2024年人教版高二化学寒假提升第04讲 分子的空间结构（解析版）

【淘宝店铺：向阳百分百】【淘宝店铺：向阳百分百】第04讲分子的空间结构目录新知导航：熟悉课程内容、掌握知识脉络基础知识：知识点全面梳理，掌握必备重点记忆：关键点快速记忆，提升能力小试牛刀：考点剖析+过关检测，合理应用课时1分子结构的测定多样的分子空间结构价层电子对互斥模型一、分子结构的测定早年科学家主要靠对物质的_化学性质__进行系统总结得出规律后进行推测，现代科学家应用了许多测定分子结构的现代仪器和方法，如_红外光谱__、_晶体X射线衍射__等。1．红外光谱工作原理(1)原理：红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键_振动频率__相同的红外线，再记录到图谱上呈现_吸收峰__。通过和已有谱图库比对，或通过量子化学计算，可以得知分子中含有何种_化学键__或官能团的信息。(2)红外光谱仪原理示意图2．质谱法：相对分子质量的测定用高能电子流轰击样品分子，使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子。分子离子和碎片离子各自具有不同的相对质量，它们在磁场的作用下到达检测器的时间因相对质量而先后有别，其结果被记录为质谱图。如甲苯分子的质谱图：读谱：相对分子质量＝最大质荷比，甲苯的相对分子质量为92。二、多样的分子空间结构单原子分子(稀有气体分子)、双原子分子不存在空间结构，多原子分子中存在原子的几何学关系和形状，即所谓“分子的空间结构”。1．三原子分子化学式CO2H2O电子式结构式O=C=O键角_180°___105°__空间结构空间结构名称_直线形___V形__2．四原子分子化学式CH2ONH3电子式结构式键角约120°_107°__空间结构空间结构名称_平面三角形___三角锥形__3．五原子分子化学式CH4CCl4电子式结构式键角_109°28′___109°28′__空间结构空间结构名称_正四面体形___正四面体形__4．其他多原子分子的空间结构正误判断1．所有的三原子分子都是直线形结构。(×)2．所有的四原子分子都是平面三角形结构。(×)3．五原子分子的空间结构都是正四面体。(×)4．正四面体形的键角均为109°28′。(×)5．SiCl4、SiH4、NHeq\o\al(＋,4)、CH3Cl均为正四面体结构。(×)6．SF6分子的空间结构为正八面体形。(√)7．椅式C6H12比船式C6H12稳定。(√)三、价层电子对互斥模型1．价层电子对互斥模型(theory)：对ABn型的分子或离子，中心原子A的价层电子对(包括成键的_σ键电子对__和未成键的_孤电子对__)之间由于存在排斥力，将使分子的空间结构总是采取电子对_相互排斥__最弱的那种结构，以使彼此之间_斥力__最小，分子或离子的体系能量最低，最稳定。2．价层电子对的计算(1)中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数。(2)σ键电子对数的计算由化学式确定，即中心原子形成几个σ键，就有几对σ键电子对。如H2O分子中，O有_2__对σ键电子对。NH3分子中，N有_3__对σ键电子对。(3)中心原子上的孤电子对数的计算中心原子上的孤电子对数＝eq\f(1,2)(a－xb)①a表示中心原子的价电子数；对主族元素：a＝_最外层电子数__；对于阳离子：a＝_价电子数－离子所带电荷数__；对于阴离子：a＝_价电子数＋离子所带电荷数__。②x表示与_中心原子__结合的原子数。③b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子＝_8－该原子的价电子数__。3．价层电子对的空间结构(即VSEPR模型)价层电子对数目：234VSEPR模型：_直线形___平面三角形___正四面体形__4.VSEPR模型与分子或离子的空间结构σ键电子对数＋孤电子对数＝价层电子对数VSEPR模型分子或离子的空间结构。分子或离子孤电子对数价层电子对数VSEPR模型名称分子或离子的空间结构名称CO202直线形直线形SO213平面三角形V形COeq\o\al(2－,3)03平面三角形平面三角形H2O24四面体形V形NH314四面体形三角锥形CH404正四面体形正四面体形5.常见分子或离子的空间结构的推测分子或离子中心原子上的孤电子对数中心原子上的价层电子对数VSEPR模型VSEPR模型名称空间结构空间结构名称CO2、BeCl202直线形直线形CO32—、BF303平面三角形平面三角形SO2、PbCl21V形CH4、CCl404正四面体形正四面体形NH3、NF31四面体形三角锥形H2O、H2S2V形注：①价层电子对互斥模型对分子空间结构的预测少有失误，但它不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子。②氨气与水的VSEPR模型一致，但空间构型不同的原因是：孤电子对之间的斥力>孤电子对与成键电子对之间的斥力>成键电子对之间的斥力正误判断1．分子的VSEPR模型和相应分子的空间结构是相同的。(×)2．SO2与CO2的分子组成相似，故它们分子的空间结构相同。(×)3．由价层电子对互斥模型可知SnBr2分子中Sn—Br的键角小于180°。(√)4．根据价层电子对互斥模型可以判断H3O＋与NH3的分子(或离子)的空间结构一致。(√)课时2杂化轨道理论简介一、杂化轨道及其类型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．杂化轨道的形成及其特点4．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。正误判断1．发生轨道杂化的原子一定是中心原子。(√)2．原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子时不可能发生杂化。(√)3．只有能量相近的轨道才能杂化。(√)4．杂化轨道能量更集中，有利于牢固成键。(√)5．杂化轨道只用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对，未参与杂化的p轨道可用于形成π键。(√)6．2s轨道和3p轨道能形成sp2杂化轨道。(×)二、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AB2sp21_V形__SO2AB3sp31_三角锥形_NH3、PCl3、NF3、H3O＋AB2或(B2A)2_V形__H2S、NHeq\o\al(－,2)3．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sp3sp2sp(3)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。正误判断1．杂化轨道的空间结构与分子的空间结构不一定一致。(√)2．杂化轨道间的夹角与分子内的键角一定相同。(×)3．NH3分子的空间结构为三角锥形，则氮原子的杂化方式为sp3。(√)4．C2H4分子中的键角都约是120°，则碳原子的杂化方式是sp2。(√)一、杂化轨道理论的要点①原子形成分子时，通常存在激发、杂化和轨道重叠等过程。发生轨道杂化的原子一定是中心原子。②原子轨道的杂化只有在形成分子的过程中才会发生，孤立的原子是不可能发生杂化的。③只有能量相近的轨道才能杂化(如2s、2p)。④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。⑤杂化轨道成键时要满足化学键间最小排斥原理，使轨道在空间取得最大夹角分布，故杂化后轨道的伸展方向、形状发生改变，但杂化轨道的形状完全相同。⑥杂化轨道只用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对，未参与杂化的p轨道可用于形成π键。(2)以碳原子为中心原子的分子中碳原子的杂化轨道类型①没有形成π键，采取sp3杂化，如CH4、CCl4等；②形成一个π键，采取sp2杂化，如CH2=CH2等；③形成两个π键，采取sp杂化，如CH≡CH、CO2等。二、杂化轨道类型的判断方法(1)根据价层电子对互斥模型判断中心原子的杂化类型、空间结构。在确定了分子或离子的中心原子上的成键电子对数和孤电子对数后，可以依据下面的方法确定其中心原子的杂化轨道类型：σ键电子对数(成键电子对数)+孤电子对数=价电子对数=杂化轨道数根据杂化类型及孤电子对数即可判断分子或离子的空间结构，列表如下：价层电子对数杂化轨道类型成键电子对数孤电子对数杂化轨道数分子空间结构实例2sp202直线形BeCl2、CO2、HCN3sp2303平面三角形BF3、SO3、CO32—21V形SnBr2、SO2、NO2—4sp3404四面体形CHCl3、SiCl4、PO43—31三角锥形NH3、PCl3、SO32—22V形OF2、H2O、NH2—(2)根据杂化轨道间的夹角判断杂化轨道间的夹角杂化轨道类型109º28´sp3120ºsp2180ºsp(3)根据分子或离子的空间结构判断分子或离子的空间结构杂化轨道类型正四面体形sp3平面三角形sp2直线形sp(4)根据共价键类型判断由杂化轨道理论可知，原子之间成键时，未参与杂化的轨道用于形成π键，杂化轨道用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。对于能明确结构式的分子、离子，其中心原子的杂化轨道数n=中心原子形成的σ键数+中心原子上的孤电子对数，即可将结构式和电子式相结合，从而判断中心原子形成的σ键数和中心原子上的孤电子对数，进而判断杂化轨道数。例如：①在SiF4分子中，基态硅原子有4个价电子，与4个氟原子形成4个σ键，没有孤电子对，n=4,则SiF4分子中硅原子采用sp3杂化。②在HCHO分子中，基态碳原子有4个价电子，与2个氢原子形成2个σ键，与氧原子形成C=O,C=O中有1个σ键、1个π键，没有孤电子对，n=3,则HCHO分子中碳原子采用sp2杂化。(5)以碳原子为中心原子的分子中碳原子的杂化类型①没有形成π键，为sp3杂化：CH4、CCl4、②形成一个π键，为sp2杂化：CH2=CH2、苯(大π键)、、③形成两个π键，为sp杂化：CH≡CH、O=C=O(CO2)、S=C=S(CS2)三、判断分子或离子立体构型“三步曲”第一步：确定中心原子上的价层电子对数a为中心原子的价电子数加减离子的电荷数，b为配位原子提供的价电子数，x为非中心原子的原子个数。如NHeq\o\al(＋,4)的中心原子为N，a＝5－1，b＝1，x＝4，所以中心原子孤电子对数＝eq\f(1,2)(a－xb)＝eq\f(1,2)×(4－4×1)＝0。第二步：确定价层电子对的立体构型由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离，这样已知价层电子对的数目，就可以确定它们的立体构型。第三步：分子立体构型的确定价层电子对有成键电子对和孤电子对之分，价层电子对的总数减去成键电子对数，得孤电子对数。根据成键电子对数和孤电子对数，可以确定相应的较稳定的分子立体构型。考点剖析考点一：价层电子对互斥理论与杂化轨道理论1．下列分子的中心原子的价层电子对数是3的是A． B． C． D．【答案】B【解析】水分子中氧原子、甲烷分子中碳原子和氨分子中氮原子的价层电子对数都为4，三氟化硼分子中硼原子的价层电子对数为3，故选B。2．下列微粒中，不含孤电子对的是A． B． C．HF D．【答案】A【分析】分子中中心原子孤电子对个数=（中心原子价电子数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数），阳离子中孤电子对个数=（中心原子价电子数-电荷数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数），阴离子中孤电子对个数=（中心原子价电子数+电荷数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数），据此分析解答。【详解】A．分子中硅孤电子对个数=(4-4×1)=0，氢也不含孤电子对，A选；B．H3O+中氧原子孤电子对个数=(6-1-3×1)=1，含1对孤电子对，B不选；C．HF分子中氟原子孤电子对个数=(7-1×1)=3，含3对孤电子对，C不选；D．NH3分子中氮原子孤电子对个数=(5-3×1)=1，含1对孤电子对，D不选；故选：A。3．下列分子的中心原子是杂化的是A． B． C． D．【答案】A【解析】A．BF3的中心原子的价层电子对数为3+=3，VSEPR模型为平面三角形，中心原子的杂化方式是sp2，故A正确；B．CO2的中心原子的价层电子对数为2+=2，VSEPR模型为直线形，中心原子的杂化方式是sp，故B错误；C．CH4的中心原子的价层电子对数为4+=4，VSEPR模型为正四面体，中心原子的杂化方式是sp3，故C错误；D．H2O的中心原子的价层电子对数为2+=4，VSEPR模型为四面体，中心原子的杂化方式是sp3，故D错误；故选：A。4．下列关于杂化轨道的说法错误的是A．所有原子轨道都参与杂化 B．同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化C．杂化轨道能量集中，有利于牢固成键 D．杂化轨道中不一定有电子【答案】A【详解】A．参与杂化的原子轨道，其能量不能相差太大，如1s轨道与2s、2p轨道能量相差太大，不能形成杂化轨道，即只有能量相近的原子轨道才能参与杂化，A错误；B．同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化，B正确；C．杂化轨道的电子云一头大一头小，成键时利用大的一头，可使电子云重叠程度更大，形成牢固的化学键，C正确；D．并不是所有的杂化轨道中都会有电子，也可以是空轨道，也可以有一对孤电子对，D正确；故选A。5．下列有机物分子中的碳原子既有sp3杂化又有sp杂化的是A．CH3CH2CH3 B．CH3—CCH C．CH3CHO D．CHCH【答案】B【详解】A．CH3CH2CH3碳原子只有sp3杂化，A错误；B．CH3—C≡CH中三键碳为sp、单键碳为sp3，B正确；C．CH3CHO中醛基碳为sp2、单键碳为sp3杂化，C错误；D．CH≡CH中碳原子只有sp杂化，D错误；故选B。6．（2022·湖南·邵东创新实验学校高二期中）下列轮廓图或模型中错误的是A．p—pσ键电子云轮廓图 B．py—pyπ键电子云轮廓图C．CH4分子的球模模型 D．NH3分子的VSEPR模型【答案】D【解析】A．p—pσ键为p轨道以头碰头方式重叠形成共价键，电子云轮廓图为，故A正确；B．py—pyπ键为p轨道以肩并肩方式重叠形成共价键，电子云轮廓图为，故B正确；C．甲烷的空间构型为正四面体形，分子的球模模型为，故C正确；D．氨分子中氮原子的价层电子对数为4，VSEPR模型为，故D错误；故选D。7．（2022·山西运城·高二期末）经过X射线衍射实验等发现，中存在离子，下列粒子的VSEPR模型与空间结构都与相同的是A． B． C． D．【答案】C【分析】可以看作I·I，价层电子对数为2+=4，VSEPR模型为四面体形，空间构型为V形，据此分析；【解析】的VSEPR模型为四面体形，空间构型为V形；A．SO2的价层电子对数为2+=3，VSEPR模型为平面三角形，空间构型为V形，与不符，故A不符合题意；B．O3可以看作O·O2，价层电子对数为2+=3，VSEPR模型为平面三角形，空间构型为V形，与不符，故B不符合题意；C．OF2的价层电子对数为2+=4，VSEPR模型为四面体形，空间构型为V形，与相符，故C符合题意；D．NH3的价层电子对数为3+=4，VSEPR模型为四面体形，空间构型为三角锥形，与不符，故D不符合题意；答案为C。8．下列分子的中心原子采用杂化，但分子的空间结构不同的一组是①；②；③；④；⑤；⑥A．①②③ B．①⑤⑥ C．②③④ D．③⑤⑥【答案】D【解析】①根据价层电子对互斥理论，BF3的价层电子对数为3+×(3-3×1)=3，为sp2杂化，没有孤电子对，空间构型为平面正三角形；②根据价层电子对互斥理论，BeCl2的价层电子对数为2+×(2-2×1)=2，为sp杂化，没有孤电子对，空间构型为直线形；③根据价层电子对互斥理论，H2S的价层电子对数为2+×(6-2×1)=4，为sp3杂化，有2对孤电子对，空间构型为V形；④根据价层电子对互斥理论，CS2的价层电子对数为2+×(4-2×2)=2，为sp杂化，没有孤电子对，空间构型为直线形；⑤根据价层电子对互斥理论，NH3的价层电子对数为3+×(5-3×1)=4，为sp3杂化，有1对孤电子对，空间构型为三角锥形；⑥根据价层电子对互斥理论，CCl4的价层电子对数为4+×(4-4×1)=4，为sp3杂化，没有孤电子对，空间构型正四面体形；综上所述，③⑤⑥符合题意，故选D。9．（2022·河南·平顶山市龙河实验高级中学高二期中）计算H2O、NH3、SO3、NH、CO分子的孤电子对数。分子或离子中心原子axb中心原子数的孤电子对数H2O____________________NH3____________________SO3____________________NH____________________CO____________________【答案】

O

6

2

2

2

N

5

3

1

1

S

6

3

2

0

N

4

4

1

0

C

6

3

2

0考点二：分子的空间结构10．根据价层电子对互斥理论，下列微粒的VSEPR模型属于平面三角形的是A． B． C． D．【答案】C【详解】A．H2S的中心原子S价层电子对数为2+2=4，VSEPR模型为四面体形，故A不符合题意；B．NH3的中心原子N价层电子对数为3+1=4，VSEPR模型为四面体形，故B不符合题意；C．BF3的中心原子B价层电子对数3+0=3，VSEPR模型为平面三角形，故C符合题意；D．CH3Br的VSEPR模型为四面体型形，故D不符合题意；答案为C。11．下列离子的VSEPR模型与其空间结构一致的是A． B． C． D．【答案】B【解析】A．亚硫酸根离子中硫原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1，离子的VSEPR模型为正四面体形，空间结构为三角锥形，所以离子的空间结构模型与空间结构不一致，故A错误；B．高氯酸根离子中氯原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为0，离子的VSEPR模型和空间结构都为正四面体形，所以离子的空间结构模型与空间结构一致，故B正确；C．亚硝酸根离子中氮原子的价层电子对数为3，孤对电子对数为1，离子的VSEPR模型为三角锥形，空间结构为V形，所以离子的空间结构模型与空间结构不一致，故C错误；D．氯酸根离子中氯原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1，离子的VSEPR模型为正四面体形，空间结构为三角锥形，所以离子的空间结构模型与空间结构不一致，故D错误；故选B。12．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．CH4与CH2Cl2均为正四面体 B．BeCl2与SO2为直线形C．BF3与PCl3为三角锥形 D．NO与CO为平面三角形【答案】D【解析】A．CH4分子中价层电子对个数=，采用sp3杂化，不含孤电子对，所以其空间构型为正四面体，CH2Cl2分子中价层电子对个数=，采用sp3杂化，不含孤电子对，有H和Cl，所以其空间构型为四面体，A错误；B．BeCl2分子中价层电子对个数=，采用sp杂化，且不含孤电子对，所以其空间构型为直线型结构，SO2分子中价层电子对个数=，采用sp2杂化，含1个孤电子对，所以其空间构型为V形结构，B错误；C．BF3分子中价层电子对个数=，采用sp2杂化，且不含孤电子对，所以其空间构型为平面三角形结构，PCl3分子中价层电子对个数=，采用sp3杂化，且含1个孤电子对，所以其空间构型为三角锥形结构，C错误；D．离子中价层电子对个数=，采用sp2杂化，且不含孤电子对，所以其空间构型为平面三角形结构，离子中价层电子对个数=，采用sp2杂化，且不含孤电子对，所以其空间构型为平面三角形结构，D正确；故选D。13．价层电子对互斥理论和杂化轨道理论都可以判断、解释分子或离子的空间构型，下列说法正确的是A．和的键角相同 B．、的中心原子价层电子对数相同C．、中S原子的杂化方式相同 D．、都是直线形的分子【答案】B【解析】A．的价层电子对数为2，呈直线形，的价层电子对数为3，呈平面三角形，所以二者的键角不同，A不正确；B．、的中心原子价层电子对数都为=4，B正确；C．、中S原子分别发生sp2、sp3杂化，二者的杂化方式不同，C不正确；D．为直线形分子，为二面角结构分子，D不正确；故选B。14．下列分子或离子中心原子的杂化方式和空间结构均判断错误的是A．、直线形 B．、V形C．、三角锥形 D．、平面形【答案】C【详解】A．HCN的中心原子为碳原子，碳原子的杂化方式为sp杂化，分子呈直线形，A项正确；B．的中心原子为氧原子，氧原子的杂化方式为杂化，分子呈V形，B项正确；C．的中心原子为硅原子，硅原子的杂化方式为杂化，离子呈平面三角形，C项错误；D．的中心原子为碳原子，碳原子的杂化方式为杂化，分子呈平面形，D项正确；故选：C。15．（2022·吉林·抚松县第一中学高二开学考试）在分子中(1)的价层电子对的空间构型为___________(2)以极性键相结合，具有正四面体结构的分子是___________(3)以极性键相结合，具有三角锥型结构的分子是___________(4)以极性键相结合，具有V型结构的分子是___________(5)以极性键相结合，而且共价键的极性最大的是___________【答案】(1)平面正三角形(2)(3)(4)(5)【分析】根据价层电子对理论及杂化轨道理论进行计算价层电子对数和孤对电子对数从而判断分子的空间构型。(1)根据价层电子对理论价层电子对数为3+=3，采用sp2杂化，无孤对电子，故空间构型为平面正三角形。(2)极性键判断非金属元素不同，根据杂化轨道理论判断，正四面结构的分子是CH4。(3)极性键判断非金属元素不同，根据杂化轨道理论判断，三角锥结构的分子是NH3。(4)极性键判断非金属元素不同，根据杂化轨道理论判断，V型结构的分子是H2O。(5)极性键判断非金属元素不同，共价键极性最大，即非金属元素的电负性相差大，故应是HF。【点睛】利用键的极性判断元素种类，根据分子的空间构型判断方法计算价层电子对数和孤对电子数来判断分子的空间构型。过关检测1．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【解析】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。2．下列各组粒子的空间结构相同的是①NH3和H2O；②NH和H3O+；③NH3和H3O+；④O3和SO2；⑤CO2和BeCl2。A．全部 B．①②③⑤ C．③④⑤ D．②⑤【答案】C【分析】根据价层电子对互斥理论确定微粒空间构型，价层电子对个数=σ键+孤电子对个数，孤电子对个数=×（a-xb），a为中心原子的价电子数，x为与中心原子结合的原子个数，b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数。【解析】①NH3中价层电子对个数=3+×（5-3）=4且含有一个孤电子对，所以为三角锥形，H2O中价层电子对个数=2+×（6-2）=4且含有两个孤电子对，所以为V形结构，二者空间构型不同，故①错误；②NH4+中价层电子对个数是4且不含孤电子对，为正四面体形结构；H3O+中O原子价层电子对个数=3+（6-1-3×1）=4且含有一个孤电子对，所以为三角锥形结构，二者空间构型不同，故②错误；③NH3为三角锥形结构、H3O+中O原子价层电子对个数=3+（6-1-3×1）=4且含有一个孤电子对，所以为三角锥形结构，所以二者空间构型相同，故③正确；④O3、SO2中价层电子对个数都是3且都含有一对孤电子对，所以分子空间构型都是V形，故④正确；⑤CO2分子中价层电子对=σ键电子对+中心原子上的孤电子对=2+（4-2×2）=2，二氧化碳是直线型结构，BeCl2分子中价层电子对=σ键电子对+中心原子上的孤电子对=2+（2-2×1）=2，BeCl2是直线型结构，CO2和BeCl2分子都是直线型分子，故⑤正确；答案选C。3．化学与生活密切相关。下列化学用语或描述表达正确的是①基态硫原子的轨道表示式：②H2S的电子式：③SO3的VSEPR模型：④SO2的分子的空间结构模型A．①② B．③④ C．③ D．①④【答案】C【详解】①硫原子的核外电子总数为16，基态硫原子的电子排布式为：1s22s22p63s23p4，基态S原子的轨道表示式为，故①错误；②H2S为共价化合物，S原子未达到8电子稳定结构，电子式为，故②错误；③SO3分子中S原子的价层电子对数为3+=3，无孤电子对，其VSEPR模型为，故③正确；④SO2的价层电子对数=2+=3，故其VSEPR模型为平面三角形，SO2分子的空间结构为V形，其模型：，故④错误；正确的是③，故选：C。4．用价电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型，也可推测键角大小，下列判断正确的是A．是V形分子 B．键角大于C．是三角锥形分子 D．和的空间结构相同【答案】D【详解】A．CS2中中心原子C上的孤电子对数为（4-22）=0，σ键电子对数为2，价层电子对数为0+2=2，VSEPR模型为直线形，C上没有孤电子对，CS2是直线形分子，A项错误；B．、中心原子均为sp3杂化，由于氮的电负性更大，对成键电子对的吸引能更强，成键电子对离中心原子更近，成键电子对之间距离更小、斥力更大，导致键角更大，故键角小于，B项错误；C．BF3中中心原子B上的孤电子对数为（3-31）=0，σ键电子对数为3，价层电子对数为0+3=3，VSEPR模型为平面三角形，B上没有孤电子对，BF3是平面三角形分子，C项错误；D．中中心原子N上的孤电子对数为（5-1-41）=0，σ键电子对数为4，价层电子对数为0+4=4，N上没有孤电子对，为正四面体形；中中心原子C上的孤电子对数为（4-41）=0，σ键电子对数为4，价层电子对数为0+4=4，C上没有孤电子对，为正四面体形，D项正确；故选D。5．X、Y、Z、Q、E五种元素中，X原子的基态价电子排布式为，Y位于元素周期表第二周期第ⅢA族，Z的两种同位素原子常用于测定文物的年代，Q是元素周期表中电负性最大的元素，E的阳离子通常存在于明矾和草木灰中。下列说法正确的是A．第一电离能：B．中阴离子中心原子的杂化方式为杂化C．的空间构型为V形D．原子半径：【答案】B【分析】X、Y、Z、Q、E五种元素中，X原子的基态价电子排布式为2s2，则X为Be元素；Y位于元素周期表第二周期第IIIA族，则Y为B元素；Z的两种同位素原子常用于测定文物的年代，则Z为C元素；Q是元素周期表中电负性最大的元素，则Q为F元素；E的阳离子通常存在于明矾和草木灰中，则E为K元素，以此分析解答。【解析】A．Be的2s能级处干全满稳定状态，其第一电离能大干同周期相邻元素，则第一电离能：Be＞B，故A错误；B．EYQ4的阴离子为，其中心原子B的杂化轨道数为4+，则B原子的杂化方式为sp3杂化，故B正确；C．为，的中心原子C的杂化轨道数为3+，C原子的杂化方式为sp2杂化，且没有未成键电子对，则的构型为平面三角形，故C错误；D．主族元素同周期从左向右原子半径逐渐减小，则原子半径：Be＞B＞C，故D错误；故答案选B。6．现有下列分子或离子：①CS2②H2S③PH3④HCHO⑤H3O+⑥NH⑦BF3⑧SO2(1)粒子的几何构型为直线形的有(填序号，下同)。(2)粒子的几何构型为V形的有。(3)粒子的几何构型为平面三角形的有。(4)粒子的几何构型为三角锥型的有。(5)粒子的几何构型为正四面体型的有。【答案】(1)①(2)②⑧(3)④⑦(4)③⑤(5)⑥【详解】（1）①CS2分子中C原子价层电子对个数是2，孤电子对数为0，C原子采用的是sp杂化，空间构型为直线形；（2）②H2S分子中σ键数目为2，孤对电子对数为2，则价层电子对数为4，S原子采用的是sp3杂化，由于有2个孤电子对，故空间构型为V型；⑧SO2分子中价层电子对个数=2+×(6-2×2)=3，含有1个孤电子对，S原子采用的是sp2杂化，由于有1个孤电子对，故空间构型为V形；（3）④CH2O分子中心原子C的σ键数目为3，孤电子对数为0，C原子采用的是sp2杂化，由于碳氧双键的存在，故空间构型为平面三角形；⑦BF3分子中心原子B的σ键数目为3，孤电子对数为0，B原子采用的是sp2杂化，故空间构型为平面正三角型；（4）③PCl3分子中σ键数目为3，孤电子对数为1，则价层电子对数为4，则P原子采用的是sp3杂化，由于有1个孤电子对，故空间构型为三角锥型；⑤H3O+分子中心原子O的σ键数目为3，孤电子对数为1，O原子采用的是sp3杂化，由于有1个孤电子对，故空间构型为三角锥形；（5）⑥分子中心原子N的σ键数目为4，孤电子对数为0，N原子采用的是sp3杂化，故空间构型为正四面体形。7．根据物质结构的基本理论，