（2）键长、键角决定了分子的空间构型
一般来说，知道了多原子分子中的键角和键长等数据，就可确定该分子的空间构型。
等电子体及其应用
6．等电子体之间结构相似、物理性质也相近。
根据等电子原理，由短周期元素组成的粒子，只要其原子总数和原子最外层电子总数相同，均可互称为等电子体。
下列各组粒子不能互称为等电子体的是（ ）
A．CO
和NO
B．O3和SO2
C．CO2和NO
D．SCN－和N
解析：
选C C选项中，CO2与NO
具有相同的原子总数，但最外层电子总数不同，CO2为16，而NO
为18，故二者不能互称为等电子体。
7．（2019·济南模拟）如图是已经合成的最著名的硫氮化合物的分子结构。
下列说法正确的是（ ）
A．该物质的分子式为SN
B．该物质的分子中既有极性键又有非极性键
C．1mol该分子含有8molσ键
D．该物质与化合物NO互为等电子体
解析：
选B 由模型图可知，该物质由4个N原子和4个S原子构成，为分子晶体，其分子式为S4N4，A错误；分子中S—N键为极性键，N—N键为非极性键，B正确；分子中含有8个S—N键、2个N—N键，而单键都是σ键，故1mol该分子含有10molσ键，C错误；该物质与化合物NO的原子个数不同，不互为等电子体，D错误。
8．等电子体具有空间结构相同的特征，则下列有关说法中正确的是（ ）
A．因CH4和NH
是等电子体，故键角均为60°
B．因SO3为平面正三角形结构，故CO
也为平面正三角形结构
C．因H3O＋和PCl3是等电子体，故H3O＋和PCl3均为三角锥形结构
D．因B3N3H6和苯是等电子体，故B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道
解析：
选B 把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。
CH4和NH
是等电子体，二者都是正四面体结构，键角均为109°28′，A错误；SO3和CO
是等电子体，因SO3为平面正三角形结构，故CO
也为平面正三角形结构，B正确；H3O＋和PCl3的价电子总数不相等，不是等电子体，C错误；B3N3H6与苯是等电子体，结构相似，苯分子中存在“肩并肩”式重叠的轨道，故B3N3H6中也存在“肩并肩”式重叠的轨道，D错误。
9．
（1）（2018·江苏高考）与O3分子互为等电子体的一种阴离子为____________（填化学式）。
（2）已知CO2为直线形结构，SO3为平面正三角形结构，NF3为三角锥形结构，请分别写出COS、CO
、PCl3的空间结构_______________、_______________、______________。
（3）仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是________和________；________和________。
解析：
（2）COS与CO2互为等电子体，其结构与CO2相似，所以COS为直线形结构；CO
与SO3互为等电子体，结构相似，所以CO
为平面正三角形结构；PCl3与NF3互为等电子体，结构相似，所以PCl3为三角锥形结构。
（3）仅由第二周期元素组成的共价分子，即C、N、O、F组成的共价分子，如N2与CO均为14个电子，N2O与CO2均为22个电子。
答案：
（1）NO
（2）直线形 平面正三角形 三角锥形 （3）N2 CO N2O CO2
10．
（1）①一定条件下，CN－可氧化为OCN－。
OCN－中三种元素的电负性由大到小的顺序为____________；在OCN－中，碳原子采取sp杂化，1mol该物质中含有的π键数目为____________。
②与CN－互为等电子体的一种分子为______（填化学式）。
（2）甲烷在一定条件下可生成以下微粒：
A．碳正离子（CH
） B．碳负离子（CH
）
C．甲基（—CH3）D．碳烯（CH2）
①四种微粒中，键角为120°的是________（填标号）。
②碳负离子（CH
）的空间构型为________，与CH
互为等电子体的一种分子是________（填化学式）。
（3）氨基乙酸根（H2NCH2COO－）受热分解可产生CO2和N2，CO2中σ键和π键数目之比是________；N2O与CO2互为等电子体，且N2O分子中O只与一个N相连，则N2O的电子式为________。
解析：
（2）①CH
空间构型为平面三角形，键角为120°。
②CH
与NH3互为等电子体，空间构型均为三角锥形。
（3）CO2与N2O互为等电子体，空间构型均为直线形分子。
答案：
（1）①O>N>C 2NA ②CO或N2
（2）①A ②三角锥形 NH3
[归纳拓展]
1．常见的等电子体汇总
微粒
通式
价电子总数
立体构型
CO2、CNS－、NO
、N
AX2
16e－
直线形
CO
、NO
、SO3
AX3
24e－
平面三角形
SO2、O3、NO
AX2
18e－
V形
SO
、PO
AX4
32e－
正四面体形
PO
、SO
、ClO
AX3
26e－
三角锥形
CO、N2
AX
10e－
直线形
CH4、NH
AX4
8e－
正四面体形
2．根据已知的一些分子的结构推测另一些与它等电子的微粒的立体构型，并推测其物理性质
①（BN）x与（C2）x、N2O与CO2等也是等电子体。
②硅和锗是良好的半导体材料，他们的等电子体磷化铝（AlP）和砷化镓（GaAs）也是很好的半导体材料。
③SiCl4、SiO
、SO
的原子数目和价电子总数都相等，它们互为等电子体，都是正四面体形。
考点
（二） 分子的立体构型【精讲精练快冲关】
[知能学通]
1．价层电子对互斥理论
（1）理论要点
①价层电子对在空间上彼此相距越远时，排斥力越小，体系的能量越低。
②孤电子对的排斥力较大，孤电子对越多，排斥力越强，键角越小。
（2）价层电子对互斥理论与分子立体构型
电子对数
成键数
孤电子对数
价层电子对立体构型
分子立体构型
实例
2
2
0
直线形
直线形
CO2
3
3
0
平面三角形
平面三角形
BF3
2
1
V形
SO2
4
4
0
四面体形
正四面体形
CH4
3
1
三角锥形
NH3
2
2
V形
H2O
（3）用价层电子对互斥理论推测分子或离子立体构型
第一步：
价层电子对数的计算
中心原子的价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数＝σ键数目＋
（a－xb）。
其中a为中心原子的价电子数，x、b分别为与中心原子结合的原子数及与中心原子结合的原子最多能接受的电子数（H为1，其他原子为“8－该原子的价电子数”）。
微粒为阳离子时，中心原子的价电子数要减去离子所带电荷数；微粒为阴离子时，中心原子的价电子数要加上离子所带电荷数。
如SO2中S原子的孤电子对数为
＝1；H3O＋中O原子的孤电子对数为
＝1，CO
中C原子的孤电子对数为
＝0。
在计算孤电子对数时，出现0.5、1.5，则把小数进位为整数，即1、2。
如NO2的中心原子N的孤电子对数为
＝0.5≈1。
第二步：
根据价层电子对数判断微粒空间构型
2．杂化轨道理论
（1）理论要点
当原子成键时，原子的价电子轨道相互混杂，形成与原轨道数相等且能量相同的杂化轨道。
杂化轨道数不同，轨道间的夹角不同，形成分子的空间结构不同。
（2）杂化轨道与分子立体构型的关系
杂化类型
杂化轨道数目
杂化轨道间夹角
立体构型
实例
sp
2
180°
直线形
BeCl2
sp2
3
120°
平面三角形
BF3
sp3
4
109°28′
正四面体形
CH4
（3）“四方法”判断分子中心原子的杂化类型
①根据杂化轨道的空间分布构型判断
a．若杂化轨道在空间的分布为正四面体形或三角锥形，则分子的中心原子发生sp3杂化。
b．若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则分子的中心原子发生sp2杂化。
c．若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则分子的中心原子发生sp杂化。
②根据杂化轨道之间的夹角判断
若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则分子的中心原子发生sp3杂化；若杂化轨道之间的夹角为120°，则分子的中心原子发生sp2杂化；若杂化轨道之间的夹角为180°，则分子的中心原子发生sp杂化。
③根据等电子原理进行推断，如CO2是直线形分子，CNS－、N
与CO2是等电子体，所以分子构型均为直线形，中心原子均采用sp杂化。
④根据中心原子的价电子对数＝参与杂化的轨道数目判断，如中心原子的价电子对数为4，是sp3杂化，为3是sp2杂化，为2是sp杂化。
（4）填写下表
化学式
孤电子对数
σ键电子对数
价层电子对数
VSEPR模型名称
分子或离子的立体模型名称
中心原子杂化类型
①H2S
2
2
4
四面体形
V形
sp3
②SO2
1
2
3
平面三角形
V形
sp2
③SO3
0
3
3
平面三角形
平面三角形
sp2
④CH4
0
4
4
正四面体形
正四面体形
sp3
⑤NCl3
1
3
4
四面体形
三角锥形
sp3
⑥HCN
0
2
2
直线形
直线形
sp
⑦HCHO
0
3
3
平面三角形
平面三角形
sp2
⑧NO
0
3
3
平面三角形
平面三角形
sp2
⑨ClO－
3
1
4
四面体形
直线形
sp3
⑩H3O＋
1
3
4
四面体形
三角锥形
sp3
⑪ClO
1
3
4
四面体形
三角锥形
sp3
⑫PO
0
4
4
正四面体形
正四面体形
sp3
3．配位键和配合物
（1）配位键
①配位键的形成：
成键原子一方提供孤电子对，另一方提供空轨道形成共价键。
②配位键的表示方法：
如A→B：
A表示提供孤对电子的原子，B表示接受孤对电子的原子。
（2）配位化合物
①概念：
金属离子（或原子）与某些分子或离子（称为配体）以配位键结合形成的化合物。
②形成条件：
a．配位体有孤电子对，中性分子如H2O、NH3和CO等；离子如F－、Cl－、CN－等；
b．中心原子有空轨道，如Fe3＋、Cu2＋、Zn2＋、Ag＋等。
③组成：
[题点练通]
原子轨道杂化类型
1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）NH3分子为三角锥形，N原子发生sp2杂化（ ）
（2）只要分子构型为平面三角形，中心原子均为sp2杂化（ ）
（3）分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子一定为正四面体结构（ ）
（4）中心原子是sp杂化的，其分子构型不一定为直线形（ ）
（5）杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对（ ）
（6）价层电子对互斥理论中，π键电子对数不计入中心原子的价层电子对数（ ）
（7）N2分子中N原子没有杂化，分子中有1个σ键、2个π键（ ）
答案：
（1）×
（2）√ （3）× （4）× （5）√ （6）√
（7）√
2．下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是（ ）
A．CO2与SO2 B．CH4与NH3
C．BeCl2与BF3D．C2H2与C2H4
解析：
选B A项，CO2中C为sp杂化，SO2中S为sp2杂化，错误；B项，均为sp3杂化，正确；C项，BeCl2中Be为sp杂化，BF3中B为sp2杂化，错误；D项，C2H2中C为sp杂化，C2H4中C为sp2杂化，错误。
3．氮的最高价氧化物为无色晶体，它由两种离子构成，已知其阴离子构型为平面三角形，则其阳离子的构型和阳离子中氮的杂化方式为（ ）
A．直线形 sp杂化B．V形 sp2杂化
C．三角锥形 sp3杂化D．平面三角形 sp2杂化
解析：
选A 氮的最高价氧化物为N2O5，根据N元素的化合价为＋5价和原子组成可知，阴离子为NO
、阳离子为NO
，NO
中N原子形成了2个σ键，孤电子对数目为
×（5－2×2－1）＝0，则该N原子的杂化类型为sp，阳离子的构型为直线形，故A正确。
4．
（1）（2018·全国卷Ⅰ）LiAlH4中心原子的杂化形式为________。
（2）（2018·全国卷Ⅱ）固体三氧化硫中存在如图所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为________。
（3）（2018·全国卷Ⅲ）ZnCO3中C原子的杂化形式为________。
（4）（2018·江苏高考）SO
中心原子轨道的杂化类型为________。
（5）（2017·全国卷Ⅰ）I
离子的几何构型为________，中心原子的杂化形式为________。
（6）（2017·全国卷Ⅲ）CO2和CH3OH分子中C原子的杂化类形式分别为________和________。
（7）（2017·江苏高考）丙酮（H3CCOCH3）分子中碳原子轨道的杂化类型是________。
（8）（2016·全国卷Ⅰ）Ge单晶具有金刚石型结构，其中Ge原子的杂化方式为________。
（9）（2015·全国卷Ⅰ）CS2分子中C原子的杂化轨道类型是________。
答案：
（1）sp3
（2）sp3 （3）sp2 （4）sp3 （5）V形 sp3 （6）sp sp3 （7）sp2和sp3 （8）sp3 （9）sp
微粒空间构型的判断
5．用VSEPR模型预测下列分子或离子的立体结构，其中正确的是（ ）
A．CS2为V形B．HCN为V形
C．NH
为正四面体形D．PCl3为平面三角形
解析：
选C A项，CS2中C原子的价层电子对数＝2＋
×（4－2×2）＝2，不含孤电子对，所以为直线形结构，错误；B项，HCN的结构为HCN，C原子的价层电子对数为2，不含孤电子对，为直线形，错误；C项，NH
中N原子的价层电子对数＝4＋
×（5－1－4×1）＝4，不含孤电子对，所以其空间构型为正四面体形，正确；D项，PCl3分子中P原子的价层电子对数＝3＋
×（5－3×1）＝4，孤电子对数为1，其空间构型为三角锥形，错误。
6．（2019·黄冈质检）在气相中，关于BeF2和SF2的说法错误的是（ ）
A．BeF2分子中，中心原子Be的价层电子对数等于2，其空间构型为直线形，成键电子对数也等于2
B．BeF2分子的立体结构为直线形
C．SF2分子中，中心原子S的价层电子对数等于4，其空间构型为四面体形，成键电子对数等于2，没有孤电子对
D．在气相中，BeF2是直线而SF2是V形
解析：
选C BeF2分子的中心原子Be的价层电子对数是2，成键电子对数等于2，无孤电子对，因此BeF2分子的立体结构为直线形，A、B正确；SF2分子中，中心原子S的价层电子对数等于4，成键电子对数等于2，另有2对孤电子对，因此SF2分子的立体结构为V形，C错误、D正确。
7．某物质的实验式为PtCl4·2NH3，其水溶液不导电，加入AgNO3溶液也不产生沉淀，以强碱处理并没有NH3放出，则下列关于此化合物的说法中正确的是（ ）
A．该配合物中，中心原子的电荷数和配位数均为6
B．该配合物可能是平面正方形结构
C．Cl－和NH3分子均与Pt4＋配位
D
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