高中化学人教版 (2019)选择性必修2第二节 分子的空间结构第2课时精练

第二章　第二节　第2课时

A　级·基础达标练

一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)

1．用价层电子对互斥理论推测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＋(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。

2．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致的是(　B　)

A．CO2 B．H2O

C．CO 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致；水分子中O原子的价层电子对数＝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致；CO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＝×(4＋2－2×3)＝0，所以CO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致；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＋×(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致。

3．用价层电子对互斥理论预测H2S和NO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＝(6－2×1)＝2，因其σ键电子对数为2，故分子为V形结构；NO分子的中心原子上的孤电子对数＝(5＋1－3×2)＝0，因其σ键电子对数为3，则分子为平面三角形。

4．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．NH B．NH3

C．H2O D．BCl3

解析：NH中各原子的最外层电子全部参与成键，NH3中N原子的最外层上有1对电子未参与成键，H2O中O原子上有2对电子未参与成键，BCl3的中心原子为B原子，其最外层电子全部参与成键。

5．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．①③

C．②③ D．①④

解析：CH4分子的空间结构由两个键之间的夹角决定，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；二氯甲烷没有同分异构体也说明了CH4分子为正四面体结构，如果为平面结构，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。

6．(2020·海口高二检测)运用价层电子对互斥理论，分析下列分子的立体构型，对应关系都正确的是(　C　)

解析：BeCl2中心原子B价层电子对数＝(2－1×2)＋2＝2，没有孤电子对，属于直线形；OF2中心原子O价层电子对数＝(6－1×2)＋2＝4，有2对孤电子对，属于V形；BCl3中心原子B价层电子对数＝(3－1×3)＋3＝3，没有孤电子对，属于平面三角形；SO3中心原子S价层电子对数＝(6－2×3)＋3＝3，没有孤电子对，属于平面三角形；CO中心原子C价层电子对数＝(4＋2－2×3)＋3＝3，没有孤电子对，属于平面三角形。

二、非选择题

7．(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－    、  NH  、  H3O＋  、  NH  。

(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  NH、SiH4  ；为三角锥形的有  H3O＋、PH3  。

解析：(1)第二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NH、H3O＋、NH、OH－。

(2)第三周期元素的氢化物分子中具有18个电子，第二周期元素形成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、NH为正四面体形，PH3、H3O＋为三角锥形。

8．(1)利用VSEPR推断分子或离子的空间构型。

PO  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：

  CH  ；   CH  。

(3)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。

平面三角形分子  BF3  ，三角锥形分子  NF3  ，四面体形分子  CF4  。

(4)为了解释和预测分子的空间构型，科学家在归纳了许多已知的分子空间构型的基础上，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  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原因是  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原子周围的空间，参与相互排斥，形成三角锥形  。

解析：PO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CH、CH。第二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·能力提升练

一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)

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测分子的空间构型

B．分子中中心原子的价电子对的相互排斥作用决定了分子的空间构型

C．中心原子上的孤电子对不参与相互排斥作用

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周围的空间，并参与相互排斥作用。

2．下列分子或离子的中心原子，带有一对孤电子对的是(　D　)

①BeCl2　②CH4　③NH3　④CH2O　⑤SO2　⑥H2S　⑦CO　⑧NH

A．②③⑤⑥⑦ B．③⑦⑧

C．④⑥⑧ D．③⑤

解析：根据孤电子对数＝(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．(2021·合肥高二检测)NH3分子和CH4分子比较，相同的是(　D　)

A．键角  B．空间构型

C．分子的极性  D．化学键的类型

解析：氨气分子中N原子价层电子对数＝3＋＝4且含有1个孤电子对，甲烷分子中C原子价层电子对数＝4＋＝4且不含孤电子对，前者为三角锥形、后者为正四面体形，二者空间构型不同导致其键角不同，故A、B错误；正负电荷中心重合的为非极性分子、不重合的为极性分子，氨气分子为极性分子、甲烷为非极性分子，所以分子的极性不同，故C错误；不同非金属元素原子之间易形成极性键，N—H、C—H键都是极性键，所以键的类型相同，故D正确。

4．(2021·南京高二检测)下列微粒的价层电子对互斥模型(VSEPR模型)和微粒的空间构型不相同的是    (　A　)

A．PCl3     B．BCl3

C．CO    D．NO

解析：三氯化磷分子中，价层电子对数＝3＋(5－3×1)＝4，构型为正四面体形，因含有一个孤电子对，所以微粒的空间构型是三角锥形，故A选；BCl3分子中，中心B原子成3个σ键、没有孤对电子，价层电子对数＝3＋×(3－3×1)＝3，价层电子对互斥模型(VSEPR模型)和微粒的空间构型均为平面三角形，故B不选；CO中σ键个数＝配原子个数＝3，孤电子对数＝(4＋2－3×2)＝0，碳原子的价层电子对数＝3＋(4＋2－3×2)＝3，不含孤电子对，空间构型为平面正三角形，价层电子对互斥模型(VSEPR模型)和微粒的空间构型相同，故C不选；NO中N原子形成3个σ键，孤对电子数＝＝0，价层电子对互斥模型(VSEPR模型)和微粒的空间构型均为平面三角形，故D不选。

5．下列有关分子空间构型说法中正确的是 (　D　)

A．HClO、BF3、NCl3分子中所有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．分子中键角的大小：BeCl2>SnCl2 >SO3 >NH3  >CCl4

 D．BeF2分子中，中心原子Be的价层电子对数等于2，其空间排布为直线，成键电子对数等于2，没有孤对电子

解析：HClO中H原子的最外层电子数为1＋1＝2，不满足8电子稳定结构，BF3中B元素化合价为＋3，B原子最外层电子数为3，所以3＋3＝6，B原子不满足8电子结构；F元素化合价为－1，F原子最外层电子数为7，所以1＋7＝8，F原子满足8电子结构，NCl3中N元素化合价为＋3，N原子最外层电子数为5，所以3＋5＝8，N原子满足8电子结构；Cl元素化合价为－1，Cl原子最外层电子数为7，所以1＋7＝8，Cl原子满足8电子结构，故A错误；P4是四原子的正四面体，键角是60°，而CH4是五原子的正四面体，键角都为109°28′，故B错误；BeCl2中Be形成2个σ键，无孤电子对，键角为180°；氯化亚锡分子中Sn原子与2个氯原子相连，含有1个孤电子对，空间构型为V形，键角大约为105°；SO3分子为平面正三角形构型，键角为120°；NH3中N形成3个σ键，孤电子对数＝＝1，为sp3杂化，为三角锥形，键角大约为107°；CCl4中C形成4个σ键，无孤电子对，为正四面体构型，键角为109°28′，分子中键角的大小：BeCl2> SO3> CCl4>NH3>SnCl2，故C错误；BeF2分子中，铍原子含有两个共价单键，不含孤电子对，所以价层电子对数是2，为直线形结构，故D正确。 

6．用价层电子对互斥理论预测SO2和SO3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：SO2的分子中S原子的价层电子对数＝2＋×(6－2×2)＝3且含有一个孤电子对，所以其空间构型为V形，SO3分子的中心原子S原子上含有3个σ键，中心原子上的孤电子对数＝(a－xb)＝(6－3×2)＝0，所以SO3分子的VSEPR模型是平面三角形，无孤电子对，其空间构型也是平面三角形。

7．价层电子对互斥理论(VSEPR)是关于分子几何构型的经验规律，该理论认为，分子的稳定结构应使中心原子价层电子对之间的斥力最小，且不同价层电子对之间排斥力相对大小满足：孤对电子－孤对电子＞孤对电子－键对电子＞键对电子－键对电子。如H2O分子中∠H—O—H≈104.5°，下列推断不合理的是(　D　)

A．NH3分子中∠H—N—H<109.5°

B．H2O键角∠H—O—H小于H3O＋键角∠H—O—H

C．已知P4分子为正四面体，P4O6中的∠O—P—O小于P4O10中的∠O—P—O

D．[Zn(NH3)6]2＋离子中∠H－N－H小于NH3分子中∠H—N—H

解析：NH3分子中N原子的最外层有1对孤对电子，而NH中N原子最外层没有孤对电子，所以∠H—N—H＜109.5°，A合理；因为H2O中O原子的最外层有2对孤对电子，而H3O＋中O原子最外层只有1对孤对电子，所以H2O键角∠H—O—H小于H3O＋键角∠H—O—H，B合理；已知P4O6和P4O10的结构式分别为和，前者P原子的最外层有1对孤对电子，所以P4O6中的∠O－P－O小于P4O10中的∠O－P－O，C合理；[Zn(NH3)6]2＋离子中N原子的最外层孤对电子形成了配位键，孤电子对变为成键电子对，对N—H键排斥作用减弱，所以∠H—N—H大于NH3分子中∠H—N—H，D不合理；故选D。

二、非选择题

8．价层电子对互斥理论(简称VSEPR理论)可用于预测简单分子的立体构型。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，均匀地分布在中心原子周围的空间；

Ⅱ.分子的空间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顺序为：

ⅰ.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；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

(2)请用VSEPR模型解释CO2为直线形分子的原因：  CO2属AX2E0n＋m＝2，故为直线形  ；

(3)用价层电子对互斥理论(VSEPR)判断下列分子或离子的空间构型：

解析：(1)当n＋m＝4时，VSEPR模型为四面体形，其键角是109°28′，当n＋m＝2时，VSEPR模型为直线形，其键角是180°；

(2)CO2分子中，n＋m＝2，故为直线形；

(3)SnCl2分子中中心原子Sn原子的孤对电子对数是(4－1×2)÷2＝1，所以是V型结构；CCl4分子中中心原子C原子的孤对电子对数是(4－1×4)÷2＝0，所以为正四面体形；ClO分子中中心原子Cl原子的孤电子对数是(7＋1－2×4)÷2＝0，所以为正四面体形。