分子的空间结构(第2课时-价层电子对互斥模型)(习题精练)(解析版)

第二章分子结构与性质第二节分子的空间结构课时2价层电子对互斥模型一、单选题1．（2021·四川·雅安中学高二阶段练习）《天工开物》记载：“凡火药以硝石、硫磺为主，草木灰为辅。……而后火药成固”，其中涉及的主要反应为S+2KNO3+3C=K2S+3CO2↑+N2↑。下列表示反应中相关微粒的化学用语正确的是A．S2-的离子结构示意图：B．中子数为8的碳原子：CC．根据价层电子对互斥理论可得S的简单氢化物的VSEPR模型为V形D．基态N原子2p能级电子轨道表示式：【答案】D【详解】A．S是16号元素，故S2-的结构示意图为：，A错误；B．C为6号元素，故中子数为8的碳原子为：C，B错误；C．S的简单氢化物为H2S，价层电子对数为=4，所以VSEPR模型正四面体形，C错误；D．基态N原子的核外电子排布式为：1s22s22p3，根据洪特规则(电子进入能量相同的能级不同轨道时，总是优先单独占据不同的轨道且自旋方向相同)可知，2p能级电子轨道表示式为：，D正确；综上所述答案为D。2．（2021·全国·高二课时练习）关于CO2和SO2的说法中，正确的是A．C和S上都没有孤电子对B．C和S都是sp3杂化C．都是AB2型，所以空间结构都是直线型D．CO2的空间结构是直线型，SO2的空间结构是V型【答案】D【详解】A．C的孤电子对数为，S的孤电子对数为，故A错误；B．C的价层电子对数为，S的价层电子对数为，则C和S分别是sp杂化，sp2杂化，故B错误；C．C的价层电子对数为2，孤电子对数为0，S的价层电子对数为3，S的孤电子对数为1，则CO2的空间结构是直线型，SO2的空间结构是V型，故C错误；D．由C分析可知，CO2的空间结构是直线型，SO2的空间结构是V型，故D正确；故选D。3．（2021·全国·）下列说法不正确的是A．H2O的VSEPR模型和空间结构都是角形B．是直线形分子C．的空间结构为平面三角形D．中原子含1个孤电子对【答案】A【详解】A．H2O的中心原子的价层电子对数为，VSEPR模型为四面体形，由于含有2个孤电子对，故空间结构为角形，A错误；B．的中心原子的价层电子对数为，VSEPR模型为直线形，由于不含孤电子对，故空间结构是直线形，B正确；C．的中心原子的价层电子对数为，VSEPR模型为平面三角形，由于不含孤电子对，故空间结构为平面三角形，C正确；D．的中心原子的孤电子对数为，D正确；故选A。4．（2021·全国·）下列有关分子空间结构的说法中正确的是A．HClO、、分子中所有原子的最外层电子都满足8电子稳定结构B．和都是正四面体形分子且键角都为C．分子中键角的大小：D．分子中，中心原子Be的共用电子对数等于2，其空间结构为直线形【答案】D【详解】A．中的和中的都未达到8电子结构，A错误。B．和都是正四面体形结构，但是的键角为；的键角为，B错误。C．的空间结构为直线形，键角为；中存在1个孤电子对键角小于；的空间结构为平面正三角形，键角为；的空间结构为三角锥形键角为；的空间结构为正四面体形，键角为；分子中键角的大小为，C错误；D．分子中，中心原子的价层电子对数等于2，即成键电子对数等于2，没有孤电子对，其空间排布为直线形，故D正确；选D。5．（2021·天津静海·）下列说法正确的是A．与都是手性分子B．和的空间构型不相似C．与都是平面型分子D．和都是直线型分子【答案】C【详解】A．手性分子的前提是存在手性碳原子，手性碳是指连接四个不同原子或者原子团的碳原子，HOCH2CH(OH)CH2OH中不存在手性碳原子，故不是手性分子，故A错误；B．和中的中心原子N和C的价层电子对数均为4，两个原子均采取sp3杂化，且都不含孤电子对，空间构型均为正四面体形，构型相似，故B错误；C．中的中心原子B价层电子对数=3+=3，B原子采取sp2杂化，为平面三角形，为平面正六边形，则二者都是平面型分子，故C正确；D．二氧化碳中C原子采取sp杂化，是直线型分子，水分子中的氧原子采取sp3杂化，是V形分子，故D错误；答案选C。6．（2010·内蒙古赤峰·）下列分子的空间构型正确的是A．PCl3平面三角形 B．H2O直线型C．SiH4正四面体 D．N2OV型【答案】C【分析】运用价层电子对互斥理论、等电子原理推测分子立体构型。【详解】A.PCl3分子中，中心原子P的价层电子对为4，只结合3个氯原子，故分子为三角锥形，A项错误；B.H2O分子中，中心原子O的价层电子对为4，只结合2个氧原子，故分子为V形，B项错误；C.SiH4分子中，中心原子Si的价层电子对为4，结合4个氢原子，故分子为正四面体，C项正确；D.N2O与CO2为等电子体，分子构型相似，都是直线形分子，D项错误。本题选C。7．（2021·全国·高二）下列叙述中错误的是A．气态和中心原子的孤电子对数目相等B．某晶体不导电，熔融状态能导电，可以较充分说明该晶体是离子晶体C．分子与H+结合成，O原子的杂化类型未发生改变D．离子空间结构：正四面体形【答案】A【详解】A．通过公式计算中心原子的孤电子对数，，所以二者的孤电子对数目不相等，故A错误；B．离子晶体是电解质，晶体不能导电，但水溶液或熔融状态下能导电，因此，某晶体不导电，熔融状态能导电，可以较充分说明该晶体是离子晶体，故B正确；C．分子与H+结合成，结合前后O原子的杂化类型都为sp3杂化，故C正确；D．中心原子S提供6个电子，氧不提供，得到两个电子，所以电子数为8，孤对电子数为4，空间结构为正四面体形，故D正确；故选A。8．（2021·北京大兴·高一期末）下列分子的空间结构中，属于H2O的分子结构模型的是A． B． C． D．【答案】D【详解】水分子的空间结构为V型，故选D。9．（2021·全国·）下列分子和离子中，VSEPR模型为四面体形且分子或离子的空间结构为三角锥形的是①②③④A．①② B．②③ C．③④ D．①④【答案】B【详解】所给分子中中心原子价层电子对数分别为①；②；③；④.所以VSEPR模型均为四面体形，若分子或离子的空间结构为三角锥形，则中心原子需结合三个原子即存在一个孤电子对，②③符合。故选：B。10．（2020·新疆昌吉·）用VSEPR模型预测，下列分子中键角是120°的是（）A．CO2 B．H2O C．BF3 D．NH3【答案】C【详解】A．根据VSEPR模型计算，中心原子无孤电子对，与2个O原子形成2个共价键，分子的键角为180°，A错误；B．根据VSEPR模型计算，中心原子有2个孤电子对，与2个O原子形成2个共价键，分子的键角为104.5°，B错误；C．根据VSEPR模型计算，中心原子无孤电子对，与3个F原子形成3个共价键，分子的键角为120°，C正确；D．根据VSEPR模型计算，中心原子有1个孤电子对，与3个H原子形成3个共价键，分子的键角为107°，D错误；故选C。11．（2020·全国·）下列分子的价电子模型(VSEPR模型)和分子的模型相同的是（）A．CO2 B．NH3 C．H2O D．SO2【答案】A【分析】根据题中分子的价电子模型可知，本题考查分子的模型，根据VSEPR理论分析。【详解】分子中每个O原子和C原子形成两个共用电子对，价层电子对个数键个数孤电子对个数，VSEPR模型为直线形结构，且不含孤电子对，所以为直线形结构，VSEPR模型与分子模型一致，故A正确；B.分子中N原子价层电子对个数键个数孤电子对个数，VSEPR模型为正四面体结构；含有一个孤电子对，所以其空间构型为三角锥形，VSEPR模型与分子模型不一致，故B错误；C.水分子中价层电子对个数，VSEPR模型为正四面体结构；含有2个孤电子对，略去孤电子对后，实际上其空间构型是V型，VSEPR模型与分子模型不一致，故C错误；D.二氧化硫分子中氧原子价层电子对个数，VSEPR模型为平面三角形结构，含有一个孤电子对，空间构型为为V形结构，VSEPR模型与分子模型不一致，故D错误；答案选A。12．（2020·山东济南·）下列分子的中心原子的杂化类型与其他不同的是（）A．SiCl4B．H2SC．PCl5D．NH3【答案】C【分析】根据分子的组成判断形成的键数目以及孤电子对数目，以此判断杂化类型。【详解】A．SiCl4中C形成4个键，无孤电子对，为sp3杂化；B．H2S中S形成2个键，孤电子对=(6-2×2)=2，为sp3杂化；C．PCl5中P形成5个键，没有孤电子对，为sp3d杂化；D．NH3中N形成3个键，孤电子对=(5-3×1)=1，为sp3杂化；所以四种分子中中心原子杂化类型与三个不同的是PCl5，答案选C。13．（2021·全国·）下列分子或离子中，不含有孤对电子的是（）A．H2O B．H3O+ C．NH3 D．NH【答案】D【详解】A．H2O中，氧原子最外层有4对电子对，其中两个与氢原子形成共用电子对，还有两个孤电子对，故A错误；B．H3O+中，氧原子最外层有4对电子对，其中三个与氢原子形成共用电子对，还有一个孤电子对，故B错误；C．NH3中氮原子最外层有5个电子，与三个氢原子形成三对共用电子对，还有一个孤电子对，故C错误；D．NH中氮原子最外层有5个电子，与三个氢原子形成三对共用电子对，与一个氢离子形成一个配位键，故没有孤电子对，故D正确；故选D。14．（2019·河南洛阳·）下列分子中，立体构型是平面三角形的是（）A．CH4 B．NH3 C．BF3 D．CO2【答案】C【解析】【详解】A.CH4的中心碳原子为sp3杂化，为正四面体构型，A与题意不符；B.NH3的中心氮原子为sp3杂化，为三角锥型，B与题意不符；C.BF3的中心硼原子为sp2杂化，为平面三角形，C符合题意；D.CO2的中心碳原子为sp杂化，为直线型，D与题意不符；答案为C。15．（2020·辽宁海城·）下列物质的立体结构与NH3相同的是（）A．H2O B．H3O+ C．CH4 D．CO2【答案】B【分析】先判断NH3的立体结构，NH3有一对孤对电子，价电子对数为4，是三角锥形型；根据价层电子对互斥理论分析各选项物质的立体结构，找出与NH3同为三角锥构型的物质，由以上步骤进行分析判断。【详解】A.H2O中价层电子对个数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，A错误；B.H3O+中价层电子对个数是3且含有一对孤电子对，所以为三角锥形结构，二者空间构型相同，B正确；C.CH4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，二者空间构型不同，C错误；D.CO2中碳原子与氧原子形成共价双键且不含孤电子对，为直线型分子，D错误；故答案为：B。【点睛】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。16．（2021·云南省通海县第一中学）下列分子构型为正四面体的是①P4②NH3③CCl4④CH4⑤H2S⑥CO2A．①③④⑤B．①③④⑤⑥C．①③④D．④⑤【答案】C【详解】①P4分子构型为正四面体；②NH3分子中的氮原子sp3杂化，有一个杂化轨道容纳弧对电子对，所以构型为三角锥；③CCl4分子中碳原子sp3杂化，没有弧对电子对，所以构型为正四面体；④CH4分子中碳原子sp3杂化，没有弧对电子对，所以构型为正四面体；⑤H2S分子中硫原子sp3杂化，有两对弧对电子对，所以构型为V型；⑥CO2分子中碳原子sp杂化，所以构型为直线型，所以①③④正确，答案选C。17．（2021·全国·高二）下列微粒的中心原子的价层电子对数正确的是A．HCHO3 B．CS21 C．BCl32 D．SO32【答案】A【详解】A．在HCHO中，碳原子形成3个σ键，孤电子对数为0，故价层电子对数为3，A正确；B．在CS2中，碳原子形成2个σ键，孤电子对数为0，故价层电子对数为2，B错误；C．在BCl3中，B原子形成3个σ键，孤电子对数为0，故价层电子对数为3，C错误；D．在SO3中，S原子形成3个σ键，孤电子对数为0，故价层电子对数为3，D错误；故合理选项是A。18．（2021·北京市第四十三中学高二阶段练习）关于CO2说法正确的是（）A．CO2是直线型结构 B．碳原子采取sp3杂化C．CO2分子中含非极性键 D．CO2为极性分子【答案】A【详解】A．CO2中C原子的价层电子对数为4/2=2，成键电子对数为2，无孤电子对，为直线型分子，A正确；B．由上分析可知CO2为直线型，三个原子处于一直线，所以碳原子采取sp杂化，B错误；C．CO2的结构为，C和O之间的共价键为极性共价键，C错误；D．由上分析可知CO2为直线分子，且C的正电与O的负电中心重合，为非极性分子，D错误；正确答案选A。19．（2020·湖北荆门·高二期末）用价层电子对互斥理论预测H2Se和NF3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；平面三角形C．直线形；平面三角形 D．V形；三角锥形【答案】D【详解】H2Se中Se的孤电子对数为×(6-2×1)=2，σ键电子对数为2，Se的价层电子对数为4，VSEPR模型为四面体型，去掉孤电子对，H2Se的立体构型为V形；NF3中N的孤电子对数为×(5-3×1)=1，σ键电子对数为3，N的价层电子对数为4，VSEPR模型为四面体型，去掉孤电子对，NF3的立体构型为三角锥形；答案选D。【点睛】易错点是不能熟练判断中心原子的价层电子对数。分子的中心原子价层电子对数=σ键个数+孤电子对数，如果价层电子对数是4且不含孤电子对，则为正四面体结构，如果价层电子对数是4且含有一个孤电子对，则为三角锥形结构，如果价电子对数是4且含有2个孤电子对，则为V形。20．（2020·福建南平·高二期末）下列物质的空间构型不同于其他物质的是A．H2O B．CS2 C．BeCl2 D．CO2【答案】A【详解】A.H2O中氧原子的价层电子对数为4，含两对孤电子对，空间构型为V型；

B.CS2中中心碳原子的价层电子对数为2，无孤对电子，空间构型为直线形；

C.BeCl2中Be原子的价层电子对数为2，无孤对电子，空间构型为直线形；

D.CO2中中心碳原子的价层电子对数为2，无孤对电子，空间构型为直线形；

空间构型不同于其他物质的为A，

故选：A。【点睛】21．（2020·宁夏·吴忠中学高二期末）下列分子或离子中，含有孤电子对的是（）A．H2O B．CH4C．SiH4 D．NH【答案】A【详解】A．H2O分子中孤电子对个数=(6-2×1)=2，故A正确；B．CH4分子中孤电子对个数=(4-1×4)=0，即不含孤电子对，故B错误；C．SiH4分子中孤电子对个数=(4-1×4)=0，即不含孤电子对，故C错误；D．NH分子中孤电子对个数=(5-1-1×4)=0，即不含孤电子对，故D错误；故答案为A。22．（2020·内蒙古通辽·高二期中）下列分子或离子中，立体构型是平面三角形的是（）A．CH4 B．NH C．NO D．CO2【答案】C【详解】A．甲烷中心原子价层电子对数为=4，不含孤电子对，所以空间构型为正四面体，故A不符合题意；B．铵根中心原子价层电子对数为=4，不含孤电子对，所以空间构型为正四面体，故B不符合题意；C．硝酸根中心原子价层电子对数为=3，不含孤电子对，所以空间构型为平面三角形，故C符合题意；D．二氧化碳中心原子价层电子对数为=2，不含孤电子对，所以空间构型为直线形，故D不符合题意；故答案为C。23．（2020·甘肃·静宁县第一中学高二期中）下列分子中，既含有σ键，又含有π键的是()A．CH4 B．H2O2 C．CH3-C≡C-CH3 D．F2【答案】C【分析】若原子间形成共价单键，则为σ键；若原子间形成共价双键(或三键)，则含有1个σ键、1个(或2个)π键。【详解】A．CH4的结构式为，只含有σ键，A不合题意；B．H2O2结构式为H-O-O-H，只含有σ键，B不合题意；C．CH3-C≡C-CH3分子内含有共价单键和三键，既含有σ键，又含有π键，C符合题意；D．F2的结构式为F-F，只含有σ键，D不合题意；故选C。二、填空题24．（2021·黑龙江·海林市朝鲜族中学高二阶段练习）(1)气态分子的立体构型为_______；的立体构型为_______。(2)NH3分子的空间构型是_______。NH3的键角_______(填大于或小于)H2O。【答案】V形三角锥形三角锥形大于【详解】(1)SO2的中心原子的价电子对数为，有1对孤电子，立体构型为V形，的中心原子的价电子对数为，有1对孤电子体构型为三角锥形，故答案为：V形，三角锥形；(2)NH3分子中N原子价层电子对个数为，且含有1个孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断该分子空间构型为三角锥形，氨分子和水分子的VSEPR模型都是四面体形，但水分子中心原子孤电子对数大于氨分子，故答案为：三角锥形，大于。25．（2020·宁夏·吴忠中学高二单元测试）甲醛分子(CH2O)的中心原子(碳原子)的价层电子对数为________，其孤电子对数为________，则该分子呈________形。甲醛分子的中心原子的杂化类型为________，分子中共有________个σ键，有________个π键，其中C﹣H的σ键的类型为________，C﹣O的σ键的类型为________【答案】30平面三角形sp2杂化31sp2﹣ssp2﹣p【分析】根据杂化轨道理论分析，价层电子对数=σ键数+孤电子对，甲醛分子的中心原子为C原子的价层电子对数为2+1=3，为sp2杂化，空间构型为平面三角形；单键为σ键，双键有一个σ键和1个π键。【详解】HCHO中C原子成2个C﹣H键、1个C=O双键，单键为σ键，双键有一个σ键和1个π键，不含孤电子对，价层电子对数为2+1=3，C原子采取sp2杂化，为平面三角形，分子中有3个σ键和1个π键，其中C-H的σ键是C的sp2杂化轨道与H的s轨道形成，类型为sp2-s，C-O的σ键为C的sp2杂化轨道与O的p轨道形成，类型为sp2-p；故答案为：3，0，平面三角形，sp2杂化，3，1，sp2-s、sp2-p。26．（2010·福建厦门·高二）计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表物质价电子对数成键电子对数孤电子对数中心原子杂化轨道类型杂化轨道/电子对空间构型

轨道夹角分子空间构型键角CO2BF3CH4H2ONH3PCl3【