必考点05分子的空间结构-(原卷版+解析)

必考点05分子的空间结构题型一分子结构的测定和多样性例1．（2023春·江苏宿迁·高二泗阳县实验高级中学校考阶段练习）已知某有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱如图所示，下列说法中错误的是A．由红外光谱可知，该有机物中至少有三种不同的化学键B．由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有三种不同化学环境的氢原子C．仅由A的核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数D．若A的化学式为C2H6O，则其结构简式为CH3－O－CH3【答案】D【详解】A．红外光谱图中给出的化学键有C—H键、O—H键和C—O键三种，A项正确；B．核磁共振氢谱图中峰的个数即代表氢的种类，故B项正确；C．核磁共振氢谱峰的面积表示氢的数目比，在没有明确化学式的情况下，无法得知氢原子总数，C项正确；D．若A为CH3—O—CH3，则无O—H键，与所给红外光谱图不符，且其核磁共振氢谱图应只有1个峰，与核磁共振氢谱图不符，故D项不正确。故选D。例2．（2023春·江苏连云港·高二统考期中）仪器分析法对有机化学的研究至关重要。下列说法错误的是A．元素分析仪是将有机物在氧气中充分燃烧后对燃烧产物进行自动分析，以确定有机物最简式B．图-1是有机物甲的红外光谱，该有机物中至少有三种不同的化学键C．图-2是有机物乙的质谱图，有机物乙的相对分子质量为78D．图-3①和图-3②是分子式为的两种有机物的1H核磁共振谱图，图-3②为二甲醚【答案】D【详解】A．元素分析仪是将有机物在氧气中充分燃烧后对燃烧产物进行自动分析，以确定有机物最简式，现代元素分析仪分析的精确度和速度都达到了很高的水平，故A正确；B．从图1可以看出该有机物甲中至少有C-H、O-H、C-O三种化学键，故B正确；C．质谱图中最右侧的分子离子峰的质荷比数值为78，则有机物乙的相对分子质量为78，故C正确；D．1H核磁共振谱图中的吸收峰数目为分子中不同化学环境的H种类，峰面积比是不同化学环境H的个数比，分子式为C2H6O的有机物可能为乙醇，结构简式为CH3CH2OH，有三组峰，峰面积比为3：2：1，也可能为二甲醚，结构简式为CH3OCH3，只有一组峰，所以图-3②为乙醇，图-3①为二甲醚，故D错误；故选D。例3．（2023·浙江·诸暨中学高二期中）在白磷分子(P4)中,四个P原子分别处于正四面体的四个顶点上,结合有关P原子的成键特点,下列有关白磷分子的说法正确的是()A.白磷分子中的键角为109°28'B.分子中共有4对共用电子对C.白磷分子中的键角为60°D.分子中有6对孤电子对【答案】C【解析】根据共价键的方向性和饱和性,每个磷原子都以3个共价键与其他3个磷原子结合,从而形成正四面体结构,所以键角为60°,分子中共有6个共价单键(即6对共用电子对),4对孤电子对。例4．（2023秋·四川绵阳·高二四川省绵阳南山中学校考阶段练习）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【解析】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。【解题技巧提炼】1．分子结构的测定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。红外光谱可分析分子中含有何种化学键或官能团的信息；现代化学常利用质谱仪测定分子的相对分子质量。2．常见分子空间结构(1)三原子分子化学式电子式结构式键角空间结构空间结构名称CO2O=C=O180°直线形H2O105°V形(2)四原子分子化学式电子式结构式键角空间结构空间结构名称CH2O约120°平面三角形NH3107°三角锥形(3)五原子分子化学式电子式结构式键角空间结构空间结构名称CH4109°28′正四面体形CCl4109°28′正四面体形(4)其他多原子分子的空间结构题型二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系例1．（2023秋·海南儋州·高二校考期末）下列关于杂化轨道的说法错误的是()A．并不是所有的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．杂化轨道都用来成键【答案】D【解析】参与杂化的原子轨道，其能量不能相差太大，如1s与2s、2p的能量相差太大，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，故A、B正确；杂化轨道的电子云一头大一头小，成键时利用大的一头，可使电子云的重叠程度更大，形成牢固的化学键，故C项正确；并不是所有的杂化轨道中都成键，也可以容纳孤电子对(如NH3、H2O的形成)，故D项错误。例2．（2023春·山东菏泽·高二校考开学考试）下列关于杂化轨道的叙述正确的是()A．杂化轨道可用于形成σ键，也可用于形成π键B．杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对C．NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的3个p轨道与H原子的1个s轨道杂化而成的D．在乙烯分子中1个碳原子的3个sp2杂化轨道与3个氢原子的s轨道重叠形成3个C—Hσ键【答案】B【解析】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，不能用来形成π键，故B正确，A不正确；NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的1个s轨道和3个p轨道杂化而成的，C不正确；在乙烯分子中，1个碳原子的3个sp2杂化轨道中的2个sp2杂化轨道与2个氢原子的s轨道重叠形成2个C—Hσ键，剩下的1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成1个C—Cσ键，D不正确。例3．（2023秋·湖北武汉·高二校联考期末）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【解析】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。例4．（2023秋·四川绵阳·高二四川省绵阳江油中学校考期中）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NH3C．BeCl2与BF3 D．C2H6与C2H2【答案】B【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．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B正确；C．BeCl2中Be形成2个δ键，无孤电子对，为sp杂化，BF3中B形成3个δ键，无孤电子对，为sp2杂化，不相同，故C错误；D．C2H6中C形成4个δ键，无孤电子对，为sp3杂化，C2H2中形成2个δ键，无孤电子对，为sp杂化，不相同，故D错误；故选B。【解题技巧提炼】1．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)2．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。题型一分子结构的测定和多样性1．（2023秋·四川宜宾·高二校考阶段练习）下列分子的VSEPR模型与分子立体结构模型一致的是A．NH3 B．CCl4 C．H2O D．PCl3【答案】B【解析】A．中心原子价层电子对为4，VSEPR模型为四面体形，中心N原子为杂化，有孤电子对，空间为三角锥形，故A不选；B．中心原子价层电子对为4，VSEPR模型为四面体形，中心C原子为杂化，空间为(正)四面体形，故B选；C．中心原子价层电子对为4，VSEPR模型为四面体形，中心O原子为杂化，有孤电子对，空间为V形分子，故C不选；D．中心原子价层电子对为4，VSEPR模型为四面体形，中心P原子为杂化，有一对孤对电子，空间为三角锥形，故D不选；故选B。2．（2023春·高二单元测试）用价层电子对互斥模型可以判断许多分子或离子的空间结构，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是A．SO中心原子的价层电子对数为3，是平面三角形结构B．BF3键角为120°，SnBr2的键角大于120°C．CH2O是平面三角形的分子D．PCl3、PCl5都是三角锥形的分子【答案】C【解析】SO的中心原子的价层电子对数为4，孤电子对数=(6＋2－3×2)=1，是三角锥形结构，A错误；BF3分子中心原子价层电子对数=3＋(3－3×1)=3，是平面三角形结构，键角为120°，SnBr2是V形结构，键角小于120°，B错误；CH2O是平面三角形的分子，C正确；PCl3是三角锥形的分子，PCl5分子中心原子价层电子对数=5＋(5－5×1)=5，孤电子对数是0，是三角双锥结构，D错误。3．（2023秋·四川遂宁·高二遂宁中学校考期中）用价层电子对互斥理论预测H2S和AlCl3的立体结构，两个结论都正确的是A．直线形；三角锥形 B．V形；三角锥形C．直线形；平面三角形 D．V形；平面三角形【答案】D【解析】H2S分子的中心原子O原子上含有2个σ键，中心原子上的孤电子对数=0.5×（6-2×1）=2，所以H2S分子的VSEPR模型是四面体型，略去孤电子对后，实际上其空间构型是V型；AlCl3分子的中心原子Al原子上含有3个σ键，中心原子上的孤电子对数=0.5×（3-3×1）=0，所以AlCl3分子的VSEPR模型是平面三角型，中心原子上没有孤对电子，所以其空间构型就是平面三角形。故选D。4．（2023春·重庆江津·高二校考期中）下列说法中正确的是A．NO2、SO2、BF3、NCl3分子中每原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构B．P4和CH4都是正四面体形分子且键角都为109°28′C．NH的电子式为，离子呈平面正方形结构D．NH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强【答案】D【解析】A．BF3分子的电子式为其中B原子未满足8电子稳定结构，A错误；B．P4为正四面体分子，但其键角为60°，B错误；C．有4对价层电子对数，无孤对电子对数，则其为正四面体结构而非平面正方形结构，C错误；D．NH3分子电子式为，有一对未成键电子，由于未成键电子对成键电子的排斥作用较强，使其键角为107°，呈三角锥形，D正确；故选D。题型二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系1．（2023秋·重庆沙坪坝·高二重庆八中校考阶段练习）下列描述中错误的是A．和的中心原子杂化方式不同B．和的具有相同的空间构型C．和的中心原子均不满足8电子构型D．三氧化硫的三聚分子()中S原子的杂化轨道类型为杂化【答案】B【解析】A．和的中心原子杂化方式不同，前者形成3个σ键没有孤电子对，是sp2杂化，后者形成4个σ键没有孤电子对，是sp3杂化，故A正确；B．和的具有不相同的空间构型，前者形成3个σ键没有孤电子对，是平面三角形，后者形成3个σ键有一对孤电子对，是三角锥型，故B错误；C．和的中心原子均不不满足8电子构型，前者形成3个σ键没有孤电子对，是6电子结构，后者形成6个σ键没有孤电子对，12电子结构，故C正确；D．三氧化硫的三聚分子()中S原子均形成4个σ键，没有孤电子对，杂化轨道类型为杂化，故D正确；故选B。2．（2023秋·重庆沙坪坝·高二重庆一中校考期中）价电子对互斥模型(模型)可有效解释和预测分子的空间构型，下列解释均正确的是选项分子中心原子上价层电子对数杂化轨道类型分子的空间结构A4平面正三角形B4正四面体形C2直线形D3三角锥形A．A B．B C．C D．D【答案】B【解析】A．中N原子形成的σ键数为3，N原子的孤电子对数为=1，因此中心原子上价层电子对数=3+1=4，N原子为杂化，分子的空间结构为三角锥形，故A项错误；B．中P原子形成的σ键数为4，P原子的孤电子对数为=0，因此中心原子上价层电子对数=4+0=4，P原子为杂化，分子的空间结构为正四面体，故B项正确；C．中Be原子形成的σ键数为2，Be原子的孤电子对数为=0，因此中心原子上价层电子对数=2+0=2，Be原子为杂化，分子的空间结构为直线形，故C项错误；D．中B原子形成的σ键数为3，B原子的孤电子对数为=0，因此中心原子上价层电子对数=3+0=3，B原子为杂化，分子的空间结构为平面三角形，故D项错误；综上所述，正确的是B项。3．（2023秋·四川内江·高二四川省内江市第六中学校考期中）下列分子或离子的立体构型和中心原子的杂化方式均正确的是A．AsH3平面三角形sp3杂化 B．H3O+平面三角形sp2杂化C．H2SeV形sp3杂化 D．CO三角锥形

sp3杂化【答案】C【解析】A．AsH3中心原子的价层电子对数=3+(5-3×1)=4，As的杂化方式为sp3，含有一对孤电子对，分子的立体构型为三角锥形，选项A错误；B．的中心原子的价层电子对数=3+(6-1-3×1)=4，O的杂化方式为sp3，含有一对孤电子对，分子的立体构型为三角锥形，选项B错误；C．H2Se中心原子的价层电子对数=2+(6-2×1)=4，Se的杂化方式为sp3，含有两对孤电子对，分子的立体构型为V形，选项C正确；D．中心原子的价层电子对数=3+(4+2-3×2)=3，C的杂化方式为sp2，没有孤电子对，分子的立体构型为平面三角形，选项D错误；答案选C。4．（2023秋·上海浦东新·高二上海市建平中学校考阶段练习）下列关于杂化轨道的叙述中，不正确的是A．CH2=CH－CH=CH2分子中所有碳原子均采取sp2杂化成键B．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C．SO2和C2H4分子中的中心原子S和C是通过sp2杂化轨道成键D．中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子一定为四面体结构【答案】D【解析】A．CH2=CH－CH=CH2分子中所有碳原子的价层电子对数为3，均采取sp2杂化成键，A正确；B．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，例如NH3中，N的杂化方式为sp3，形成4个杂化轨道，其中有3个用来形成σ键，1个用于容纳未参与成键的孤电子对，B正确；C．SO2和C2H4分子中的中心原子S和C的价层电子对数都是3，所以他们都是通过sp2杂化轨道成键，C正确；D．中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子不一定为四面体结构，还需要考虑未成键电子对，例如NH3的杂化方式为sp3，立体构型为三角锥形，D错误；故答案为：D。【点睛】考查杂化轨道理论，判断中心原子的杂化轨道数是关键。杂化类型可以根据中心原子的价层电子对数或者根据等电子体来判断。中心原子价层电子对数n=(中心原子的价电子数+配位原子的成键电子数±电荷数)。注意：①当上述公式中电荷数为正值时取“-”，电荷数为负值时取“+”；②当配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为零；根据n值判断杂化类型：一般有如下规律：当n=2，sp杂化；n=3，sp2杂化；n=4，sp3杂化。1．（2023·全国·高二单元测试）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．CH3CH=CH2 B．CH3-C≡CH C．CH3CH2OH D．CH≡CH【答案】B【详解】A．CH3CH=CH2中双键碳为sp2、单键碳为sp3，故不选A；B．CH3-C≡CH中三键碳为sp、单键碳为sp3，故选B；C．CH3CH2OH中碳原子均为sp3杂化，故不选C；D．CH≡CH中碳原子只有sp杂化，故不选D；选B。2．下列分子和离子中，中心原子价层电子对的几何构型为四面体型且分子或离子的立体构型为V形的是A．SO2 B．H3O+ C．BeCl2 D．OF2【答案】D【分析】价层电子对几何构型为四面体说明该微粒的价层电子对是4,价层电子对=σ键电子对+中心原子上的孤电子对,空间构型为V形说明该微粒中含有2个孤电子对,据此分析解答。【详解】A.二氧化硫分子中价层电子对=σ键个数+孤电子对个数=2+1/2(6-2×2)=3,所以中心原子原子轨道为sp2杂化,其VSEPR模型为平面三角形,该离子中含有一个孤电子对,所以其空间构型为V形,故A错误;

B.H3O+离子中价层电子对=σ键个数+孤电子对个数=3+1/2(6-1-1×3)=4,所以中心原子原子轨道为sp3杂化,其VSEPR模型为正四面体,该离子中含有一个孤电子对,所以其空间构型为三角锥型,故B错误;

C.BeCl2分子中价层电子对=σ键个数+孤电子对个数=2+1/2(2-1×2)=2,,所以中心原子原子轨道为sp杂化,其VSEPR模型为直线形,该分子中不含孤电子对,所以其空间构型为直线形,故C错误;D.OF2分子中价层电子对=σ键个数+孤电子对个数=2+1/2(6-1×2)=4,所以其价层电子对几何构型为正四面体,该分子中含有2个孤电子对,所以其空间构型为V形,所以D选项是正确的;

所以D选项是正确的.3．下列分子中，其空间构型说法错误的是A．NH3的空间构型属于三角锥形 B．CH4、白磷(P4)的空间构型都属于正四面体形C．苯、甲苯中所有的原子都共平面 D．乙烯、氯乙烯中所有的原子都共平面【答案】C【详解】A.NH3分子中氮原子含有1对孤对电子，价层电子对数是4，因此空间构型属于三角锥形，A正确；B.CH4、白磷(P4)分子中中心原子的价层电子对数均是4，且不含有孤对电子，空间构型都属于正四面体形，B正确；C.苯分子中所有的原子都共平面，甲苯分子中含有甲基，所有的原子不可能共平面，C错误；D.乙烯、氯乙烯分子中含有碳碳双键，所有的原子都共平面，D正确；答案选C。4．（2023·四川省绵阳南山中学高二期中）在半导体生产或灭火剂的使用中，会向空气逸散气体，如、、，它们虽是微量的，有些却是强温室气体，下列推测不正确的是A．在中的溶解度比在水中大B．存在手性异构C．熔点：D．由价层电子对互斥理论可确定的构型为四面体，原子是杂化【答案】C【详解】A．属于有机物，易溶于有机溶剂，所以在中的溶解度比在水中大，故A正确；B．手性碳是指碳原子上连有四个不同取代基，所以中第一个碳为手性碳原子，所以中存在手性异构，故B正确；C．因分子晶体的相对分子质量越大，熔点越大，所以熔点为NF3＜C3F8，故C错误；D．中心原子N原子成3个σ键、含有1对孤对电子，孤电子对个数=2+1=4，杂化轨道数为4，采取sp3杂化，所以的VSEPR构型是四面体形，故D正确；故答案：C。5．下表中各粒子对应的空间结构及杂化方式均正确的是 ()选项粒子空间结构杂化方式ASO3平面三角形S原子采取sp杂化BSO2V形S原子采取sp3杂化CC三角锥形C原子采取sp2杂化DC2H2直线形C原子采取sp杂化【答案】D【解析】A项,SO3分子中硫原子的价层电子对数=3+×(6-3×2)=3,不含孤电子对,采取sp2杂化,空间结构为平面三角形,错误;B项,SO2分子中硫原子的价层电子对数=2+×(6-2×2)=3,含1对孤电子对,采取sp2杂化,空间结构为V形,错误;C项,C中碳原子价层电子对数=3+×(4+2-3×2)=3,不含孤电子对,采取sp2杂化,空间结构为平面三角形,错误;D项,乙炔(CH≡CH)分子中每个碳原子均形成2个σ键和2个π键,价层电子对数是2,为sp杂化,空间结构为直线形,正确。6．（2023·辽宁·沈阳市第一二〇中学高二期中）由短周期前10号元素组成的物质T和X有如图所示的转化。X不稳定，易分解。下列有关说法正确的是A．为使该转化成功进行，Y可以是酸性KMnO4溶液B．等物质的量的T、X分子中含有键的数目均为NAC．T分子中含有p-p键，该键的特征是轴对称，可旋转D．T分子的空间结构为三角锥形【答案】A【分析】由短周期前10号元素组成的物质T和X，由球棍模型可知，T为HCHO，X不稳定，易分解，则X为H2CO3，Y为氧化剂。【详解】A．T为HCHO，X为H2CO3，物质HCHO具有还原性，会被酸性KMnO4溶液氧化为H2CO3，故为使该转化成功进行，Y可以是酸性KMnO4溶液，A正确；B．1个HCHO中含有3个σ键，1个π键；在H2CO3中含有5个σ键，1个π键，故等物质的量的T、X分子中含有键的数目相等，但由于二者的物质的量未知，因此不能确定其数目是否为NA，B正确；C．T分子中含有p-p电子形成π键，π键具有一定的伸展方向，不可旋转，C错误﹔D．X分子中碳原子价层电子对数均为3，碳原子均采用sp2杂化，且碳原子上没有孤电子对，因此其分子的空间结构为平面三角形，D错误；故合理选项是A。7．(双选)化合物A是一种新型锅炉水除氧剂,其结构式如图所示:,下列说法正确的是()A.碳、氮原子的杂化类型相同B.氮原子与碳原子分别为sp3杂化与sp2杂化C.1molA分子中所含σ键的数目为11NAD.编号为a的氮原子和与其成键的另外三个原子在同一平面内【答案】BC【解析】A分子中碳、氮原子各形成了3个σ键,氮原子有1对孤电子对而碳原子没有,故氮原子是sp3杂化而碳原子是sp2杂化,A项错误、B项正确;A分子中有一个碳氧双键,故有12对共用电子对、11个σ键,C项正确;氮原子为sp3杂化,相应的四个原子形成的是三角锥形结构,不可能共平面,D项错误。8．价电子对互斥(简称VSEPR)理论可用于预测简单分子的空间结构。请回答下列问题：(1)利用价电子对互斥理论推断下列分子或离子的空间结构：①___________；②___________；③___________；④___________；⑤HCHO___________；⑥HCN___________。(2)利用价电子对互斥理论推断键角的大小：①甲醛分子中的键角___________(填“＞”“＜”或“=”，下同)120°；②分子中的键角___________120°；③分子中的键角___________109°28′。(3)有两种活性反应中间体微粒，它们的微粒中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据图所示的这两种微粒的球棍模型，写出相应的化学式：A：___________；B：___________。(4)按要求写出第2周期非金属元素组成的中性分子的化学式：平面形分子___________，三角锥形分子___________，四面体形分子___________。【答案】平面三角形角形直线形角形平面三角形直线形＜＜＜【详解】(1)，中，的价电子对数为，孤电子对数为0，为平面三角形；中，S的价电子对数为，孤电子对数为2，为角形；中，N的价电子对数为，孤电子对数为0，为直线形；中，N的价电子对数为，孤电子对数为1，为角形；分子中有1个碳氧双键，看作1对成键电子，2个单键为2对成键电子，C原子的价电子对数为3，且无孤电子对，所以分子的空间结构为平面三角形；分子的结构式为，含有1个键，看作1对成键电子，1个单键为1对成键电子，故C原子的价电子对数为2，且无孤电子对，所以分子的空间结构为直线形。故答案为：平面三角形；角形；直线形；角形；平面三角形；直线形。(2)①甲醛为平面形分子，由于键与键之间的排斥作用大于2个键之间的排斥作用，所以甲醛分子中的键角小于120°。故答案为：＜。②分子中，原子的价电子对数是，成键电子对数为2，孤电子对数为1，故分子的空间结构为角形，的键角＜120°。故答案为：＜。③分子中，P的价电子对数为含有1对孤电子对，由于孤电子对与键的排斥作用大于键间的排斥作用，所以的键角小于109°28′。故答案为：＜。(3)型微粒，中心原子上无孤电子对的呈平面三角形，有1对孤电子对的呈三角锥形，所以化学式分别是、。故答案为：；(4)第2周期的五种非金属元素B、C、N、O、F组成的中性分子中，平面形分子为，三角锥形分子为，四面体形分子为。故答案为：；；。9．回答下列填空：（1）有下列分子或离子：①CS2，②PCl3，③H2S，④CH2O，⑤H3O＋，⑥NH4+，⑦BF3，⑧SO2。粒子的立体构型为直线形的有________(填序号，下同)；粒子的立体构型为V形的有________；粒子的立体构型为平面三角形的有________；粒子的立体构型为三角锥形的有____；粒子的立体构型为正四面体形的有____。（2）俗称光气的氯代甲酰氯分子(COCl2)为平面三角形，但C—Cl键与C=O键之间的夹角为124.3°；C—Cl键与C—Cl键之间的夹角为111.4°，解释其原因：____。【答案（1）】①③⑧④⑦②⑤⑥（2）C==O键与C-Cl键之间电子对的排斥作用强于C-Cl键与C-Cl键之间电子对的排斥作用【分析】(1)根据价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数，σ键个数=配原子个数，孤电子对个数=(a-xb)，结合杂化轨道理论分析解答；(2)从C=O键与C-Cl键排斥作用与C-Cl键与C-Cl键的排斥作用的大小分析解答。【详解】①CS2中C的价层电子对个数=2+=2，且不含孤电子对，为直线形分子；②PCl3中P的价层电子对个数=3+=4，且含有1个孤电子对，为三角锥形分子；③H2S中S的价层电子对个数=2+=4，且含有2个孤电子对，为V形分子；④CH2O中C的价层电子对个数=3+=3，且不含孤电子对，为平面三角形分子；⑤H3O+中O的价层电子对个数=3+=4，且含有1个孤电子对，为三角锥形离子；⑥NH4+中N的价层电子对个数=4+=4，且不含孤电子对，为正四面体形；⑦BF3中B的价层电子对个数=3+=3，且不含孤电子对，为平面三角形；⑧SO2中S的价层电子对个数=2+=3，且含有1个孤电子对，为V形；立体构型为直线形的有①；粒子的立体构型为V形的有③⑧；立体构型为平面三角形的有④⑦，粒子的立体构型为三角锥形的有②⑤，粒子的立体构型为正四面体形的有⑥，故答案为：①；③⑧；④⑦；②⑤；⑥；(2)C=O键与C-Cl键之间电子对的排斥作用强于C-Cl键与C-Cl键之间电子对的排斥作用，使得COCl2中C—Cl键与C=O键之间的夹角大于C—Cl键与C—Cl键之间的夹角，故答案为：C=O键与C-Cl键之间电子对的排斥作用强于C-Cl键与C-Cl键之间电子对的排斥作用。【点睛】本题的易错点为(1)，要注意理解价层电子对互斥理论的内涵及孤电子对个数计算方法，难点是CH2O的计算。10.20世纪50年代,科学家提出价层电子对互斥模型(简称VSEPR模型),用于预测简单分子的空间结构。其要点可以概括为:Ⅰ.用AXnEm表示只含一个中心原子的分子组成,A为中心原子,X为与中心原子相结合的原子,E为中心原子最外层未参与成键的电子对(称为孤电子对),(n+m)称为价层电子对数。分子中的价层电子对总是互相排斥,尽可能均匀地分布在中心原子周围的空间;Ⅱ.分子的空间结构是指分子中的原子在空间的分布,不包括中心原子上未成键的孤电子对;Ⅲ.分子中价层电子对之间的斥力大小顺序为:ⅰ.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;ⅱ.双键与双键之间的斥力>双键与单键之间的斥力>单键与单键之间的斥力;ⅲ.X原子得电子能力越弱,A—X形成的共用电子对之间的斥力越强;ⅳ.其他……请仔细阅读上述材料,回答下列问题:(1)根据要点Ⅰ可以画出AXnEm的VSEPR理想模型,请填写下表:n+m2VSEPR理想模型正四面体形价层电子对之间的理想键角109°28'(2)请用VSEPR模型解释CO2为直线形分子的原因:。

(3)H2O分子的空间结构为,请你预测水分子中H—O—H键角的大小范围并解释原因:

。

(4)SO2Cl2和SO2F2都属于AXnEm型分子,SO之间以双键结合,S—Cl、S—F之间以单键结合。请你预测SO2Cl2和SO2F2分子的空间结构:,SO2Cl2分子中Cl—S—Cl键角(填“<”“>”或“=”)SO2F2分子中F—S—F键角。

(5)用价层电子对互斥模型(VSEPR模型)判断下列分子或离子的空间结构(当n+m=6时,VSEPR理想模型为正八面体)。分子或离子PbCl2XeF4SnCPF3Cl2HgC空间结构【答案】(1)4直线形180°(2)根据AXnEm模型,CO2分子中n+m=2,故为直线形(3)V形水分子符合AXnEm模型,H2O分子中n+m=4,VSEPR理想模型为正四面体形,价层电子对之间的夹角均为109°28'。根据题目信息Ⅲ-ⅰ,应有H—O—H键角<109°28'(4)四面体形>(5)分子或离子PbCl2XeF4SnCPF3Cl2HgC空间结构V形平面正方形正八面体形三角双锥形正四面体形【解析】(1)因为价层电子对总是互相排斥,均匀地分布在中心原子周围的空间,故当价层电子对数为2时,两者理想键角为180°,分子呈直线形。当价层电子对数为4时,理想键角为109°28',分子呈正四面体形。(2)CO2分子中C原子的最外层电子都参与成键,没有孤电子对,故CO2符合AXnEm模型,故在AXnEm模型中,n+m=2,故为直线形。(3)在水分子中,O原子上含有2对孤电子对,故H2O分子的空间结构为V形;由于H2O分子符合模型AXnEm中n+m=4,VSEPR理想模型为正四面体,价层电子对之间的夹角均为109°28';根据题目信息Ⅲ-ⅰ,应有H—O—H键角<109°28',实际键角为105°。(4)SO2Cl2和SO2F2都符合模型AXnEm中n+m=4,VSEPR理想模型为正四面体形,而S—Cl和S—F都是单键,且F原子的得电子能力要强于Cl原子,根据题目信息Ⅲ-ⅲ可知,SO2Cl2分子中Cl—S—Cl键角大于SO2F2分子中F—S—F键角。(5)PbCl2符合AXnEm模型中n+m=3,VSEPR理想模型为平面三角形,故该分子空间结构为V形;XeF4符合AXnEm模型中n+m=6,VSEPR理想模型为正八面体,由于Xe原子有2个孤电子对,故该分子空间结构为平面正方形;由于Sn的最外层电子全部参与成键,故SnC符合AXnEm,VSEPR理想模型为正八面体,该离子的空间结构也为正八面体;P原子的最外层电子都参与成键,没有孤电子对,PF3Cl2符合AXnEm,VSEPR理想模型为三角双锥形,故该分子也为三角双锥形;Hg原子没有孤电子对,HgC符合AXnEm,VSEPR理想模型为正四面体形,故该离子的空间结构为正四面体形。必考点05分子的空间结构题型一分子结构的测定和多样性例1．（2023春·江苏宿迁·高二泗阳县实验高级中学校考阶段练习）已知某有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱如图所示，下列说法中错误的是A．由红外光谱可知，该有机物中至少有三种不同的化学键B．由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有三种不同化学环境的氢原子C．仅由A的核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数D．若A的化学式为C2H6O，则其结构简式为CH3－O－CH3例2．（2023春·江苏连云港·高二统考期中）仪器分析法对有机化学的研究至关重要。下列说法错误的是A．元素分析仪是将有机物在氧气中充分燃烧后对燃烧产物进行自动分析，以确定有机物最简式B．图-1是有机物甲的红外光谱，该有机物中至少有三种不同的化学键C．图-2是有机物乙的质谱图，有机物乙的相对分子质量为78D．图-3①和图-3②是分子式为的两种有机物的1H核磁共振谱图，图-3②为二甲醚例3．（2023·浙江·诸暨中学高二期中）在白磷分子(P4)中,四个P原子分别处于正四面体的四个顶点上,结合有关P原子的成键特点,下列有关白磷分子的说法正确的是()A.白磷分子中的键角为109°28'B.分子中共有4对共用电子对C.白磷分子中的键角为60°D.分子中有6对孤电子对例4．（2023秋·四川绵阳·高二四川省绵阳南山中学校考阶段练习）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【解题技巧提炼】1．分子结构的测定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。红外光谱可分析分子中含有何种化学键或官能团的信息；现代化学常利用质谱仪测定分子的相对分子质量。2．常见分子空间结构(1)三原子分子化学式电子式结构式键角空间结构空间结构名称CO2O=C=O180°直线形H2O105°V形(2)四原子分子化学式电子式结构式键角空间结构空间结构名称CH2O约120°平面三角形NH3107°三角锥形(3)五原子分子化学式电子式结构式键角空间结构空间结构名称CH4109°28′正四面体形CCl4109°28′正四面体形(4)其他多原子分子的空间结构题型二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系例1．（2023秋·海南儋州·高二校考期末）下列关于杂化轨道的说法错误的是()A．并不是所有的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．杂化轨道都用来成键例2．（2023春·山东菏泽·高二校考开学考试）下列关于杂化轨道的叙述正确的是()A．杂化轨道可用于形成σ键，也可用于形成π键B．杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对C．NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的3个p轨道与H原子的1个s轨道杂化而成的D．在乙烯分子中1个碳原子的3个sp2杂化轨道与3个氢原子的s轨道重叠形成3个C—Hσ键例3．（2023秋·湖北武汉·高二校联考期末）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射线衍射实验获得例4．（2023秋·四川绵阳·高二四川省绵阳江油中学校考期中）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NH3C．BeCl2与BF3 D．C2H6与C2H2【解题技巧提炼】1．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)2．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。题型一分子结构的测定和多样性1．（2023秋·四川宜宾·高二校考阶段练习）下列分子的VSEPR模型与分子立体结构模型一致的是A．NH3 B．CCl4 C．H2O D．PCl32．（2023春·高二单元测试）用价层电子对互斥模型可以判断许多分子或离子的空间结构，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是A．SO中心原子的价层电子对数为3，是平面三角形结构B．BF3键角为120°，SnBr2的键角大于120°C．CH2O是平面三角形的分子D．PCl3、PCl5都是三角锥形的分子3．（2023秋·四川遂宁·高二遂宁中学校考期中）用价层电子对互斥理论预测H2S和AlCl3的立体结构，两个结论都正确的是A．直线形；三角锥形 B．V形；三角锥形C．直线形；平面三角形 D．V形；平面三角形4．（2023春·重庆江津·高二校考期中）下列说法中正确的是A．NO2、SO2、BF3、NCl3分子中每原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构B．P4和CH4都是正四面体形分子且键角都为109°28′C．NH的电子式为，离子呈平面正方形结构D．NH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强题型二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系1．（2023秋·重庆沙坪坝·高二重庆八中校考阶段练习）下列描述中错误的是A．和的中心原子杂化方式不同B．和的具有相同的空间构型C．和的中心原子均不满足8电子构型D．三氧化硫的三聚分子()中S原子的杂化轨道类型为杂化2．（2023秋·重庆沙坪坝·高二重庆一中校考期中）价电子对互斥模型(模型)可有效解释和预测分子的空间构型，下列解释均正确的是选项分子中心原子上价层电子对数杂化轨道类型分子的空间结构A4平面正三角形B4正四面体形C2直线形D3三角锥形3．（2023秋·四川内江·高二四川省内江市第六中学校考期中）下列分子或离子的立体构型和中心原子的杂化方式均正确的是A．AsH3平面三角形sp3杂化 B．H3O+平面三角形sp2杂化C．H2SeV形sp3杂化 D．CO三角锥形

sp3杂化4．（2023秋·上海浦东新·高二上海市建平中学校考阶段练习）下列关于杂化轨道的叙述中，不正确的是A．CH2=CH－CH=CH2分子中所有碳原子均采取sp2杂化成键B．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C．SO2和C2H4分子中的中心原子S和C是通过sp2杂化轨道成键D．中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子一定为四面体结构1．（2021·全国·高二单元测试）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．CH3CH=CH2 B．CH3-C≡CH C．CH3CH2OH D．CH≡CH2．下列分子和离子中，中心原子价层电子对的几何构型为四面体型且分子或离子的立体构型为V形的是A．SO2 B．H3O+ C．BeCl2 D．OF23．下列分子中，其空间构型说法错误的是A．NH3的空间构型属于三角锥形 B．CH4、白磷(P4)的空间构型都属于正四面体形C．苯、甲苯中所有的原子都共平面 D．乙烯、氯乙烯中所有的原子都共平面4．（2021·四川省绵阳南山中学高二期中）在半导体生产或灭火剂的使用中，会向空气逸散气体，如、、，它们虽是微量的，有些却是强温室气体，下列推