杂化轨道理论简介高二化学讲义（人教版2019选择性必修2）

第二章分子结构与性质第二节分子的空间结构第2课时杂化轨道理论简介[学习目标]知道杂化轨道理论的基本内容。2.能利用杂化轨道理论解释简单粒子的空间结构，发展“证据推理与模型认知”学科核心素养。3.通过杂化轨道理论的学习，能从微观角度理解中心原子的杂化类型对分子空间结构的影响。4.通过杂化轨道理论的学习，掌握中心原子杂化轨道类型判断的方法，建立分子空间结构分析的思维模型。课前课前预习一、杂化轨道理论要点1、原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道。2、杂化前后原子轨道数目不变，且杂化轨道的能量相同。3、杂化改变了原子轨道的形状、方向。杂化使原子的成键能力增加。杂化轨道在角度分布上比单纯的s或p轨道在某一方向上更集中，例如s轨道与p轨道杂化后形成的杂化轨道一头大一头小，如图，成键时根据最大重叠原理，使它的大头与其他原子轨道重叠，重叠程度更大，形成的共价键更牢固。4、为使相互间的排斥最小，杂化轨道在空间取最大夹角分布。同一组杂化轨道的伸展方向不同，但形状完全相同。二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系1、杂化轨道的类型(1)sp3杂化轨道——正四面体形sp3杂化轨道是由1个ns轨道和3个np轨道杂化而成，每个sp3杂化轨道都含有eq\f(1,4)s和eq\f(3,4)p的成分，sp3杂化轨道间的夹角为109°28′，空间结构为正四面体形。(2)sp2杂化轨道——平面三角形sp2杂化轨道是由1个ns轨道和2个np轨道杂化而成的，每个sp2杂化轨道含有eq\f(1,3)s和eq\f(2,3)p成分，sp2杂化轨道间的夹角都是120°，呈平面三角形。(3)sp杂化——直线形sp杂化轨道是由1个ns轨道和1个np轨道杂化而成的，每个sp杂化轨道含有eq\f(1,2)s和eq\f(1,2)p的成分，sp杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形。2、杂化轨道类型与分子空间结构的关系(1)当杂化轨道全部用于形成σ键时，分子或离子的空间结构与杂化轨道的空间结构相同。杂化类型spsp2sp3轨道夹角180°120°109°28′杂化轨道示意图实例BeCl2BF3CH4分子结构示意图分子空间结构直线形平面三角形正四面体形(2)当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，孤电子对对成键电子对的排斥作用，会使分子或离子的空间结构与杂化轨道的形状有所不同。ABn型分子中心原子杂化类型中心原子孤电子对数空间结构实例AB2sp21V形SO2AB3sp31三角锥形NH3、PCl3、NF3、H3O＋AB2或(B2A)2V形H2S、NHeq\o\al(－,2)知识点总结知识点总结一．杂化轨道理论简介1．杂化轨道的含义在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的原子轨道的过程叫做原子轨道的杂化。重新组合后的新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。2．用杂化轨道理论解释甲烷分子的形成在形成CH4分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，得到4个新的能量相同、方向不同的轨道，各指向正四面体的4个顶角，夹角109°28′，称为sp3杂化轨道，碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个H原子的1s轨道重叠形成4个C—Hσ键，呈现正四面体的空间结构。3．杂化轨道理论要点(1)原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道。(2)杂化前后原子轨道数目不变(参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目)，且杂化轨道的能量相同。(3)杂化改变了原子轨道的形状、方向。杂化使原子的成键能力增加。杂化轨道在角度分布上比单纯的s或p轨道在某一方向上更集中，例如s轨道与p轨道杂化后形成的杂化轨道一头大一头小，如图，成键时根据最大重叠原理，使它的大头与其他原子轨道重叠，重叠程度更大，形成的共价键更牢固。(4)为使相互间的排斥最小，杂化轨道在空间取最大夹角分布。同一组杂化轨道的伸展方向不同，但形状完全相同。二．杂化轨道类型与分子空间结构的关系1．杂化轨道的类型(1)sp3杂化轨道——正四面体形sp3杂化轨道是由1个ns轨道和3个np轨道杂化而成，每个sp3杂化轨道都含有eq\f(1,4)s和eq\f(3,4)p的成分，sp3杂化轨道间的夹角为109°28′，空间结构为正四面体形。如下图所示。(2)sp2杂化轨道——平面三角形sp2杂化轨道是由1个ns轨道和2个np轨道杂化而成的，每个sp2杂化轨道含有eq\f(1,3)s和eq\f(2,3)p成分，sp2杂化轨道间的夹角都是120°，呈平面三角形，如下图所示。(3)sp杂化——直线形sp杂化轨道是由1个ns轨道和1个np轨道杂化而成的，每个sp杂化轨道含有eq\f(1,2)s和eq\f(1,2)p的成分，sp杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形，如下图所示。2．杂化轨道类型与分子空间结构的关系(1)当杂化轨道全部用于形成σ键时，分子或离子的空间结构与杂化轨道的空间结构相同。杂化类型spsp2sp3轨道夹角180°120°109°28′杂化轨道示意图实例BeCl2BF3CH4分子结构示意图分子空间结构直线形平面三角形正四面体形(2)当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，孤电子对对成键电子对的排斥作用，会使分子或离子的空间结构与杂化轨道的形状有所不同。ABn型分子中心原子杂化类型中心原子孤电子对数空间结构实例AB2sp21V形SO2AB3sp31三角锥形NH3、PCl3、NF3、H3O＋AB2或(B2A)2V形H2S、NHeq\o\al(－,2)三．中心原子轨道杂化类型的判断1．利用价层电子对互斥理论、杂化轨道理论判断成为分子构型的思路：价层电子对VSEPR模型杂化轨道构型。2．根据VSEPR模型判断：价层电子对数432VSEPR模型 四面体形 三角形 直线形杂化类型 sp3 sp2 sp3．有机物中碳原子杂化类型的判断：饱和碳原子采取sp3杂化，连接双键的碳原子采取sp2杂化，连接三键的碳原子采取sp杂化。4．等电子原理：原子总数相同、价电子总数相同的分子，具有相似的化学键特征，它们的许多性质是相近的。满足等电子原理的分子称为等电子体。例如CO和N2具有相同的原子总数和相同的价电子总数，属于等电子体。【大招总结】一、杂化轨道理论四要点(1)能量相近：原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道。(2)数目不变：形成的杂化轨道数与参与杂化的原子轨道数相等。(3)成键能力增强：杂化改变原有轨道的形状和伸展方向，使原子形成的共价键更牢固。(4)排斥力最小：杂化轨道为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道伸展方向不同。二、判断中心原子杂化轨道类型的三种方法(1)根据杂化轨道数目判断杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对，而两个原子之间只能形成一个σ键，故有下列关系：杂化轨道数目＝价层电子对数目＝σ键电子对数目＋中心原子的孤电子对数目，再由杂化轨道数目确定杂化类型。杂化轨道数目234杂化类型spsp2sp3(2)根据杂化轨道的空间分布判断①若杂化轨道在空间的分布为正四面体或三角锥形，则中心原子发生sp3杂化。②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则中心原子发生sp2杂化。③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则中心原子发生sp杂化。(3)根据杂化轨道之间的夹角判断①若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则中心原子发生sp3杂化。②若杂化轨道之间的夹角为120°，则中心原子发生sp2杂化。③若杂化轨道之间的夹角为180°，则中心原子发生sp杂化。典型例题典型例题例1、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．C2H2与C2H4 C．BeCl2与H2O D．CH4与NH3【答案】D【解析】A．CO2中C形成2个δ键，无孤电子对，为sp杂化，SO2中S形成2个δ键，孤电子对数==1，为sp2杂化，不相同，故A错误；B．C2H4中C形成3个δ键，无孤电子对，为sp2杂化，C2H2中形成2个δ键，无孤电子对，为sp杂化，不相同，故B错误；C．BeCl2中Be形成2个δ键，无孤电子对，为sp杂化，H2O中O形成2个δ键，2对孤电子对，为sp3杂化，不相同，故C错误；D．CH4中C形成4个δ键，无孤电子对，为sp3杂化，NH3中N形成3个δ键，孤电子对数==1，为sp3杂化，相同，故D正确；故选D。例2、下列叙述中正确的是（）A．CS2为V形的极性分子，形成分子晶体B．SiF4和SO的中心原子均为sp3杂化，SiF4呈正四面体，SO呈三角锥形C．氯化硼(BCl3)的熔点为107℃，氯化硼液态时能导电而固态时不导电D．ClO的空间结构为平面三角形【答案】B【解析】A．CS2中C的价层电子对数=，C原子采用sp杂化，CS2为直线形分子，不是V形分子，A错误；B．SiF4中Si的价层电子对数=，采用sp3杂化，SiF4分子呈正四面体；SO中S的价层电子对数=，采用sp3杂化，含有1对孤对电子对，SO呈三角锥形，B正确；C．根据熔点可知氯化硼是共价晶体，固态或液态BCl3中只含有分子，不存在离子，不具有导电能力，C错误；D．ClO中Cl的价层电子对数=，采用sp3杂化，含有1对孤对电子对，ClO呈三角锥形，D错误；答案选B。例3、下列有关乙烯分子的描述不正确的是（）A．两个碳原子采用sp杂化方式B．两个碳原子采用杂化方式C．两个碳原子未参与杂化的2p轨道形成键D．两个碳原子之间形成一个键和一个键【答案】A【解析】A．乙烯分子中两个碳原子之间为双键，两个碳原子均为杂化，A错误；B．乙烯分子中两个碳原子均为杂化，B正确；C．乙烯分子中两个碳原子未参与杂化的2p轨道以“肩并肩”的形式重叠形成键，C正确；D．两个碳原子之间形成一个键和一个键，D正确；故选A。强化训练强化训练一、单选题1．下列分子中，在形成共价键时中心原子采用sp3杂化的分子有①H2O②NH3③CH4④PCl3⑤CO2⑥N2A．3种 B．4种 C．5种 D．6种【答案】B【详解】①H2O中中心原子的价层电子对数中心原子采用sp3杂化；②NH3中中心原子的价层电子对数中心原子采用sp3杂化；③CH4中中心原子的价层电子对数中心原子采用sp3杂化；④PCl3中中心原子的价层电子对数中心原子采用sp3杂化；⑤CO2中中心原子的价层电子对数中心原子采用sp杂化；⑥N2是直线形结构，N原子均采用sp杂化。答案选B。2．下列关于、、三种微粒的说法不正确的是A．三种微粒所含有的电子数相等B．三种微粒中氮原子的杂化方式相同C．三种微粒的空间构型相同D．键角大小关系：NH>NH3>NH【答案】C【详解】A．、、三种微粒，每个、、所含有的电子数都为10个，故A正确；B．铵根离子中氮原子价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=4+(5−1−4×1)=4，所以其采用sp3杂化，氨气分子中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+(53×1)=4，所以氮原子杂化方式是sp3，中氮原子价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=2+(5−1×2+1)=4，所以其采用sp3杂化，故B正确；C．根据三种微粒的杂化方式可知，铵根离子为正四面体结构；氨气分子空间构型为三角锥形，空间构型为V形，故C错误；D．铵根离子中，含0对孤电子，氨气分子中含1对孤电子，NH含2对孤电子，含有孤电子对越多，分子中的键角越小，所以键角大小关系：NH>NH3>NH，故D正确；故选C。3．氯元素有多种化合价，可形成等微粒。下列说法错误的是A．中Cl原子的杂化方式均为杂化B．基态原子核外电子的空间运动状态有9种C．键角：D．的空间构型为V形，分子中的化学键的键长和键角可以通过X射线衍射实验获得【答案】C【详解】A．的结构式为：，的结构式为：，的结构式为，VSEPR模型均为四面体，中心原子价层电子对数均为4，因此Cl的杂化方式都是sp3，A正确；B．量子力学把电子在原子核外的一个空间运动状态称为一个原子轨道，基态Cl原子的核外电子排布式为：1s22s22p63s23p5，s能级各有一个轨道，p能级各有3个轨道，共9个轨道。因此基态Cl原子的核外电子的空间运动状态有9种，B正确；C．三种离子的Cl原子均为sp3杂化，中心原子孤电子对越多，对成键电子排斥越强，键角越小，有2对孤电子对，空间结构呈V形，键角为105，有1对孤电子对，空间结构呈三角锥形，键角为107，没有孤电子对，空间结构呈四面体形，键角为10928，键角关系为：，C错误；D．中心原子为O原子，杂化方式为sp3，结构式为，因此空间构型为V形，分子中的化学键的键长和键角可以通过X射线衍射实验获得，D正确；故选C。4．以下有关苯分子中所含化学键的描述中，不正确的是A．每个碳原子的杂化轨道中的一个参与形成大键B．苯分子中6个碳原子各提供1个电子，共同形成大键C．碳原子的三个杂化轨道与其他原子形成三个键D．苯分子呈平面正六边形，六个碳碳键完全相同，键角均为120°【答案】A【详解】A．每个碳原子的未参与杂化的p轨道参与形成大键，故A错误；B．苯分子中6个碳原子各提供1个电子，共同形成大键，故B正确；C．碳原子的三个杂化轨道与其他原子形成三个键，故C正确；D．苯分子呈平面正六边形，六个碳碳键完全相同，键角均为120°，故D正确；选A。5．六氟化硫分子呈正八面体结构(如图所示)，在高电压下仍有良好的绝缘性，性质稳定，在电器工业方面有着广泛的用途，但逸散到空气中会引起强温室效应，下列有关六氟化硫的推测正确的是A．各原子均为8电子稳定结构 B．S原子轨道杂化方式与中的S一样C．六氟化硫分子中只含极性键 D．键是键，键长可能不相等【答案】C【详解】A．根据题图知，每个F原子和1个S原子形成1个共用电子对，每个S原子和6个F原子形成6个共用电子对，所以F原子都达到8电子稳定结构，但S原子最外层不满足8电子稳定结构，A错误；B．SO3中S原子孤电子对数=、价层电子对数=3+0=3，故为sp2杂化、空间构型为平面正三角形；SF6中S原子孤电子对数=、价层电子对数=6+0=6，空间构型为正八面体形、不可能为sp2杂化，B错误；C．同种原子间形成非极性键，不同种原子间形成极性键，六氟化硫分子中的键均为极性键，不含非极性键，C正确；D．六氟化硫分子中的键都是键，六氟化硫分子为正八面体形结构，所以各键的键长与键能都相等，D错误；故选C。6．下列说法正确的是A．SO2的VSEPR模型与分子的空间结构相同B．H2S、NF3、CH4这一组粒子的中心原子杂化类型相同，分子或离子的键角不相等C．的电子式为，离子呈平面正方形结构，SF6分子是正八面体形D．SO中心S原子的孤电子对数为0，故其结构为平面三角形【答案】B【详解】A．SO2中S原子的价层电子对数=2+=3，含一对孤电子对，VSEPR模型为平面三角形，空间结构为V形，故A错误；B．H2S中S原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=2+=4，所以采取sp3杂化，分子构型为V型，NF3中氮原子杂化轨道数=σ键数+孤对电子对数=3+=4，所以采取sp3杂化，分子构型为四面体型，CH4中C原子杂化轨道数=δ键数+孤对电子对数=4+0=4，所以采取sp3杂化，分子构型为正四面体型，中心原子都是sp3杂化，孤电子对数不同，分子的键角不相同，故B正确；C．铵根离子与甲烷分子结构相似，都是正四面体结构，故C错误；D．中S原子孤电子对数==1，价层电子对数=1+3=4，空间构型为三角锥形；故D错误；故选：B。7．关于价层电子对互斥理论说法错误的是A．价层电子对包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对B．分子中键角越大，价层电子对相互排斥力越小，分子越稳定C．用该理论预测H2S和BF3的空间结构为V形和平面三角形D．该理论一定能预测出多中心原子的分子、离子或原子团的空间构型【答案】D【详解】A．价层电子对包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对，不包含π键中的电子对，A正确；B．分子中键角越大，价层电子对之间的距离越小，相互排斥力越小，则分子越稳定，B正确；C．H2S中S原子价层电子对数为：2+=4，且含有2个孤电子对，分子呈V形结构；BF3中B原子价层电子对数为：3+=3，且不含孤电子对，分子呈平面三角形结构，C正确；D．该理论不能预测所有分子或离子的空间构型，如：许多过渡金属化合物的几何构型不能用VSEPR模型理论解释，D错误；故合理选项是D。8．如图所示，小黑球表示相关元素的原子中除去最外层电子的剩余部分，小白球表示氢原子，小黑点表示没有形成共价键的最外层电子，短线表示共价键。下列说法中正确的是A．分子中，中心原子采用杂化的只有①③B．①分子为正四面体结构，④分子为V形C．②分子中键数与键数之比为D．四种分子的键角大小顺序为②>③>①>④【答案】D【详解】A．④分子的中心原子的价层电子对数为4，采取的是杂化，A错误；B．①和④的中心原子采取的都是杂化，根据价层电子对互斥模型，①分子中含有1个孤电子对，为三角锥形，④分子中有2个孤电子对，为形分子，B错误；C．1个②分子中含有2个单键和1个叄键，则键数目与键数目之比为，C错误；D．根据价层电子对互斥模型，四种分子的键角大小顺序为②>③>①>④，D正确；故选D。9．、、都是重要的有机反应中间体，有关它们的说法正确的是A．碳原子均采取杂化，且中所有原子均共面B．与、几何构型均为三角锥形C．与形成离子化合物D．两个或一个和一个结合可得到不同化合物【答案】B【详解】A．中的碳原子价层电子对数是4，采取杂化，A错误；B．中的碳原子采取杂化，分子构型为三角锥形，、的分子构型均为三角锥形，B正确；C．与形成的是共价化合物，C错误；D．两个结合得到的是乙烷，一个和一个结合得到的也是乙烷，D错误；故选B。10．有一种有机物的键线式酷似牛，故称为牛式二烯炔醇。下列有关说法不正确的是A．牛式二烯炔醇的官能团可以用红外光谱测定B．牛式二烯炔醇含有三个手性碳原子C．1mol牛式二烯炔醇含有键D．牛式二烯炔醇分子中C原子只存在sp和杂化【答案】D【详解】A．红外光谱可以测定官能团，A项正确；B．连接四种不同基团的碳原子为手性碳原子，牛式二烯炔醇含有3个手性碳原子，B项正确；C．双键由1个σ键和1个π键形成，牛式二烯炔醇含有键，C项正确；D．牛式二烯炔醇分子碳碳三键中碳原子存在sp杂化，碳碳双键中碳采取sp2杂化，饱和碳原子采取sp3杂化，D项错误；故选：D。11．世界上产量最大的通用塑料聚氯乙烯的一种制备流程如下：对于该流程中涉及的几种物质及反应，下列说法正确的是A．乙炔分子中的原子用杂化轨道形成了一个键和两个键B．氯乙烯分子中所有原子都在同一平面上C．氯乙烯和聚氯乙烯分子中原子采取的杂化方式相同D．加成反应和加聚反应的过程中，原子的杂化方式不一定发生改变【答案】B【详解】A．乙炔分子中的C原子采用sp杂化，形成的杂化轨道分别用于形成键和键，没有杂化的p轨道“肩并肩”重叠形成键，A项错误；B．氯乙烯分子中的C原子采用sp2杂化，整个分子呈平面形，所有原子都在同一平面上，B项正确；C．氯乙烯分子中的C原子是sp2杂化，聚氯乙烯分子中的C原子全部形成单键，均采取sp3杂化，C项错误；D．由流程可知，加成反应和加聚反应中，均有键的断裂，C原子的杂化方式也将随之发生改变，D项错误；故选B。12．多位化学家用简单的偶联反应合成了如下这个有趣的“纳米小人”分子。有关该分子的结构说法不正确的是A．该分子中的C原子采取的杂化方式有：、、B．该分子中的O原子采取杂化C．“纳米小人”头部的所有原子不能在同一平面内D．“纳米小人”手、脚部位的碳原子不杂化【答案】D【详解】A．该分子中碳碳三键上的C原子采取杂化，苯环上的C原子采取杂化，其他碳原子采取杂化，A正确；B．该分子中的O原子有2对σ键电子对，有2对孤电子对，故其采取杂化，B正确；C．“纳米小人”头部的C原子均为杂化，C原子与周围的H原子形成四面体，不在同一平面上，C正确；D．“纳米小人”手、脚部位的碳原子都属于饱和碳原子，均采取杂化，D错误；故选D。13．反应可用于实验室制备CO2气体。下列有关该反应中各物质的说法正确的是A．和均为三原子分子，二者空间结构相同B．中阴离子的模型为四面体C．键角由大到小的顺序为D．根据模型可知，CaCl2的空间结构为直线形【答案】C【详解】A．二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数为2，孤对电子对数为0，分子的空间构型为直线形，水分子中氧原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为2，分子的空间构型为V形，二者空间结构不同，故A错误；B．碳酸根离子中碳原子的的价层电子对数为3，分子的VSEPR模型为平面三角形，故B错误；C．二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数为2，孤对电子对数为0，分子的空间构型为直线形，键角为180°，碳酸根离子中碳原子的的价层电子对数为3，分子的VSEPR模型为平面三角形，键角为120°，水分子中氧原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为2，分子的空间构型为V形，键角约为105°，则二氧化碳、碳酸根离子、水的键角依次减小，故C正确；D．氯化钙为离子化合物，不能用VSEPR模型预测氯化钙的空间结构，故D错误；故选C。14．下列说法不正确的是A．与中心原子的价层电子对数相同B．中硼原子的杂化类型与苯中碳原子的杂化类型相同C．含有非极性键的化合物不一定是共价化合物D．和都是正四面体形分子且键角都为【答案】D【详解】A．中N原子的价层电子对数为4，中O原子的价层电子对数也为4，A正确；B．中硼原子价层电子对数为3，无孤电子对，硼原子采取杂化，苯分子中C上无孤电子对，形成3个键，碳原子采取杂化，杂化类型相同，B正确；C．过氧化钠中存在非极性共价键，但过氧化钠是离子化合物，C正确；D．的空间结构为正四面体形，正四面体中心无原子，键角是，D错误；故选：D。15．化合物A是近年来采用的锅炉水添加剂，其结构式如图所示，A能除去锅炉水中溶解的氧气。下列说法正确的是A．A分子中所有原子都在同一平面内B．A分子中所含的σ键与π键个数之比为10：1C．A分子中C、N均为sp2杂化D．A与足量O2反应生成CO2、N2、H2O的物质的量之比为1：2：3【答案】D【详解】A．由于氨气分子空间结构为三角锥形，即氮原子与所连的三个原子不在同一平面，所以A分子中所有原子不可能共平面，A错误；B．共价单键都是σ，共价双键中一个是σ键，一个是π键。根据A结构式可知：在1个A分子中含有11个σ键和1个π键，σ键与π键个数之比为11：1，B错误；C．A分子中N原子价层电子对数为3+=4，所以N原子杂化类型为sp3杂化，C错误；D．根据质量守恒定律可知：1molA与足量O2反应生成CO2、N2、H2O的物质的量分别为1mol、2mol、3mol，则A与足量O2反应生成CO2、N2、H2O的物质的量之比为1：2：3，D正确；故合理选项是D。二、填空题16．哪些物质的分子呈以下形状？写出其化学式，并标出分子中各化学键的键角。(1)直线形：、；(2)平面三角形：、；(3)三角锥形：、；(4)正四面体形：、。【答案】(1)HCl、O2、CO2键角为180°(2)BF3、SO3键角均为120°(3)NH3键角为107°(4)CH4键角为109°28″【详解】（1）直线形分子有CO2，键角为180°，所有的双原子分子，如HCl、O2，键角均为180；故答案为：HCl、O2、CO2，键角为180°；（2）平面三角形分子有BF3、SO3，键角均为120°；故答案为：BF3、SO3，键角均为120°；（3）三角锥形的分子有NH3，键角为107°；故答案为：NH3，键角为107°；（4）正四面体的有CH4，键角为109°28″；白磷P4，键角为60°；故答案为：CH4，键角为109°28″；白磷P4，键角为60°。17．镓、硅、锗、硒的单质及某些化合物如砷化镓、磷化镓等都是常用的半导体材料。(1)基态锗原子的核外电子排布式为。其属于元素周期表中的区元素。(2)锗、砷、硒三种元素的第一电离能由大到小的顺序为，P与Cl能形成PCl3和PCl5两种化合物，但N与Cl只能形成NCl3一种化合物的原因为。(3)硅能与氢元素形成丁硅烯(Si4H8)，该分子中σ键与π键个数之比为。(4)GeCl3分子中Ga原子的杂化轨道类型为，GeCl4分子的空间构型为。【答案】(1)1s22s22p63s23p63d104s24p2或[Ar]3d104s24p2p(2)As>Se>GeN原子半径较小，且核外只有2s和2p轨道，最多只能形成4个杂化轨道，而P有空的3d轨道可以参与杂化而形成5个杂化轨道(3)11：1(4)sp2正四面体形【详解】（1）锗为第32号元素，基态锗原子的电子排布式为[Ar]3d104s24p2；其属于元素周期表中的p区元素。（2）同周期元素从左到右第一电离能逐渐增大，As的4p能级含有3个电子，为半满稳定状态，第一电离能较高，则第一电离能As>Se>Ge；P与Cl能形成PCl3和PCl5两种化合物，但N与Cl只能形成NCl3一种化合物的原因为N原子半径较小，且核外只有2s和2p轨道，最多只能形成4个杂化轨道，而P有空的3d轨道可以参与杂化而形成5个杂化轨道。（3）硅能与氢元素形成丁硅烯(Si4H8)，其结构与丁烯类似，该分子中含有8个SiH，1个Si=Si，2个SiSi，σ键与π键个数之比11：1。（4）GaCl3分子中Ga原子没有孤电子对，价层电子对数为3，杂化轨道类型为sp2，GeCl4分子中Ge的价层电子对数为4，没有孤电子对，空间构型为正四面体。18．回答下列问题(1)《中华本草》等中医典籍中，记载了炉甘石()入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。中，阴离子空间构型为，C原子的杂化方式为。(2)根据价层电子对互斥模型，、、的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是。(3)分子为三角锥形，键角为，小于氨分子的键角，分子键角较小的原因是。(4)亚砷酸()分子中，中心原子砷的模型是，砷原子杂化方式为。【答案】(1)平面三角形(2)(3)砷原子电负性小于氮原子，其共用电子对与砷原子核距离较远，斥力较小，键角较小(4)四面体形【详解】（1）中阴离子为，依据价层电子对互斥理论模型，C为中心原子，σ键电子对数为3，孤电子对数为，所以的空间结构为平面三角形，C原子的杂化方式为；故答案为平面三角形；；（2）根据价层电子对互斥模型，中S为中心原子，σ键电子对数为2，孤电子对数为；中S为中心原子，σ键电子对数为2，孤电子对数为；中S为中心原子，σ键电子对数为3，孤电子对数为；即、、的气态分子中，中心原子价层电子对数分别是4、3、3；所以，、、的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是；故答案为；（3）分子为三角锥形，键角为，小于氨分子的键角，分子键角较小的原因是砷原子电