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    人教版高中化学选择性必修2第二章第二节课时1分子结构的测定多样的分子空间结构价层电子对互斥模型含答案
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    人教版 (2019)选择性必修2第二节 分子的空间结构练习

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    这是一份人教版 (2019)选择性必修2第二节 分子的空间结构练习,共12页。试卷主要包含了下列说法中正确的是,有下列分子或离子等内容,欢迎下载使用。

    (一)基础巩固
    1.下列分子中,所有原子均处于同一平面上的是 ( )
    A.CH2O B.P4 C.CF4 D.NCl3
    解析:CH2O为平面三角形,所有原子在同一平面上;P4为正四面体形,CF4为正四面体形,NCl3为三角锥形。
    答案:A
    2.(2023·广东)化合物XYZ4ME4可作肥料,所含的5种元素位于主族,在每个短周期均有分布,仅有Y和M同族。Y的基态原子价层p轨道半充满,X的基态原子价层电子排布式为nsn-1,X与M同周期,E在地壳中含量最多。下列说法正确的是 ( )
    A.元素电负性:E>Y>Z
    B.氢化物沸点:M>Y>E
    C.第一电离能:X>E>Y
    D.YZ3和YE3-的空间结构均为三角锥形
    解析:由分析可知,X为Mg、Y为N、Z为H、M为P、E为O。A项,同周期主族元素自左而右电负性逐渐增大,N、O在它们的氢化物中都表现负价,它们的电负性都比H大,则电负性:O>N>H,正确;B项,M、Y、E的氢化物为PH3、NH3、H2O,NH3分子之间存在氢键,其沸点比PH3高,而常温下H2O为液体,NH3为气体,H2O的沸点比NH3高,则沸点:PH3答案:A
    3.用价层电子对互斥模型预测下列粒子的空间结构是直线形的是 ( )
    A.PCl3 B.SO3 C.CF4 D.CS2
    解析:PCl3中P上有孤电子对,PCl3是三角锥形,SO3中S上无孤电子对,SO3是平面三角形,CF4中C上无孤电子对,CF4是正四面体形,CS2中C上无孤电子对,CS2是直线形。
    答案:D
    4.(2023·重庆模拟)ClO2是国际公认的绿色消毒剂,在光照下发生反应:6ClO2+3H2O5HClO3+HCl,下列说法正确的是 ( )
    A.HClO3是极性分子 B.ClO2是直线形分子
    C.H2O中的O是sp2杂化 D.HCl气体分子之间存在氢键
    解析:HClO3为四面体形分子,但正负电荷中心不重合,是极性分子,A项正确; 二氧化氯中氯原子的价层电子对数为2+7-2×22=3.5,去掉孤电子对,形成V形,不是直线形分子,B项错误;水中氧原子的价层电子对数为2+6-1×22=4,为sp3杂化,C项错误;氯原子不属于电负性大的原子,不能形成氢键,D项错误。
    答案:A
    5.(2022·广东揭阳)下列说法中正确的是 ( )
    A.P4和CH4都是正四面体形分子,且键角都为109°28'
    B.电子云图中,小点越密,表明电子数越多
    C.气体单质中,一定有σ键,可能有π键
    D.PH3分子中孤电子对与成键电子对的排斥作用比成键电子对之间的排斥作用强
    解析:白磷分子的空间结构为正四面体形,键角为60°,A项错误;电子云图中,小黑点的多少只表示电子在此处出现概率的大小,小点越密,表明电子出现的概率越大,B项错误;稀有气体是单原子分子,分子中不存在σ键,C项错误;PH3分子中有3个成键电子对和1个孤电子对,孤电子对与成键电子对的排斥作用比成键电子对之间的排斥作用强,D项正确。
    答案:D
    6.(2022·广东茂名)麻醉剂是现代医学手术中不可或缺的药物。如图为一种麻醉剂的分子结构式。其中,X的基态原子的电子排布式为1s1;元素Y、Z、W原子序数依次增大,且均位于X的下一周期;元素E的原子比W原子多8个电子。下列说法错误的是 ( )
    A.XEZ4是一种强酸
    B.电负性:W>E>Z
    C.ZW2的空间结构为V形
    D.原子半径:r(E) > r(Y)> r(W)
    解析:X的基态原子的电子排布式为1s1,是氢元素;元素Y、Z、W均位于X的下一周期,即第二周期,原子序数依次增大,结合其在一种麻醉剂中的成键情况,推断Y是碳元素,Z是氧元素,W是氟元素;元素E的原子比W原子多8个电子,E是氯元素。XEZ4是HClO4,为强酸,A项正确;电负性:F>O>Cl,即W>Z>E,B项错误;ZW2是OF2,中心原子O的孤电子对数为6-2×12=2,价层电子对数为2+2=4,是sp3杂化,其空间结构为V形,C项正确;原子半径:r(Cl)> r(C)>r(F),即r(E)>r(Y)>r(W),D项正确。
    答案:B
    7.以下分子或离子的结构为正四面体且键与键夹角为109°28'的是 ( )
    ①CH4 ②SiCl4 ③CH3Cl ④P4 ⑤SO42-
    A.②④ B.①③④⑤ C.①② D.①②⑤
    解析:在CH4和SiCl4中,中心原子价层电子对数均为4,且没有孤电子对,空间结构均为正四面体形,且键角为109°28';CH3Cl可看成CH4中一个氢原子被一个氯原子替换,由于氢原子与氯原子间的排斥作用力不同且氢原子与氯原子半径不同,故CH3Cl的空间结构不是正四面体形;P4是正四面体形,但键角为60°;SO42-中,硫原子价层电子对数为4,没有孤电子对,SO42-为正四面体形,键角为109°28'。
    答案:D
    8.(2022·山东烟台高二期末)下列关于价层电子对互斥模型说法错误的是 ( )
    A.分子中价层电子对相互排斥决定了分子的空间结构
    B.分子中键角越大, 价层电子对相互排斥力越小,分子越稳定
    C.用该理论预测H2S和BF3的空间结构为V形和平面三角形
    D.该理论一定能预测出多中心原子的分子、离子或原子团的空间结构
    解析:价层电子对互斥模型认为,分子中价层电子对相互排斥使得价层电子对朝空间不同方向伸展,从而决定了分子的空间结构,故A项正确;分子中键角越大,价层电子对距离越远,电子之间相互排斥力越小,分子能量越低,分子越稳定,故B项正确;H2S中中心原子S的价层电子对数为2+6-1×22=4,有两个孤电子对,分子呈V形,BF3中中心原子B的价层电子对数为3+3-1×32=3,无孤电子对,分子呈平面三角形,故C项正确;该理论并不能预测所有分子或离子的空间结构,比如VSEPR模型不能预测许多以过渡金属原子为中心原子的分子的空间结构,故D项错误。
    答案:D
    9.有下列分子或离子:①CS2、②PCl3、③H2S、④CH2O、⑤H3O+、⑥NH4+、⑦BF3、⑧SO2。
    (1)粒子的空间结构为直线形的有 (填序号,下同);
    (2)粒子的空间结构为V形的有 ;
    (3)粒子的空间结构为平面三角形的有 ;
    (4)粒子的空间结构为三角锥形的有 ;
    (5)粒子的空间结构为正四面体形的有 。
    解析:中心原子上孤电子对数及粒子的空间结构如表。
    答案:(1)① (2)③⑧ (3)④⑦ (4)②⑤ (5)⑥
    (二)拓展提高
    10.已知在CH4中,C—H间的键角为109°28',NH3中,N—H间的键角为107°,H2O中O—H间的键角为105°,则下列说法中正确的是 ( )
    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和成键电子对与成键电子对间的斥力之间的大小关系
    解析:由中心原子上孤电子对数的计算公式可知,CH4中碳原子无孤电子对,NH3中的氮原子有1个孤电子对,H2O中的氧原子有2个孤电子对。根据题意知CH4中C—H间的键角为109°28',若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,则NH3中N—H间的键角和H2O中O—H间的键角均应为109°28',故C项不正确;若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,则NH3中N—H间的键角和H2O中O—H间的键角均应大于109°28',题中它们的键角均小于109°28',故B项不正确;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,D项错误,A项正确。
    答案:A
    11.(1)利用VSEPR模型推断分子或离子的空间结构。
    ClO4-: ;CS2: ;AlBr3(共价分子): 。
    (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空间结构模型,写出相应的化学式。


    (3)按要求写出第二周期非金属元素的原子构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: 。
    解析:ClO4-是AB4型,价层电子对数是4,为四面体形。CS2是AB2型,价层电子对数是2,是直线形。AlBr3是AB3型,价层电子对数是3,是平面三角形。AB3型,中心原子无孤电子对的呈平面三角形,有一个孤电子对的呈三角锥形,所以分别是CH3+、CH3-。第二周期非金属元素构成的中性分子中,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)四面体形 直线形 平面三角形
    (2)CH3+ CH3- (3)BF3 NF3 CF4
    (三)挑战创新
    12.价层电子对互斥模型可用于预测简单分子的空间结构。其要点可以概括为以下几点。
    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。
    Ⅲ.分子中价层电子对之间的斥力的主要顺序为:
    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)由AXnEm的VSEPR理想模型填写下表:
    (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的大小范围并解释原因: 。
    (4)SO2Cl2和SO2F2都属于AX4E0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 (填“<”“>”或“=”)SO2F2分子中∠F—S—F。
    解析:(2)CO2中碳原子的价层电子对数为2+12×(4-2×2)=2,由VSEPR模型知,两个电子对应尽量远离,故为直线形结构,即CO2分子为直线形分子。
    (3)H2O分子中中心氧原子的价层电子对数为2+12×(6-2×1)=4,价层电子对共有4个,分占不同的位置。它们同样要尽量远离,故它的结构为四面体形(含两个未成键电子对),故H2O为V形结构。
    (4)中心原子硫原子的价层电子对数为4+12×(6-2×2-2×1)=4,它们应尽量远离,故为四面体形结构,由于周围原子的半径不同,故它们的空间结构为变形的四面体形;由于Cl的原子半径大于F的原子半径,氯原子间的排斥力大于氟原子间的排斥力,故Cl—S—Cl的键角大于F—S—F的键角。
    答案:(1)①4 ②直线形 ③180°
    (2)CO2中碳原子的价层电子对数为2,由VSEPR模型知,两个电子对应尽量远离,故为直线形结构
    (3)V形 ∠H—O—H应略小于109°28',因为H2O分子中中心氧原子价层电子对数为4,分占不同的位置,它们要尽量远离,故它的结构为四面体形,但是由于有两个未成键电子对的排斥作用,导致∠H—O—H略小于109°28'
    (4)变形的四面体形 >
    ABn
    中心原子孤
    电子对数
    分子或离子
    分子或离子的
    空间结构
    AB2
    0
    CS2
    直线形
    AB3
    CH2O、BF3
    平面三角形
    AB4
    NH4+
    正四面体形
    AB2
    1
    SO2
    V形
    AB3
    PCl3、H3O+
    三角锥形
    AB2
    2
    H2S
    V形
    n+m
    2

    VSEPR理想模型

    正四面体形
    价层电子对之间
    的理想键角

    109°28'
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