2.2.1 分子结构的测定与多样性　价层电子对互斥模型 -【固本强基】2024-2025学年高二化学同步精品讲与练（人教版2019选择性必修2）

第二章 分子结构与性质 第二节　分子的空间结构 第1课时 分子结构的测定与多样性　价层电子对互斥模型 模块导航：[学习目标]→[思维导图]→[核心知识梳理]→[典例分析]→[基础达标训练]→ [能力提升训练] [学习目标]　 1．了解常见的分子结构测定方法。 2．认识共价分子结构的多样性和复杂性。 3．学会用价层电子对互斥模型来判断分子的空间结构。 [思维导图] [核心知识梳理]　 一、分子结构的测定 1．红外光谱 (1)原理：当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现吸收峰。通过和已有谱图库比对，或通过量子化学计算，可以分析出分子中含有何种化学键或官能团的信息。 (2)红外光谱仪原理示意图 2．质谱法 现代化学常利用质谱仪测定分子的相对质量。 二、多样的分子空间结构 1．三原子分子 化学式 结构式 空间填充模型 球棍模型 键角 空间结构 CO2 O===C===O 180° 直线形 H2O 105° V形 2．四原子分子 化学式 结构式 空间填充模型 球棍模型 键角 空间结构 CH2O 约120° 平面三角形 NH3 107° 三角锥形 3．五原子分子 化学式 结构式 空间填充模型 球棍模型 键角 空间结构 CH4 109°28′ 正四面体形 三、价层电子对互斥模型 1．价层电子对互斥理论的要点 价层电子对互斥理论认为，分子中的价层电子对之间总是尽可能地互相排斥，均匀地分布在分子中。分子的空间结构是“价层电子对”互相排斥的结果。 2．中心原子上的价层电子对的计算 (1)公式：中心原子的价层电子对数＝中心原子的σ键电子对数＋中心原子上孤电子对数 (2)σ键电子对数的计算 由分子式确定，即中心原子形成几个σ键，就有几对σ键电子对。如H2O分子中，O有2对σ键电子对。NH3分子中，N有3对σ键电子对。 (3)中心原子上的孤电子对数的计算 中心原子上的孤电子对数＝(a－xb) 上式中a表示中心原子的价电子数；对于主族元素，a＝最外层电子数；对于阳离子，a＝价电子数－离子电荷数；对于阴离子，a＝价电子数＋|离子电荷数|。 x表示与中心原子结合的原子数 b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子＝8－该原子的价电子数。 3．计算中心原子上价层电子对数的另一种快速方法 对ABm型分子或离子，其中心原子价层电子对数(n)的快速判断方法： n＝(中心A原子的价电子数＋每个B原子提供的价电子数×m ± 电荷数)。 规定B原子提供的价电子数：H或卤素原子X为1；氧族元素O或S原子为0；N原子为-1 例如NH3分子: 价层电子对数＝(5＋1×3)=4; SO42-离子: 价层电子对数＝(6＋0×4+2)=4 NO2分子: 价层电子对数＝(5＋0×2)= 2.5 = 3(取整数) 4．分子空间结构确定方法 根据分子中成σ键电子对数和孤电子对数，可以依据下面的方法确定相应的较稳定的分子空间结构： 　(1)若ABn型分子中，A与B之间通过两对或三对电子(即通过双键或三键)结合而成，则价层电子对互斥模型把双键或三键作为一个电子对看待。 (2)价层电子对互斥模型不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子。 (3)中心原子上的价层电子全部用于形成共价键的分子，即中心原子上无孤电子对，其空间结构与VSEPR模型相同，如CO2、CH4等。 (4)中心原子上有孤电子对时，分子的空间结构与VSEPR模型不同，如H2O、NH3等。 5．ABn型分子或离子价层电子对数目和价层电子对空间结构的关系 ABn 价层电子对数 孤电子对数 成键电子对数 VSEPR模型名称 分子或离子的空间结构 n＝2 2 0 2 直线形 直线形 n＝3 3 0 3 平面三角形 平面三角形 3 1 2 平面三角形 V形 n＝4 4 0 4 四面体形 四面体形 4 1 3 四面体形 三角锥形 4 2 2 四面体形 V形 6．孤电子对对分子键角的影响 由于孤电子对有较大斥力，含孤电子对的分子的实测键角几乎都小于VSEPR模型的预测值。价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律：孤电子对与孤电子对>孤电子对与成键电子对>成键电子对与成键电子对。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键角减小。 [典例分析] 　知识点一　常见分子空间结构 [典例1]下列分子的空间结构为正四面体形的是 ①P4　 ②NH3　 ③CCl4　 ④CH4　 ⑤H2S　 ⑥CO2　 ⑦CHCl3　 ⑧SiF4 A．①③④⑦⑧　　 B．①③④⑤⑥ C．①③④⑧ D．②④⑤ 【答案】C 【详解】NH3的空间结构是三角锥形，H2S的空间结构是V形，CO2的空间结构是直线形，CHCl3是四面体但不是正四面体，故选C。 [变式1]下列分子或离子中，空间结构是平面三角形的是 A．CH4　　　　　 B．NH C．HCHO D．CO2 【答案】C 【详解】CH4的空间结构是正四面体形，A项不符合题意；NH的空间结构是正四面体形，B项不符合题意；HCHO的空间结构是平面三角形，C项符合题意；CO2分子的空间结构是直线形，D项不符合题意。故选C。 [变式2]下列分子的空间结构模型正确的是 A．CO2： B．H2O： C．NH3： D．CH4： 【答案】D 【详解】CO2的空间结构为直线形，A项错误；H2O的空间结构为V形，B项错误；NH3的空间结构为三角锥形，C项错误；CH4的空间结构为正四面体形，D项正确。故选D。 [变式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 空间结构 正四面体形 平面三角形 直线形 V形 【答案】B 【详解】当中心原子在ⅤA族，AB3分子应是三角锥形,如NH3。当中心原子在ⅣA族，AB4分子是正四面体形，如CH4,AB2分子是直线形,如CO2。当中心原子在ⅥA族，AB2分子是V形,如SO2。故选B。 知识点二　 价层电子对互斥模型 [典例2]根据价层电子对互斥模型，判断下列分子或离子的空间结构正确的是 编号 分子式 价层电子对互斥模型 分子或离子的空间结构 ① AsCl3 四面体形 三角锥形 ② HCHO 平面三角形 三角锥形 ③ NF3 四面体形 平面三角形 ④ 正四面体形 正四面体形 A．①② B．①④ C．②④ D．②③ 【答案】B 【详解】①分子中中心原子的价层电子对数为4，价层电子对互斥模型为四面体形，含有1个孤电子对，分子的空间结构为三角锥形，①正确； ②甲醛分子中中心C原子的价层电子对数为3（有1个双键），价层电子对互斥模型为平面三角形，没有孤电子对，分子的空间结构为平面三角形，②错误； ③分子中中心N原子的价层电子对数为4，价层电子对互斥模型为四面体形，含有1个孤电子对，分子的空间结构为三角锥形，③错误； ④中中心N原子的价层电子对数为4，价层电子对互斥模型为正四面体形，没有孤电子对，离子的空间结构为正四面体形，④正确； 故选B。 [变式1]用价层电子对互斥模型预测和的空间结构，两个结论都正确的是 A．直线形；正四面体形 B．V形；平面正方形 C．直线形；平面正方形 D．V形；正四面体形 【答案】D 【详解】中S原子的孤电子对数为，键电子对数为2，S原子的价层电子对数为4，的空间结构为V形；中N的孤电子对数为，键电子对数为4，N原子的价层电子对数为4，的空间结构为正四面体形； 故答案为：D。 [变式2]下列离子的VSEPR模型与离子的空间立体构型一致的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．中价电子对个数==4，VSEPR模型是正四面体，由于参与成键的原子数是3个，所以的空间构型是三角锥形，故A不选； B．中价电子对个数==4，VSEPR模型是正四面体，由于参与成键的原子数是4个，所以的空间构型是正四面体形，故B选； C．中价电子对个数==3，VSEPR模型是平面三角形，由于参与成键的原子数是2个，所以的空间构型是V形，故C不选； D．中价电子对个数==4，VSEPR模型是正四面体形，由于参与成键的原子数是3个，所以的空间构型是三角锥形，故D不选； 正确答案是B。 [变式3]比较与、与的键角大小，下列排序正确的是 A．， B．， C．， D．， 【答案】C 【详解】中心原子杂化方式相同为sp3，都有一对孤对电子，电负性：F＞N＞H，中共用电子对偏向N，中共用电子对偏向F，因此键角；中心原子杂化方式相同为sp2，分子空间构型都是平面正三角形，键角相同为120°； 故选：C。 [基础达标训练] 1．BF3的分子空间构型为 A．四面体形 B．平面三角形 C．三角锥形 D．角形 【答案】B 【详解】BF3 中心原子孤电子对数、价层电子对数，采用sp2杂化、空间构型为平面三角形，故选B； 2．下列微粒的空间结构与其VSEPR模型一致的是 A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．中心原子价层电子对数为，VSEPR模型和空间结构为平面三角形，故A符合题意； B．NH3有一对孤电子对，还有3个σ键，故VSEPR模型是四面体形，分子空间构型为三角锥形，故B不符合题意； C．二氧化硫的孤电子对数为，还有2个σ键、一对孤电子对，故VSEPR模型是平面三角形，分子空间构型为V形，故C不符合题意； D．H3O+中氧原子的价层电子对数为，有一对孤对电子，VSEPR模型为四面体形，空间结构为三角锥形，故D不符合题意； 故选A。 3．VSEPR模型可用来预测空间结构，下列微粒的VSEPR模型与其他三种不同的是 A．CO B．BeCl2 C．NO D．SO2 【答案】B 【详解】碳酸根离子中碳原子、亚硝酸根离子中的氮原子和二氧化硫分子中硫原子的价层电子对数都为3，VSEPR模型为平面三角形，氯化铍分子中铍原子的价层电子对数为2，VSEPR模型为直线形，与其他三种不同，故选B。 4．下列分子构型为三角锥形的是 A．H2O B．CO2 C．CH4 D．NH3 【答案】D 【详解】A．水分子中心原子氧的价层电子对数为，VSEPR模型为四面体，分子构型为V形，A不符合题意； B．二氧化碳的中心原子碳的价层电子对数为，VSEPR模型和分子构型都为直线形，B不符合题意； C．甲烷的中心原子碳的价层电子对数为，VSEPR模型和分子构型都为正四面体，C不符合题意； D．氨气的中心原子氮的价层电子对数为，VSEPR模型为四面体，分子构型为三角锥形，D符合题意； 故选D。 5．下列分子构型为正四面体的是 A．H2O B．CO2 C．CH4 D．NH3 【答案】C 【详解】A．水分子中心原子氧的价层电子对数为，VSEPR模型为四面体，分子构型为V形，A不符合题意； B．二氧化碳的中心原子碳的价层电子对数为，VSEPR模型和分子构型都为直线形，B不符合题意； C．甲烷的中心原子碳的价层电子对数为，VSEPR模型和分子构型都为正四面体，C符合题意； D．氨气的中心原子氮的价层电子对数为，VSEPR模型为四面体，分子构型为三角锥形，D不符合题意； 故选C。 6．下列分子或离子的VSEPR模型和其空间结构一致的是 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．分子，价层电子对数为4，孤电子对数为2，VSEPR模型为四面体形，空间构型为V形或角形，VSEPR模型和其空间结构不一致，A错误； B．分子，价层电子对数为3，孤电子对数为1，VSEPR模型为平面三角形，空间构型为V形或角形，VSEPR模型和其空间结构不一致，B错误； C．分子，价层电子对数为4，孤电子对数为1，VSEPR模型为四面体，空间构型为三角锥形，VSEPR模型和其空间结构不一致，C错误； D．分子，价层电子对数为4，孤电子对数为0，VSEPR模型为正四面体形，空间构型为V正四面体形，VSEPR模型和其空间结构一致，D正确； 故答案选D。 7．下列分子的空间结构相同的是 A．和 B．和 C．和 D．和 【答案】C 【详解】A．中C原子的价层电子对数为，没有孤电子对，空间结构为平面三角形；中S原子的价层电子对数为，含有1对孤电子对，空间结构为三角锥形，两者空间结构不同，A错误； B．中N原子的价层电子对数为，含有1对孤电子对，空间结构为三角锥形；中S原子的价层电子对数为，没有孤电子对，空间结构为平面三角形，两者空间结构不同，B错误； C．中Xe原子的价层电子对数为，含有1对孤电子对，空间结构为三角锥形；中As原子的价层电子对数为，含有1对孤电子对，空间结构为三角锥形，两者空间结构相同，C正确； D．中C原子的价层电子对数为，没有孤电子对，空间结构直线形；中S原子的价层电子对数为，含有2对孤电子对，空间结构为V形，两者空间结构不同，D错误； 答案选C。 8．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．AB2型分子的键角均为180° B．BeF2的键角大于SF2的键角 C．BF3的键角为60° D．PCl3是平面三角形分子 【答案】B 【详解】A．AB2型分子的键角由分子空间构型决定，键角不一定为180°，例如SO2中心原子价层电子对数，有一对孤对电子，空间构型为V形，CO2中心原子价层电子对数，无孤对电子，是直线形的分子，A项错误； B．BeF2中心原子价层电子对数，无孤对电子，空间构型为直线形，键角为180°, SF2中心原子价层电子对数，有2对孤对电子，空间构型V形，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SF2键角小于109°28’，B项正确； C． BF3中价层电子对个数，无孤对电子，空间构型为平面三角形结构，BF3的键角为120°，C项错误； D．PCl3中价层电子对个数为，有1对孤对电子，空间构型为三角锥形， D项错误； 答案选B。 9．下列粒子中，与分子的空间构型相同的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】中N的价层电子对数目为3+=4，有1个孤电子对，空间构型为三角锥形； A．中N的价层电子对数目为3+=4，没有孤电子对，空间构型为正四面体形；故A不选； B．中P的价层电子对数目为3+=4，有1个孤电子对，空间构型为三角锥形；故B选； C．中S的价层电子对数目为3+=3，没有孤电子对，空间构型为平面三角形；故C不选； D．中B的价层电子对数目为3+=3，没有孤电子对，空间构型为平面三角形；故D不选。 答案选B。 10．下列正确的组合是 编号 化学式 价层电子对互斥模型 空间结构 ① CO2 直线形 直线形 ② HCHO 平面三角形 三角锥形 ③ SO3 正四面体形 平面三角形 ④ 正四面体形 正四面体形 A．①② B．②③ C．②④ D．①④ 【答案】D 【详解】CO2分子中的中心碳原子的价层电子对数为2，价层电子对互斥模型为直线形，没有孤电子对，分子的空间结构为直线形，①正确； HCHO分子的中心C原子的价层电子对数为3，价层电子对互斥模型为平面三角形，没有孤电子对，分子的空间结构为平面三角形，②错误； SO3分子的价层电子对数为3，价层电子对互斥模型为平面三角形，没有孤电子对，分子的空间结构为平面三角形，③错误； 中的中心硫原子的价层电子对数为4，价层电子对互斥模型为正四面体形，没有孤电子对，分子的空间结构为正四面体形，④正确； 综上分析可知，①④正确，故答案为：D。 [能力提升训练] 11．在气相中，关于BeF2和SF2的下列说法错误的是。 A．BeF2分子中，中心原子Be的价层电子对数等于2，其空间结构为直线形，成键电子对数也等于2 B．BeF2分子的VSEPR模型为直线形 C．SF2分子中，中心原子S的价层电子对数等于4，其空间结构为四面体形，成键电子对数等于2，没有孤电子对 D．在气相中，BeF2是直线形，而SF2是V形 【答案】C 【详解】A．BeF2分子中，中心原子Be的价层电子对数为，其空间结构为直线形，A正确； B．BeF2分子中，中心原子Be的价层电子对数为，其VSEPR模型为直线形，B正确； C．SF2分子中，中心原子S的价层电子对数等于，其空间结构为V形，成键电子对等于2，有2对孤电子对，C错误； D．BeF2分子中B原子的价层电子对数为2+0=0，故其空间结构为直线形，SF2分子中S原子的价层电子对数为2+2=4，故其空间结构为V形，D正确； 故选C。 12．用价层电子对互斥理论可以预测许多分子或离子的空间结构，下列判断错误的是 A．是V形分子 B．键角小于的键角。 C．的空间构型为平面正三角形 D．和的中心原子均没有孤电子对 【答案】A 【详解】A．中心C原子的价层电子对数为，无孤对电子，空间结构是直线形分子，A错误； B．H2S、H2O中心原子均为sp3杂化，由于O的电负性更大，对成键电子对的吸引能更强，成键电子对离中心原子更近，成键电子对之间距离更小、斥力更大，导致键角更大，故H2S键角小于H2O，B正确； C．中心B原子的价层电子对数为，无孤对电子，空间构型为平面正三角形，C正确； D．中心S原子的孤电子对数为，的中心C原子孤电子对为，D正确； 故选A。 13．下列粒子的VSEPR模型为四面体，空间结构为V形的是 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．BeCl2的中心原子Be的价电子对数为，没有孤电子对，VSEPR模型为直线形，其空间结构为直线形，故A不符合题意； B．的中心原子S的价电子对数为，有1对孤电子对，VSEPR模型为四面体，其空间结构为三角锥形，故B不符合题意； C．的中心原子O的价电子对数为，有1对孤电子对，VSEPR模型为四面体，其空间结构为三角锥形，故C不符合题意； D．的中心原子S的价电子对数为，有2对孤电子对，VSEPR模型为四面体，其空间结构为V形，故D符合题意； 故答案选D。 14．下列微粒的VSEPR模型与其空间结构一致的是 A． B． C． D． 【答案】D 【详解】A．的VSEPR模型为平面三角形，空间结构为V形，A不符合题意； B．的VSEPR模型为四面体形，空间结构为三角锥形，B不符合题意； C．H2O的VSEPR模型为四面体形，空间结构为V形，C不符合题意； D．的VSEPR模型为平面三角形，由于B原子的最外层没有孤电子对，所以空间结构也为平面三角形，D符合题意； 故选D。 15．下列分子或离子中，空间结构是平面三角形的是 A．CH4 B．NH C．BF3 D．CO2 【答案】C 【详解】A．CH4中心原子C价层电子对数：，空间结构为正四面体形，A错误； B．中心原子N价层电子对数：，空间结构为正四面体形，B错误； C．BF3中心原子B价层电子对数：，空间结构是平面正三角形，C正确； D．CO2是直线形分子，D错误； 答案选C。 16．用VSEPR模型预测下列分子或离子的空间结构，其中不正确的是 A．为正四面体形 B．CS2为直线形 C．HCN为V形 D．NCl3为三角锥形 【答案】C 【详解】A．中N为中心原子，N原子形成4个σ键，无孤对电子，N原子为sp3杂化，其分子构型为正四面体形，A正确； B．CS2与为CO2互为等电子体，因此CS2的分子构型为直线形，B正确； C．HCN的结构式为H-C≡N，其中心原子碳原子为sp杂化，其分子构型为直线形，C错误； D．NCl3价层电子对数为，有1对孤对电子，其分子构型为三角锥形，D正确； 故选C。 17．价层电子对互斥理论可以预测某些微粒的空间结构。下列说法正确的是 A．PCl3和PCl5均为极性分子 B．XeF2与XeO2的键角相等 C．NH3和的VSEPR模型均为四面体形 D．和CH2O的空间构型均为平面三角形 【答案】C 【详解】A．PCl3中P原子的价层电子对数为，空间构型为三角锥形，是极性分子，PCl5中P原子的价层电子对数为，空间构型为三角双锥，为非极性分子，A错误； B．XeF2中Xe原子的价层电子对数为，XeO2中Xe原子的价层电子对数为，VSEPR模型不同，键角不相等，B错误； C．NH3中N原子的价层电子对数为，中O原子的价层电子对数为，VSEPR模型均为四面体形，C正确； D．中S原子的价层电子对数为，离子空间构型为三角锥形，CH2O的结构简式为：，碳氧之间为双键，空间构型为平面三角形，D错误； 故选C。 18．用价层电子对互斥理论可以预测许多分子或离子的立体构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是 A．SO2是直线形的分子 B．键角由大到小顺序：CH4>NH3>H2O C．NH3是平面三角形的分子 D．SO3是三角锥形的分子 【答案】B 【详解】A．SO2中S原子价层电子对数为：，孤电子对数为1，SO2空间构型为V形，A错误； B．甲烷、氨气和水中中心原子均为sp3杂化，孤电子对数依次增多，键角：CH4>NH3>H2O，B正确； C．NH3中N原子价层电子对数为：，孤电子对数为1，NH3空间构型为三角锥形，C错误； D．SO3中S原子价层电子对数为：，孤电子对数为0，为平面三角形分子，D错误； 故选B。 19．是一种绿色的硝化试剂，固态是离子型结构，存在和两种离子。已知原子总数相同，价电子总数相同的微粒结构相似。下列有关说法不正确的是 A．结构和结构相似 B．是平面三角形结构 C．的键角比的大 D．中σ键、π键个数比为1∶2 【答案】D 【详解】A．和原子总数均为3，的价电子总数为(5-1+6×2)=16，的价电子总数为(4+6×2)=16，所以结构和结构相似，故A正确； B．的中心原子N原子的价层电子对数为3+×(5+1-3×2)=3，无孤电子对，空间构型是平面三角形，故B正确； C．的中心原子N原子的价层电子对数为2+×(5-1-2×2)=2，无孤电子对，空间构型是直线形，键角180º，而空间构型是平面三角形，键角120º，所以的键角比的大，故C正确； D．与的原子总数相同，价电子总数相同，所以与结构相似，的结构式为O=C=O，1mol分子中含2molσ键、2molπ键，其中σ键、π键个数比为1∶1，所以中σ键、π键个数比也为1∶1，故D错误； 故答案为：D。 20．价层电子对互斥理论可以预测某些微粒的空间结构。下列说法正确的是 A．为非极性分子 B．与的键角相等 C．的空间构型为直线型 D．的价层电子对互斥模型为V形 【答案】A 【详解】A. 价层电子对为3+=3，无孤电子对，为平面三角形，是非极性分子，A正确； B. 价层电子对为3+=4，价层电子对为3+=3，键角不同，B错误； C. 价层电子对为2+=3，空间构型为V形，C错误； D. 的价层电子对2+=4，价层电子对互斥模型为四面体形，D错误； 答案选A。 21．下列几组微粒的价层电子对互斥模型（VSEPR模型）与空间结构都一致的是 ①和    ②和    ③和    ④和    ⑤和 A．仅①②③ B．仅④⑤ C．仅①③④ D．①②③④⑤ 【答案】D 【详解】①的中心原子上的价层电子对数为4，中心原子上的孤电子对数为0，的中心原子上的价层电子对数为4，中心原子上的孤电子对数为0，二者的VSEPR模型、空间构型均为正四面体，符合题意； ②的中心原子上的价层电子对数为2，中心原子上的孤电子对数为1，的中心原子上的价层电子对数为2，中心原子上的孤电子对数为1，二者的VSEPR模型均为平面三角形、空间构型均为V形，符合题意； ③的中心原子上的价层电子对数为2，中心原子上的孤电子对数为0，的中心原子上的价层电子对数为2，中心原子上的孤电子对数为0，二者的VSEPR模型、空间构型均为直线形，符合题意； ④的中心原子上的价层电子对数为2，中心原子上的孤电子对数为0，的中心原子上的价层电子对数为2，中心原子上的孤电子对数为0，二者的VSEPR模型、空间构型均为直线形，符合题意； ⑤的中心原子上的价层电子对数为3，中心原子上的孤电子对数为0，的中心原子上的价层电子对数为3，中心原子上的孤电子对数为0，二者的VSEPR模型、空间构型均为平面正三角形，符合题意； ①②③④⑤均符合题意；故选D。 22．根据价层电子对互斥模型，判断下列分子或离子的空间结构正确的是 编号 分子式 价层电子对互斥模型 分子或离子的空间结构 ① SO3 平面三角形 平面三角形 ② PH3 四面体形 平面三角形 ③ 平面三角形 三角锥形 ④ NCl3 四面体形 三角锥形 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 【答案】D 【详解】①SO3分子中，中心S原子的价层电子对数为3，发生sp2杂化，中心S原子的最外层不存在孤电子对，则其价层电子对互斥模型和分子结构模型都为平面正三角形，①正确； ②PH3分子中，中心P原子的价层电子对数为4，发生sp3杂化，中心P原子的最外层还有1个孤电子对，则其价层电子对互斥模型为四面体型，分子结构模型为三角锥形，②不正确； ③离子中，中心N原子的价层电子对数为3，发生sp2杂化，中心N原子的最外层不存在孤电子对，则其价层电子对互斥模型和分子结构模型都为平面正三角形，③不正确 ④NCl3分子中，中心N原子的价层电子对数为4，发生sp3杂化，中心N原子的最外层有1个孤电子对，则其价层电子对互斥模型为四面体形，分子结构模型为三角锥形，④正确； 综合以上分析，①④正确，故选D。 23．下列分子或离子的VSFPR模型与其空间结构不一致的是 A． B． C． D． 【答案】B 【详解】A．的中心C原子的价层电子对数为2，发生sp杂化，C原子的最外层不存在孤电子对，VSFPR模型与其空间结构一致，A不符合题意； B．的中心S原子的价层电子对数为3，发生sp2杂化，S原子的最外层还有1个孤电子对，VSFPR模型与其空间结构不一致，B符合题意； C．的中心S原子的价层电子对数为4，发生sp3杂化，S原子的最外层不存在孤电子对，VSFPR模型与其空间结构一致，C不符合题意； D．的中心C原子的价层电子对数为4，发生sp3杂化，C原子的最外层不存在孤电子对，VSFPR模型与其空间结构一致，D不符合题意； 故选B。 24．根据所学知识填空： (1)三原子分子常见的空间结构有 形（如）和 形（如）。 (2)四原子分子常见的空间结构有 形和 形，如甲醛（）分子呈 形，键角约为 ；氨分子呈 形，键角为 ；需要注意的是白磷分子呈 形，键角为 。 (3)五原子分子最常见的空间结构为 形，如常见的键角是 。 【答案】(1)直线 (2)平面三角 三角锥 平面三角 三角锥 正四面体 (3)四面体 【分析】中心原子价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数；σ键个数=配原子个数，孤电子对个数=，a指中心原子价电子个数，x指配原子个数，b指配原子形成稳定结构需要的电子个数；据此确定VSEPR模型，实际空间构型要去掉孤电子对。 【详解】（1）三原子分子常见的空间结构有V形或直线形。分子中，中心原子孤电子对数、价电子对数2+0=2，则其空间构型为直线形，H2O分子中，中心原子孤电子对数=、价层电子对数=2+2=4，故空间构型为V形。 （2）四原子分子常见的空间结构有平面三角形和三角锥形，如甲醛分子呈平面三角形，键角约为120°；氨分子呈三角锥形，键角为107°；需要注意的是白磷分子呈正四面体形形，键角为60°。 （3）五原子分子最常见的空间结构为四面体形，如常见的呈正四面体、键角是。 25．已知：①CS2  ②PCl3  ③H2S  ④CH2O  ⑤H3O+  ⑥  ⑦BF3  ⑧SO2。请回答下列问题： (1)中心原子没有孤电子对的是 (填序号，下同)。 (2)空间结构为直线形的分子或离子有 ；空间结构为平面三角形的分子或离子有 。 (3)空间结构为V形的分子或离子有 。 (4)空间结构为三角锥形的分子或离子有 ；空间结构为正四面体形的分子或离子有 。 【答案】①④⑥⑦ ① ④⑦ ③⑧ ②⑤ ⑥ 【详解】(1)①CS2分子中的中心C原子的4个价电子全部形成化学键，无孤电子对； ②PCl3分子中的中心P原子有5个价电子，其中3个价电子与Cl形成化学键，有1对孤电子对； ③H2S分子中的中心S原子有6个价电子，其中2个价电子与H形成化学键，有2对孤对电子；  ④CH2O的中心C原子价电子数是4，其中2个价电子与2个H原子形成共价单键，有2个与O原子形成C=O双键，4个价电子全部形成化学键，无孤对电子； ⑤H3O+的中心O原子价电子数是6，有2个价电子与H原子形成共价键，有1对与H+形成配位键，还有1对孤对电子；   ⑥的中心原子N原子的价电子数是5，其中3个价电子与H原子形成共用电子对，1对孤对电子与H+形成配位键，无孤电子对； ⑦BF3的中心原子是B原子，价电子数是3个，全部与F原子形成共用电子对，无孤电子对； ⑧SO2的中心原子是S原子，价电子数是6个，其中4个与O原子形成共价键，还有1对孤电子对； 综上所述可知：分子中的中心原子上没有孤电子对的是①④⑥⑦； (2)①CS2的中心C原子的价层电子对数2，不含孤电子对，故CS2为直线形分子； ④CH2O的中心C原子的价层电子对数为3，不含孤电子对，故为平面三角形； ⑦BF3的中心B原子的价层电子对数3，不含孤电子对，故为平面三角形； 故空间结构为直线形的分子或离子是①；空间结构为平面三角形的分子或离子是④⑦； (3)③H2S的中心S原子的价层电子对数4，孤电子对数为2，故H2S分子结构为V形结构； ⑧SO2的中心S原子的价层电子对数3，孤电子对数为1，故SO2分子的空间构型为V形结构； 综上所述可知：分子的空间构型为V性的有③⑧； (4)②PCl3分子中的中心P原子价电子对数为4，孤电子对数为1，故PCl3分子空间构型为三角锥形； ⑤H3O+的中心O原子的价层电子对数4，含有1对孤电子对，故H3O+的空间构型为三角锥形； 综上所述可知：分子的空间构型为三角锥形的分子或离子有②⑤； ⑥的中心原子N原子的价电子对数为4，不含孤电子对，故的空间构型为正四面体形。 ( 6 )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 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第二章 分子结构与性质 第二节　分子的空间结构 第1课时 分子结构的测定与多样性　价层电子对互斥模型 模块导航：[学习目标]→[思维导图]→[核心知识梳理]→[典例分析]→[基础达标训练]→ [能力提升训练] [学习目标]　 1．了解常见的分子结构测定方法。 2．认识共价分子结构的多样性和复杂性。 3．学会用价层电子对互斥模型来判断分子的空间结构。 [思维导图] [核心知识梳理]　 一、分子结构的测定 1．红外光谱 (1)原理：当一束红外线透过分子时，分子会 跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现吸收峰。通过和已有谱图库比对，或通过量子化学计算，可以分析出分子中含有何 种 或官能团的信息。 (2)红外光谱仪原理示意图 2．质谱法 现代化学常利用质谱仪测定分子的 。 二、多样的分子空间结构 1．三原子分子 化学式 结构式 空间填充模型 球棍模型 键角 空间结构 CO2 O===C===O 180° 直线形 H2O 105° V形 2．四原子分子 化学式 结构式 空间填充模型 球棍模型 键角 空间结构 CH2O 约120° 平面三角形 NH3 107° 三角锥形 3．五原子分子 化学式 结构式 空间填充模型 球棍模型 键角 空间结构 CH4 109°28′ 正四面体形 三、价层电子对互斥模型 1．价层电子对互斥理论的要点 价层电子对互斥理论认为，分子中的价层电子对之间总是尽可能地互相排斥，均匀地分布在分子中。分子的空间结构是 互相排斥的结果。 2．中心原子上的价层电子对的计算 (1)公式：中心原子的价层电子对数＝中心原子的σ键电子对数＋中心原子上孤电子对数 (2)σ键电子对数的计算 由分子式确定，即中心原子形成几个σ键，就有几对σ键电子对。如H2O分子中，O有 对σ键电子对。NH3分子中，N有 对σ键电子对。 (3)中心原子上的孤电子对数的计算 中心原子上的孤电子对数＝(a－xb) 上式中a表示中心原子的价电子数；对于主族元素，a＝最外层电子数；对于阳离子，a＝价电子数－离子电荷数；对于阴离子，a＝价电子数＋|离子电荷数|。 x表示与中心原子结合的原子数 b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子＝8－该原子的价电子数。 3．计算中心原子上价层电子对数的另一种快速方法 对ABm型分子或离子，其中心原子价层电子对数(n)的快速判断方法： n＝(中心A原子的价电子数＋每个B原子提供的价电子数×m ± 电荷数)。 规定B原子提供的价电子数：H或卤素原子X为1；氧族元素O或S原子为0；N原子为-1 例如NH3分子: 价层电子对数＝(5＋1×3)=4; SO42-离子: 价层电子对数＝(6＋0×4+2)=4 NO2分子: 价层电子对数＝(5＋0×2)= 2.5 = 3(取整数) 4．分子空间结构确定方法 根据分子中成σ键电子对数和孤电子对数，可以依据下面的方法确定相应的较稳定的分子空间结构： 　(1)若ABn型分子中，A与B之间通过两对或三对电子(即通过双键或三键)结合而成，则价层电子对互斥模型把双键或三键作为一个电子对看待。 (2)价层电子对互斥模型不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子。 (3)中心原子上的价层电子全部用于形成共价键的分子，即中心原子上无孤电子对，其空间结构与VSEPR模型相同，如CO2、CH4等。 (4)中心原子上有孤电子对时，分子的空间结构与VSEPR模型不同，如H2O、NH3等。 5．ABn型分子或离子价层电子对数目和价层电子对空间结构的关系 ABn 价层电子对数 孤电子对数 成键电子对数 VSEPR模型名称 分子或离子的空间结构 n＝2 2 0 2 直线形 n＝3 3 0 3 平面三角形 3 1 2 平面三角形 n＝4 4 0 4 四面体形 4 1 3 四面体形 4 2 2 四面体形 6．孤电子对对分子键角的影响 由于孤电子对有较大斥力，含孤电子对的分子的实测键角几乎都小于VSEPR模型的预测值。价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律：孤电子对与孤电子对>孤电子对与成键电子对>成键电子对与成键电子对。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键角减小。 [典例分析] 　知识点一　常见分子空间结构 [典例1]下列分子的空间结构为正四面体形的是 ①P4　 ②NH3　 ③CCl4　 ④CH4　 ⑤H2S　 ⑥CO2　 ⑦CHCl3　 ⑧SiF4 A．①③④⑦⑧　　 B．①③④⑤⑥ C．①③④⑧ D．②④⑤ [变式1]下列分子或离子中，空间结构是平面三角形的是 A．CH4　　　　　 B．NH C．HCHO D．CO2 [变式2]下列分子的空间结构模型正确的是 A．CO2： B．H2O： C．NH3： D．CH4： [变式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 空间结构 正四面体形 平面三角形 直线形 V形 知识点二　 价层电子对互斥模型 [典例2]根据价层电子对互斥模型，判断下列分子或离子的空间结构正确的是 编号 分子式 价层电子对互斥模型 分子或离子的空间结构 ① AsCl3 四面体形 三角锥形 ② HCHO 平面三角形 三角锥形 ③ NF3 四面体形 平面三角形 ④ 正四面体形 正四面体形 A．①② B．①④ C．②④ D．②③ [变式1]用价层电子对互斥模型预测和的空间结构，两个结论都正确的是 A．直线形；正四面体形 B．V形；平面正方形 C．直线形；平面正方形 D．V形；正四面体形 [变式2]下列离子的VSEPR模型与离子的空间立体构型一致的是 A． B． C． D． [变式3]比较与、与的键角大小，下列排序正确的是 A．， B．， C．， D．， [基础达标训练] 1．BF3的分子空间构型为 A．四面体形 B．平面三角形 C．三角锥形 D．角形 2．下列微粒的空间结构与其VSEPR模型一致的是 A． B． C． D． 3．VSEPR模型可用来预测空间结构，下列微粒的VSEPR模型与其他三种不同的是 A．CO B．BeCl2 C．NO D．SO2 4．下列分子构型为三角锥形的是 A．H2O B．CO2 C．CH4 D．NH3 5．下列分子构型为正四面体的是 A．H2O B．CO2 C．CH4 D．NH3 6．下列分子或离子的VSEPR模型和其空间结构一致的是 A． B． C． D． 7．下列分子的空间结构相同的是 A．和 B．和 C．和 D．和 8．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．AB2型分子的键角均为180° B．BeF2的键角大于SF2的键角 C．BF3的键角为60° D．PCl3是平面三角形分子 9．下列粒子中，与分子的空间构型相同的是 A． B． C． D． 10．下列正确的组合是 编号 化学式 价层电子对互斥模型 空间结构 ① CO2 直线形 直线形 ② HCHO 平面三角形 三角锥形 ③ SO3 正四面体形 平面三角形 ④ 正四面体形 正四面体形 A．①② B．②③ C．②④ D．①④ [能力提升训练] 11．在气相中，关于BeF2和SF2的下列说法错误的是。 A．BeF2分子中，中心原子Be的价层电子对数等于2，其空间结构为直线形，成键电子对数也等于2 B．BeF2分子的VSEPR模型为直线形 C．SF2分子中，中心原子S的价层电子对数等于4，其空间结构为四面体形，成键电子对数等于2，没有孤电子对 D．在气相中，BeF2是直线形，而SF2是V形 12．用价层电子对互斥理论可以预测许多分子或离子的空间结构，下列判断错误的是 A．是V形分子 B．键角小于的键角。 C．的空间构型为平面正三角形 D．和的中心原子均没有孤电子对 13．下列粒子的VSEPR模型为四面体，空间结构为V形的是 A． B． C． D． 14．下列微粒的VSEPR模型与其空间结构一致的是 A． B． C． D． 15．下列分子或离子中，空间结构是平面三角形的是 A．CH4 B．NH C．BF3 D．CO2 16．用VSEPR模型预测下列分子或离子的空间结构，其中不正确的是 A．为正四面体形 B．CS2为直线形 C．HCN为V形 D．NCl3为三角锥形 17．价层电子对互斥理论可以预测某些微粒的空间结构。下列说法正确的是 A．PCl3和PCl5均为极性分子 B．XeF2与XeO2的键角相等 C．NH3和的VSEPR模型均为四面体形 D．和CH2O的空间构型均为平面三角形 18．用价层电子对互斥理论可以预测许多分子或离子的立体构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是 A．SO2是直线形的分子 B．键角由大到小顺序：CH4>NH3>H2O C．NH3是平面三角形的分子 D．SO3是三角锥形的分子 19．是一种绿色的硝化试剂，固态是离子型结构，存在和两种离子。已知原子总数相同，价电子总数相同的微粒结构相似。下列有关说法不正确的是 A．结构和结构相似 B．是平面三角形结构 C．的键角比的大 D．中σ键、π键个数比为1∶2 20．价层电子对互斥理论可以预测某些微粒的空间结构。下列说法正确的是 A．为非极性分子 B．与的键角相等 C．的空间构型为直线型 D．的价层电子对互斥模型为V形 21．下列几组微粒的价层电子对互斥模型（VSEPR模型）与空间结构都一致的是 ①和    ②和    ③和    ④和    ⑤和 A．仅①②③ B．仅④⑤ C．仅①③④ D．①②③④⑤ 22．根据价层电子对互斥模型，判断下列分子或离子的空间结构正确的是 编号 分子式 价层电子对互斥模型 分子或离子的空间结构 ① SO3 平面三角形 平面三角形 ② PH3 四面体形 平面三角形 ③ 平面三角形 三角锥形 ④ NCl3 四面体形 三角锥形 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 23．下列分子或离子的VSFPR模型与其空间结构不一致的是 A． B． C． D． 24．根据所学知识填空： (1)三原子分子常见的空间结构有 形（如）和 形（如）。 (2)四原子分子常见的空间结构有 形和 形，如甲醛（）分子呈 形，键角约为 ；氨分子呈 形，键角为 ；需要注意的是白磷分子呈 形，键角为 。 (3)五原子分子最常见的空间结构为 形，如常见的键角是 。 25．已知：①CS2  ②PCl3  ③H2S  ④CH2O  ⑤H3O+  ⑥  ⑦BF3  ⑧SO2。请回答下列问题： (1)中心原子没有孤电子对的是 (填序号，下同)。 (2)空间结构为直线形的分子或离子有 ；空间结构为平面三角形的分子或离子有 。 (3)空间结构为V形的分子或离子有 。 (4)空间结构为三角锥形的分子或离子有 ；空间结构为正四面体形的分子或离子有 。 ( 6 )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 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$