2024-2025学年高中化学第2章分子结构与性质第2节第1课时分子空间结构与价层电子对互斥理论作业含解析新人教版选修3

PAGE7-第1课时分子空间结构与价层电子对互斥理论A级·基础巩固练一、选择题1．下列分子中，全部原子不行能共处于同一平面上的是(D)A．H2O B．CO2C．CH2O D．CH4解析：H2O为V形分子、CO2为直线形分子、CH2O(甲醛)为平面形分子，而CH4为正四面体形分子，只有CH4分子中的全部原子不行能共处于同一平面上。2．下列分子的立体结构与水分子相像的是(B)A．CO2 B．H2SC．PCl3 D．SiCl4解析：H2S与H2O为等电子体，两者立体结构相像，均为V形分子；而CO2为直线形分子、PCl3为三角锥形分子、SiCl4为正四面体形分子。3．下列分子中键角最大的是(B)A．H2O B．CO2C．CH2O D．NH3解析：H2O分子为V形，键角为105°；CO2分子为直线形，键角为180°；CH2O分子为平面三角形，键角为120°；NH3为三角锥形，键角为107°。4．下列叙述正确的是(D)A．NH3分子中N原子处在3个H原子所组成的三角形的中心B．CCl4分子中C原子处在4个Cl原子所组成的正方形的中心C．H2O分子中O原子处在2个H原子所连接的直线的中心D．CO2分子中C原子处在2个O原子所连接的直线的中心解析：NH3分子为三角锥形分子，N原子位于锥顶，A错误；CCl4分子为正四面体形分子，B错误；H2O分子为V形结构，C错误；CO2分子为直线形，C原子位于两个O原子连线的中心，D正确。5．用价层电子对互斥理论推想SO3的立体构型为(D)A．正四面体形 B．V形C．三角锥形 D．平面三角形解析：SO3分子的中心S原子的价层电子对数＝3＋eq\f(1,2)(6－3×2)＝3，故VSEPR模型为平面三角形结构；由于S原子没有孤电子对，故SO3分子为平面三角形结构。6．下列分子或离子中，VSEPR模型名称与分子或离子的立体构型名称不一样的是(B)A．CO2 B．H2OC．COeq\o\al(2－,3) D．CCl4解析：CO2分子中每个O原子和C原子形成2对共用电子对，所以C原子的价层电子对数是2，且不含孤电子对，为直线形结构，VSEPR模型名称与分子立体构型名称一样；水分子中O原子的价层电子对数＝2＋eq\f(1,2)×(6－2×1)＝4，VSEPR模型名称为四面体形，因含有2对孤电子对，所以略去孤电子对后，其实际立体构型名称是V形，故VSEPR模型名称与分子立体构型名称不一样；COeq\o\al(2－,3)的中心原子C原子形成3个σ键，中心原子上的孤电子对数＝eq\f(1,2)×(4＋2－2×3)＝0，所以COeq\o\al(2－,3)的空间构型是平面三角形，VSEPR模型名称与分子立体构型名称一样；CCl4分子的中心原子C原子的价层电子对数＝σ键个数＋孤电子对数＝4＋eq\f(1,2)×(4－1×4)＝4，VSEPR模型为正四面体形结构，中心原子不含有孤电子对，分子立体构型为正四面体形结构，VSEPR模型名称与分子立体构型名称一样。7．用价层电子对互斥理论预料H2S和NOeq\o\al(－,3)的立体结构，两个结论都正确的是(D)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；平面三角形解析：H2S分子的中心原子上的孤电子对数＝eq\f(1,2)(6－2×1)＝2，因其σ键电子对数为2，故分子为V形结构；NOeq\o\al(－,3)分子的中心原子上的孤电子对数＝eq\f(1,2)(5＋1－3×2)＝0，因其σ键电子对数为3，则分子为平面三角形。8．下列分子或离子中中心原子未用来成键的电子对最多的是(C)A．NHeq\o\al(＋,4) B．NH3C．H2O D．BCl3解析：NHeq\o\al(＋,4)中各原子的最外层电子全部参加成键，NH3中N原子的最外层上有1对电子未参加成键，H2O中O原子上有2对电子未参加成键，BCl3的中心原子为B原子，其最外层电子全部参加成键。9．若ABn分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对，依据价层电子对互斥理论，下列说法正确的是(C)A．若n＝2，则分子的立体构型为V形B．若n＝3，则分子的立体构型为三角锥形C．若n＝4，则分子的立体构型为正四面体形D．以上说法都不正确解析：若中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对，则依据斥力最小的原则，当n＝2时，分子的立体构型为直线形；n＝3时，分子的立体构型为平面三角形；当n＝4时，分子的立体构型为正四面体形。10．能说明CH4分子的5个原子不在同一平面而为正四面体结构的是(D)①两个键之间夹角为109°28′②C—H键为极性共价键③4个C—H键的键能、键长相同④二氯甲烷没有同分异构体A．①② B．①③C．②③ D．①④解析：CH4分子的空间结构由两个键之间的夹角确定，只有为正四面体结构，C位于正四面体中心，才有键角为109°28′；分子的空间构型与共价键的极性无关；同样二氯甲烷没有同分异构体也说明白CH4分子为正四面体结构，假如为平面结构，则二氯甲烷就存在两种构型：；③中因为同为C—H键，不论分子构型如何，它们的键能、键长都相等。二、非选择题11．依据所学学问填空：(1)三原子分子常见的立体构型有__直线__形(如CO2)和__V__形(如H2O)。(2)四原子分子常见的立体构型有__平面三角__形和__三角锥__形，如甲醛(HCHO)分子呈__平面三角__形，键角约为__120°__；氨分子呈__三角锥__形，键角为__107°__；另外须要留意，特别的白磷(P4)分子呈__正四面体__形，键角为__60°__。(3)五原子分子最常见的立体构型为__正四面体__形，如常见的CH4键角是__109°28′__。解析：(1)CO2是直线形，H2O是V形。(2)甲醛(HCHO)分子呈平面三角形，氨分子呈三角锥形，白磷分子呈正四面体形。(3)CH4分子呈正四面体形。12．(1)写出具有10个电子、两个或两个以上原子核的离子的符号__OH－____、__NHeq\o\al(＋,4)__、__H3O＋__、__NHeq\o\al(－,2)__。(2)写出具有18个电子的无机化合物的化学式__H2S__、__PH3__、__SiH4__、__HCl__。(3)在(1)(2)题涉及的粒子中，空间构型为正四面体形的有__NHeq\o\al(＋,4)、SiH4__；为三角锥形的有__H3O＋、PH3__。解析：(1)其次周期元素的氢化物具有10个电子，其分子电离出一个H＋或结合一个H＋后，形成阴、阳离子所具有的电子数不变，则有NHeq\o\al(＋,4)、H3O＋、NHeq\o\al(－,2)、OH－。(2)第三周期元素的氢化物分子中具有18个电子，其次周期元素形成R2Hx型化合物(如C2H6、H2O2等)，也具有18个电子。符合条件的分子有：H2O2、SiH4、PH3、H2S、HCl。(3)由等电子体原理分析可知，SiH4、NHeq\o\al(＋,4)为正四面体形，PH3、H3O＋为三角锥形。13．(1)利用VSEPR推断分子或离子的空间构型。POeq\o\al(3－,4)__四面体形__；CS2__直线形__；AlBr3(共价分子)__平面三角形__。(2)有两种活性反应中间体粒子，它们的粒子中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种粒子的球棍模型，写出相应的化学式：__CHeq\o\al(＋,3)__；__CHeq\o\al(－,3)__。(3)按要求写出其次周期非金属元素构成的中性分子的化学式。平面三角形分子__BF3__，三角锥形分子__NF3__，四面体形分子__CF4__。(4)为了说明和预料分子的空间构型，科学家在归纳了很多已知的分子空间构型的基础上，提出了一种非常简洁的理论模型——价层电子对互斥模型。这种模型把分子分成两类：一类是__中心原子上的价电子都用于形成共价键__；另一类是__中心原子上有孤对电子__。BF3和NF3都是四个原子的分子，BF3的中心原子是__B__，NF3的中心原子是__N__；BF3分子的立体构型是平面三角形而NF3分子的立体构型是三角锥形的缘由是__BF3分子中B原子的3个价电子都与F原子形成共价键，而NF3分子中N原子的3个价电子与F原子形成共价键，还有一对未成键的电子对，占据了N原子四周的空间，参加相互排斥，形成三角锥形__。解析：POeq\o\al(3－,4)是AB4型，成键电子对是4，为四面体形。CS2是AB2型，成键电子对是2，是直线形。AlBr3是AB3型，成键电子对是3，是平面三角形。AB3型分子，中心原子无孤电子对的呈平面三角形，有一对孤电子对的呈三角锥形，所以分别是CHeq\o\al(＋,3)、CHeq\o\al(－,3)。其次周期非金属元素构成的中性分子的化学式，呈三角锥形的是NF3，呈平面三角形的是BF3，呈四面体形的是CF4。B级·实力提升练一、选择题1．下列关于价电子对互斥理论的叙述不正确的是(C)A．价电子对互斥理论可用来预料分子的空间构型B．分子中中心原子的价电子对的相互排斥作用确定了分子的空间构型C．中心原子上的孤电子对不参加相互排斥作用D．分子中键角越大，价电子对之间的斥力越小，分子越稳定解析：中心原子上的孤电子对会占据中心原子四周的空间，并参加相互排斥作用。2．下列分子或离子的中心原子，带有一对孤电子对的是(D)①BeCl2②CH4③NH3④CH2O⑤SO2⑥H2S⑦COeq\o\al(2－,3)⑧NHeq\o\al(＋,4)A．②③⑤⑥⑦ B．③⑦⑧C．④⑥⑧ D．③⑤解析：依据孤电子对数＝eq\f(1,2)(a－xb)，可以计算出各微粒中心原子的孤电子对数分别为0、0、1、0、1、2、0、0，故含有一对孤电子对的是③⑤。3．对SO2与CO2说法正确的是(B)A．都是直线形结构B．中心原子的σ键电子对数都为2C．S原子和C原子上都没有孤电子对D．两者的立体构型都是直线形解析：在SO2与CO2中，中心原子的σ键电子对数都为2。在SO2分子中，中心S原子的孤电子对数为1，而CO2分子中，中心C原子的孤电子对数为0，故SO2为V形结构，CO2为直线形结构。4．下列说法中正确的是(D)A．NO2、BF3、NCl3分子中没有一个分子中原子的最外层电子都满意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．NHeq\o\al(＋,4)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解析：NCl3分子的电子式为，分子中各原子都满意8电子稳定结构，A错误；P4为正四面体形分子，但其键角为60°，B错误；NHeq\o\al(＋,4)为正四面体形结构而非平面正方形结构，C错误；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，使其键角为107°，呈三角锥形，D正确。5．已知在CH4中，C—H键间的键角为109°28′，NH3中，N—H键间的键角为107°，H2O中O—H键间的键角为105°，则下列说法中正确的是(A)A．孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力B．孤电子对与成键电子对间的斥力小于成键电子对与成键电子对间的斥力C．孤电子对与成键电子对间的斥力等于成键电子对与成键电子对间的斥力D．题干中的数据不能说明孤电子对与成键电子对间的斥力与成键电子对与成键电子对间的斥力之间的大小关系解析：孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力，将成键电子对压得靠近一点，使其键角变小，A项正确。6．能说明AB3分子构型是平面正三角形而不是三角锥形的依据是(C)A．共价键键长相同 B．共价键键能相同C．共价键键角为120° D．共价键有极性解析：在AB3分子中三个A—B键是完全相同的，因此键长、键能和极性键都不能作为AB3分子是平面正三角形的依据。只有当其键角为120°时，AB3中四个原子才能共面，且三个B原子处于正三角形的三个顶点。二、非选择题7．20世纪50年头科学家提出价层电子对互斥模型(简称VSEPR模型)，用于预料简洁分子的立体结构。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加成键的电子对(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相互排斥，匀称地分布在中心原子四周的空间；Ⅱ.分子的立体构型是指分子中的原子在空间的排布，不包括中心原子未成键的孤电子对；Ⅲ.分子中价层电子对之间的斥力主要依次为：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原子得电子实力越弱，A—X形成的共用电子对之间的斥力越强；ⅳ.其他。请细致阅读上述材料，回答下列问题：(1)依据要点Ⅰ可以画出AXnEm的VSEPR志向模型，请填写下表：n＋m2__4__VSEPR志向模型__直线形__正四面体形价层电子对之间的志向键角__180°__109°28′(2)请用VSEPR模型说明CO2为直线形分子的缘由__CO2属于AX2E0，n＋m＝2，故为直线形__。(3)H2O分子的立体构型为__V形__，请你预料水分子中∠H—O—H的大小范围并说明缘由__水分子属于AX2E2，n＋m＝4，VSEPR志向模型为正四面体，价层电子对之间的夹角均为109°28′。依据题目信息Ⅲ－ⅰ，应有∠H—O—H<109°28′__。(4)SO2Cl2和SO2F2都属于AX4E0型分子，S=O之间以双键结合，S—Cl、S—F之间以单键结合。请你预料SO2Cl2和SO2F2分子的立体构型：__四面体形__，SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl__>__(填“<”“>”或“＝”)SO2F2分子中∠F—S—F。(5)用价层电子对互斥理论(VSEPR)推断下列分子或离子的立体构型(当n＋m＝6时，VSEPR志向模型为正八面体)。分子或离子PbCl2XeF4SnCleq\o\al(2－,6)PF3Cl2HgCleq\o\al(2－,4)立体构型_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相互排斥，匀称地分布在中心原子四周的空间，故当价层电子