1、第二节第二节 分子的空间结构分子的空间结构 第第 1 1 课时课时 分子结构的测定、多样的分子空间结构和价层电分子结构的测定、多样的分子空间结构和价层电 子对互斥模型子对互斥模型 基础巩固 1.下列有关价层电子对互斥理论的描述正确的是( ) A.价层电子对就是 键电子对 B.孤电子对数由分子式来确定 C.分子的空间结构是价层电子对互斥的结果 D.孤电子对数等于 键数 解析 价层电子对数是 键数与孤电子对数之和，孤电子对数是指没有成键的价 电子对数，其与中心原子价层电子总数、与中心原子结合的原子最多能接受的电 子数及与中心原子结合的原子数有关，A、B、D 项错误。 答案 C 2.下列分子的空间结
2、构错误的是( ) A.SO2： B.NH3： C.CS2： D.CH4： 解析 NH3的空间结构是三角锥形，B 项错误。 答案 B 3.下列对应关系不正确的是( ) 选项 A B C D 中心原子所在族 A A A A 分子通式 AB4 AB3 AB2 AB2 空间结构 正四面体形 平面三角形 直线形 V 形 解析 当中心原子在A 族时， AB3分子应是三角锥形。 当中心原子在A 族时， AB4分子是正四面体形，当中心原子在A 族时，AB2分子是直线形，当中心原 子在A 族时，AB2分子是 V 形。 答案 B 4.下列分子或离子的中心原子，带有一对孤电子对的是( ) A.H2O B.BeCl2
3、 C.CH4 D.PCl3 解析 H2O 有 2 对孤电子对，BeCl2和 CH4没有孤电子对。 答案 D 5.用价层电子对互斥理论预测 H2S 和 BF3的空间结构， 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 解析 H2S 分子中心原子 S 有未用于形成共价键的孤电子对，占据中心原子周围 的空间， 并参与互相排斥使 H2S 分子呈 V 形； 而 BF3分子中心原子 B 的价电子都 用于形成共价键，故 BF3是平面三角形。 答案 D 6.下列有关描述正确的是( ) A.NO 3为 V 形分子 B.ClO 3的空间结构为
4、平面三角形 C.NO 3的 VSEPR 模型、空间结构均为平面三角形 D.ClO 3的 VSEPR 模型、空间结构相同 解析 NO 3中 N 原子的价层电子对数31 2(5231)3，没有孤电子对， 故 A 项错误； C 项正确； ClO 3中氯原子的价层电子对数31 2(7321)4， 有 1 对孤电子对， VSEPR 模型为四面体形而空间结构为三角锥形， B、 D 项错误。 答案 C 7.用 VSEPR 模型预测下列分子或离子的空间结构，其中不正确的是( ) A.NH 4为正四面体 B.CS2为直线形 C.HCN 为 V 形 D.PCl3为三角锥形 解析 NH 4、 CS2、 HCN 中心
5、原子上的价电子都用于形成共价键， 没有孤电子对， 所以其构型分别为正四面体形、直线形、直线形；PCl3中心 P 原子上有一对孤电 子对，未用于形成共价键，其空间结构为三角锥形。 答案 C 8.下列物质中，化学键类型和分子空间结构皆相同的是( ) A.CO2和 SO2 B.CH4和 SiH4 C.BF3和 PH3 D.HCl 和 NH4Cl 解析 NH4Cl 中存在离子键，其余分子内均为共价键，CO2为直线形，SO2为 V 形、BF3为平面三角形，PH3为三角锥形，CH4和 SiH4均为正四面体形。 答案 B 9.有 X、Y 两种活性反应中间体微粒，均含有 1 个碳原子和 3 个氢原子，其球棍
6、模型如图所示：(X)，(Y)。下列说法错误的是( ) A.X 的组成为 CH 3 B.Y 的组成为 CH 3 C.X 的价层电子对数为 4 D.Y 中键角小于 120 解析 由图可知，X 为平面三角形结构，其碳原子应该有三对价层电子对，其组 成为 CH 3，A 项正确，C 项错误；Y 为三角锥形结构，其碳原子有四对价层电子 对，故其组成为 CH 3，键角比 120 小，B、D 项正确。 答案 C 10.多核离子所带电荷可以认为是中心原子得到或失去电子导致，根据 VSEPR 模 型，下列离子中所有原子都在同一平面的一组是( ) A.NO 2和 NH 2 B.H3O 和 ClO 3 C.NO 3和
7、 CH 3 D.PO3 4和 SO2 4 解析 根据三点共面，A 项正确；根据价层电子对互斥理论，B 项 H3O 中的氧原 子上有一对孤电子对，故 H3O 为三角锥形；ClO 3中的氯原子有一对孤电子对， 故 ClO 3为三角锥形， C 项中 NO 3中 N 原子没有孤电子对， 为平面三角形， CH 3中 C 原子上有一对孤电子对，CH 3亦为三角锥形；D 项中的 PO3 4、SO2 4均为正四面 体形。 答案 A 能力提升 11.氮元素和硫元素形成的含氧酸中， 分子的中心原子的价层电子对数为 3 的酸是 _；酸根呈三角锥形结构的酸是_(填化学式)。 解析 氮元素和硫元素形成的含氧酸有 HNO
8、2、HNO3、H2SO3、H2SO4。由于 H 没有电子，所以 HNO2与 NO 2、HNO3与 NO 3、H2SO3与 SO2 3、H2SO4与 SO2 4中 心原子的价层电子对数相同。 离子 价层电子对数( 对孤对) 离子空间结构 NO 2 213 V 形 NO 3 303 平面三角形 SO2 3 314 三角锥形 SO2 4 404 正四面体形 答案 HNO2、HNO3 H2SO3 12.短周期元素 D、E、X、Y、Z 的原子序数逐渐增大，它们的最简单氢化物分子 的空间结构依次是正四面体形、三角锥形、正四面体形、V 形、直线形。回答下 列问题： (1)Z 的氢化物的结构式为_， HZO分
9、 子的中 心 原 子 价层 电 子 对 数的 计 算 式 为 _ _， 该分子的空间结构为_。 (2)Y 的价层电子排布式为_， Y 的最高价氧化物的 VSEPR 模型为_。 (3)X与Z形成的最简单化合物的化学式是_， 该分子中的键角是_。 (4)D、E 的最简单氢化物的分子空间结构分别是正四面体形与三角锥形，这是因 为_(填序号)。 a.两种分子的中心原子的价层电子对数不同 b.D、E 的非金属性不同 c.E 的氢化物分子中有一对孤电子对，而 D 的氢化物分子中没有 解析 由题意可推出 D、E、X、Y、Z 分别为 C、N、Si、S、Cl。HClO 中氧原 子是中心原子， 价层电子对数21
10、2(61111)4， SO3 中硫原子的价层 电子对数为3， VSEPR模型为平面三角形。 SiCl4是正四面体结构， 键角为10928。 CH4、NH3的中心原子价层电子对数均为 4，分子构型不同的根本原因是 NH3分 子中有孤电子对而 CH4分子中没有，分子构型与元素的非金属性强弱无关。 答案 (1)HCl 21 2(61111)4 V 形 (2)3s23p4 平面三角形 (3)SiCl4 10928 (4)c 13.(1)利用 VSEPR 模型推断分子或离子的空间结构。 PO3 4_；CS2_；AlBr3(共价分子)_。 (2)按要求写出第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式。 平面三
11、角形分子_，三角锥形分子_，四面体形分子_。 (3)为了解释和预测分子的空间结构，科学家在归纳了许多已知的分子空间结构的 基础上，提出了一种十分简单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_；另一类是_。 BF3和 NF3都是四个原子的分子，BF3的中心原子是_，NF3的中心原子是 _；BF3分子的空间结构是平面三角形而 NF3分子的空间结构是三角锥形 的原因是_ _。 解析 (1)PO3 4是 AB4型，成键电子对数是 4，为正四面体形。CS2是 AB2型，成 键电子对数是 2， 是直线形。 AlBr3是 AB3型， 成键电子对数是 3， 是平面三角形。 (2)第二周期
12、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。 答案 (1)正四面体形 直线形 平面三角形 (2)BF3 NF3 CF4 (3)中心原子上的价电子都用于形成共价键 中心原子上有孤电子对 B N 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，还有一对未成键的孤电子对，占据了 N 原子周 围的空间，参与相互排斥，形成三角锥形 14.价层电子对互斥理论(简称 VSEPR 理论)可用于预测简单分子的空间结构。其 要点可以概括为： .用 AXnEm表示只含一
13、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，均匀地分布在中心原 子周围的空间； .分子的空间结构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； .分子中价层电子对之间的斥力主要顺序为： .孤电子对之间的斥力孤电子对与共用电子对之间的斥力共用电子对之间的 斥力； .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； .X 原子得电子能力越弱，AX 形成的共用电子对之间的斥力越强；.其他。 请仔细阅读上述材料，回答下列问题
14、： (1)根据要点可以画出 AXnEm的 VSEPR 理想模型，请填写下表： nm 2 VSEPR 理想模型 正四面体形 价层电子对之间的理想键角 10928 (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HOH 的大小范围 并解释原因：_ _； (4)用价层电子对互斥理论(VSEPR)判断下列分子或离子的空间结构： 分子或离子 SnCl2 CCl4 ClO 4 空间结构 解析 AXnEm中 nm2 时，最理想的模型是直线形，键角是 180 ；若是正四面 体，nm4；CO2属 AX2E0，nm2，故为直线形。水分子属 AX2E2，nm 4，有两对孤电子对，应是 V 形。又由于孤电子对之间的作用力强于成键的共 用电子对，所以使其角度小于 10928。 答案 (1) nm 2 4 VSEPR 理想模型 直线形 正四面体形 价层电子对之间的理想键角 180 10928 (2)CO2属 AX2E0，nm2，故为直线形 (3)V 形 水分子属 AX2E2，nm4，VSEPR 理想模型为正四面体形，价层电子 对之间的夹角均为 10928。根据中的，应有HOH10928 (4) 分子或离子 SnCl2 CCl4 ClO 4 空间结构 V 形 正四面体形 正四面体形