2.2 共价键与分子的空间结构（第2课时 价电子对互斥理论 等电子原理）-【帮课堂】2024-2025学年高二化学同步学与练（鲁科版2019选择性必修2）

第2章 微粒间相互作用与物质性质 第2节 共价键与分子的空间结构 第2课时 价电子对互斥理论 等电子原理 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/题型解读 典题举一反三，应用触类旁通 07/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1．理解价电子对互斥理论和等电子原理，能根据有关理论、原理判断简单分子或离子的空间结构。 2．通过分析常见分子或离子的空间结构，构建利用杂化轨道理论、电子对互斥理论的认知模型。 重点：应用价层电子对互斥模型预测简单分子或离子的空间结构。 难点：中心原子上的孤电子对数的计算。 一、价电子对互斥理论 1．价电子对互斥理论的基本内容：分子中的价电子对(成键电子对)和孤电子对由于相互______作用，尽可能趋向彼此远离。 (1)当中心原子的价电子全部参与成键时，为使价电子____________，就要求尽可能采取______结构。 (2)当中心原子的价电子部分参与成键时，未参与成键的孤电子对与成键电子对之间及孤电子对之间、成键电子对之间的____________，从而影响分子的空间构型。 (3)电子对之间的夹角______，相互之间的斥力______。 (4)成键电子对之间斥力由大到小顺序：叁键—叁键______叁键—双键______双键—双键______双键—单键 单键—单键。 (5)含孤电子对的斥力由大到小顺序：孤电子对—孤电子对______孤电子对—单键______单键—单键。 2．价电子对互斥理论与分子的空间构型 (1)中心原子中的价电子全部参与形成共价键的分子的空间构型 ABn 空间构型 范例 n＝2 ____________ CO2、BeCl2 n＝3 ____________ CH2O、BF3 n＝4 ____________ CH4、CCl4 n＝5 ____________ PCl5 n＝6 ____________ SF6 (2)中心原子上有孤电子对(价电子中未参与形成共价键的电子对)的分子的空间构型：中心原子上的____________占据中心原子周围的空间，与____________互相排斥，使分子的空间构型发生变化，如： ①H2O为AB2型分子，氧原子上的____________参与互相排斥，所以H2O分子的空间构型为V形而不是直线形。 ②NH3分子中氮原子上有____________参与互相排斥，故NH3的空间构型不能为平面三角形。 ③常见分子的价电子对互斥模型和空间构型 σ键成键电子对数 孤电子对数 价电子对数目 电子对的排列方式 价电子对 空间构型 分子或离子的空间构型　　 实例 2 0 2 ______ ______ BeCl2、CO2 3 0 3 ______ ______ BF3、BCl3 2 1 ______ PbCl2 4 0 4 ______ ______ CH4、CCl4 3 1 ______ NH3 2 2 ______ H2O (1)ABm型分子中心原子价电子对数目的计算方法 ABm型分子(A是中心原子，B是配位原子)中价电子对数n的计算： n＝ (2)在计算中心原子的价电子对数时应注意如下规定 ①作为配位原子，卤素原子和H原子均提供1个电子，氧族元素的原子不提供电子。 ②作为中心原子，卤素原子按提供7个电子计算，氧族元素的原子按提供6个电子计算。 ③对于复杂离子，在计算价电子对数时，还应加上负离子的电荷数或减去正离子的电荷数。如PO中P原子价电子数应加上3，而NH中N原子的价电子数应减去1。 ④计算电子对数时，若剩余1个电子，即出现奇数电子，也把这个单电子当作1对电子处理。 ⑤双键、叁键等多重键作为1对电子看待。 【名师点拨】 以CO2、NH4+、NF3为例分析空间构型： (1)CO2：中心C原子的价电子为4，配位原子为氧原子，不计算配位原子数，中心C原子的价层电子对数=4/2=2，中心碳原子与两个氧原子结合，故CO2中C原子孤电子对数=2-2=0，即中心C原子无孤电子对，VSEPR模型就是分子的实际构型，价层电子对数为2的VSEPR模型为直线形，则CO2的实际构型为直线形。 (2)NH4+：中心N原子的价电子为5，配位原子为氢原子，配位原子数为4，NH4+带1个正电荷，中心N原子的价层电子对数=(5+4-1)/2=4，中心N原子与4个氢原子结合，故NH4+中N原子孤电子对数=4-4=0，即中心N原子无孤电子对，VSEPR模型就是分子的实际构型，价层电子对数为4的VSEPR模型为正面体形，则NH4+的实际构型为正四面体形。 (3)NF3：中心N原子的价电子为5，配位原子为氟原子，配位原子数为3，不带电荷，中心N原子的价层电子对数=(5+3)/2=4，中心N原子与3个氟原子结合，故NF3中N原子孤电子对数=4-3=1，即中心N原子有1孤电子对，VSEPR模型略去1孤电子对才是分子的实际构型，价层电子对数为4的VSEPR模型为正面体形，则NF3的实际构型为三角锥形。 二、等电子原理 1．含义：____________相同、____________相同的____________)互为等电子体。 2．内容：化学通式相同且______相等的分子或离子具有相同的__________和____________等结构特征。 3．特点：等电子体具有相似的______特征(立体结构和化学键类型)及______的性质，例如CO和N2的熔沸点、溶解性等都非常相近。 4．等电子原理的应用：利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的______构型。如SO2和O3的原子数目和价电子总数都相等，二者互为等电子体，中心原子都是______杂化，都是______形结构。 5．确定等电子体的方法：同主族______或同周期______元素替换，交换过程中注意______变化。变换过程中注意电荷变化，并伴有元素种类的改变 序号 方法 示例 1 竖换：把同族元素(同族原子价电子数相同) ______交换， 即可得到相应的等电子体 CO2与CS2、O3与SO2 2 横换：换______主族元素，这时候价电子发生变化，再通过得失电子使价电子总数相等 N2与CO 3 可以将分子变换为______，也可以将离子变换为______ O3与NO、CH4与NH；CO与CN－ 【名师小结】 常见的等电子体汇总 微粒 通式 价电子总数 立体构型 CO2、CNS－、NO、N AX2 16e－ 直线形 CO、NO、SO3 AX3 24e－ 平面三角形 SO2、O3、NO AX2 18e－ V形 SO、PO AX4 32e－ 正四面体形 PO、SO、ClO AX3 26e－ 三角锥形 CO、N2 AX 10e－ 直线形 CH4、NH AX4 8e－ 正四面体形 请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)NO2、SO2、BF3、NCl3分子中原子的最外层都不满足8电子稳定结构。(　　) (2)SO42-的立体结构是正四边形。(　　) (3)CH3+的立体结构是三角锥形。(　　) (4)由价层电子对互斥模型可知SnBr2分子中Sn—Br的键角小于180°。(　　) (5)中心原子杂化类型相同时，孤电子对数越多，键角越小。(　　) (6)NO2+的构型为平面三角形，氮的杂化方式为sp2杂化。(　　) (7)凡中心原子采取sp3杂化的分子，其VSEPR模型都是四面体。(　　) (8)AB3型的分子空间构型必为平面三角形。(　　) (9)价层电子对互斥理论中，π键电子对数不计入中心原子的价层电子对数。(　　) (10)NH3分子中中心原子上有一个未成键的孤电子对，它对成键电子对的排斥作用较强。(　　) ►问题一 如图所示为H2O分子的结构模型。 1．什么是成键电子对、孤电子对？其与中心原子的轨道数或价层电子对数有什么关系？ 2．成键电子对与孤电子对之间斥力大小顺序是什么？ 3．中心原子孤电子对数如何确定？ 4．氧原子的价电子排布式为2s22p2，两个2p轨道各有一个未成对电子，可分别与一个H原子的1s电子形成一个σ键，不须杂化。但事实是：氧原子形成了四个sp3杂化轨道，且键角是104.5°，空间结构为角形，怎么解释？ ►问题二 等电子原理是指两个或两个以上的分子或离子，它们的原子数目相同，电子数目也相同，常具有相似的电子结构，相似的几何构型，而且有时在性质上也有许多相似之处。 1．运用等电子原理预测分子或离子的空间构型时，能不能认为价电子数相等的两种微粒即为等电子体？ 2．分析比较N2和CO的结构和性质，你可以得出哪些结论？ 3．SiCl4、SO、SiO、PO四种微粒是等电子体吗？为什么？若是，微粒的空间结构是什么？ 4．NH3和H3O＋两种微粒是等电子体吗？为什么？若是，微粒的空间结构是什么？ ►问题三 二氧化钛(TiO2)是常用的、具有较高催化活性和稳定性的光催化剂，常用于污水处理。O2在其催化作用下，可将CN－氧化成CNO－，进而得到N2。 1．请写出一种与CN－互为等电子体的单质分子的结构式。 2．与CNO－互为等电子体的分子、离子化学式分别为________、________(各写一种)。 ►题型一 价电子对互斥理论(VSEPR理论)及运用 【典例1】下列分子或离子中，VSEPR模型名称与分子或离子的空间结构名称不一致的是(　　) A．CO2 B．CO C．H2O D．CCl4 【解题技巧】 1．确定中心原子A的价电子数目 (1)对于ABm型分子，中心原子的杂化轨道数可以这样计算。 n＝(中心原子的价电子数＋配位原子的成键电子数) 例如： 代表物 杂化轨道数(n) 杂化轨道类型 CO2 (4＋0)＝2 sp CH2O (4＋2＋0)＝3 sp2 CH4 (4＋4)＝4 sp3 SO2 (6＋0)＝3 sp2 NH3 (5＋3)＝4 sp3 H2O (6＋2)＝4 sp3 (2)离子的杂化轨道计算 n＝(中心原子的价电子数＋配位原子的成键电子数±电荷数)。 代表物 杂化轨道数(n) 杂化轨道类型 NO (5＋1)＝3 sp2 NH (5－1＋4)＝4 sp3 2．确定价电子对的空间结构 由于价电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能地相互远离。价电子对的空间结构与价电子对数目的关系如下表： 价电子对数目 2 3 4 5 6 价电子对结构 直线形 三角形 正四面体形 三角双锥形 正八面体形 中心原子的价电子对数的方法如下： 【变式1-1】下列分子或离子中，中心原子价层电子对的立体构型为正四面体形且分子或离子的立体构型为V形的是(　　) A．NH B．PH3 C．H3O＋ D．OF2 【变式-2】下列离子的VSEPR模型与其空间结构一致的是( ) A．SO32- B．ClO4- C．NO2- D．ClO3- 【变式1-3】用价层电子对互斥模型可以预测许多分子或离子的空间构型，也可推测键角大小，下列判断正确的是(　　) A．PCl3为平面三角形 B．SO3与CO32-为平面三角形 C．SO2键角大于120° D．BF3是三角锥形分子 ►题型二 等电子原理在确定分子结构中的应用 【典例2】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NH互为等电子体，键角均为60° B．NO和CO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”式重叠的轨道 【归纳总结】 1．常见的等电子体及空间构型 等电子类型 常见等电子体 空间构形 2原子10电子 N2、CN－、C、CO、NO＋ 直线形 2原子14电子 F2、O、Cl2 直线形 3原子16电子 CO2、N2O、CNO－、N、NO、SCN－、HgCl2、BeCl2(g) 直线形 3原子18电子 O3、SO2、NO V形 4原子8电子 NH3、PH3、CH、H3O＋ 三角锥形 4原子24电子 SO3(g)、CO、NO、PO、BF3 平面三角形 4原子26电子 SO、ClO、BrO、IO、XeO3 三角锥形 5原子8电子 CH4、SiH4、NH、PH、BH 正四面体形 5原子32电子 CCl4、SiF4、SiO、SO、ClO、PO、CF4 正四面体形 七原子48电子 SF6、PF6-、SiF62―、AlF63― 正八面体 2．等电子体的换算方法 原子总数相同、价电子总数相同的粒子互为等电子体，根据等电子体定义，寻找等电子体的常用方法就是换原子 ①技巧一(竖换—同族替换) 换同族原子(同族原子价电子数相同) 以寻找NH3的等电子体为例 NH3PH3、AsH3 ②方法二(横换—左右移位) 换相邻族的原子，这时价电子发生变化，再通过得失电子使价电子总数相等 以寻找CO的等电子体为例 COCN—，CN—C22— CON2 【变式2-1】下列各组微粒属于等电子体的是(　　) A．12CO2和14CO B．H2O和NH3 C．NO＋和CN－ D．NO和CO 【变式2-2】根据等电子原理，下列各组分子或离子的空间构型不相似的是(　　) A．SO2和O3 B．NH和CH4 C．H3O＋和NH3 D．CO2和H2O 【变式2-3】通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同，下列有关说法中正确的是( ) A．NH3和PH3是等电子体，键角相同 B．NO3-和SO3是等电子体，均为平面三角形结构 C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构 D．已知B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道 1．下列微粒中，含有孤电子对的是(　　) A．SiH4 B．CH4 C．H2O D．NH 2．硒(Se)是第ⅥA族元素，则SeS3的分子构型是(　　) A．正四面体形 B．V形 C．三角锥形 D．平面三角形 3．下列物质中，分子的立体结构与水分子相似的是(　　) A．CO2　　 　B．H2S　　 　C．PCl3　 　　D．SiCl4 4．H2O2的结构式为H—O—O—H，下列有关H2O2的说法正确的是(　　) A．是直线形分子 B．是三角锥形分子 C．氧原子有1对孤电子对 D．氧原子的价层电子对数为4 5．用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体结构，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 6．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σ键电子对 B．孤电子对数由分子式来确定 C．分子的立体构型是价层电子对互斥的结果 D．孤电子对数等于π键数 7．若ABn的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对，根据价层电子对互斥理论，下列说法正确的是(　　) A．若n＝2，则分子的立体结构为V形 B．若n＝3，则分子的立体结构为三角锥形 C．若n＝4，则分子的立体结构为正四面体形 D．以上说法都不正确 8．下列不属于等电子体的是( ) A．NO+、C22- B．O3和SCN- C．BO33-、BF3 D．SiF4、PO43- 9．CH、—CH3、CH都是重要的有机反应中间体，有关它们的说法正确的是(　　) A．它们互为等电子体，碳原子均采取sp2杂化 B．CH与NH3、H3O＋互为等电子体，中心原子均为sp3杂化，几何构型均为正四面体形 C．CH中的碳原子采取sp2杂化，所有原子共平面 D．CH中的碳原子采取sp3杂化，所有原子均共面 10．指出下列分子或离子的中心原子杂化轨道类型，并判断分子或离子的空间结构。 (1)GeCl4中Ge的杂化轨道类型为________，分子空间结构为________________。 (2)AsCl3中As的杂化轨道类型为________，分子空间结构为________________。 (3)SeO中Se的杂化轨道类型为________，离子空间结构为________________。 (4)BCl3中的B采用________杂化，空间结构为________________________。 (5)PH3中的P采用________杂化，空间结构为________________________。 (6)NO中的N采用________杂化，空间结构为________________________。 11．(1)SeO3的空间结构为______________，SeO的VSEPR模型为______________。 (2)与SeO3互为等电子体的一种阴离子为________(填化学式)。 (3)SCl和PCl3互为等电子体，SCl的空间结构是______________。S—Cl键的键长________P—Cl键的键长(填“>”“＝”或“<”)，原因是____________________。 (4)碳负离子(CH)的空间结构为___________________________________， 与CH互为等电子体的一种分子是________(填化学式)。 12．已知原子总数相同、价电子总数相等的微粒称为等电子体，等电子体的结构相似。据此回答下列问题： (1)SCN－、NO的价电子总数都是16，因此它们的结构与第二周期中的两种元素组成的________分子的结构相似，该分子呈________形。 (2)CO、NO等微粒具有相同的通式AX3，且价电子总数都是________，因此它们的结构与由ⅥA族的两种元素组成的________分子的结构相似，呈________形。 13．试回答下列问题： (1)利用价层电子对互斥理论推断下列分子或离子的立体构型： SeO3________；SCl2________；NO________； NO________；HCHO________；HCN________。 (2)利用价层电子对互斥理论推断键角的大小： ①甲醛中H—C—H的键角________120°(填“＞”“＜”或“＝”，下同)； ②SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角________120°； ③PCl3分子中，Cl—P—Cl的键角________109.5°。 14．A、B、C、D、E为五种由短周期元素构成的微粒，它们都有10个电子，其结构特点如下： 微粒 A B C D E 原子核数 双核 多核 单核 多核 多核 电荷数 1－ 0 2＋ 1＋ 0 其中：B是由极性键构成的4原子分子，A和D可以形成B和E。 (1)A、C、E的化学式是：A________，C________， E________。 (2)B分子是________分子(填“极性”或“非极性”)，室温下，等物质的量的B与盐酸反应后，溶液pH________7(填“＜”“＞”或“＝”)。 (3)B、E两种分子的空间构型分别为：B________， E________。 1．下列描述中正确的是(　　) A．CS2分子的空间构型为V形 B．ClO的空间构型为平面三角形 C．SF6中每个原子均满足最外层8电子稳定结构 D．SiF4和SO的中心原子均为sp3杂化 2．根据价电子对互斥理论及杂化轨道理论判断NF3分子的空间构型和中心原子的杂化方式为(　　) A．直线形，sp1杂化 B．三角形，sp2杂化 C．三角锥形，sp2杂化 D．三角锥形，sp3杂化 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 ⅣA ⅤA ⅣA ⅥA 分子通式 AB4 AB3 AB2 AB2 立体结构 正四面体形 平面三角形 直线形 Ⅴ形 4．下列粒子的VSEPR模型为四面体且其空间结构为V形的是( ) A．SO2 B．SO42- C．H3O+ D．OF2 5．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和NH B．H3O＋和ClO C．NO和CH D．PO和SO 6．由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。根据上述原理，下列各对粒子中，空间结构相似的是(　　) A．SO2与O3 B．CO2与NO2 C．CS2与NO2 D．PCl3与BF3 7．原子数目和价电子总数都相等的分子或离子互为等电子体，等电子体具有相似的空间构型。下列各组分子或离子的空间构型不相似的是( ) A．O3和SO2 B．N2O和CO2 C．CO和N2 D．CS2和NO2 8．用层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间结构，也可推测键角大小，下列判断正确的是(　　) A．CS2是角形分子 B．SnBr2键角大于120° C．BF3是三角锥形分子 D．NH键角等于109°28′ 9．用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是( ) A．SO2、CO2都是直线形的分子 B．H2O键角为，O3键角为 C．BF3和PCl5都是三角锥形的分子 D．CO32-、SO3都是平面三角形的粒子 10．下列离子的VSEPR模型与其空间结构一致的是( ) A．SO32- B．ClO4- C．NO2- D．ClO3- 11．反应CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑可用于实验室制备CO2气体。下列有关该反应中各物质的说法正确的是( ) A．CO2和H2O均为三原子分子，二者空间结构相同 B．CaCO3中阴离子的VSEPR模型为四面体 C．键角由大到小的顺序为CO2＞CO32-＞H2O D．根据VSEPR模型可知，CaCl2的空间结构为直线形 12．试回答下列问题： (1)指出下列分子或离子的空间构型：PO________；CS2________________。 (2)有两种活性反应中间体微粒，它们的微粒中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据如图所示的两种微粒的球棍模型，写出相应的化学式：A________；B________。 (3)按要求写出由第2周期非金属主族元素原子构成的分子的化学式： 平面三角形分子________，三角锥形分子________，正四面体形分子________。 (4)下列微粒的键角由大到小的顺序为________(填序号)。 ①HCN　②SiF4　③SCl2　④CO　⑤H3O＋ 13．X、Y、Z均为短周期元素，可形成X2Z和YZ2两种化合物。X、Y、Z的原子序数依次增大，X原子的K层的电子数目只有一个，Y位于X的下一周期，它的最外层电子数比K层多2个，而Z原子核外的最外层电子数比次外层电子数少2个。 (1)它们的元素符号分别为X________；Y________；Z________； (2)用价电子对互斥理论判断： 物质 价电子对数 轨道杂化形式 分子的形状 成键电子对数 孤电子对数 X2Z YZ2 14．等电子体的结构相似、物理性质相近，称为等电子原理。如N2和CO为等电子体。下表为部分元素等电子体分类、空间构型表。 等电子体类型 代表物质 空间构型 四原子24电子等电子体 SO3 平面三角形 四原子26电子等电子体 SO 三角锥形 五原子32电子等电子体 CCl4 四面体形 试回答下列问题： (1)下面物质分子或离子的空间构型： BrO________，CO________，PO________。 (2)由第二周期元素组成，与F2互为等电子体的离子有________。 (3)C2O和________是等电子体，C2O离子具有较强的还原性，它能使酸性KMnO4溶液褪色，Mn原子在元素周期表中的位置是__________，价电子构型为________________。 (4)HN3称为叠氮酸，常温下为无色有刺激性气味的液体。N的空间构型是________，与N互为等电子体的分子的化学式为________(写一种)。NH的电子式为________。 (5)已知H3B·NH3在一定条件下可逐步释放出氢气最终转化为氮化硼，因此可作为储氢材料。H3B·NH3的等电子体的化学式为________。 ( 12 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第2章 微粒间相互作用与物质性质 第2节 共价键与分子的空间结构 第2课时 价电子对互斥理论 等电子原理 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/题型解读 典题举一反三，应用触类旁通 07/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1．理解价电子对互斥理论和等电子原理，能根据有关理论、原理判断简单分子或离子的空间结构。 2．通过分析常见分子或离子的空间结构，构建利用杂化轨道理论、电子对互斥理论的认知模型。 重点：应用价层电子对互斥模型预测简单分子或离子的空间结构。 难点：中心原子上的孤电子对数的计算。 一、价电子对互斥理论 1．价电子对互斥理论的基本内容：分子中的价电子对(成键电子对)和孤电子对由于相互排斥作用，尽可能趋向彼此远离。 (1)当中心原子的价电子全部参与成键时，为使价电子斥力最小，就要求尽可能采取对称结构。 (2)当中心原子的价电子部分参与成键时，未参与成键的孤电子对与成键电子对之间及孤电子对之间、成键电子对之间的斥力不同，从而影响分子的空间构型。 (3)电子对之间的夹角越大，相互之间的斥力越小。 (4)成键电子对之间斥力由大到小顺序：叁键—叁键＞叁键—双键＞双键—双键＞双键—单键＞单键—单键。 (5)含孤电子对的斥力由大到小顺序：孤电子对—孤电子对＞孤电子对—单键＞单键—单键。 2．价电子对互斥理论与分子的空间构型 (1)中心原子中的价电子全部参与形成共价键的分子的空间构型 ABn 空间构型 范例 n＝2 直线形 CO2、BeCl2 n＝3 平面三角形 CH2O、BF3 n＝4 正四面体形 CH4、CCl4 n＝5 三角双锥形 PCl5 n＝6 正八面体形 SF6 (2)中心原子上有孤电子对(价电子中未参与形成共价键的电子对)的分子的空间构型：中心原子上的孤电子对占据中心原子周围的空间，与成键电子对互相排斥，使分子的空间构型发生变化，如： ①H2O为AB2型分子，氧原子上的两对孤电子对参与互相排斥，所以H2O分子的空间构型为V形而不是直线形。 ②NH3分子中氮原子上有一对孤电子对参与互相排斥，故NH3的空间构型不能为平面三角形。 ③常见分子的价电子对互斥模型和空间构型 σ键成键电子对数 孤电子对数 价电子对数目 电子对的排列方式 价电子对 空间构型 分子或离子的空间构型　　 实例 2 0 2 直线形 直线形 BeCl2、CO2 3 0 3 三角形 平面三角形 BF3、BCl3 2 1 V形 PbCl2 4 0 4 四面 体形 正四面体形 CH4、CCl4 3 1 三角锥形 NH3 2 2 V形 H2O (1)ABm型分子中心原子价电子对数目的计算方法 ABm型分子(A是中心原子，B是配位原子)中价电子对数n的计算： n＝ (2)在计算中心原子的价电子对数时应注意如下规定 ①作为配位原子，卤素原子和H原子均提供1个电子，氧族元素的原子不提供电子。 ②作为中心原子，卤素原子按提供7个电子计算，氧族元素的原子按提供6个电子计算。 ③对于复杂离子，在计算价电子对数时，还应加上负离子的电荷数或减去正离子的电荷数。如PO中P原子价电子数应加上3，而NH中N原子的价电子数应减去1。 ④计算电子对数时，若剩余1个电子，即出现奇数电子，也把这个单电子当作1对电子处理。 ⑤双键、叁键等多重键作为1对电子看待。 【名师点拨】 以CO2、NH4+、NF3为例分析空间构型： (1)CO2：中心C原子的价电子为4，配位原子为氧原子，不计算配位原子数，中心C原子的价层电子对数=4/2=2，中心碳原子与两个氧原子结合，故CO2中C原子孤电子对数=2-2=0，即中心C原子无孤电子对，VSEPR模型就是分子的实际构型，价层电子对数为2的VSEPR模型为直线形，则CO2的实际构型为直线形。 (2)NH4+：中心N原子的价电子为5，配位原子为氢原子，配位原子数为4，NH4+带1个正电荷，中心N原子的价层电子对数=(5+4-1)/2=4，中心N原子与4个氢原子结合，故NH4+中N原子孤电子对数=4-4=0，即中心N原子无孤电子对，VSEPR模型就是分子的实际构型，价层电子对数为4的VSEPR模型为正面体形，则NH4+的实际构型为正四面体形。 (3)NF3：中心N原子的价电子为5，配位原子为氟原子，配位原子数为3，不带电荷，中心N原子的价层电子对数=(5+3)/2=4，中心N原子与3个氟原子结合，故NF3中N原子孤电子对数=4-3=1，即中心N原子有1孤电子对，VSEPR模型略去1孤电子对才是分子的实际构型，价层电子对数为4的VSEPR模型为正面体形，则NF3的实际构型为三角锥形。 二、等电子原理 1．含义：原子总数相同、价电子总数相同的分子(或离子)互为等电子体。 2．内容：化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子具有相同的空间构型和化学键类型等结构特征。 3．特点：等电子体具有相似的结构特征(立体结构和化学键类型)及相近的性质，例如CO和N2的熔沸点、溶解性等都非常相近。 4．等电子原理的应用：利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的立体构型。如SO2和O3的原子数目和价电子总数都相等，二者互为等电子体，中心原子都是sp2杂化，都是V形结构。 5．确定等电子体的方法：同主族代换或同周期相邻元素替换，交换过程中注意电荷变化。变换过程中注意电荷变化，并伴有元素种类的改变 序号 方法 示例 1 竖换：把同族元素(同族原子价电子数相同)上下交换， 即可得到相应的等电子体 CO2与CS2、O3与SO2 2 横换：换相邻主族元素，这时候价电子发生变化，再通过得失电子使价电子总数相等 N2与CO 3 可以将分子变换为离子，也可以将离子变换为分子 O3与NO、CH4与NH；CO与CN－ 【名师小结】 常见的等电子体汇总 微粒 通式 价电子总数 立体构型 CO2、CNS－、NO、N AX2 16e－ 直线形 CO、NO、SO3 AX3 24e－ 平面三角形 SO2、O3、NO AX2 18e－ V形 SO、PO AX4 32e－ 正四面体形 PO、SO、ClO AX3 26e－ 三角锥形 CO、N2 AX 10e－ 直线形 CH4、NH AX4 8e－ 正四面体形 请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)NO2、SO2、BF3、NCl3分子中原子的最外层都不满足8电子稳定结构。(　　) (2)SO42-的立体结构是正四边形。(　　) (3)CH3+的立体结构是三角锥形。(　　) (4)由价层电子对互斥模型可知SnBr2分子中Sn—Br的键角小于180°。(　　) (5)中心原子杂化类型相同时，孤电子对数越多，键角越小。(　　) (6)NO2+的构型为平面三角形，氮的杂化方式为sp2杂化。(　　) (7)凡中心原子采取sp3杂化的分子，其VSEPR模型都是四面体。(　　) (8)AB3型的分子空间构型必为平面三角形。(　　) (9)价层电子对互斥理论中，π键电子对数不计入中心原子的价层电子对数。(　　) (10)NH3分子中中心原子上有一个未成键的孤电子对，它对成键电子对的排斥作用较强。(　　) 【答案】(1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√ (6)× (7)√ (8)× (9)√ (10)√ ►问题一 如图所示为H2O分子的结构模型。 1．什么是成键电子对、孤电子对？其与中心原子的轨道数或价层电子对数有什么关系？ 【答案】分子或离子中，中心原子与其他原子以共价键结合的电子对为成键电子对，中心原子上不参与成键的电子对为孤电子对，两者之和等于中心原子的轨道数，也等于价层电子对数。 2．成键电子对与孤电子对之间斥力大小顺序是什么？ 【答案】三键—三键＞三键—双键＞双键—双键＞双键—单键＞单键—单键，即：lp—lp≫lp—bp＞bp—bp。 3．中心原子孤电子对数如何确定？ 【答案】中心原子上的孤电子对数＝(a－xb)。 a为中心原子的价电子数；x为与中心原子结合的原子数；b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数。 4．氧原子的价电子排布式为2s22p2，两个2p轨道各有一个未成对电子，可分别与一个H原子的1s电子形成一个σ键，不须杂化。但事实是：氧原子形成了四个sp3杂化轨道，且键角是104.5°，空间结构为角形，怎么解释？ 【答案】在形成水分子时，O的2s轨道和2p轨道发生了sp3杂化，形成四个sp3杂化轨道，呈正四面体形。其中两个sp3杂化轨道中各有一个未成对电子，另外两个sp3杂化轨道已有两对孤电子对，不再成键。氧原子与氢原子化合时，O的sp3杂化轨道与H的1s轨道重叠，形成两个σ键。由于两对孤电子对的电子云密集在O的周围，对两个成键的电子对有更大的排斥作用，使O—H键之间的键角被压缩，因此H2O分子的空间结构为角形。 ►问题二 等电子原理是指两个或两个以上的分子或离子，它们的原子数目相同，电子数目也相同，常具有相似的电子结构，相似的几何构型，而且有时在性质上也有许多相似之处。 1．运用等电子原理预测分子或离子的空间构型时，能不能认为价电子数相等的两种微粒即为等电子体？ 【答案】不能。必须注意等电子体用于成键的轨道具有相似性。可采用同族元素互换法、价电子迁移法、电子-电荷互换法判断等电子体。 2．分析比较N2和CO的结构和性质，你可以得出哪些结论？ 【答案】CO分子和N2分子具有相同的原子总数、相同的价电子数，即等电子体，其性质相近。 3．SiCl4、SO、SiO、PO四种微粒是等电子体吗？为什么？若是，微粒的空间结构是什么？ 【答案】SiCl4、SO、SiO、PO四种微粒的组成通式和价电子总数都相等，互为等电子体，都呈四面体构型。 4．NH3和H3O＋两种微粒是等电子体吗？为什么？若是，微粒的空间结构是什么？ 【答案】NH3和H3O＋两种微粒的组成通式和价电子总数都相等，是等电子体，其空间结构相似(三角锥形)。 ►问题三 二氧化钛(TiO2)是常用的、具有较高催化活性和稳定性的光催化剂，常用于污水处理。O2在其催化作用下，可将CN－氧化成CNO－，进而得到N2。 1．请写出一种与CN－互为等电子体的单质分子的结构式。 【答案】用O原子替换CN－中的N原子，同时减少1个负电荷，用N原子替换CN－中的C原子，同时减少1个负电荷，分别得到CN－的两种等电子体CO和N2。 2．与CNO－互为等电子体的分子、离子化学式分别为________、________(各写一种)。 【答案】用O原子替换CNO－中的N原子同时要去掉1个负电荷可得CNO－的等电子体CO2，用S替换CO2中的O原子得等电子体CS2，CO与N2互为等电子体，用N2替换CNO－中的CO可得等电子体N，用N原子替换CNO－中的C原子同时要去掉1个负电荷得其等电子体N2O。 ►题型一 价电子对互斥理论(VSEPR理论)及运用 【典例1】下列分子或离子中，VSEPR模型名称与分子或离子的空间结构名称不一致的是(　　) A．CO2 B．CO C．H2O D．CCl4 【答案】C 【解析】CO2分子中C原子价层电子对数是2，VSEPR模型为直线形，中心原子不含孤电子对，分子结构为直线形，VSEPR模型与空间结构一致，A不符合题意；CO含有3个σ键，中心原子C原子的孤电子对数＝×(4＋2－2×3)＝0，所以中心空间C原子价层电子对数是3，VSEPR模型为平面三角形，不含孤电子对，CO的空间结构为平面三角形，VSEPR模型与空间结构一致，B不符合题意；水分子中中心原子O原子的价电子对数＝2＋×(6－2×1)＝4，VSEPR模型为正四面体形，中心原子O原子含有2对孤电子对，则水分子的空间结构是角形，VSEPR模型与空间结构不一致，C符合题意；CCl4分子中，中心原子C原子的价电子对数＝4＋×(4－1×4)＝4，VSEPR模型为正四面体形，中心原子不含孤电子对，空间结构为正四面体形，VSEPR模型与空间结构一致，D不符合题意。 【解题技巧】 1．确定中心原子A的价电子数目 (1)对于ABm型分子，中心原子的杂化轨道数可以这样计算。 n＝(中心原子的价电子数＋配位原子的成键电子数) 例如： 代表物 杂化轨道数(n) 杂化轨道类型 CO2 (4＋0)＝2 sp CH2O (4＋2＋0)＝3 sp2 CH4 (4＋4)＝4 sp3 SO2 (6＋0)＝3 sp2 NH3 (5＋3)＝4 sp3 H2O (6＋2)＝4 sp3 (2)离子的杂化轨道计算 n＝(中心原子的价电子数＋配位原子的成键电子数±电荷数)。 代表物 杂化轨道数(n) 杂化轨道类型 NO (5＋1)＝3 sp2 NH (5－1＋4)＝4 sp3 2．确定价电子对的空间结构 由于价电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能地相互远离。价电子对的空间结构与价电子对数目的关系如下表： 价电子对数目 2 3 4 5 6 价电子对结构 直线形 三角形 正四面体形 三角双锥形 正八面体形 中心原子的价电子对数的方法如下： 【变式1-1】下列分子或离子中，中心原子价层电子对的立体构型为正四面体形且分子或离子的立体构型为V形的是(　　) A．NH B．PH3 C．H3O＋ D．OF2 【答案】D 【解析】中心原子价层电子对的立体构型为正四面体形，且分子或离子的立体构型为V形的只有3个原子构成的分子或离子，OF2为V形结构。A选项NH是三角锥形的NH3结合了一个H＋，呈正四面体形，B项中PH3为三角锥形，C中H3O＋是V形的H2O结合了一个H＋，呈三角锥形。 【变式-2】下列离子的VSEPR模型与其空间结构一致的是( ) A．SO32- B．ClO4- C．NO2- D．ClO3- 【答案】B 【解析】A项，亚硫酸根离子中硫原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1，离子的VSEPR模型为正四面体形，空间结构为三角锥形，所以离子的空间结构模型与空间结构不一致，故A错误；B项，高氯酸根离子中氯原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为0，离子的VSEPR模型和空间结构都为正四面体形，所以离子的空间结构模型与空间结构一致，故B正确；C项，亚硝酸根离子中氮原子的价层电子对数为3，孤对电子对数为1，离子的VSEPR模型为三角锥形，空间结构为V形，所以离子的空间结构模型与空间结构不一致，故C错误；D项，氯酸根离子中氯原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1，离子的VSEPR模型为正四面体形，空间结构为三角锥形，所以离子的空间结构模型与空间结构不一致，故D错误；故选B。 【变式1-3】用价层电子对互斥模型可以预测许多分子或离子的空间构型，也可推测键角大小，下列判断正确的是(　　) A．PCl3为平面三角形 B．SO3与CO32-为平面三角形 C．SO2键角大于120° D．BF3是三角锥形分子 【答案】B 【解析】PCl3分子中，P原子的价层电子对数为3+×(5-3×1)=4，含有1个孤电子对，分子应为三角锥形，A错误；SO3和CO32-中S和C的价层电子对数均为3，中心原子无孤电子对，微粒结构均为平面三角形，B项正确；SO2的中心原子为硫原子，其价层电子对数为2+×(6-2×2)=3，有1个孤电子对，孤电子对对两个成键电子对的斥力大，键角小于120°，C错误；BF3的中心原子为B原子，其价层电子对数为3+×(3-3×1)=3，无孤电子对，空间结构为平面三角形，D错误。 ►题型二 等电子原理在确定分子结构中的应用 【典例2】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NH互为等电子体，键角均为60° B．NO和CO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”式重叠的轨道 【答案】B 【解析】CH4和NH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；NO和CO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”式重叠的轨道，故D错误。 【归纳总结】 1．常见的等电子体及空间构型 等电子类型 常见等电子体 空间构形 2原子10电子 N2、CN－、C、CO、NO＋ 直线形 2原子14电子 F2、O、Cl2 直线形 3原子16电子 CO2、N2O、CNO－、N、NO、SCN－、HgCl2、BeCl2(g) 直线形 3原子18电子 O3、SO2、NO V形 4原子8电子 NH3、PH3、CH、H3O＋ 三角锥形 4原子24电子 SO3(g)、CO、NO、PO、BF3 平面三角形 4原子26电子 SO、ClO、BrO、IO、XeO3 三角锥形 5原子8电子 CH4、SiH4、NH、PH、BH 正四面体形 5原子32电子 CCl4、SiF4、SiO、SO、ClO、PO、CF4 正四面体形 七原子48电子 SF6、PF6-、SiF62―、AlF63― 正八面体 2．等电子体的换算方法 原子总数相同、价电子总数相同的粒子互为等电子体，根据等电子体定义，寻找等电子体的常用方法就是换原子 ①技巧一(竖换—同族替换) 换同族原子(同族原子价电子数相同) 以寻找NH3的等电子体为例 NH3PH3、AsH3 ②方法二(横换—左右移位) 换相邻族的原子，这时价电子发生变化，再通过得失电子使价电子总数相等 以寻找CO的等电子体为例 COCN—，CN—C22— CON2 【变式2-1】下列各组微粒属于等电子体的是(　　) A．12CO2和14CO B．H2O和NH3 C．NO＋和CN－ D．NO和CO 【答案】C 【解析】根据等电子体的条件①原子总数相同，②最外层电子数之和相等判断，NO＋和CN－属于等电子体。 【变式2-2】根据等电子原理，下列各组分子或离子的空间构型不相似的是(　　) A．SO2和O3 B．NH和CH4 C．H3O＋和NH3 D．CO2和H2O 【答案】D 【解析】D项中，CO2分子和H2O分子原子总数相等，价电子总数前者为16，后者为10，二者不属于等电子体，则空间构型不相似。 【变式2-3】通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同，下列有关说法中正确的是( ) A．NH3和PH3是等电子体，键角相同 B．NO3-和SO3是等电子体，均为平面三角形结构 C．H3O＋和PCl3是等电子体，均为三角锥形结构 D．已知B3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道 【答案】B 【解析】A项，NH3和PH3原子总数和价电子总数相同，是等电子体，N和P的电负性不同，故键角不相同，A错误；B项，NO3-和SO3原子总数和价电子总数相同，是等电子体，NO3-的N和SO3中的S均为sp2杂化，故均为平面三角形结构，B正确；C项，H3O＋和PCl3的价电子总数不相等，不互为等电子体，C错误；D项，已知B3N3H6和苯是等电子体，苯分子中存在“肩并肩”式重叠的轨道，故B3N3H6分子中也存在“肩并肩”式重叠的轨道，D错误； 故选B。 1．下列微粒中，含有孤电子对的是(　　) A．SiH4 B．CH4 C．H2O D．NH 【答案】C 【解析】依据中心原子孤电子对数的计算公式：SiH4中Si的孤电子对数＝(4－4×1)＝0，CH4中C的孤电子对数＝(4－4×1)＝0，H2O中O的孤电子对数＝(6－2×1)＝2，NH中N的孤电子对数＝(5－1－4×1)＝0，故选C。 2．硒(Se)是第ⅥA族元素，则SeS3的分子构型是(　　) A．正四面体形 B．V形 C．三角锥形 D．平面三角形 【答案】D 【解析】SeS3中的Se原子呈＋6价，Se原子的价层电子对全部用于形成共价键，Se周围有3个硫原子，故其分子构型为平面三角形，D项正确。 3．下列物质中，分子的立体结构与水分子相似的是(　　) A．CO2　　 　B．H2S　　 　C．PCl3　 　　D．SiCl4 【答案】B 【解析】H2S中S原子与H2O中O原子的成键电子对数和孤电子对数都相同，故分子立体结构相似。 4．H2O2的结构式为H—O—O—H，下列有关H2O2的说法正确的是(　　) A．是直线形分子 B．是三角锥形分子 C．氧原子有1对孤电子对 D．氧原子的价层电子对数为4 【答案】D 【解析】H2O2中的每个氧原子有6个价电子，形成了2个σ键，故还有4个电子没有成键，孤电子对数为2，价层电子对数为4，C项错误，D项正确；以氧为中心的三个原子呈V形结构，H2O2中相当于有两个V形结构，故不可能是直线形或三角锥形分子，A、B项错误。 5．用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体结构，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 【答案】D 【解析】H2S与H2O类似，中心原子S上有2对孤电子对，为了减小孤电子对的排斥作用，只能将H和孤电子对相间排列，H2S分子构型呈V形；BF3分子的中心原子B上无孤电子对，当分子构型呈平面三角形时，成键电子对之间的斥力最小，分子最稳定。故选D。 6．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σ键电子对 B．孤电子对数由分子式来确定 C．分子的立体构型是价层电子对互斥的结果 D．孤电子对数等于π键数 【答案】C 【解析】价层电子对数是σ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。 7．若ABn的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对，根据价层电子对互斥理论，下列说法正确的是(　　) A．若n＝2，则分子的立体结构为V形 B．若n＝3，则分子的立体结构为三角锥形 C．若n＝4，则分子的立体结构为正四面体形 D．以上说法都不正确 【答案】C 【解析】若中心原子A上没有未用于成键的孤电子对，则根据斥力最小的原则，当n＝2时，分子的立体结构为直线形；当n＝3时，分子的立体结构为平面三角形；当n＝4时，分子的立体结构为正四面体形。 8．下列不属于等电子体的是( ) A．NO+、C22- B．O3和SCN- C．BO33-、BF3 D．SiF4、PO43- 【答案】B 【解析】A项，NO+、C22-，原子数都是2，价电子数都是10，属于等电子体，A不符合题意；B项，O3和SCN-，原子数都是3，价电子数前者为18，后者为16，不属于等电子体，B符合题意；C项，BO33、BF3，原子数都是4，价电子数都是24，属于等电子体，C不符合题意；D项，SiF4、PO43-，原子数都是 5，价电子数都是32，属于等电子体，D不符合题意；故选B。 9．CH、—CH3、CH都是重要的有机反应中间体，有关它们的说法正确的是(　　) A．它们互为等电子体，碳原子均采取sp2杂化 B．CH与NH3、H3O＋互为等电子体，中心原子均为sp3杂化，几何构型均为正四面体形 C．CH中的碳原子采取sp2杂化，所有原子共平面 D．CH中的碳原子采取sp3杂化，所有原子均共面 【答案】C 【解析】CH、—CH3、CH中原子个数相等但价电子总数不等，不互为等电子体，A项错误。CH与NH3、H3O＋中原子个数相等、价电子总数相等，互为等电子体，CH中碳原子价层电子对数是4且孤电子对数为1，NH3中氮原子价层电子对数是4且孤电子对数为1、H3O＋中氧原子价层电子对数是4且孤电子对数为1，三者中心原子都为sp3杂化，几何构型都为三角锥形，B项错误。CH中碳原子价层电子对数是3且不含孤电子对，所以碳原子采取sp2杂化，为平面三角形，所有原子共平面，C项正确，D项错误。 10．指出下列分子或离子的中心原子杂化轨道类型，并判断分子或离子的空间结构。 (1)GeCl4中Ge的杂化轨道类型为________，分子空间结构为________________。 (2)AsCl3中As的杂化轨道类型为________，分子空间结构为________________。 (3)SeO中Se的杂化轨道类型为________，离子空间结构为________________。 (4)BCl3中的B采用________杂化，空间结构为________________________。 (5)PH3中的P采用________杂化，空间结构为________________________。 (6)NO中的N采用________杂化，空间结构为________________________。 【答案】(1)sp3　正四面体形　(2)sp3　三角锥形　 (3)sp3　正四面体形　(4)sp2　平面三角形　(5)sp3　三角锥形　(6)sp2　角形 【解析】(1)GeCl4：Ge的价电子对数＝4＋×(4－4×1)＝4＋0＝4，Ge采用sp3杂化，因为中心原子上没有孤电子对，故分子空间结构为正四面体形。(2)AsCl3：As的价电子对数＝3＋×(5－3×1)＝3＋1＝4，As采用sp3杂化，因为中心原子上有1对孤电子对，故分子空间结构为三角锥形。(3)SeO：Se的价电子对数＝4＋×(6＋2－4×2)＝4＋0＝4，Se采用sp3杂化，因为中心原子上没有孤电子对，故离子空间结构为正四面体形。(4)BCl3：B采用sp2杂化，三个杂化轨道分别与三个Cl形成σ键，没有孤电子对，分子空间结构为平面三角形。(5)PH3：P采用sp3杂化，其中一个杂化轨道上有一对电子不参与成键，另外三个杂化轨道分别与三个H形成σ键，由于一对孤电子对的存在，三个H不可能平均占据P周围的空间，而是被孤电子对排斥到一侧，形成三角锥形结构。(6)NO：N采用sp2杂化，其中两个杂化轨道分别与两个O形成σ键，另一个杂化轨道有一对孤电子对，未杂化的p轨道与两个O上的p轨道形成π键，离子空间结构为角形。 11．(1)SeO3的空间结构为______________，SeO的VSEPR模型为______________。 (2)与SeO3互为等电子体的一种阴离子为________(填化学式)。 (3)SCl和PCl3互为等电子体，SCl的空间结构是______________。S—Cl键的键长________P—Cl键的键长(填“>”“＝”或“<”)，原因是____________________。 (4)碳负离子(CH)的空间结构为___________________________________， 与CH互为等电子体的一种分子是________(填化学式)。 【答案】(1)平面三角形　四面体形 (2)CO(或NO、SiO) (3)三角锥形　＜　S原子半径小于P原子半径，故S—Cl键要比P—Cl键短 (4)三角锥形　NH3(或PH3) 【解析】(1)SeO3的中心原子Se原子的价电子对数是3，且不存在孤电子对，所以其空间结构为平面三角形；SeO的中心原子Se原子的层电子对数是3＋＝4，所以其VSEPR模型为四面体形。(2)等电子体的原子总数相同、价电子总数相同，故与SeO3互为等电子体的阴离子为CO、NO或SiO。(3)SCl中中心原子S原子的价电子对数＝σ键个数＋孤电子对数＝3＋×(6－1－3×1)＝4，且含1对孤电子对，所以其空间结构为三角锥形；键长与形成键的原子半径有关，S原子半径小于P原子半径，故S—Cl键键长比P—Cl键键长小。(4)CH中中心原子C原子的价电子对数＝3＋×(4＋1－3×1)＝4，且含1对孤电子对，故其空间结构为三角锥形；等电子体的原子总数相等、价电子总数相等，因此与CH互为等电子体的分子可以为NH3或PH3。 12．已知原子总数相同、价电子总数相等的微粒称为等电子体，等电子体的结构相似。据此回答下列问题： (1)SCN－、NO的价电子总数都是16，因此它们的结构与第二周期中的两种元素组成的________分子的结构相似，该分子呈________形。 (2)CO、NO等微粒具有相同的通式AX3，且价电子总数都是________，因此它们的结构与由ⅥA族的两种元素组成的________分子的结构相似，呈________形。 【答案】(1)CO2或N2O　直线　(2)24　SO3　平面三角 13．试回答下列问题： (1)利用价层电子对互斥理论推断下列分子或离子的立体构型： SeO3________；SCl2________；NO________； NO________；HCHO________；HCN________。 (2)利用价层电子对互斥理论推断键角的大小： ①甲醛中H—C—H的键角________120°(填“＞”“＜”或“＝”，下同)； ②SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角________120°； ③PCl3分子中，Cl—P—Cl的键角________109.5°。 【答案】(1)平面三角形　V形　直线形　V形　平面三角形　直线形　 (2)①＜　 ②＜　③＜ 【解析】(1)SeO3中，Se的价层电子对数为×(6＋0)＝3，孤电子对数为0，SeO3为平面三角形；SCl2中，S的价层电子对数为×(6＋2)＝4，孤电子对数为2，SCl2为V形；NO中，N的价层电子对数为×(5－1)＝2，孤电子对数为0，NO为直线形；NO中，N的价层电子对数为×(5＋1)＝3，孤电子对数为1，NO为V形；HCHO分子中有1个双键，看作1对成键电子，2个C—H单键为2对成键电子，C原子的价层电子对数为3，且无孤电子对，所以HCHO分子的空间构型为平面三角形；HCN分子的结构式为H—C≡N，含有1个C≡N三键，看作1对成键电子，1个C—H单键为1对成键电子，故C原子的价层电子对数为2，且无孤电子对，所以HCN分子的空间构型为直线形；(2)甲醛为平面形分子，由于C===O与C—H之间的排斥作用大于2个C—H之间的排斥作用，所以甲醛分子中C—H键与C—H键的夹角小于120°。SnBr2分子中，Sn原子的价电子对数目是＝3，成键电子对数＝2，孤电子对数＝1，由于孤电子对与Sn—Br键的排斥作用大于Sn—Br键之间的排斥作用，故Br—Sn—Br的键角＜120°。PCl3分子中，P的价层电子对数为×(5＋3)＝4，含有1对孤电子对，由于孤电子对与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109.5°。 14．A、B、C、D、E为五种由短周期元素构成的微粒，它们都有10个电子，其结构特点如下： 微粒 A B C D E 原子核数 双核 多核 单核 多核 多核 电荷数 1－ 0 2＋ 1＋ 0 其中：B是由极性键构成的4原子分子，A和D可以形成B和E。 (1)A、C、E的化学式是：A________，C________， E________。 (2)B分子是________分子(填“极性”或“非极性”)，室温下，等物质的量的B与盐酸反应后，溶液pH________7(填“＜”“＞”或“＝”)。 (3)B、E两种分子的空间构型分别为：B________， E________。 【答案】(1)OH－　Mg2＋　H2O　(2)极性　＜　(3)三角锥形　V形 【解析】常见的10电子微粒有：(1)分子：CH4、NH3、H2O、HF、Ne；(2)离子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、F－、O2－、N3－、OH－、NH、H3O＋等。据题给信息可知A为OH－、C为Mg2＋、B为NH3、D为NH、E为H2O。 1．下列描述中正确的是(　　) A．CS2分子的空间构型为V形 B．ClO的空间构型为平面三角形 C．SF6中每个原子均满足最外层8电子稳定结构 D．SiF4和SO的中心原子均为sp3杂化 【答案】D 【解析】A项，CS2分子中C原子形成2个σ键，孤电子对数为0，应为直线形分子，故A错误；B项，ClO中Cl原子形成3个σ键，孤电子对数为＝1，应为三角锥形分子，故B错误；C项，SF6中S原子最外层电子数为6＋6＝12，故C错误；D项，SiF4分子中Si原子形成4个σ键，孤电子对数为0，为sp3杂化，SO中S原子形成3个σ键，孤电子对数为＝1，为sp3杂化，故D正确。 2．根据价电子对互斥理论及杂化轨道理论判断NF3分子的空间构型和中心原子的杂化方式为(　　) A．直线形，sp1杂化 B．三角形，sp2杂化 C．三角锥形，sp2杂化 D．三角锥形，sp3杂化 【答案】D 【解析】在NF3分子中N原子价电子对数为1/2×(5＋3×1)＝4，孤对电子数4－3＝1，与其相连的原子数为3，根据理论可推知中心原子的杂化方式为sp3杂化，空间构型为三角锥形。 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 ⅣA ⅤA ⅣA ⅥA 分子通式 AB4 AB3 AB2 AB2 立体结构 正四面体形 平面三角形 直线形 Ⅴ形 【答案】B 【解析】当中心原子在ⅤA族时，AB3分子应是三角锥形。当中心原子在ⅣA族时，AB4分子是正四面体形，当中心原子在ⅣA族时，AB2分子是直线形，当中心原子在ⅥA族时，AB2分子是Ⅴ形。 4．下列粒子的VSEPR模型为四面体且其空间结构为V形的是( ) A．SO2 B．SO42- C．H3O+ D．OF2 【答案】D 【解析】A项，SO2中S原子价电子对数为，有1个孤电子对，VSEPR模型为平面结构，其空间结构为V形，故不选A；B项，SO42-中S原子价电子对数为，无孤电子对，VSEPR模型为四面体，其空间结构为正四面体，故不选B；C项，H3O+中O原子价电子对数为，有1个孤电子对，VSEPR模型为四面体，其空间结构为三角锥，故不选C；D项，OF2中O原子价电子对数为，有2个孤电子对，VSEPR模型为平四面体，其空间结构为V形，故选D。 5．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和NH B．H3O＋和ClO C．NO和CH D．PO和SO 【答案】A 【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中的氯原子有一对孤电子对，故ClO为三角锥形，C项中CH中C原子上有一对孤电子对，CH亦为三角锥形；D项中的PO、SO均为正四面体形。 6．由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。根据上述原理，下列各对粒子中，空间结构相似的是(　　) A．SO2与O3 B．CO2与NO2 C．CS2与NO2 D．PCl3与BF3 【答案】A 【解析】由题中信息可知，只要算出分子中各原子的最外层电子数之和即可判断。B的最外层电子数为3；C的最外层电子数为4；N、P的最外层电子数为5；O、S的最外层电子数为6；F、Cl的最外层电子数为7。 7．原子数目和价电子总数都相等的分子或离子互为等电子体，等电子体具有相似的空间构型。下列各组分子或离子的空间构型不相似的是( ) A．O3和SO2 B．N2O和CO2 C．CO和N2 D．CS2和NO2 【答案】D 【解析】A项，O3的原子数为3，价电子数为18，SO2的原子数为3，价电子数为18，两者互为等电子体，空间构型相似，故A不符合题意；B项，N2O的原子数为3，价电子数为16，CO2的原子数为3，价电子数为16，两者互为等电子体，空间构型相似，故B不符合题意；C项，CO的原子数为2，价电子数为10，N2的原子数为2，价电子数为10，两者互为等电子体，空间构型相似，故C不符合题意；D项，CS2的原子数为3，价电子数为16，NO2的原子数为3，价电子数为17，两者不互为等电子体，空间构型不相似，故D符合题意；故选D。 8．用层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间结构，也可推测键角大小，下列判断正确的是(　　) A．CS2是角形分子 B．SnBr2键角大于120° C．BF3是三角锥形分子 D．NH键角等于109°28′ 【答案】D 【解析】CS2中中心原子C原子的孤电子对数为×(4－2×2)＝0，价电子对数为2＋0＝2，VSEPR模型为直线形，C原子上没有孤电子对，则CS2是直线形分子，A项错误；SnBr2中中心原子Sn原子上的孤电子对数为×(4－2×1)＝1，σ键个数为2，价电子对数为2＋1＝3，VSEPR模型为平面三角形，由于孤电子对与成键电子对间的排斥作用大于成键电子对间的排斥作用，故SnBr2的键角小于120°，B项错误；BF3中中心原子B原子上的孤电子对数为×(3－3×1)＝0，σ键个数为3，价电子对数为3＋0＝3，VSEPR模型为平面三角形，B原子上没有孤电子对，BF3是平面三角形分子，C项错误；NH中中心原子N原子上的孤电子对数为×(5－1－4×1)＝0，σ键个数为4，价电子对数为4＋0＝4，VSEPR模型为正四面体形，N原子上没有孤电子对，NH的空间结构为正四面体形，键角等于109°28′，D项正确。 9．用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是( ) A．SO2、CO2都是直线形的分子 B．H2O键角为，O3键角为 C．BF3和PCl5都是三角锥形的分子 D．CO32-、SO3都是平面三角形的粒子 【答案】D 【解析】A项，SO2中中心S原子价层电子对数为，为sp2杂化，有1个孤电子对，分子空间构型为V形，CO2是直线形的分子，故A错误；B项，H2O中心O原子价层电子对数为，为sp3杂化，有2个孤电子对，分子空间构型为V形，键角为104.5°；O3中心O原子价层电子对数为，为sp2杂化，有1个孤电子对，分子空间构型为V形，键角小于180°，故B错误；C项，BF3中中心B原子价层电子对数为，为sp2杂化，没有孤电子对，为平面三角形，PCl5中中心P原子价层电子对数为，为sp3杂化，有一对孤电子对，为三角锥形，故C错误；D项，CO32-中中心C原子价层电子对数为，为sp2杂化，没有孤电子对，是平面三角形；SO3中中心S原子价层电子对数为，为sp2杂化，没有孤电子对，为平面三角形，故D正确；故选D。 10．下列离子的VSEPR模型与其空间结构一致的是( ) A．SO32- B．ClO4- C．NO2- D．ClO3- 【答案】B 【解析】A项，亚硫酸根离子中硫原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1，离子的VSEPR模型为正四面体形，空间结构为三角锥形，所以离子的空间结构模型与空间结构不一致，故A错误；B项，高氯酸根离子中氯原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为0，离子的VSEPR模型和空间结构都为正四面体形，所以离子的空间结构模型与空间结构一致，故B正确；C项，亚硝酸根离子中氮原子的价层电子对数为3，孤对电子对数为1，离子的VSEPR模型为三角锥形，空间结构为V形，所以离子的空间结构模型与空间结构不一致，故C错误；D项，氯酸根离子中氯原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1，离子的VSEPR模型为正四面体形，空间结构为三角锥形，所以离子的空间结构模型与空间结构不一致，故D错误；故选B。 11．反应CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑可用于实验室制备CO2气体。下列有关该反应中各物质的说法正确的是( ) A．CO2和H2O均为三原子分子，二者空间结构相同 B．CaCO3中阴离子的VSEPR模型为四面体 C．键角由大到小的顺序为CO2＞CO32-＞H2O D．根据VSEPR模型可知，CaCl2的空间结构为直线形 【答案】C 【解析】A项，二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数为2，孤对电子对数为0，分子的空间构型为直线形，水分子中氧原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为2，分子的空间构型为V形，二者空间结构不同，故A错误；B项，碳酸根离子中碳原子的的价层电子对数为3，分子的VSEPR模型为平面三角形，故B错误；C项，二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数为2，孤对电子对数为0，分子的空间构型为直线形，键角为180°，碳酸根离子中碳原子的的价层电子对数为3，分子的VSEPR模型为平面三角形，键角为120°，水分子中氧原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为2，分子的空间构型为V形，键角约为105°，则二氧化碳、碳酸根离子、水的键角依次减小，故C正确；D项，氯化钙为离子化合物，不能用VSEPR模型预测氯化钙的空间结构，故D错误；故选C。 12．试回答下列问题： (1)指出下列分子或离子的空间构型：PO________；CS2________________。 (2)有两种活性反应中间体微粒，它们的微粒中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据如图所示的两种微粒的球棍模型，写出相应的化学式：A________；B________。 (3)按要求写出由第2周期非金属主族元素原子构成的分子的化学式： 平面三角形分子________，三角锥形分子________，正四面体形分子________。 (4)下列微粒的键角由大到小的顺序为________(填序号)。 ①HCN　②SiF4　③SCl2　④CO　⑤H3O＋ 【答案】(1)正四面体形　直线形　(2)CH　CH (3)BF3　NF3　CF4　(4)①④②⑤③ 【解析】(1)PO中P原子采取sp3杂化，空间构型为正四面体形；CS2分子的空间构型与CO2一样，为直线形。(2)含有1个碳原子和3个氢原子且为平面结构的微粒应该是CH，中心碳原子采取sp2杂化。含有1个碳原子和3个氢原子且为三角锥形结构的微粒应该是CH，中心碳原子采取sp3杂化。(3)第2周期的五种非金属主族元素原子B、C、N、O、F构成的分子中，平面三角形分子为BF3，三角锥形分子为NF3，正四面体形分子为CF4。(4)①HCN为直线形分子(中心碳原子采取sp杂化)，键角为180°；②SiF4为正四面体形结构，键角为109.5°；③SCl2为V形结构，键角接近104.5°；④CO为平面三角形结构，键角为120°；⑤H3O＋为三角锥形结构，键角接近107.3°。所以键角由大到小的顺序为①④②⑤③。 13．X、Y、Z均为短周期元素，可形成X2Z和YZ2两种化合物。X、Y、Z的原子序数依次增大，X原子的K层的电子数目只有一个，Y位于X的下一周期，它的最外层电子数比K层多2个，而Z原子核外的最外层电子数比次外层电子数少2个。 (1)它们的元素符号分别为X________；Y________；Z________； (2)用价电子对互斥理论判断： 物质 价电子对数 轨道杂化形式 分子的形状 成键电子对数 孤电子对数 X2Z YZ2 【答案】(1)H　C　S (2) 物质 价电子对数 轨道杂化形式 分子的形状 成键电子对数 孤电子对数 X2Z 2 2 sp3 V形 YZ2 2 0 sp1 直线形 【解析】X原子的K层(第一层)的电子数只有一个，可知X为氢原子；Y位于X的下一周期，即为第二周期元素，它的最外层电子数比K层多2个，则其原子结构示意图为，故Y为C元素；Z原子核外的最外层电子数比次外层电子数少2个，且原子序数：Z>Y，则Z为S元素。从而推知X2Z为H2S，YZ2为CS2。 14．等电子体的结构相似、物理性质相近，称为等电子原理。如N2和CO为等电子体。下表为部分元素等电子体分类、空间构型表。 等电子体类型 代表物质 空间构型 四原子24电子等电子体 SO3 平面三角形 四原子26电子等电子体 SO 三角锥形 五原子32电子等电子体 CCl4 四面体形 试回答下列问题： (1)下面物质分子或离子的空间构型： BrO________，CO________，PO________。 (2)由第二周期元素组成，与F2互为等电子体的离子有________。 (3)C2O和________是等电子体，C2O离子具有较强的还原性，它能使酸性KMnO4溶液褪色，Mn原子在元素周期表中的位置是__________，价电子构型为________________。 (4)HN3称为叠氮酸，常温下为无色有刺激性气味的液体。N的空间构型是________，与N互为等电子体的分子的化学式为________(写一种)。NH的电子式为________。 (5)已知H3B·NH3在一定条件下可逐步释放出氢气最终转化为氮化硼，因此可作为储氢材料。H3B·NH3的等电子体的化学式为________。 【答案】(1)三角锥形析研究 　平面三角形 )　四面体形 (2)O22-(1分)　(3)N2O4(1分)　第四周期第ⅦB族　3d54s2 (4)直线形　CO2(或N2O、CS2，写1个即可)　 (5)C2H6 【解析】(1)互为等电子体的物质结构相似。BrO为四原子26电子体，所以其结构与SO相似，为三角锥形；CO为四原子24电子体，与SO3的结构相似，为平面三角形；同理可知PO为正四面体形。(2)F2为双原子18电子体，所以由第二周期元素组成，与F2互为等电子体的离子有O22-。(3)用N原子替换C2O中的C的原子可得等电子体N2O4。Mn的原子序数为25，价电子排布式为3d54s2，由周期序数＝电子层数，价电子数＝族序数，Mn位于第四周期第ⅦB族。(4)CO与N2互为等电子体，用CO替换N2，用O替换N－，可知N与CO2互为等电子体，结构相似，所以是直线形。用S替换CO2中的2个O原子可得等电子体CS2，用N2替换CO2中的CO可得等电子体N2O。用O替换NH中的N－，可知H2O与NH互为等电子体。所以NH为V形空间构型。(5)BN与C2电子数相同，所以用C2替换BN可得H3B·NH3的等电子体C2H6。 ( 16 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$