2.2.2 价电子对互斥理论和等电子原理（课件PPT）-【新课程学案】2024-2025学年高中化学选择性必修2（鲁科版2019，单选）

价电子对互斥理论和等 电子原理 第二课时 1 目 录 01 02 新知探究(一)——价电子对互斥理论 新知探究(二)——等电子原理 03 课时跟踪检测 01 新知探究(一)——价电子对互斥理论 1.价电子对互斥(简称VSEPR)理论 基本 观点 分子中的中心原子的价电子对——成键电子对(bp)和孤电子对(lp)由于相互_____作用,处于不同的空间取向且尽可能趋向于彼此远离 空间 取向 ①两个原子间的__________不论是单键还是多重键,都看作一个空间取向;一对__________可以看作一个空间取向。 ②先分析分子中的中心原子的价电子对存在几个空间取向,再让这几个空间取向尽量彼此远离,可以推测出分子的空间结构 排斥 成键电子 孤电子对 2.中心原子价电子对数的计算 价电子对数=成键电子对数+孤电子对数 (1)成键电子对数=σ键电子对数=中心原子结合的原子数 (2)孤电子对数=另外,在计算中心原子的价电子对数时应注意如下规定: ①中心原子价电子数的确定方法 对于分子,中心原子的价电子数=最外层电子数;对于阳离子,中心原子的价电子数=最外层电子数-离子电荷数;对于阴离子,中心原子的价电子数=最外层电子数+离子电荷数。 ②配位原子的未成对电子数确定方法 与中心原子结合的原子称为配位原子,氢原子为1,其他原子=8-该原子的最外层电子数。(如氧和氧族元素中的S、Se等均为2,卤族元素均为1) 例如,NH3分子中中心N原子价电子对数的计算过程如下: 成键电子对数=σ键电子对数=中心原子结合的原子数=3;孤电子对数==1。因此NH3分子中中心N原子价电子对数为4,分子中有一对孤电子对。 3.电子对之间的相互排斥作用大小的一般规律 (1)成键电子对之间的斥力由大到小的顺序 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。 (2)含孤电子对的斥力由大到小的顺序 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。 4.价电子对与分子空间结构的对应关系 (1)价电子对互斥理论能较便捷地预测分子的空间结构。若n个价电子对全部是成单键的电子对且没有孤电子对,当n=2、3、4、5、6时,分子的空间结构分别为直线形、三角形、四面体形、三角双锥形和八面体形。 (2)实例 ①在乙醇分子中,羟基上的氧原子有两对成键电子对和两对孤电子对,价电子对共有四个空间取向;氧原子价电子对相互排斥而远离,呈四面体,因此C—O—H呈角形。 ②在乙酸分子中,羧基上的碳原子的价电子对均为成键电子对, C==O上的成键电子对仅有一个空间取向,因此碳原子的价电子对共有三个空间取向,相互排斥而远离,因此 部分呈三角形。 [典例]　试回答下列问题: (1)利用价电子对互斥理论推断下列分子或离子的空间结构: SeO3　　　　;N　　　　;  N　　　　;HCHO　　　　;  HCN　　　　。  三角形 直线形 角形 三角形 直线形 [解析]　 SeO3中,Se的价电子对数为3+=3,孤电子对数为0,SeO3的空间结构为三角形;N中,N的价电子对数为2,孤电子对数为0,N的空间结构为直线形;N中,N的价电子对数为3,孤电子对数为1,N的空间结构为角形;HCHO中有1个碳氧双键,看作1对成键电子,2个C—H单键为2对成键电子,C的价电子对数为3,且无孤电子对,所以HCHO的空间结构为三角形;HCN的结构式为H—C≡N,含有1个C≡N,看作1对成键电子,1个C—H为1对成键电子,故C的价电子对数为2,无孤电子对,所以HCN的空间结构为直线形。 (2)利用价电子对互斥理论推断键角的大小: ①SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角　　　　(填“>”“<”或“=”,下同)120°。  [解析] SnBr2中,Sn的价电子对数是2+=3,成键电子对数为2,孤电子对数为1,由于孤电子对对Sn—Br键的排斥作用大于Sn—Br键之间的排斥作用,故键角小于120°。 < ②PCl3分子中,Cl—P—Cl的键角　　　109°28'。  [解析] PCl3中,P的价电子对数为3+=4,含有1对孤电子对,由于孤电子对对P—Cl键的排斥作用大于P—Cl键间的排斥作用,所以Cl—P—Cl的键角小于109°28'。 < (3)NH3与CH4分子中心原子杂化方式相同,均为　　　　杂化,但NH3的键角小于CH4的键角,原因是_____________________________ ___________________________________________。  sp3 成键电子对的斥力作用大,使得NH3分子键角减小 NH3分子中N有一对孤电子对,对 |思维建模|键角大小的判断步骤 　 (1)首先看中心原子杂化类型 中心原子杂化类型是决定键角大小的最根本的原因,如下表: 中心原子分别为sp3、sp2和sp杂化类型的,它们对应的键角会依次增大。 中心原子杂化类型 sp sp2 sp3 杂化轨道空间分布 轨道夹角 180° 120° 109°28' (2)再确定中心原子孤电子对数 中心原子杂化类型相同的分子,中心原子所含孤电子对数目越多,键角越小。 (3)再看电负性 中心原子杂化类型相同,孤电子对数也相同的分子,可以比较原子的电负性。 ①若中心原子相同,则配位原子电负性越大,键角越小; ②若配位原子相同,则中心原子电负性越大,键角越大。 (4)最后看化学键类型 双键间斥力>双键与单键间的斥力>单键间的斥力,如HCHO中∠O—C—H(大于120°)要大于∠H—C—H(小于120°)。 [题点多维训练] 1.下列关于价电子对互斥理论(VSEPR理论)的叙述中不正确的是(　　) A.VSEPR理论可用于预测分子的立体构型 B.VSEPR理论不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子 C.中心原子上的孤电子对不占据中心原子周围的空间也不参与互相排斥 D.分子中键能越大,价电子对相互排斥力越大,分子越稳定 √ 解析:VSEPR理论可用于预测分子的立体构型,但实际的空间构型需要去掉孤电子对,A正确;VSEPR理论可用于预测分子的立体构型,但以过渡金属为中心原子的分子结构复杂,所以VSEPR理论一般不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子,B正确;中心原子上的孤电子对需要占据中心原子周围的空间也会参与互相排斥,且孤电子对间排斥力>孤电子对和成键电子对间的排斥力,C错误;分子中键能越大,价电子对相互排斥力也越大,破坏该化学键所需的能量更大,则分子越稳定,D正确。 2.(2024·东莞市第一中学期中)下列粒子的VSEPR模型为四面体且其空间结构为角形的是 (　　) A.NO2 B. C.H3O+ D.H2O √ 解析:NO2中含有大π键,其中心原子N周围的价电子对数为3,该微粒的VSEPR模型为平面三角形,其空间结构为角形,A不合题意;中心原子S周围的价电子对数为3+(6+2-3×2)=4,该微粒VSEPR模型为四面体,其空间结构为三角锥形,B不合题意;H3O+中心原子O周围的价电子对数为3+(6-1-3×1)=4,该微粒VSEPR模型为四面体,其空间结构为三角锥形,C不合题意;H2O中心原子O周围的价电子对数为3+(6-2×1)=4,该微粒VSEPR模型为四面体,其空间结构为角形,D符合题意。 3.(2024·阜阳市第三中学月考)用价层电子对互斥(VSEPR)理论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,下列判断正确的是 (　　) A.SO2、CS2、HCN分子的键角都是180° B.H2O的键角为120°,HgCl2的键角为180° C.PCl3、NH3、GaCl3都是三角锥形分子 D.HCHO(甲醛)、BCl3、SO3的空间结构都是平面三角形 √ 解析:二氧化硫分子中硫原子的价电子对数为3、孤电子对数为1,分子的空间结构为V形,键角小于180°,故A错误;水分子中氧原子的价电子对数为4、孤电子对数为2,分子的空间结构为V形,键角为104.5°,故B错误;三氯化镓分子中镓原子的价电子对数为3、孤电子对数为0,分子的空间结构为平面三角形,C错误;甲醛分子中的碳原子、三氯化硼分子中的硼原子、三氧化硫分子中的硫原子的价电子对数都为3、孤电子对数都为0,分子的空间结构都为平面三角形,故D正确。 4.(2024·青岛第五十八中学期末)根据杂化轨道理论和价电子对互斥理论判断,下列分子或离子的中心原子杂化方式及空间结构正确的是 (　　) 选项 分子 或离子 中心原子 杂化方式 价电子对 互斥理论 分子或离子 的空间结构 A H2O sp 直线形 直线形 B BBr3 sp3 平面三角形 三角锥形 C PCl3 sp2 四面体形 三角锥形 D sp2 平面三角形 平面三角形 √ 解析:H2O中心原子价电子对数为2+(6-2)=4,中心原子杂化方式为sp3,价电子对互斥理论为四面体形,又因为存在2对孤电子对,空间结构为V形,故A错误;BBr3中心原子价电子对数为3+(3-3)=3,中心原子杂化方式为sp2,价电子对互斥理论为平面三角形,又因为没有孤电子对,空间结构为平面三角形,故B错误; PCl3中心原子价电子对数为3+(5-3)=4,中心原子杂化方式为sp3,价电子对互斥理论为四面体形,又因为存在1对孤电子对,空间结构为三角锥形,故C错误;中心原子价电子对数为3+(4+2-3×2)=3,中心原子杂化方式为sp2,价电子对互斥理论为平面三角形,又因为没有孤电子对,空间结构为平面三角形,故D正确。 02 新知探究(二)——等电子原理 1.基本观点 化学通式相同且___________相等的分子或离子具有相同的空间结构和相同的化学键类型等结构特征。 价电子总数 2.等电子体 满足等电子原理的分子或离子互称为等电子体。等电子体具有相同的原子总数和价电子总数。 3.应用举例 利用等电子体原理可以推断一些简单分子或离子的空间结构。互为等电子体的分子或离子,其中心原子的杂化类型相同,与成键原子形成的化学键类型相同。 (1)CS2与CO2互为等电子体,CS2的结构式为S==C==S,C原子的杂化类型为___,分子的空间结构为________。 (2)PH3、AsH3、H3O+与NH3互为等电子体,可知它们的空间结构均为__________。 sp 直线形 三角锥形 4.常见的等电子体 类型 实例 空间结构 双原子10价电子 N2、CO、NO+、、CN- 直线形 三原子16价电子 CO2、CS2、N2O、CNO-、N、、SCN-、BeCl2 直线形 三原子18价电子 N、O3、SO2 角形 续表 四原子24价电子 N、C、Si、BF3、SO3 平面三角形 四原子26价电子 NF3、PCl3、NCl3、S 三角锥形 五原子8价电子 CH4、N、SiH4 正四面体形 五原子32价电子 SiF4、CCl4、B、S、P [微点拨]　①互为等电子体的分子或离子,其中心原子的杂化类型相同,与成键原子形成的化学键类型相同。②互为等电子体的分子或离子的价电子总数相同,而不是电子总数相同。③O3可以看成OO2,故O3的通式及价电子总数与SO2均相同,二者互为等电子体。 √ [典例]　通常把原子总数和价电子总数相同的分子或原子团称为等电子体,人们发现等电子体的空间结构相同。已知B3N3H6分子的结构与苯相似,则下列有关说法中正确的是 (　　) A.CH4和N互为等电子体,键角均为60° B.N和C互为等电子体,均为平面三角形结构 C.H3O+和PCl3互为等电子体,均为三角锥形结构 D.B3N3H6和苯互为等电子体,B3N3H6分子中不存在“肩并肩”的方式重叠的轨道 [解析]　CH4和N的原子数都是5,价电子总数都是8,互为等电子体,空间结构为正四面体结构,键角为109°28',故A错误;N和C的原子数都是4,价电子总数都是24,互为等电子体,均为平面三角形结构,故B正确;H3O+价电子总数是8,PCl3价电子总数是26,二者价电子总数不同,不互为等电子体,故C错误;B3N3H6分子的结构类似苯,存在π键,π键是p轨道以“肩并肩”的方式重叠形成的,所以B3N3H6分子中存在“肩并肩”的方式重叠的轨道,故D错误。 |思维建模|等电子体的换算方法 　 ①将微粒中的两个原子换成原子序数分别增加n和减少n(n=1,2等)的原子,如N2和CO、和CNO-互为等电子体。 ②将微粒中一个或几个原子换成原子序数增加(或减少)n的元素对应的带n个单位电荷的阳离子(或阴离子),如N2O和互为等电子体。 ③同主族元素最外层电子数相等,故可将微粒中的原子换成同主族元素原子,如O3和SO2互为等电子体。 [题点多维训练] 1.(2024·四川省绵阳中学月考)下列各组粒子中不属于等电子体的是(　　) A.CO2和N2O B.O3和SO3 C.C和N D.CH4和N √ 解析:等电子体是指价电子数相同、原子数相同的分子、离子或原子团,据此分析。CO2、N2O原子数均为3,价电子总数均为16,两者互为等电子体,故A不符合题意;O3、SO3所含原子数分别为3、4,原子数不同,因此两者不互为等电子体,故B符合题意;C、N所含原子数均为4,价电子总数均为24,两者互为等电子体,故C不符合题意;CH4、N所含原子数均为5,价电子总数均为8,两者互为等电子体,故D不符合题意。 2.根据等电子原理,由短周期元素组成的粒子,只要其原子总数相同,各原子最外层电子数之和相同,也可互称为等电子体,它们也具有相似的结构特征。 (1)仅由第2周期元素组成的共价分子中,互为等电子体的是　 和　　; _____和　 　。  解析:仅由第2周期元素组成的共价分子中,N2与CO的价电子总数均为10,CO2与N2O的价电子总数均为16。 N2 CO CO2 N2O (2)在短周期元素组成的物质中,与N互为等电子体的分子有　　　　。  解析:依题意,只要原子数相同,各原子最外层电子数之和也相同,即可互称为等电子体,N为三原子,各原子最外层电子数之和为5+6×2+1=18,SO2、O3也为三原子,各原子最外层电子数之和均为18。 SO2、O3 03 课时跟踪检测 1.(2024·湖南师范大学附属中学期末)下列离子的VSEPR模型与其空间结构一致的是 (　　) A. B. C. D. 解析:选B　亚硫酸根离子中硫原子的价电子对数为3+(6+2-3×2)=4,孤电子对数为1,离子的VSEPR模型为正四面体形,空间结构为三角锥形,A不合题意; 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 √ 高氯酸根离子中氯原子的价电子对数为4+(7+1-4×2)=4,孤电子对数为0,离子的VSEPR模型和空间结构都为正四面体形,B符合题意;亚硝酸根离子中氮原子的价电子对数为2+(5+1-2×2)=3,孤电子对数为1,离子的VSEPR模型为三角形,空间结构为V形,C不合题意;氯酸根离子中氯原子的价电子对数为3+(7+1-3×2)=4,孤电子对数为1,离子的VSEPR模型为正四面体形,空间结构为三角锥形,D不合题意。 6 7 8 9 10 11 12 13 1 2 3 4 5 14 15 16 17 2.硒(Se)是第ⅥA族元素,则SeS3的分子立体构型是 (　　) A.正四面体形 B.V(角)形 C.三角锥形 D.平面三角形 解析:SeS3中,Se原子价电子对数是3+=3,无孤电子对,因此SeS3的分子立体构型是平面三角形。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 √ 3.下列分子或离子的中心原子杂化轨道的类型不同的是 (　　) A.S与SO3 B.CH4与H2O C.PCl3与Cl D.BF3与C 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 √ 解析:   价电子对数 成键电子对数 孤电子对数 杂化类型 S 4 3 1 sp3 SO3 3 3 0 sp2 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 CH4 4 4 0 sp3 H2O 4 2 2 sp3 PCl3 4 3 1 sp3 Cl 4 3 1 sp3 BF3 3 3 0 sp2 C 3 3 0 sp2 续表 4.根据价电子对互斥理论,O3、H2S、SO2、SO3分子中,中心原子的价电子对数不同于其他分子的是 (　　) A.O3 B.H2S C.SO2 D.SO3 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 √ 解析:O3分子中,中心原子的价电子对数为2+=3;H2S分子中,中心原子的价电子对数为2+=4;SO2分子中,中心原子的价电子对数为2+=3;SO3分子中,中心原子的价电子对数为3+=3,B项符合题意。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 5.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,其空间结构模型如图所示: 下列说法错误的是(　　) A.X的组成为C B.Y的组成为C C.X的价电子对数为4 D.Y中键角小于120° 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 √ 解析:由题图可知,X为平面三角形结构,其碳原子应该有3个价电子对,其组成为C,A项正确,C项错误;Y为三角锥形,其碳原子有4个价电子对,故其组成为C,键角比120°小,B、D项正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 6.下列有关描述正确的是 (　　) A.N为V(角)形微粒 B.Cl的空间结构为平面三角形 C.N的价电子对互斥理论、空间结构均为平面三角形 D.Cl的价电子对互斥理论、空间结构相同 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 √ 解析:N中N原子的价电子对数为=3,没有孤电子对,N为平面三角形微粒,故A项错误,C项正确;Cl中氯原子的价电子对数为=4,孤电子对数为1,价电子对互斥理论为四面体形而空间结构为三角锥形,B、D项错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 7.(2024·天津南开高二检测)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理论,下列离子中所有原子都在同一平面的一组是 (　　) A.N和N B.H3O+和Cl C.N和C D.P和S 解析:N、N中N原子的价电子对数分别为3、4,而N中N原子上有一对孤电子对,N中N原子上有两对孤电子对,则N、N的空间结构呈角形,原子都在同一平面内,A正确; 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 √ H3O+中O原子的价电子对数为4,有一对孤电子对,故H3O+的空间结构为三角锥形,Cl中Cl原子的价电子对数为4,有一对孤电子对,故Cl的空间结构为三角锥形,B错误;N中N原子的价电子对数为3,没有孤电子对,则N的空间结构为平面三角形,C中C原子的价电子对数为4,有一对孤电子对,则C的空间结构为三角锥形,C错误;P、S中中心原子的价电子对数均为4,都没有孤电子对,空间结构均为正四面体形,D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 8.(2024·吴忠市吴忠中学期中)下列各组微粒中,都互为等电子体的是 (　　) A.CO、NO、NaH、N2 B.SO2、、、CNO- C.、、BeCl2 D.SiF4、、、 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 √ 解析:CO、NO、NaH、N2的原子个数相同,价电子数不完全相同,它们不互为等电子体,A不符合题意;SO2、、、CNO-的原子个数相同,价电子数不完全相同,它们不互为等电子体,B不符合题意;、、BeCl2的原子个数不完全相同,价电子数也不完全相同,它们不互为等电子体,C不符合题意;SiF4、、、的原子个数都为5,价电子总数都为32,它们互为等电子体,D符合题意。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 9.(2024·海口市海南中学期中)下表中关于各微粒的描述完全正确的一项是 (　　) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 选项 化学式 中心原子 杂化类型 VSEPR 模型名称 空间结构 A H2F+ sp 直线形 直线形 B sp2 平面三角形 V形 C PCl3 sp3 四面体形 四面体形 D sp3 正四面体形 三角锥形 √ 解析:H2F+离子中氟原子的价电子对数为2+(7-1-2×1)=2+2=4,则离子的中心原子杂化类型为sp3杂化,VSEPR模型为四面体形,空间结构为V形,A项错误;N离子中氮原子的价电子对数为2+(5+1-2×2)=2+1=3,则离子的中心原子杂化类型为sp2杂化,VSEPR模型为平面三角形,空间结构为V形,B项正确; 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 PCl3分子中磷原子的价电子对数为3+(5-3×1)=3+1=4,则分子的中心原子杂化类型为sp3杂化,VSEPR模型为四面体形,空间结构为三角锥形,C项错误;B离子中硼原子的价电子对数为4+(3+1-4×1)=4+0=4,则离子的中心原子杂化类型为sp3杂化,VSEPR模型为四面体形,空间结构为正四面体形,D项错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 10.(2024·济南市章丘区第四中学期中)下列说法正确的是 (　　) A.键角:H2O>H3O+ B.XeF2的价电子对数为3 C.不同状态的镁中电离最外层一个电子所需能量 D.SnCl2的VSEPR模型和分子构型相同 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 √ 解析:H2O中中心原子O上的孤电子对数为×(6-2×1)=2,σ键电子对数为2,价电子对数为4,H3O+中中心原子O上的孤电子对数为×(6-1-3×1)=1,σ键电子对数为3,价电子对数为4,H2O和H3O+的VSEPR模型都为四面体形,价层电子对之间斥力大小顺序如下:孤电子对-孤电子对>孤电子对-成键电子对>成键电子对-成键电子对,且随着孤电子对数目的增多,成键电子对与成键电子对之间的斥力减小,键角减小, 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 故键角H2O<H3O+,A项错误;XeF2中中心原子Xe上的孤电子对数为×(8-2×1)=3,σ键电子对数为2,价电子对数为2+3=5,B项错误; 为基态Mg+, 为激发态Mg+,3s能级的能量低于3p能级的能量,故电离最外层一个电子所需能量: ,C项正确;SnCl中中心原子Sn上的孤电子对数为×(4-2×1)=1,σ键电子对数为2,价电子对数为2+1=3,VSEPR模型为平面三角形,分子构型为V形,D项错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 11.下列有关S、S、C的说法正确的是(　　) A.S的空间构型为正四面体 B.C中碳原子的杂化轨道类型为sp C.C与S中的键角相等 D.S氧化为S,体现S的氧化性 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 √ 解析:根据价电子对互斥理论,价电子对个数=σ键+孤电子对个数,S中中心原子S的价电子对数为=4,孤电子对数为=0,所以空间构型是正四面体形结构,A正确;C中C原子的价电子对数为3+=3,C原子孤电子对数为=0,C原子采用sp2杂化,B错误; 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 C键角为120°,S根据VSEPR理论,中心S原子的σ键电子对数为3,孤电子对数为=1,则其价电子对数为4,根据杂化轨道理论,中心S原子为sp3杂化,受孤电子对影响,键角小于109°28',C错误;S氧化为S,S元素化合价升高被氧化,体现S的还原性,D错误。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 12.用价电子对互斥理论可以预测空间结构,也可以推测键角大小,下列判断正确的是 (　　) A.SO2、CS2、BeCl2都是直线形的分子 B.BF3键角为120°,NH3键角大于120° C.CH2O、BF3、SO3都是平面三角形的分子 D.NH3、PCl3、SF6都是三角锥形的分子 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 √ 解析:SO2中价电子对数=2+=3,含有1对孤电子对,所以SO2为V(角)形结构,A错误;BF3中价电子对数=3+=3,所以为平面三角形结构,键角为120°;NH3中价电子对数=3+=4,且含有一对孤电子对,所以NH3为三角锥形结构,由于孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力,所以NH3的键角小于109°28',B错误; 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 CH2O中C原子形成3个σ键,C原子采用sp2杂化,故为平面三角形结构;BF3、SO3中的中心原子B、S都是sp2杂化,故形成的都是平面三角形分子,C正确;NH3、PCl3中价电子对数=3+=4,且含有一对孤电子对,所以NH3、PCl3为三角锥形结构;而SF6为正八面体形分子,D错误。 13.氯的含氧酸根离子有ClO-、Cl、Cl、Cl等,关于它们的说法不正确的是(　　) A.Cl的中心Cl原子采取sp3杂化 B.Cl的空间结构为三角锥形 C.Cl的空间结构为直线形 D.ClO-中Cl原子的杂化类型与Cl相同 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 √ 解析:Cl的中心原子Cl的孤电子对数为0,与中心Cl原子结合的O原子数为4,则Cl原子采取sp3杂化,A正确;Cl的中心原子Cl的价电子对数为3+=4,且含有1对孤电子对,空间结构为三角锥形,B正确;Cl的中心原子Cl的价电子对数为2+=4,且含有2对孤电子对,空间结构为V形(或角形),C错误;ClO-中Cl原子的孤电子对数为3,与Cl原子结合的O原子数为1,Cl原子采取sp3杂化,Cl中Cl原子的孤电子对数为2,与Cl原子结合的O原子数为2,Cl原子采取sp3杂化,D正确。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 14.(1)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。NH3分子的空间结构是　　　　　　;N2H4分子中氮原子的杂化轨道类型是　　　　。  (2)H+可与H2O形成H3O+,H3O+中氧原子采用　　　　杂化。H3O+中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大,原因为___________ _______________________________________________________。  1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 三角锥形 sp3 sp3 H2O中氧原 子有2对孤电子对,H3O+中氧原子只有1对孤电子对,排斥力较小 (3)P的空间结构是　　　　　　,其中磷原子的杂化轨道类型是　　　。  解析: P的中心原子磷的成键电子对数为4,无孤电子对,为正四面体形结构,中心原子采用sp3杂化。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 正四面体形 sp3 15.回答下列问题。 (1)用价电子对互斥理论推测下列分子或离子的空间结构: ①N　　　　　　;②BBr3　　　　　　;  ③CHCl3　　　　　　;④SiF4　　　　　　;  ⑤N　　　　　　。  1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 V形(或角形) 平面三角形 四面体形 正四面体形 平面三角形 解析: 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 化学式 N BBr3 CHCl3 SiF4 N 中心原子的价电子对数 =4 =3 =4 =4 =3 中心原子的σ键数 2 3 4 4 3 中心原子含有的孤电子对数 2 0 0 0 0 空间结构 V形 平面三角形 四面体形 正四面体形 平面三角形 (2)用价电子对互斥理论推断甲醛中H—C—H的键角　　　　(填“>”“<”或“=”)120°。  解析:甲醛分子式为CH2O,C原子的价电子对数为×(4+2+0)=3,孤电子对数为0,所以CH2O为平面三角形分子,由于C==O键与C—H键之间的排斥作用大于2个C—H键之间的排斥作用,所以甲醛分子中C—H键与C—H键之间的夹角小于120°。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 < (3)用价电子对互斥理论推断PCl3中Cl—P—Cl的键角　　　　(填“>”“<”或“=”)109°28'。  解析:PCl3分子中P的价电子对数为×(5+3)=4,孤电子对数为1,由于孤电子对对P—Cl键的排斥作用大于P—Cl键之间的排斥作用,所以Cl—P—Cl的键角小于109°28'。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 < (4)Si、SO3、N三种粒子是等电子体,三种粒子的空间结构为　　　　　　。  解析:SO3的价电子对数=3+=3,为平面三角形,Si、N与SO3互为等电子体,空间结构相同,均为平面三角形。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 平面三角形 (5)CaCN2中阴离子为C,与C互为等电子体的分子的化学式为　　　　　　,可推知C的空间结构为　　　形。  解析:用2个O原子替换C中的2个N原子,同时需去掉2个负电荷,可得其等电子体CO2,由于CO2为直线形分子,故C也是直线形分子。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 CO2(或N2O) 直线 高阶思维训练 16. 价电子对互斥(VSEPR)理论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电子对之间的斥力最小,且不同价电子对之间排斥力相对大小满足:孤电子对-孤电子对>孤电子对-成键电子对>成键电子对-成键电子对。如H2O分子中∠H—O—H≈104.5°,下列推断不合理的是(　　) 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 A.NH3分子中∠H—N—H<109°28' B.H2O的键角∠H—O—H小于H3O+的键角∠H—O—H C.已知P4分子为正四面体,P4O6中的∠O—P—O大于P4O10中的∠O—P—O D.N中∠H—N—H大于NH3分子中∠H—N—H 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 √ 解析:NH3分子中中心N原子的价电子对数为4,采用sp3杂化,最外层有1对孤电子对,所以∠H—N—H<109°28',A合理;因为H2O中O原子的最外层有2对孤电子对,而H3O+中O原子最外层只有1对孤电子对,所以H2O的键角∠H—O—H小于H3O+的键角∠H—O—H,B合理;已知P4O6和P4O10的结构式分别为 和 , 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 前者P原子的最外层有1对孤电子对,所以P4O6中的∠O—P—O小于P4O10中的∠O—P—O,C不合理;N中N原子的最外层没有孤电子对,所以∠H—N—H大于NH3分子中∠H—N—H,D合理。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 17.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、角形、直线形。回答下列问题: (1)Z的氢化物的结构式为　　　　,HZO分子的中心原子价电子对数的计算式为　　　　　　　　　　,该分子的空间结构为　 　。  H—Cl 2+×(6-1×1-1×1) 角形 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 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,其价电子对数=2+×(6-1×1-1×1)=4,所以HClO分子的空间结构为角形。 (2)Y的价电子排布为　　　　　　,Y的最高价氧化物的VSEPR模型为　　　　。  解析:由题意可推出D、E、X、Y、Z分别为C、N、Si、S、Cl。SO3中硫原子的价电子对数为3,VSEPR模型为三角形。 (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　　　　　　。  解析:由题意可推出D、E、X、Y、Z分别为C、N、Si、S、Cl。SiCl4是正四面体形结构,键角为109°28'。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 3s23p4 三角形 SiCl4 109°28' (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　　　(填字母)。  a.两种分子的中心原子的价电子对数不同 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。CH4、NH3的中心原子价电子对数均为4,分子空间结构不同的根本原因是NH3分子中有孤电子对而CH4分子中没有,分子空间结构与元素的非金属性强弱无关。 1 5 6 7 8 9 10 11 12 13 2 3 4 14 15 16 17 c $$