2.2 第1课时 分子空间结构的理论分析-【学而思·PPT课件分层练习】2024-2025学年高二化学选择性必修第二册（鲁教版2019）

第2节　共价键与分子的空间结构 第1课时　分子空间结构的理论分析 基础过关练 题组一　杂化轨道理论 1.下列关于杂化轨道的叙述正确的是(　　) A.杂化轨道可用于形成σ键,也可用于形成π键 B.杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对 C.NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的3个p轨道与H原子的s轨道杂化而成的 D.在乙烯分子中1个碳原子的3个sp2杂化轨道与3个氢原子的1s轨道重叠形成3个C—H σ键 2.下列分子的中心原子采用sp2杂化的是(　　) ①CH4　②　③ ④　⑤BBr3 A.①②③　 B.①②④ C.③④⑤　 D.②③⑤ 3.下列叙述不正确的是(　　) A.sp3、sp2、sp三种杂化轨道中sp杂化轨道间的夹角最大 B.甲烷分子中由于C原子发生了sp3杂化而形成正四面体的立体结构 C.乙炔是直线形分子,可以用sp杂化轨道解释 D.杂化前后的轨道数和轨道的形状都不变 4.丙酮是重要的有机合成原料,其结构简式为,中间的碳原子和两边的碳原子分别采用的杂化方式是(　　) A.sp2、sp2 B.sp3、sp3 C.sp2、sp3 D.sp、sp3 5.下列有关苯分子中的描述不正确的是(　　) A.碳原子均以sp2杂化轨道形成正六边形的碳环,键角为120° B.每个碳原子还有一个与碳环平面垂直的未参与杂化的2p轨道,这六个2p轨道以“肩并肩”的方式相互重叠,形成一个大π键 C.6个碳碳键完全等同,共有6个原子处于同一平面 D.每个碳原子的一个sp2杂化轨道分别与1个H原子的1s轨道重叠形成σ键 题组二　价电子对互斥理论 6.下列分子价电子对互斥模型与分子空间结构不一致的是(　　) A.SO3 B.BCl3 C.PCl3 D.CH4 7.价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.XeF2与XeO2的键角相等 B.CF4和NH3均为非极性分子 C.S和C的空间构型均为平面三角形 D.CH4和H2O的VSEPR模型均为四面体形 8.用价电子对互斥(VSEPR)理论可以预测许多分子或离子的空间结构,也可以推测键角大小。下列判断错误的是(　　) A.CH2Cl2是四面体形分子 B.H2S的键角大于H2O的 C.C的键角为120° D.S和CH4的空间结构相同 题组三　杂化类型及空间结构的判断 9.下列微粒的中心原子形成sp3杂化轨道且该粒子的空间结构为三角锥形的是(　　) A.N　　B.NCl3　　C.Cl　　D.[PCl4]+ 10.下列中心原子的杂化轨道类型和分子的空间结构的判断不正确的是　(　　) A.PCl3中P原子为sp3杂化,为三角锥形 B.N中N原子为sp3杂化,为正四面体形 C.H2S中S原子为sp杂化,为直线形 D.SO2中S原子为sp2杂化,为V形 11.下表中各粒子对应的空间结构及杂化方式均正确的是(　　) 选项 粒子 空间结构 杂化方式 A SO3 平面三角形 S原子采取sp杂化 B SO2 V形 S原子采取sp3杂化 C C 三角锥形 C原子采取sp2杂化 D C2H2 直线形 C原子采取sp杂化 12.氮的最高价氧化物为无色晶体,它由两种离子构成,已知其阴离子空间结构为平面三角形,则其阳离子的空间结构和阳离子中氮原子的杂化方式为(　　) A.平面三角形、sp2杂化 B.V形、sp2杂化 C.三角锥形、sp3杂化 D.直线形、sp杂化 13.回答下列问题: (1)图a为S8的结构,其硫原子的杂化轨道类型为　　　　　　。  (2)气态三氧化硫以单分子形式存在,其分子的空间结构为　　　　　　　　　;三氧化硫固体中存在如图b所示的三聚分子,该分子中S原子的杂化轨道类型为　　　　　。  (3)COCl2分子中所有原子均满足8电子稳定结构,COCl2分子中σ键和π键的个数比为　　　　,中心原子的杂化方式为　　　　。  (4)Al中Al原子的杂化轨道类型为　　　　。  题组四　等电子原理 14.下列各组物质不互为等电子体的是(　　) A.CO和N2 B.CO2和N2O C.C和N D.CO2和SO2 15.下列关于等电子体的说法中,正确的是(　　) A.S与Cl不互为等电子体,故它们的熔、沸点及溶解度相差较大 B.P与S不互为等电子体,故结构不相似 C.N与C互为等电子体,故N与C互为同素异形体 D.苯与硼氮苯互为等电子体,故硼氮苯中含有大π键 16.科学家研究发现:等电子体的空间结构相同。下列有关说法中正确的是(　　) A.BF3和C互为等电子体,空间结构均为平面三角形 B.B3N3H6和苯(C6H6)互为等电子体,B3N3H6分子中不存在“肩并肩”方式重叠的轨道 C.NH3和PCl3互为等电子体,空间结构均为三角锥形 D.CH4和N互为等电子体,键角均为60° 能力提升练 题组一　杂化轨道理论的应用 1.科学家研制出有望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(结构如图所示)。已知该分子中N—N—N键角都是108.1°,下列有关N(NO2)3的说法正确的是(　　) A.分子中N、O间形成的共价键是非极性键 B.分子中4个氮原子共平面 C.该分子中的中心氮原子采取sp2杂化 D.15.2 g该物质含有3.612×1023个氧原子 2.三硫化四磷(P4S3)是黄绿色针状晶体,易燃、有毒,分子结构如图所示。下列有关P4S3的说法中正确的是(　　) A.P4S3中仅P原子最外层满足8电子稳定结构 B.键角:PCl3>P C.P4S3中P原子为sp3杂化,S原子为sp杂化 D.1 mol P4S3分子中含有6 mol极性共价键 3.(不定项)理论化学模拟得到一种离子,结构如图。下列关于该离子的说法错误的是(　　) A.所有原子均满足8电子结构 B.N原子的杂化方式有2种 C.空间结构为四面体形 D.常温下不稳定 题组二　价电子对互斥(VSEPR)理论的应用 4.工业上制备NaHSO3的原理为2SO2+Na2CO3+H2O CO2+2NaHSO3,反应涉及的微粒中空间结构为V形且含有π键的是(　　) A.SO2　　　B.C　　　C.H2O　　　D.CO2 5.C、—CH3、C都是重要的有机反应中间体,下列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.C与NH3、H3O+互为等电子体,空间构型均为正四面体形 C.C中的碳原子采取sp2杂化,所有原子均共面 D.C与OH-形成的化合物中含有离子键 6.As2O3(砒霜)是两性氧化物(分子结构如图所示),与盐酸反应生成 AsCl3,AsCl3被 LiAlH4还原生成 AsH3。下列说法正确的是(　　) A.As2O3 分子中 As 原子的杂化方式为 sp3 B.LiAlH4为共价化合物 C.AsCl3的空间结构为平面三角形 D.AsH3分子键角大于 109°28' 7.(教材深研拓展)请回答下列问题: (1)键角:气态SeO3分子>Se的原因是　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。(2)两种三角锥形气态氢化物PH3和NH3的键角分别为93.6°和107°,试分析PH3的键角小于NH3的原因　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　。  (3) H+可与H2O形成H3O+,H3O+中H—O—H的键角比H2O中H—O—H的键角大,原因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　。  (4)乙酸分子()中键角1　　　　(填“大于”“等于”或“小于”)键角2,原因是　　　　　　　　　　　　　　　　。  答案与分层梯度式解析 第2节　共价键与分子的空间结构 第1课时　 分子空间结构的理论分析 基础过关练 1.B　杂化轨道可用于形成σ键,也可用来容纳未参与成键的孤电子对,不能用于形成π键,故A错误,B正确;NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的1个s轨道和3个p轨道杂化而成的,C错误;在乙烯分子中,每个碳原子的2个sp2杂化轨道与2个氢原子的1s轨道重叠形成2个C—H σ键,剩下的1个sp2杂化轨道与另一个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成1个σ键,D错误。 2.D　分析题给分子中心原子的价电子对数,确定杂化轨道类型: 分子 CH4 BBr3 价电子 对数 0+4 0+3 0+3 0+2 0+3 杂化轨 道类型 sp3 sp2 sp2 sp sp2 ②、③、⑤分子的中心原子采用sp2杂化。 3.D　sp3、sp2、sp杂化轨道间的夹角分别为109°28'、120°、180°,sp杂化轨道间的夹角最大,A正确;甲烷分子中C原子发生了sp3杂化,形成四个相同的杂化轨道,每个杂化轨道分别与一个氢原子的1s轨道重叠形成一个共价键,从而形成正四面体的立体结构,B正确;乙炔分子中的碳原子采取sp杂化,键角为180°,为直线形结构,C正确;杂化前后的轨道数不变,但轨道的形状发生了改变,D错误。 4.C　 5.C　苯分子呈平面正六边形,6个碳碳键完全等同,分子中共有12个原子共面,C错误。 6.C 分子 孤电子 对数 价电子 对数 价电子对 互斥模型 分子空间结构 SO3 0 3 平面三角形 平面三角形 BCl3 0 3 平面三角形 平面三角形 PCl3 1 4 四面体形 三角锥形 CH4 0 4 正四面体形 正四面体形 7.D　XeF2中Xe的价电子对数为2+=5,有3对孤电子对,XeO2中Xe的价电子对数为2+=4,有2对孤电子对,中心原子的杂化方式不同,键角不同,A错误。CF4为正四面体形,正、负电荷重心重合,为非极性分子;NH3的中心原子N的价电子对数为3+=4,有1对孤电子对,空间构型为三角锥形,正、负电荷重心不重合,为极性分子,B错误。S的中心原子S的孤电子对数为1,价电子对数为4,空间构型为三角锥形,C的中心原子C的孤电子对数为0,价电子对数为3,空间构型为平面三角形,C错误。甲烷分子的中心原子C的价电子对数为4,水分子的中心原子O的价电子对数也为4,它们的VSEPR模型都是四面体形,D正确。 方法指导　价电子对互斥理论指的是价电子对的空间结构,而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构,不包括孤电子对。当中心原子无孤电子对时,两者的空间结构一致;当中心原子有孤电子对时,两者的空间结构不一致。 8.B　CH2Cl2中C—H、C—Cl键的键长不相等,是四面体形分子,A正确;H2S、H2O的中心原子的价电子对数相同,电负性O>S,则键角H2O>H2S,B错误;C的中心原子C的价电子对数为3+=3,无孤电子对,空间结构为平面三角形,键角为120°,C正确;S和CH4的空间结构均为正四面体形,D正确。 规律方法　价电子对数、孤电子对数均相同的分子,中心原子电负性大的对成键电子对的吸引能力更强,成键电子对距离中心原子更近,成键电子对之间的斥力更大,导致键角更大。 9.B　根据价电子对互斥理论判断如下: 微粒 价电 子对数 孤电 子对数 杂化 类型 微粒的 空间结构 N 2 0 sp 直线形 NCl3 4 1 sp3 三角锥形 Cl 4 2 sp3 V形 [PCl4]+ 4 0 sp3 正四面体形 10.C　PCl3中P原子形成3个σ键,孤电子对数为=1,为sp3杂化,空间结构为三角锥形,A正确;N中N原子形成4个σ键,孤电子对数为=0,为sp3杂化,空间结构为正四面体形,B正确;H2S分子中S原子形成2个σ键,孤电子对数为=2,为sp3杂化,空间结构为V形,C错误;SO2中S原子形成2个σ键,孤电子对数为=1,为sp2杂化,空间结构为V形,D正确。 11.D　SO3分子中S的价电子对数=成键电子对数+孤电子对数=3+ (6-3×2)=3,硫原子采取sp2杂化,SO3的空间结构为平面三角形,故A错误;SO2中S的价电子对数=2+(6-2×2)=3,硫原子采取sp2杂化,SO2的空间结构为V形,故B错误;C中C的价电子对数=3+(4+2-3×2) =3,碳原子采取sp2杂化,C的空间结构为平面三角形,故C错误;乙炔()分子中每个C原子均形成2个σ键和2个π键,价电子对数是2,碳原子采取sp杂化,C2H2的空间结构为直线形,故D正确。 12.D　氮的最高价氧化物为N2O5,由两种离子构成,其中阴离子空间结构为平面三角形,阴离子应为N,则其阳离子为N,其中心原子N的价电子对数为2+×(5-1-2×2)=2,所以氮原子采取sp杂化,不含孤电子对,阳离子的空间结构为直线形,故选D。 13.答案　(1)sp3　(2)平面三角形　sp3　(3)3∶1　sp2　(4)sp3 解析　(1)S8中S原子的价电子对数是2+=4,所以硫原子的杂化轨道类型为sp3。 (2)SO3的中心原子S的价电子对数是3+=3,无孤电子对,则气态三氧化硫的空间结构为平面三角形;三氧化硫固体中存在题图b所示的三聚分子,在该分子中每个S原子形成4个σ键,价电子对数是4,所以在该分子中S原子的杂化轨道类型为sp3。 (3)COCl2分子中所有原子均满足8电子稳定结构,1个COCl2分子中含有3个σ键和1个π键,σ键和π键的个数比为3∶1;COCl2分子中C的价电子对数为3,故C原子的杂化方式为sp2。 (4)Al中Al原子的孤电子对数==0,价电子对数为4,则Al原子的杂化轨道类型为sp3。 14.D　互为等电子体的微粒的化学通式相同且价电子总数相等。CO和N2的原子总数都为2,价电子总数都为10,二者互为等电子体,A不符合题意;CO2和N2O的原子总数都为3,价电子总数都为16,二者互为等电子体,B不符合题意;C和N的化学通式相同,价电子总数都为24,二者互为等电子体,C不符合题意;CO2和SO2的化学通式相同,价电子总数分别为16、18,不互为等电子体,D符合题意。 15.D　S与Cl化学通式相同,价电子总数相等,互为等电子体,A错误;P与S化学通式相同,价电子总数相等,互为等电子体,结构相似,B错误;N与C互为等电子体,但不互为同素异形体,C错误;苯与硼氮苯互为等电子体,结构相似,苯分子中含有大π键,则硼氮苯中同样含有大π键,D正确。 16.A　BF3和C的化学通式相同,价电子总数都为24,互为等电子体,空间结构均为平面三角形,故A正确;B3N3H6与苯互为等电子体,二者空间结构相似,则B3N3H6分子中含有π键,π键是原子轨道以“肩并肩”方式相互重叠形成的,故B错误;NH3的价电子总数为8,PCl3的价电子总数为26,不互为等电子体,但二者的空间结构均为三角锥形,故C错误;CH4和N的化学通式相同,价电子总数都为8,互为等电子体,空间结构均为正四面体形,键角均为109°28',不是60°,故D错误。 能力提升练 1.D　分子中N、O间形成的共价键是极性键,故A错误;N(NO2)3分子中N—N—N键角都是108.1°,根据N(NO2)3的结构可知,中心氮原子的价电子对数为4,分子中4个氮原子构成三角锥形,故B错误;中心氮原子采取sp3杂化,故C错误;N(NO2)3的摩尔质量为152 g/mol,则15.2 g N(NO2)3的物质的量为0.1 mol,含有6.02×1022个分子,1个N(NO2)3分子中含有6个氧原子,则含有6.02×1022×6=3.612×1023个氧原子,故D正确。 2.D　P原子最外层有5个电子,形成了3个共价键,S原子最外层有6个电子,形成了2个共价键,因此P4S3中P、S原子最外层都满足8电子稳定结构,A错误;PCl3与P的中心原子P均采用sp3杂化,PCl3的中心原子有一对孤电子对,而P的中心原子无孤电子对,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,所以键角:PCl3<P,B错误;P4S3中S原子的价电子对数是4,则S原子为sp3杂化,C错误;1 mol P4S3分子中含有6 mol P—S极性共价键, 3 mol P—P非极性共价键,D正确。 3.B　 由的结构可知,所有N原子均满足8电子稳定结构,A正确;由上图可知,N原子的杂化方式有3种,B错误;的中心原子N为sp3杂化,则其空间结构为四面体形,C正确;中含—N,常温下不稳定,D正确。 4.A　SO2中S的σ键电子对数是2,孤电子对数为=1,则空间结构为V形,中心S原子最外层有6个电子,有2个形成σ键,有一对孤电子对,则其余2个电子形成π键,A符合题意;C中C的σ键电子对数是3,孤电子对数==0,则空间结构为平面三角形,B不符合题意;H2O中O的σ键电子对数是2,孤电子对数==2,则空间结构为V形,中心O原子最外层有6个电子,有2个形成σ键,有两对孤电子对,没有电子形成π键,C不符合题意;CO2中σ键电子对数是2,孤电子对数==0,则空间结构为直线形,D不符合题意。 5.C　C、—CH3、C的价电子数分别为6、7、8,它们不互为等电子体,C中C原子的价电子对数为3,碳原子采取sp2杂化,—CH3、C的价电子对数均为4,均采取sp3杂化,故A错误;C、NH3、H3O+的化学通式相同,价电子总数均为8,互为等电子体,三者的价电子对数均为4,均有一对孤电子对,空间构型均为三角锥形,故B错误;C中C原子的价电子对数为3,碳原子采取sp2杂化,其空间构型是平面三角形,故C正确;C与OH-形成的化合物是CH3OH,属于共价化合物,不含离子键,故D错误。 6.A　As2O3中As原子的价电子对数是4,As原子的杂化类型为sp3,故A正确;LiAlH4是由Li+和Al构成的,为离子化合物,故B错误; AsCl3中As原子价电子对数为3+=4,且含有一对孤电子对,根据价电子对互斥理论判断,其空间结构为三角锥形,故C错误;AsH3中As原子价电子对数=3+=4,且含有一对孤电子对,根据价电子对互斥理论判断,其空间结构为三角锥形,其键角小于109°28',故D错误。 7.答案　(1)Se中Se为sp3杂化,存在1对孤电子对,为三角锥形;SeO3中Se为sp2杂化,为平面三角形 (2)N的电负性强于P,且原子半径小于P,NH3中成键电子对离中心原子更近,成键电子对间距离更小,其成键电子对间斥力更大,键角更大 (3)H2O中氧原子有两对孤电子对,H3O+中氧原子有一对孤电子对,排斥力较小 (4)大于　键对C—C键的斥力大于C—O键对C—C键的斥力 解析　(3)H3O+、H2O的中心原子的价电子对数均为4,H2O中O原子有两对孤电子对,H3O+中O原子有一对孤电子对,因为孤电子对间的排斥力>孤电子对与成键电子对间的排斥力>成键电子对间的排斥力,导致H3O+中H—O—H的键角比H2O中H—O—H的键角大。(4)通常,双键对单键的斥力大于单键对单键的斥力,故乙酸分子中键角1大于键角2。 归纳总结　比较键角大小的三种思维模型 (1)杂化轨道类型不同:sp>sp2>sp3。 (2) (3)在同一分子中,多重键电子间斥力大,键角大。 2 学科网（北京）股份有限公司 $$