子空间结构

实例

sp

2

直线形

CO2、BeCl2、HgCl2

sp2

3

平面三角形

BF3、BCl3、CH2O

V形

SO2、SnBr2

sp3

4

四面体形

CH4、CCl4、CH3Cl

三角锥形

NH3、PH3、NF3

V形

H2S、H2O

2.价层电子对互斥模型在判断分子的空间结构中的应用

分子组成(A为中心原子)

中心原子的孤电子对数

中心原子的杂化方式

VSEPR模型

分子的空间结构

实例

AB2

0

sp

直线形

直线形

BeCl2

1

sp2

平面三角形

V形

SO2

2

sp3

四面体形

V形

H2O

AB3

0

sp2

平面三角形

平面三角形

BF3

1

sp3

四面体形

三角锥形

NH3

AB4

0

sp3

正四面体形

正四面体形

CH4

键角大小的判断方法

(1)单键、双键、三键的影响

三键、双键、单键之间的排斥力大小顺序：

三键—三键三键—双键双键—双键双键—单键单键—单键。

如乙烯分子中H—C===C的键角是121.3°；

H—C—H的键角是117.4°。

(2)杂化类型不同

键角：sp3杂化sp2杂化sp杂化，如键角：CH4BF3CO2。(3)杂化类型相同，中心原子的孤电子对数越多，键角越小

如键角：CH4NH3H2O；NH＋4NH3；H3O＋H2O。

(4)杂化类型和孤电子对数均相同，中心原子的电负性越大，键角越大

键角：NH3PH3AsH3。

解释：N、P、As的电负性逐渐减小，中心原子的电负性越大，成键电子对越靠近中心原子，成键电子对排斥力增大，键角增大。

(5)杂化类型和孤电子对数均相同，与中心原子结合的原子的电负性越大，键角越小

键角：NF3NH3。

解释：F的电负性比H大，NF3中成键电子对偏向F，成键电子对排斥力比NH3小，且NF3的孤电子对偏向N，孤电子对对成键电子对的排斥力较大。

对于第(4)、(5)种类型，可以归纳为判断中心原子的电子云密度，中心原子的电子云密度越大，则该分子的成键电子对排斥力越大，则键角越大。

1．(2023·北京卷节选)硫代硫酸盐是一类具有应用前景的浸金试剂。硫代硫酸根(S2O2－3)可看作是SO2－4中的一个O原子被S原子取代的产物。

S2O2－3的空间结构是________。

答案：四面体形

解析：SO2－4的中心原子S的价层电子对数为4，无孤电子对，空间结构为四面体形，S2O2－3可看作是SO2－4中1个O原子被S原子取代，则S2O2－3的空间结构为四面体形。

2．(2023·全国甲卷节选)气态AlCl3通常以二聚体Al2Cl6的形式存在，其空间结构如图所示，二聚体中Al的轨道杂化类型为________。

答案：sp3