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化学选择性必修2第二节 分子的空间结构课时训练
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这是一份化学选择性必修2第二节 分子的空间结构课时训练，共9页。
第二节分子的空间结构
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
【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.(2022·广东佛山)《天工开物》记载：“凡火药以硝石、硫黄为主，草木灰为辅……而后火药成声”，涉及的主要反应为，下列说法正确的是 ( )
A.第一电离能：N>O>C
B.电负性：N>O>S
C.的空间结构为V形
D.1个分子含有3个键
解析：同周期第一电离能从左到右呈增大趋势，第ⅡA、ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素，所以第一电离能：N>O>C，A项正确；同周期从左到右，电负性依次增大， N和O位于同周期，O在N的右侧，所以电负性O>N，同主族元素从上到下，电负性依次减小，所以电负性O>S，B项错误；CO2的空间结构为直线形，C项错误；N2分子中N与N之间形成氮氮三键，其中有1个为σ键，2个为π键，所以N2分子中含有1个σ键，D项错误。
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.SO3C.CF4D.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.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( )
A.N B.AsH3C.H2O D.BCl3
解析：N中各原子的最外层电子全部参与成键，AsH3中As原子上有一个电子对未参与成键，H2O中O原子上有2个电子对未参与成键，BCl3的中心原子为B，其最外层电子全部参与成键。
答案：C
5.(2022·广东揭阳)下列说法中正确的是 ( )
A.和都是正四面体形分子，且键角都为
B.电子云图中，小点越密，表明电子数越多
C.气体单质中，一定有键，可能有键
D.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；磷化氢分子中有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.是一种强酸
B.电负性：
C.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H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C元素，Z是O元素，W是F元素；元素E的原子比W原子多8个电子，E是Cl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=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的是 ( )
①CH4 ②SiCl4 ③CH3Cl ④P4 ⑤S
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°；S中，S原子价层电子对数为4，没有孤电子对，S为正四面体形，键角为109°28'。
答案：D
8.(2022·广东茂名)《天工开物》记载：“凡火药以硝石、硫黄为主，草木灰为辅……而后火药成声”，其中涉及的主要反应为S+2KNO3+3CK2S+3CO2↑+N2↑。下列表示反应中相关粒子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：
C.根据价层电子对互斥模型可得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：
解析：S是16号元素，故S2-的结构示意图为，A项错误；C为6号元素，故中子数为8的碳原子为，B项错误；S的简单氢化物为H2S，价层电子对数为2+=4，所以VSEPR模型为四面体形，C项错误；基态N原子的电子排布式为1s22s22p3，根据洪特规则可知，2p能级电子轨道表示式为，D项正确。
答案：D
9.在以下的分子或离子中，其空间结构不是三角锥形的是 ( )
A.NF3 B.C C.BCl3 D.H3O+
解析：根据价层电子对互斥模型，BCl3是平面三角形结构；其他中心原子的价层电子对数均为4，故应是四面体结构，又由于均含有1个孤电子对，故均为三角锥形结构。
答案：C
10.关于SO3的说法中正确的是 ( )
A.结构与NH3相似B.结构与SO2相似
C.结构与BF3相似D.结构与P4相似
解析：根据价层电子对互斥模型可知，在SO3中，S原子没有孤电子对，但与S原子相连的原子个数为3，因此SO3分子结构呈平面三角形；NH3为三角锥形，SO2为V形，BF3为平面三角形，P4为正四面体形。
答案：C
11.用价层电子对互斥模型可以预测许多分子或离子的空间结构，有时也能用来推测键角大小，下列判断中正确的是 ( )
①CS2、CO2、HI都是直线形分子
②BF3键角为120°，SnBr2键角大于120°
③COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子
④PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形分子
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
解析：CS2、CO2、HI都是直线形分子，①正确；BF3键角为120°，SnBr2中Sn原子上有一个孤电子对，SnBr2中键角小于120°，②错误；COCl2、BF3、SO3是平面三角形分子，③正确；PCl3、NH3是三角锥形分子，PCl5是三角双锥形分子，④错误。故选B项。
答案：B
12.用价层电子对互斥模型预测下列粒子的空间结构。
H2Se： ；CF4： ；
BCl3： ；SeO2： ；
PH3： ；S： 。
解析：题目中的几种分子或离子中心原子的价层电子对数分别是4、4、3、3、4、4，但H2Se中Se上有2个孤电子对，SeO2中Se上有1个孤电子对，PH3中P上有1个孤电子对，所以6种粒子的空间结构分别为V形、正四面体形、平面三角形、V形、三角锥形、正四面体形。
答案：V形 正四面体形 平面三角形 V形 三角锥形 正四面体形
13.有下列分子或离子：①CS2、②PCl3、③H2S、④CH2O、⑤H3O+、⑥N、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下表。
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
N
正四面体形
AB2
1
SO2
V形
AB3
PCl3、H3O+
三角锥形
AB2
2
H2S
V形
答案：(1)① (2)③⑧ (3)④⑦ (4)②⑤ (5)⑥
【拓展提高】
14.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
15.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的，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.N和NB.H3O+和Cl
C.N和CD.P和S
解析：N、N中N原子的价层电子对数分别为3、4，VSEPR模型为平面三角形、正四面体形，而N中氮原子上有一个孤电子对，N中氮原子上有两个孤电子对，两分子都是V形，原子都在同一平面内，A项正确；H3O+中O原子价层电子对数为4，有一个孤电子对，故H3O+为三角锥形，Cl中O原子价层电子对数为4，有一个孤电子对，为三角锥形，B项错误；N中N原子的价层电子对数为3，没有孤电子对，为平面三角形，C中C原子的价层电子对数为4，有一个孤电子对，C为三角锥形，C项错误；P、S中心原子价层电子对数均为4，都没有孤电子对，均为正四面体形，D项错误。
答案：A
16.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 ( )
①N ②PH3 ③H3O+ ④S
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
解析：所给粒子中中心原子价层电子对数，①中，4+×(5-1-4×1)=4；②中，3+×(5-3×1)=4；③中，3+×(6-1-3×1)=4；④中，4+(6+2-4×2)=4，所以VSEPR模型均为四面体形。若分子或离子空间结构为三角锥形，则中心原子应存在一个孤电子对，②③项符合。故选C项。
答案：C
17.若ABn的中心原子A上没有孤电子对，根据价层电子对互斥模型，下列说法中正确的是 ( )
A.若n=2，则分子的空间结构为V形
B.若n=3，则分子的空间结构为三角锥形
C.若n=4，则分子的空间结构为正四面体形
D.以上说法都不正确
解析：若中心原子A上没有孤电子对，则根据斥力最小的原则，当n=2时，分子的空间结构为直线形；当n=3时，分子的空间结构为平面三角形，当n=4时，分子的空间结构为正四面体形。
答案：C
18.(1)利用VSEPR模型推断分子或离子的空间结构。
Cl： ；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球棍模型，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：Cl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C、C。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)C C (3)BF3 NF3 CF4
【挑战创新】
19.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：
n+m
2
①
VSEPR理想模型
②
正四面体形
价层电子对之间
的理想键角
③
109°28'
(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C原子的价层电子对数为2+×(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O原子的价层电子对数为2+×(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S原子的价层电子对数为4+×(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，Cl原子间的排斥力大于F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C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O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 >
第二节分子的空间结构
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
【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.(2022·广东佛山)《天工开物》记载：“凡火药以硝石、硫黄为主，草木灰为辅……而后火药成声”，涉及的主要反应为，下列说法正确的是 ( )
A.第一电离能：N>O>C
B.电负性：N>O>S
C.的空间结构为V形
D.1个分子含有3个键
解析：同周期第一电离能从左到右呈增大趋势，第ⅡA、ⅤA族元素的第一电离能大于相邻元素，所以第一电离能：N>O>C，A项正确；同周期从左到右，电负性依次增大， N和O位于同周期，O在N的右侧，所以电负性O>N，同主族元素从上到下，电负性依次减小，所以电负性O>S，B项错误；CO2的空间结构为直线形，C项错误；N2分子中N与N之间形成氮氮三键，其中有1个为σ键，2个为π键，所以N2分子中含有1个σ键，D项错误。
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.SO3C.CF4D.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.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( )
A.N B.AsH3C.H2O D.BCl3
解析：N中各原子的最外层电子全部参与成键，AsH3中As原子上有一个电子对未参与成键，H2O中O原子上有2个电子对未参与成键，BCl3的中心原子为B，其最外层电子全部参与成键。
答案：C
5.(2022·广东揭阳)下列说法中正确的是 ( )
A.和都是正四面体形分子，且键角都为
B.电子云图中，小点越密，表明电子数越多
C.气体单质中，一定有键，可能有键
D.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；磷化氢分子中有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.是一种强酸
B.电负性：
C.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H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C元素，Z是O元素，W是F元素；元素E的原子比W原子多8个电子，E是Cl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=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的是 ( )
①CH4 ②SiCl4 ③CH3Cl ④P4 ⑤S
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°；S中，S原子价层电子对数为4，没有孤电子对，S为正四面体形，键角为109°28'。
答案：D
8.(2022·广东茂名)《天工开物》记载：“凡火药以硝石、硫黄为主，草木灰为辅……而后火药成声”，其中涉及的主要反应为S+2KNO3+3CK2S+3CO2↑+N2↑。下列表示反应中相关粒子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：
C.根据价层电子对互斥模型可得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：
解析：S是16号元素，故S2-的结构示意图为，A项错误；C为6号元素，故中子数为8的碳原子为，B项错误；S的简单氢化物为H2S，价层电子对数为2+=4，所以VSEPR模型为四面体形，C项错误；基态N原子的电子排布式为1s22s22p3，根据洪特规则可知，2p能级电子轨道表示式为，D项正确。
答案：D
9.在以下的分子或离子中，其空间结构不是三角锥形的是 ( )
A.NF3 B.C C.BCl3 D.H3O+
解析：根据价层电子对互斥模型，BCl3是平面三角形结构；其他中心原子的价层电子对数均为4，故应是四面体结构，又由于均含有1个孤电子对，故均为三角锥形结构。
答案：C
10.关于SO3的说法中正确的是 ( )
A.结构与NH3相似B.结构与SO2相似
C.结构与BF3相似D.结构与P4相似
解析：根据价层电子对互斥模型可知，在SO3中，S原子没有孤电子对，但与S原子相连的原子个数为3，因此SO3分子结构呈平面三角形；NH3为三角锥形，SO2为V形，BF3为平面三角形，P4为正四面体形。
答案：C
11.用价层电子对互斥模型可以预测许多分子或离子的空间结构，有时也能用来推测键角大小，下列判断中正确的是 ( )
①CS2、CO2、HI都是直线形分子
②BF3键角为120°，SnBr2键角大于120°
③COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子
④PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形分子
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
解析：CS2、CO2、HI都是直线形分子，①正确；BF3键角为120°，SnBr2中Sn原子上有一个孤电子对，SnBr2中键角小于120°，②错误；COCl2、BF3、SO3是平面三角形分子，③正确；PCl3、NH3是三角锥形分子，PCl5是三角双锥形分子，④错误。故选B项。
答案：B
12.用价层电子对互斥模型预测下列粒子的空间结构。
H2Se： ；CF4： ；
BCl3： ；SeO2： ；
PH3： ；S： 。
解析：题目中的几种分子或离子中心原子的价层电子对数分别是4、4、3、3、4、4，但H2Se中Se上有2个孤电子对，SeO2中Se上有1个孤电子对，PH3中P上有1个孤电子对，所以6种粒子的空间结构分别为V形、正四面体形、平面三角形、V形、三角锥形、正四面体形。
答案：V形 正四面体形 平面三角形 V形 三角锥形 正四面体形
13.有下列分子或离子：①CS2、②PCl3、③H2S、④CH2O、⑤H3O+、⑥N、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下表。
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
N
正四面体形
AB2
1
SO2
V形
AB3
PCl3、H3O+
三角锥形
AB2
2
H2S
V形
答案：(1)① (2)③⑧ (3)④⑦ (4)②⑤ (5)⑥
【拓展提高】
14.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
15.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的，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.N和NB.H3O+和Cl
C.N和CD.P和S
解析：N、N中N原子的价层电子对数分别为3、4，VSEPR模型为平面三角形、正四面体形，而N中氮原子上有一个孤电子对，N中氮原子上有两个孤电子对，两分子都是V形，原子都在同一平面内，A项正确；H3O+中O原子价层电子对数为4，有一个孤电子对，故H3O+为三角锥形，Cl中O原子价层电子对数为4，有一个孤电子对，为三角锥形，B项错误；N中N原子的价层电子对数为3，没有孤电子对，为平面三角形，C中C原子的价层电子对数为4，有一个孤电子对，C为三角锥形，C项错误；P、S中心原子价层电子对数均为4，都没有孤电子对，均为正四面体形，D项错误。
答案：A
16.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 ( )
①N ②PH3 ③H3O+ ④S
A.①② B.①③ C.②③ D.②④
解析：所给粒子中中心原子价层电子对数，①中，4+×(5-1-4×1)=4；②中，3+×(5-3×1)=4；③中，3+×(6-1-3×1)=4；④中，4+(6+2-4×2)=4，所以VSEPR模型均为四面体形。若分子或离子空间结构为三角锥形，则中心原子应存在一个孤电子对，②③项符合。故选C项。
答案：C
17.若ABn的中心原子A上没有孤电子对，根据价层电子对互斥模型，下列说法中正确的是 ( )
A.若n=2，则分子的空间结构为V形
B.若n=3，则分子的空间结构为三角锥形
C.若n=4，则分子的空间结构为正四面体形
D.以上说法都不正确
解析：若中心原子A上没有孤电子对，则根据斥力最小的原则，当n=2时，分子的空间结构为直线形；当n=3时，分子的空间结构为平面三角形，当n=4时，分子的空间结构为正四面体形。
答案：C
18.(1)利用VSEPR模型推断分子或离子的空间结构。
Cl： ；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球棍模型，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：Cl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C、C。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)C C (3)BF3 NF3 CF4
【挑战创新】
19.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：
n+m
2
①
VSEPR理想模型
②
正四面体形
价层电子对之间
的理想键角
③
109°28'
(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C原子的价层电子对数为2+×(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O原子的价层电子对数为2+×(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S原子的价层电子对数为4+×(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，Cl原子间的排斥力大于F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C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O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 >
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