2.2 共价键与分子的空间结构 第2课时（同步讲义）化学鲁科版选择性必修2

教材知识解读·讲透重点难点·方法能力构建·同步分层测评 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 分子的空间结构与分子性质 教习目标 1.理解价电子对互斥理论和等电子原理，能根据有关理论判断简单分子或离子的空间结构。 2.知道手性分子的概念，会判断不对称碳原子。 3.理解共价键的极性、分子的空间结构与分子极性的关系，学会判断简单分子极性的方法，并据此对分子的一些典型性质及其应用作出解释。 重点和难点 重点:价电子对互斥理论和等电子原理、分子的空间结构与分子极性。 难点:价电子对互斥理论和等电子原理、分子的空间结构与分子极性的应用。 ◆知识点一 价电子对互斥（VSEPR）理论 1.基本概念 分子中的中心原子的 —— 由于相互 作用，处于不同的空间取向且尽可能趋向于彼此 。 注意：两个原子间的成键电子不论是单键还是多重键，都看作一个空间取向；一对孤电子对看作一个空间取向。 2.中心原子价电子对数的计算 价电子对数= （1）成键电子对数= （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.电子对之间的斥力大小顺序 （1）成键电子对之间的斥力大小顺序 > > > > 。 （2）含孤电子对的斥力大小顺序 ≫ > 。 4.根据价电子对互斥理论判断分子或离子的空间结构 价电子对互斥（VSEPR）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。 （1）当中心原子无孤电子对时，结构保持一致 ①常见无机分子或离子 价电子 对数 VSEPR 模型 实例 分子或离子 的空间结构 键角 空间结 构模型 2 3 4 5 6 ②有机分子（以乙酸为例） 乙酸分子中，羧基上的碳原子的价电子对均为成键电子对，因此部分呈 形。 （2）当中心原子有孤电子对时，两者的结构不一致。例如： ①常见无机分子或离子 分子 或离子 中心原子的价电子对数　　 孤电子 对数 VSEPR模 型及名称 分子或离子的空间结构 及名称　　 NH3 四面体形 三角锥形 H2O 四面体形 角形 H3O+ 四面体形 三角锥形 SO2 三角形 角形 ②有机分子（以乙醇为例） 乙醇分子中，羟基上的氧原子的价电子对数为4，故价电子对空间结构为 ，但氧原子上有 对孤电子对，因此C—O—H呈 。 即学即练 1.甲酸分子（HCOOH）中碳原子的价电子对数为 （　　） A.1 B.2 C.3 D.4 2.用价电子对互斥理论判断SO3的空间结构为 (　 　) A.正四面体形 B.V(角)形 C.三角锥形 D.平面三角形 3.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　　　　　　。  （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°。  ②PCl3分子中，Cl—P—Cl的键角　　　　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　　　　 　　　　。  ◆知识点二 等电子原理 1.基本概念 相同且 相等的分子或离子具有相同的 和相同的 类型等结构特征。 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 类型相同。 （1）CS2与 互为等电子体，CS2的结构式为SCS，C原子的杂化类型为 ，分子空间结构为 形。 （2）PH3、AsH3、H3O+与NH3互为等电子体，可知它们的空间结构均为 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 四原子24价电子 N、C、B、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 即学即练 1.下列各组微粒互为等电子体的是 （　　） A.12CO2和14CO B.H2O和NH3 C.NO+和CN- D.NO和CO 2.等电子体的结构相似、物理性质相似，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 3.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　　　　。  （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　　　　。  ◆知识点三 分子中的原子排布与对称性 1.对称分子 CH3CH3（乙烷）、H2O、NH3三种分子的空间结构如图所示： （1）若将三种分子分别绕C1轴、C2轴、C3轴旋转一定角度后可与原分子重合，C1、C2、C3分别为相应分子的 。 （2）甲烷分子中碳原子和其中两个氢原子所构成的平面为甲烷分子的 。 （3）依据 的旋转或借助 的反映能够 的分子称为对称分子，分子所具有的这种性质称为对称性。 （4）分子的许多性质如 、 等都与分子的对称性有关。 2.手性分子 手性 分子本身和它在镜中的像，就如同人的左手和右手，相似但 重叠，这类分子表现出手性 手性分子 具有 的分子 对映异构体 一个手性分子和它的镜像分子构成一对对映异构体，两种手性分子具有相反的旋光性 不对称碳原子 仅通过单键与 个 的原子或基团连接的 原子 手性分子的判断方法 分子中有无 碳原子 应用 （1）手性分子缩合制蛋白质和核酸 （2）药物的不对称合成 即学即练 1.下列说法不正确的是 （　　） A.互为对映异构体的分子互为镜像 B.利用手性催化剂可主要得到一种手性分子 C.对映异构体分子组成相同 D.对映异构体性质相同 2.下列分子中含有不对称碳原子的是 （　　） A.CH2Cl2 B.CH3CH2OH C.CH3CH（CH3）2 D.CH3CH（CH3）CHClCOOH 3.维生素C的结构简式是，它能防治坏血病，该分子中的不对称碳原子 （　　） A.1 B.2 C.3 D.4 4.有机物　　　　　　（填“具有”或“不具有”，下同）手性，其与H2发生加成反应后，其产物　　　　　手性。  ◆知识点四 分子中的电荷分布与极性 1.极性分子和非极性分子 2.分子极性的判断 （1）双原子分子的极性 对双原子分子来说，键的极性与分子的极性是一致的：化学键有极性，分子 极性；反之，化学键无极性，分子 极性。 （2）多原子分子的极性 多原子分子的极性除了与键的极性有关外，还与分子的 有关： 3.分子的极性对物质性质的影响 （1）沸点：在 的情况下，极性分子构成的物质比非极性分子构成的物质沸点 ，如沸点：N2 CO。  （2）溶解性：极性分子易溶于 溶剂（如水），非极性分子易溶于 溶剂（如四氯化碳），这就是“ ”原理中的一种类型。 即学即练 1.已知N、P均属于元素周期表的ⅤA族元素。N在第2周期，P在第3周期。NH3分子呈三角锥形，N原子位于锥顶，3个H原子位于锥底，N—H键的夹角是107.3°。 （1）N4分子的空间结构为，它是一种　　　（填“极性”或“非极性”）分子。  （2）PH3分子中P—H键　　　　（填“有”或“无”，下同）极性，PH3分子　　　　极性。  （3）NCl3是一种淡黄色油状液体，下列对NCl3的有关描述不正确的是　　　　（填字母）。  a.该分子呈平面三角形 b.该分子中的化学键为极性键 c.该分子为极性分子 2.在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、N2分子中： （1）以非极性键结合的非极性分子是　　　　。  （2）以极性键结合的具有直线形结构的非极性分子是　　　　。  （3）以极性键结合的具有正四面体形结构的非极性分子是　　　　。  （4）以极性键结合的具有三角锥形结构的极性分子是　　　　。  （5）以极性键结合的具有sp3杂化轨道结构的分子是　　　　。  一、价电子对互斥(简称VSEPR)理论 1、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)由于相互排斥作用，处于不同的取向且尽可能趋向于彼此远离。 2、空间取向 ①两个原子间的成键电子不论是单键还是多重键，都看作一个空间取向；一对孤电子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。 3、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。 实践应用 1.X射线衍射测定发现，I3AsF6中存在。该的空间结构为 （　　） A.直线 B.角形 C.四面体形 D.三角锥形 2.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，其球棍模型如图所示： 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° 3.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 4.用价电子对互斥理论预测H2S和BF3的空间结构，两个结论都正确的是 (　 　) A.直线形　三角锥形 B.V(角)形　三角锥形 C.直线形　平面三角形 D.V(角)形　平面三角形 二、等电子体的判断 1.常见的等电子体 满足等电子原理的微粒称为等电子体，常见的等电子体如下： 类型 实例 空间结构 双原子(10价电子)微粒 N2、CO、NO＋、C、CN－ 直线形 三原子(16价电子)微粒 CO2、CS2、N2O、NO、N、NCS－、BeCl2 直线形 三原子(18价电子)微粒 NO、O3、SO2 角(V)形 四原子(24价电子)微粒 NO、CO、BF3、SO3 平面三角形 五原子(32价电子)微粒 SiF4、CCl4、SO、PO 正四面体形 七原子(48价电子)微粒 SF6、PF、SiF、AlF 正八面体形 （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。 （3）O3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。 2.等电子体的判断方法 方法 内容 举例 左右 移位法 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 N2和CO、N2O和CO2分别互为等电子体 将微粒中的一个或几个原子换成原子序数增加(或减少)n的元素带n个单位电荷的阳离子(或阴离子) CO与CN－、N2O与N分别互为等电子体 叠加法 互为等电子体的微粒分别再增加一个相同(或同主族元素)的原子 N2O与CO2互为等电子体 实践应用 1.C、—CH3（甲基）、C都是重要的有机反应中间体，有关它们的说法正确的是 （　　） A.它们均由甲烷去掉一个氢原子所得 B.它们互为等电子体，碳原子均采取sp3杂化 C.C与NH3、H3O+互为等电子体，空间结构均为三角锥形 D.C中的碳原子采取sp3杂化，所有原子均共面 2.下列几组微粒互为等电子体的是 (　　) ①NO＋和CN－　②CO2和CS2 ③N2O和CO2　④BF3和SO3 A.①② B.③④ C.①③④ D.①②③④ 3.下列关于等电子体的说法正确的是 (　　) A.N2与CO不互为等电子体，故它们的熔、沸点及溶解度相差较大 B.PO与SO 不互为等电子体，故结构不相似 C.NO与O3互为等电子体，故NO为O3的同素异形体 D.苯与硼氮苯互为等电子体，故硼氮苯分子中含有大π键 4.根据等电子原理，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，也可互称等电子体，它们也具有相似的结构特征。 请回答： （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__________。 （2）在短周期元素组成的物质中，与NO互为等电子体的分子有________。 三、判断ABn型分子的极性 （1）判断分子极性的一般思路 （2）键的极性和分子极性的关系 （3）实例 分子 BeCl2 SO2 PH3 SO3 CH4 空间结构 直线形 角形 三角锥形 平面正三角形 正四面体形 正、负电重心是否重合 重合 不重合 不重合 重合 重合 分子的极性 非极性分子 极性分子 极性分子 非极性分子 非极性分子 （4）中心原子的化合价呈最高价的ABn型分子为非极性分子，否则为极性分子。 实践应用 1.下列各组物质中，都是由极性键构成的极性分子的是 （　　） A.CH4和H2O B.CO2和HCl C.NH3和H2S D.HCN和BF3 2.下列物质难溶于水的是 （　　） A.SO2 B.HCHO C.CCl4 D.C2H5OH 3.下列叙述正确的是 （　　） A.NH3是极性分子，分子中N原子处在3个H原子所组成的三角形的中心 B.CCl4是非极性分子，分子中C原子处在4个Cl原子所组成的正方形的中心 C.H2O是极性分子，分子中O原子不处在2个H原子连线的中央 D.CO2是非极性分子，分子中C原子不处在2个O原子连线的中央 4.下列说法正确的是 （　　） A.极性溶质一定易溶于极性溶剂，非极性溶质一定易溶于非极性溶剂 B.Br2和H2O均是极性分子，CCl4是非极性分子，所以Br2难溶于H2O而易溶于CCl4 C.CS2和白磷均是非极性分子，H2O是极性分子，所以白磷难溶于H2O而易溶于CS2 D.H2O是极性分子，CO2可溶于H2O，因此CO2是极性分子 考点一 价电子对互斥理论的应用 【例1】　下列分子或离子的中心原子，带有一对孤电子对的是 (　　) A.H2O B.BeCl2 C.CH4 D.PCl3 【变式1-1】下列关于价电子对互斥（VSEPR）理论的叙述不正确的是 （　　） A.VSEPR理论可用于预测分子的空间结构 B.VSEPR理论不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子的空间结构 C.中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与互相排斥 D.分子中键角越大，价电子对相互排斥力越大，分子越稳定 【变式1-2】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 【变式1-3】根据VSEPR理论判断下列各组分子或离子空间结构相同的是 （　　） A.SO2和CO2 B.BF3和NH3 C.PH3和H2S D.CCl4和N 【变式1-4】下列说法正确的是 （　　） A.CO2分子的空间结构为角形 B.Cl的空间结构为平面三角形 C.SF6中每个原子均满足最外层8电子稳定结构 D.SiF4和S的中心原子均无孤电子对 考点二 等电子体 【例2】下列不互为等电子体的是 （　　） A.N2和CO B.CO2和N2O C.PH3和HCl D.H2S和H2O 【变式2-1】下列几组微粒互为等电子体的是 （　　） ①S和P　②NO+和　③CO2和CS2　④N2O和BeCl2　⑤BF3和SO3 A.仅①②③ B.仅④⑤ C.仅①③④ D.①②③④⑤ 【变式2-2】根据等电子原理，下列各组分子或离子的空间结构不相似的是 （　　） A.N和C B.N和CH4 C.H3O+和NH3 D.CO2和H2O 考点三 分子的对称性 【例3】下列物质的分子不具有对称性的是 （　　） A.CH4 B.C2H4 C.C2H2 D.CH3CH（Cl）Br 【变式3-1】下列有机物分子中属于手性分子的是 （　　） ①乳酸［CH3CH（OH）COOH］ ②2 ⁃丁醇（） ③ ④丙三醇（） A.只有① B.①和② C.①②③ D.①②③④ 【变式3-2】NH3、H2S等分子是极性分子，CO2、BF3、CCl4等分子是极性键形成的非极性分子。根据上述事实可推出ABn型分子是非极性分子的经验规律是 （　　） A.分子中不能含有H原子 B.在ABn分子中A原子的所有价电子都参与成键 C.在ABn分子中所有的共价键都相同 D.在ABn分子中A的相对原子质量应小于B的相对原子质量 考点四 分子极性的判断和应用 【例4】下列分子属于极性分子的是 （　　） A.CS2 B.NF3 C.SO3 D.SiF4 【变式4-1】下列叙述正确的是 （　　） A.卤化氢分子中，卤素的非金属性越强，共价键的极性越强，热稳定性也越强 B.含非极性键的分子一定是非极性分子 C.判断A2B或AB2型分子是否是极性分子的依据是看分子中是否含有极性键 D.非极性分子中，各原子间都应以非极性键结合 【变式4-2】H2O2是常用的氧化剂，其分子结构如图所示，两个氢原子犹如在半展开的书的页面上。下列关于H2O2的说法正确的是 （　　） A.H2O2是非极性分子 B.H2O2分子中含有σ键、π键 C.H2O2在H2O中的溶解度小于在CCl4中的溶解度 D.H2O2的电子式：H 【变式4-3】科学家最近研制出有望成为高效火箭推进剂的N（NO2）3（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.分子中四个氮原子共平面 C.该物质的分子是非极性分子 D.该物质分子中氮原子之间的共价键均为σ键 基础达标 1.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.NH为正四面体形 B.CS2为直线形 C.HCN为V形 D.PCl3为三角锥形 2.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理论可用来预测分子的空间结构 B.分子中价电子对相互排斥决定了分子的空间结构 C.分子中键角越大，价电子对相互排斥力越小，分子越稳定 D.中心原子上的孤电子对不参与互相排斥 3.下列有关描述正确的是 (　　) A.NO为V(角)形微粒 B.ClO的空间结构为平面三角形 C.NO的价层电子对互斥模型、空间结构均为平面三角形 D.ClO的价层电子对互斥模型、空间结构相同 4.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CH B.Y的组成为CH C.X的价电子对数为4 D.Y中键角小于120° 5.根据杂化轨道理论和价电子对互斥理论，对下列分子或离子的判断完全正确的是 (　　) 选项 化学式 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 SO sp2 四面体形 三角锥形 B H2O sp2 四面体形 角(V)形 C NH3 sp3 三角锥形 平面三角形 D CH4 sp3 四面体形 正四面体形 6.下列不属于等电子体的是 (　　) A.N2和CO B.CO2和N2O C.PH3和HCl D.H2S和H2O 　C A项，N2和CO均为双原子分子，且均有10个价电子，属于等电子体；B项，CO2和N2O均为三原子分子，且均有16个价电子，属于等电子体；C项，PH3和HCl分子中所含原子数不同，不是等电子体；D项，H2S和H2O均为三原子分子，价电子数均为8，属于等电子体。综上所述，C项符合题意。 7.下列中心原子的杂化轨道类型和分子空间结构不正确的是 (　　) A.PCl3中P 原子sp3杂化，为三角锥形 B.BCl3中B原子sp2杂化， 为平面三角形 C.CS2中C原子sp杂化，为直线形 D.H2S分子中，S为sp杂化，为直线形 8.用价电子对互斥理论预测PCl3和CO的空间结构，两个结论都正确的是 (　　) A.直线形　三角锥形 B.三角锥形　平面三角形 C.V形　三角锥形 D.直线形　平面三角形 9.若ABn型分子的中心原子上没有孤电子对，应用价电子对互斥理论，判断下列说法正确的是(　　) A.n＝3时，则分子的空间结构为V形 B.n＝2时，则分子的空间结构为平面三角形 C.n＝4时，则分子的空间结构为正四面体形 D.n＝4时，则分子的空间结构为三角锥形 10.下列关于等电子体的说法正确的是 (　　) A.N2与CO不互为等电子体，故它们的熔、沸点及溶解度相差较大 B.PO与SO 不互为等电子体，故结构不相似 C.NO与O3互为等电子体，故NO为O3的同素异形体 D.苯与硼氮苯互为等电子体，故硼氮苯分子中含有大π键 11.下列关于丙氨酸的说法正确的是 （　　） A.Ⅰ和Ⅱ的结构和性质完全不同 B.Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称，具有不同的分子极性 C.Ⅰ和Ⅱ都属于非极性分子 D.Ⅰ和Ⅱ中化学键的种类与数目完全相同 12.有X、Z、Q、T五种元素，X元素原子的M电子层的p轨道上有两个未成对电子且无空轨道；Z元素原子的L电子层的p轨道上有一个空轨道；Q元素原子的L电子层的p轨道上只有一对成对电子；T元素原子M电子层的p轨道上有三个未成对电子。下列说法不正确的是 （　　） A.T元素有一种单质的空间结构为正四面体形 B.ZQ分子中含有1个σ键和2个π键 C.X元素和Q元素能形成两种只含极性键的极性分子 D.Z元素与X、Q元素均能形成直线形非极性分子 13.硫⁃氮化合物是现代无机化学研究的热点之一。如图是已经合成的某硫⁃氮化合物（S4N4）的分子结构。下列有关该物质的说法正确的是 （　　） A.其分子中各原子最外层都达到了8电子稳定结构 B.其分子中只含极性键 C.其分子是非极性分子 D.其与化合物S2N2互为同素异形体 14.中国化学家研究出一种新型复合光催化剂（C3N4/CQDs），能利用太阳光高效分解水，原理如图所示。下列说法正确的是 （　　） A.H2O2中存在非极性共价键，是非极性分子 B.反应Ⅰ中涉及极性键的断裂和非极性键的形成 C.H2O分子的VSEPR模型为角形 D.H2O是非极性分子 综合应用 15.用分子结构的知识推测下列说法正确的是 （　　） A.CO2、BeCl2互为等电子体，分子均为直线形 B.Na2CO3中，阴离子的空间结构为三角形，C原子的杂化形式为sp3 C.根据价电子对互斥理论，SO2与H2O均呈角形，中心原子价电子对数相等 D.三氧化硫有单分子气体和三聚分子固体（）两种存在形式，两种形式中S原子的杂化轨道类型相同 16.我国科学家成功合成了世界上首个五氮阴离子盐Cl（用R代表），经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图所示。从结构角度分析，R中两种阳离子不同之处为 （　　） A.电子总数 B.中心原子的价电子对数 C.空间结构 D.共价键类型 17.（1）写出一种与S互为等电子体的分子的化学式：　　　。  （2）已知CO2为直线形结构，SO3为平面正三角形结构，NF3为三角锥形结构，请推测COS、C、PCl3的空间结构：　　　 　　　　。  18.（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　　　　 　　　　。  （3）P的空间结构是　　　　，其中磷原子的杂化轨道类型是　　　　。  19. N、O、S、Cl、Cu五种元素的单质及其化合物在现代工业生产中有着广泛应用。请回答下列问题： （1）第一电离能：N　　　　（填“>”或“<”，下同）O，电负性：S　　　　Cl。  （2）前四周期元素中，未成对电子数为5的元素符号是　　　　。  （3）SO3的空间结构是　　　　，分子中的大π键可用符号表示，其中m代表参与形成的大π键原子数，n代表参与形成大π键的电子数（如苯分子中的大π键可表示为），则SO3分子中的大π键应表示为　　　　。  （4）亚硒酸根离子（Se）的VSEPR模型为　　　。  （5）与N互为等电子体的微粒有　　　　（任写两种）。  20.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　　　　　　。   （2）Y的价电子排布式为　　　　　，Y的最高价氧化物的VSEPR模型为　　　　　　　　　　。   （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　　　　。   （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 拓展培优 21. Q、R、X、Y、Z为前20号元素中的五种，Q的低价氧化物与X单质分子的电子总数相等，五种元素中只有R与Q同族，Y和Z的阴离子与Ar原子的电子结构相同且Y原子序数小于Z。 （1）R的氢化物分子的空间结构是　　　　　　，属于　　　　（填“极性”或“非极性”）分子；它与X形成的化合物可作为一种重要的陶瓷材料，其化学式为　　　　　　。  （2）X的常见氢化物的空间结构是　　　　　　，它的另一氢化物X2H4是火箭燃料的成分，其电子式是　　　　　　，X的杂化轨道类型为　　　　　。  （3）Q分别与Y、Z形成的共价化合物的化学式是　　　　和　　　　；Q与Y形成的化合物的电子式为　　　　　　，属于　　　　　　（填“极性”或“非极性”）分子。  22. 在极性分子中，正电荷重心与负电荷重心间的距离称为偶极长，通常用d表示。极性分子的极性强弱与偶极长和电荷量（q）有关，一般用偶极矩（μ）来衡量。分子的偶极矩是偶极长和电荷量的乘积，即μ=dq。在非极性分子中，其正、负电荷重心重合，故μ为0。试回答下列问题： （1）HCl、CS2、H2S、SO2四种分子中μ=0的有　　。  （2）实验测得：μ（PF3）=1.03、μ（BCl3）=0。 ①由此可知，PF3分子的空间结构为　　　　。  ②BCl3分子的空间结构为　　　　　　　　，中心原子的杂化方式为　　　　。  （3）治癌药物Pt（NH3）2Cl2具有平面四边形结构，Pt处在四边形中心，NH3和Cl分别处在四边形的4个顶点。已知该化合物有两种结构，棕黄色化合物的μ>0，淡黄色化合物的μ=0。试写出两种结构的结构简式：　　　　、　　　　，在水中溶解度较大的是　　　　　　　　（填结构简式）。  23. 20世纪50年代科学家提出价电子对互斥(简称VSEPR)理论，用于预测简单分子立体结构。其要点可以概括为： 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)称为价电子对数。分子中的价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 .分子中价电子对之间的斥力主要顺序为： i.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； 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形成的成键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）根据要点Ⅰ可以画出AXnEm的VSEPR理想模型，请填写下表： n＋m 2 ________ VSEPR理想模型 ________ 正四面体 价电子对之间的理想键角 ________ 109°28′ （2）请用VSEPR理论解释CO2为直线形分子的原因____________； （3）H2O分子的立体结构为_____，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AX4E0型分子，S===O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分子的立体构型为_____，SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl______(选填“<”“>”或“＝”)SO2F2分子中∠F—S—F。 （5）用价电子对互斥(VSEPR)理论判断下列分子或离子的空间结构。 分子或离子 PbCl2 HgCl ClO 空间结构 ________ ________ ________ 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $ 教材知识解读·讲透重点难点·方法能力构建·同步分层测评 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 分子的空间结构与分子性质 教习目标 1.理解价电子对互斥理论和等电子原理，能根据有关理论判断简单分子或离子的空间结构。 2.知道手性分子的概念，会判断不对称碳原子。 3.理解共价键的极性、分子的空间结构与分子极性的关系，学会判断简单分子极性的方法，并据此对分子的一些典型性质及其应用作出解释。 重点和难点 重点:价电子对互斥理论和等电子原理、分子的空间结构与分子极性。 难点:价电子对互斥理论和等电子原理、分子的空间结构与分子极性的应用。 ◆知识点一 价电子对互斥（VSEPR）理论 1.基本概念 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）由于相互排斥作用，处于不同的空间取向且尽可能趋向于彼此远离。 注意：两个原子间的成键电子不论是单键还是多重键，都看作一个空间取向；一对孤电子对看作一个空间取向。 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.电子对之间的斥力大小顺序 （1）成键电子对之间的斥力大小顺序 三键—三键>三键—双键>双键—双键>双键—单键>单键—单键。 （2）含孤电子对的斥力大小顺序 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。 4.根据价电子对互斥理论判断分子或离子的空间结构 价电子对互斥（VSEPR）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。 （1）当中心原子无孤电子对时，结构保持一致 ①常见无机分子或离子 价电子 对数 VSEPR 模型 实例 分子或离子 的空间结构 键角 空间结 构模型 2 直线形 HgCl2 直线形 180° 3 三角形 BF3 三角形 120° 4 四面体形 N 正四面体形 109°28' 5 三角双锥形 PCl5 三角双锥形 - 6 八面体形 SF6 八面体形 - ②有机分子（以乙酸为例） 乙酸分子中，羧基上的碳原子的价电子对均为成键电子对，因此部分呈三角形。 （2）当中心原子有孤电子对时，两者的结构不一致。例如： ①常见无机分子或离子 分子 或离子 中心原子的价电子对数　　 孤电子 对数 VSEPR模 型及名称 分子或离子的空间结构 及名称　　 NH3 4 1 四面体形 三角锥形 H2O 4 2 四面体形 角形 H3O+ 4 1 四面体形 三角锥形 SO2 3 1 三角形 角形 ②有机分子（以乙醇为例） 乙醇分子中，羟基上的氧原子的价电子对数为4，故价电子对空间结构为四面体形，但氧原子上有两对孤电子对，因此C—O—H呈角形。 即学即练 1.甲酸分子（HCOOH）中碳原子的价电子对数为 （　　） A.1 B.2 C.3 D.4 【答案】C 【解析】该有机物中碳原子不存在孤电子对，价电子对数=σ键数，故选C。 2.用价电子对互斥理论判断SO3的空间结构为 (　 　) A.正四面体形 B.V(角)形 C.三角锥形 D.平面三角形 【答案】D 【解析】SO3的中心原子硫原子的价电子数为6，与中心原子结合的原子数为3，氧原子最多能接受的电子数为2，则中心原子的孤电子对数＝×(6－3×2)＝0，故价电子对数＝σ键电子对数＝3，SO3的空间结构与其价电子对互斥模型一致，为平面三角形。 3.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　　　　　　。  （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°。  ②PCl3分子中，Cl—P—Cl的键角　　　　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　　　　 　　　　。  【答案】（1）三角形　直线形　角形　三角形　直线形　（2）①<　②<　（3）sp3　NH3分子中N有一对孤电子对，对成键电子对的斥力作用大，使得NH3分子键角减小 【解析】（1）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）①SnBr2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'。 ◆知识点二 等电子原理 1.基本概念 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结构和相同的化学键类型等结构特征。 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SCS，C原子的杂化类型为sp，分子空间结构为直线形。 （2）PH3、AsH3、H3O+与NH3互为等电子体，可知它们的空间结构均为三角锥形。 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 四原子24价电子 N、C、B、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 即学即练 1.下列各组微粒互为等电子体的是 （　　） 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，NO+和CN-互为等电子体。 2.等电子体的结构相似、物理性质相似，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】A项中SO2与O3互为等电子体，故结构相似。 3.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　　　　。  （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　　　　。  【答案】　（1）N2　CO　CO2　N2O　（2）SO2、O3 【解析】（1）仅由第2周期元素组成的共价分子中，即C、N、O、F组成的共价分子，如N2与CO的价电子总数均为10，CO2与N2O的价电子总数均为16。 （2）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。 ◆知识点三 分子中的原子排布与对称性 1.对称分子 CH3CH3（乙烷）、H2O、NH3三种分子的空间结构如图所示： （1）若将三种分子分别绕C1轴、C2轴、C3轴旋转一定角度后可与原分子重合，C1、C2、C3分别为相应分子的对称轴。 （2）甲烷分子中碳原子和其中两个氢原子所构成的平面为甲烷分子的对称面。 （3）依据对称轴的旋转或借助对称面的反映能够复原的分子称为对称分子，分子所具有的这种性质称为对称性。 （4）分子的许多性质如极性、旋光性等都与分子的对称性有关。 2.手性分子 手性 分子本身和它在镜中的像，就如同人的左手和右手，相似但不能重叠，这类分子表现出手性 手性分子 具有手性的分子 对映异构体 一个手性分子和它的镜像分子构成一对对映异构体，两种手性分子具有相反的旋光性 不对称碳原子 仅通过单键与4个不同的原子或基团连接的碳原子 手性分子的判断方法 分子中有无不对称碳原子 应用 （1）手性分子缩合制蛋白质和核酸 （2）药物的不对称合成 即学即练 1.下列说法不正确的是 （　　） A.互为对映异构体的分子互为镜像 B.利用手性催化剂可主要得到一种手性分子 C.对映异构体分子组成相同 D.对映异构体性质相同 【答案】　D 【解析】在手性合成中，与催化剂手性匹配的分子在反应过程中会与手性催化剂形成一种最稳定的过渡态，从而只诱导生成一种手性分子，故B正确。 2.下列分子中含有不对称碳原子的是 （　　） A.CH2Cl2 B.CH3CH2OH C.CH3CH（CH3）2 D.CH3CH（CH3）CHClCOOH 【答案】　D 【解析】CH3CH（CH3）CHClCOOH分子中，有一个碳原子所连的四个基团分别是羧基、异丙基、氢原子和氯原子。 3.维生素C的结构简式是，它能防治坏血病，该分子中的不对称碳原子 （　　） A.1 B.2 C.3 D.4 【答案】　B 【解析】该分子中属于不对称碳原子的是左边第二号、三号碳原子，它们均连接四个不同原子或基团。 4.有机物　　　　　　（填“具有”或“不具有”，下同）手性，其与H2发生加成反应后，其产物　　　　　手性。  【答案】具有　不具有 【解析】原有机物中与—OH相连的碳原子为不对称碳原子，具有手性，与H2加成后，该碳原子连有两个乙基，不再具有手性。 ◆知识点四 分子中的电荷分布与极性 1.极性分子和非极性分子 2.分子极性的判断 （1）双原子分子的极性 对双原子分子来说，键的极性与分子的极性是一致的：化学键有极性，分子就有极性；反之，化学键无极性，分子也无极性。 （2）多原子分子的极性 多原子分子的极性除了与键的极性有关外，还与分子的空间结构有关： 3.分子的极性对物质性质的影响 （1）沸点：在相对分子质量相同的情况下，极性分子构成的物质比非极性分子构成的物质沸点高，如沸点：N2 < CO。  （2）溶解性：极性分子易溶于极性溶剂（如水），非极性分子易溶于非极性溶剂（如四氯化碳），这就是“相似相溶”原理中的一种类型。 即学即练 1.已知N、P均属于元素周期表的ⅤA族元素。N在第2周期，P在第3周期。NH3分子呈三角锥形，N原子位于锥顶，3个H原子位于锥底，N—H键的夹角是107.3°。 （1）N4分子的空间结构为，它是一种　　　（填“极性”或“非极性”）分子。  （2）PH3分子中P—H键　　　　（填“有”或“无”，下同）极性，PH3分子　　　　极性。  （3）NCl3是一种淡黄色油状液体，下列对NCl3的有关描述不正确的是　　　　（填字母）。  a.该分子呈平面三角形 b.该分子中的化学键为极性键 c.该分子为极性分子 【答案】（1）非极性　（2）有　有　（3）a 【解析】（1）N4分子是正四面体形结构，是非极性分子。（2）P—H键为不同元素原子之间形成的共价键，为极性键，PH3分子的空间结构为三角锥形，正、负电荷重心不重合，PH3为极性分子。（3）NCl3中N原子的价电子对数为3+=4，孤电子对数为1，该分子的空间结构为三角锥形，a错误；N、Cl之间形成的键为极性键，b正确；NCl3分子中正、负电荷重心不重合，故该分子为极性分子，c正确。 2.在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、N2分子中： （1）以非极性键结合的非极性分子是　　　　。  （2）以极性键结合的具有直线形结构的非极性分子是　　　　。  （3）以极性键结合的具有正四面体形结构的非极性分子是　　　　。  （4）以极性键结合的具有三角锥形结构的极性分子是　　　　。  （5）以极性键结合的具有sp3杂化轨道结构的分子是　　　　。  【答案】（1）N2　（2）CS2　（3）CH4　（4）NH3 （5）H2O、NH3、CH4 【解析】　HF是含有极性键的双原子分子，为极性分子；H2O中氧原子采取sp3杂化方式，与H原子形成极性键，为角形极性分子；NH3中有极性键，N原子采取sp3杂化，为三角锥形结构，为极性分子；CS2与CO2相似，含极性键，为直线形非极性分子；CH4中C原子采取sp3杂化方式与H原子形成极性键，为正四面体形结构，为非极性分子；N2是由非极性键结合的非极性分子。 一、价电子对互斥(简称VSEPR)理论 1、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)由于相互排斥作用，处于不同的取向且尽可能趋向于彼此远离。 2、空间取向 ①两个原子间的成键电子不论是单键还是多重键，都看作一个空间取向；一对孤电子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。 3、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。 实践应用 1.X射线衍射测定发现，I3AsF6中存在。该的空间结构为 （　　） A.直线 B.角形 C.四面体形 D.三角锥形 【答案】B 【解析】中以1个碘为中心原子，则中心原子价电子对数为2+=4，中心原子采用sp3杂化，且含有2对孤电子对，所以是角形结构。 2.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，其球棍模型如图所示： 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° 【答案】C 【解析】由图可知，X为平面三角形结构，其碳原子应该有三对价电子对，其组成为C，A项正确、C项错误；Y为三角锥形结构，其碳原子有四对价电子对，故其组成为C，键角比120°小，B、D项正确。 3.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 【答案】D 【解析】SeS3中的中心Se原子价电子对数是3＋＝3，无孤对电子，因此SeS3的分子立体构型是平面三角形。 4.用价电子对互斥理论预测H2S和BF3的空间结构，两个结论都正确的是 (　 　) A.直线形　三角锥形 B.V(角)形　三角锥形 C.直线形　平面三角形 D.V(角)形　平面三角形 【答案】　D 【解析】H2S分子中心原子S有未用于形成共价键的孤电子对，占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥使H2S分子呈V(角)形；而BF3分子中心原子B的价电子都用于形成共价键，故BF3是平面三角形。 二、等电子体的判断 1.常见的等电子体 满足等电子原理的微粒称为等电子体，常见的等电子体如下： 类型 实例 空间结构 双原子(10价电子)微粒 N2、CO、NO＋、C、CN－ 直线形 三原子(16价电子)微粒 CO2、CS2、N2O、NO、N、NCS－、BeCl2 直线形 三原子(18价电子)微粒 NO、O3、SO2 角(V)形 四原子(24价电子)微粒 NO、CO、BF3、SO3 平面三角形 五原子(32价电子)微粒 SiF4、CCl4、SO、PO 正四面体形 七原子(48价电子)微粒 SF6、PF、SiF、AlF 正八面体形 （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。 （3）O3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。 2.等电子体的判断方法 方法 内容 举例 左右 移位法 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 N2和CO、N2O和CO2分别互为等电子体 将微粒中的一个或几个原子换成原子序数增加(或减少)n的元素带n个单位电荷的阳离子(或阴离子) CO与CN－、N2O与N分别互为等电子体 叠加法 互为等电子体的微粒分别再增加一个相同(或同主族元素)的原子 N2O与CO2互为等电子体 实践应用 1.C、—CH3（甲基）、C都是重要的有机反应中间体，有关它们的说法正确的是 （　　） A.它们均由甲烷去掉一个氢原子所得 B.它们互为等电子体，碳原子均采取sp3杂化 C.C与NH3、H3O+互为等电子体，空间结构均为三角锥形 D.C中的碳原子采取sp3杂化，所有原子均共面 【答案】　C 【解析】甲烷分子变成C、—CH3、C时，失去的分别是氢负离子、氢原子和质子，空间结构也不再与原来的分子相同，故A错误；C、—CH3、C分别具有6个、7个和8个价电子，价电子数不相同，不互为等电子体，故B错误；C与NH3、H3O+均具有8个价电子，互为等电子体，微粒中中心原子含有1对孤电子对和3对成键电子对，空间结构均为三角锥形，故C正确；C中的碳原子采取sp2杂化，为平面结构，所有原子均共面，故D错误。 2.下列几组微粒互为等电子体的是 (　　) ①NO＋和CN－　②CO2和CS2 ③N2O和CO2　④BF3和SO3 A.①② B.③④ C.①③④ D.①②③④ 【答案】　D 【解析】①NO＋和CN－中，原子总数都为2，价电子总数分别为5＋6－1＝10和4＋5＋1＝10，二者互为等电子体；②CO2和CS2中均含3个原子，O和S同主族，价电子总数相等，二者互为等电子体；③N2O和CO2均含3个原子，价电子总数分别为5×2＋6＝16和4＋6×2＝16，二者互为等电子体；④BF3和SO3均含4个原子，价电子总数分别为3＋7×3＝24和6×4＝24，二者互为等电子体。故①②③④都符合题意，D正确。 3.下列关于等电子体的说法正确的是 (　　) A.N2与CO不互为等电子体，故它们的熔、沸点及溶解度相差较大 B.PO与SO 不互为等电子体，故结构不相似 C.NO与O3互为等电子体，故NO为O3的同素异形体 D.苯与硼氮苯互为等电子体，故硼氮苯分子中含有大π键 【答案】　D 【解析】N2与CO原子数目相等，价电子总数相等，互为等电子体，A错误；PO与SO原子数目相等，价电子总数相等，互为等电子体，结构相似，B错误；NO与O3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，苯分子结构中含有大π键，则硼氮苯中同样含有大π键，D正确。 4.根据等电子原理，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，也可互称等电子体，它们也具有相似的结构特征。 请回答： （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__________。 （2）在短周期元素组成的物质中，与NO互为等电子体的分子有________。 【答案】　（1）N2　CO　CO2　N2O　（2）SO2、O3 【解析】（1）仅由第2周期元素组成的共价分子中，即C、N、O、F组成的共价分子，如N2与CO价电子总数均为10，CO2与N2O价电子总数均为16个电子。（2）依题意，只要原子数相同，各原子最外层电子数之和也相同，即可互称等电子体，NO为三原子，各原子最外层电子数之和为5＋6×2＋1＝1 g，SO2、O3也为三原子，各原子最外层电子数之和为6×3＝18。 三、判断ABn型分子的极性 （1）判断分子极性的一般思路 （2）键的极性和分子极性的关系 （3）实例 分子 BeCl2 SO2 PH3 SO3 CH4 空间结构 直线形 角形 三角锥形 平面正三角形 正四面体形 正、负电重心是否重合 重合 不重合 不重合 重合 重合 分子的极性 非极性分子 极性分子 极性分子 非极性分子 非极性分子 （4）中心原子的化合价呈最高价的ABn型分子为非极性分子，否则为极性分子。 实践应用 1.下列各组物质中，都是由极性键构成的极性分子的是 （　　） A.CH4和H2O B.CO2和HCl C.NH3和H2S D.HCN和BF3 【答案】　C 【解析】极性键是存在于不同元素原子之间的共价键；极性分子是分子的正、负电荷重心不重合的分子。NH3是呈三角锥形的极性分子；CO2是呈直线形的非极性分子；H2O、H2S都是呈角形的极性分子；HCl、HCN都是呈直线形的极性分子；CH4是呈正四面体形的非极性分子，BF3是呈平面三角形的非极性分子。 2.下列物质难溶于水的是 （　　） A.SO2 B.HCHO C.CCl4 D.C2H5OH 【答案】　C 【解析】SO2、HCHO、C2H5OH均为极性分子，根据“相似相溶”原理，它们均易溶于水，CCl4为非极性分子，难溶于水。 3.下列叙述正确的是 （　　） A.NH3是极性分子，分子中N原子处在3个H原子所组成的三角形的中心 B.CCl4是非极性分子，分子中C原子处在4个Cl原子所组成的正方形的中心 C.H2O是极性分子，分子中O原子不处在2个H原子连线的中央 D.CO2是非极性分子，分子中C原子不处在2个O原子连线的中央 【答案】　C 【解析】NH3中的N原子以sp3杂化，形成三角锥形结构，电荷分布不对称，是极性分子；CCl4分子中C—Cl键为极性键，碳原子采取sp3杂化，且无孤电子对，分子空间结构为正四面体形，碳原子位于正四面体形的中心；H2O分子中H—O键为极性键，氧原子采取sp3杂化，且有两对孤电子对，分子空间结构为角形，整个分子电荷分布不对称，为极性分子；CO2分子中碳原子采取sp杂化，分子空间结构为直线形，分子为非极性分子，碳原子位于2个氧原子连线的中央。 4.下列说法正确的是 （　　） A.极性溶质一定易溶于极性溶剂，非极性溶质一定易溶于非极性溶剂 B.Br2和H2O均是极性分子，CCl4是非极性分子，所以Br2难溶于H2O而易溶于CCl4 C.CS2和白磷均是非极性分子，H2O是极性分子，所以白磷难溶于H2O而易溶于CS2 D.H2O是极性分子，CO2可溶于H2O，因此CO2是极性分子 【答案】　C 【解析】“相似相溶”原理是经验原理，存在特殊情况，部分有机物分子是极性分子，但因为极性很弱，所以大部分难溶于水，故A不正确；Br2是非极性分子，H2O是极性分子，CCl4是非极性分子，根据“相似相溶”原理，Br2难溶于H2O而易溶于CCl4，故B不正确；CO2是非极性分子，CO2溶于H2O时，部分与H2O反应生成H2CO3，故D不正确。 考点一 价电子对互斥理论的应用 【例1】　下列分子或离子的中心原子，带有一对孤电子对的是 (　　) A.H2O B.BeCl2 C.CH4 D.PCl3 【答案】D 【解析】H2O有2对孤电子对，BeCl2和CH4没有孤电子对。 【变式1-1】下列关于价电子对互斥（VSEPR）理论的叙述不正确的是 （　　） A.VSEPR理论可用于预测分子的空间结构 B.VSEPR理论不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子的空间结构 C.中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与互相排斥 D.分子中键角越大，价电子对相互排斥力越大，分子越稳定 【答案】D 【解析】VSEPR理论可用于预测分子的空间结构，注意实际空间结构要去掉孤电子对，A正确；VSEPR理论可用于预测简单分子的空间结构，不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子的空间结构，B正确；中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与互相排斥，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正确；分子的稳定性与键角没有关系，与化学键强弱有关，D错误。 【变式1-2】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 【答案】B 【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。 【变式1-3】根据VSEPR理论判断下列各组分子或离子空间结构相同的是 （　　） A.SO2和CO2 B.BF3和NH3 C.PH3和H2S D.CCl4和N 【答案】D 【解析】CO2中心原子价电子对数为2+=2，中心C原子为sp杂化，为直线形分子，SO2中心原子价电子对数为2+=3，中心S原子为sp2杂化，有1对孤电子对，为角形分子，故A不选；同理得，BF3为三角形分子，NH3为三角锥形分子，故B不选；PH3为三角锥形分子，H2S为角形分子，故C不选；CCl4为正四面体形分子，也为正四面体形分子，故D选。 【变式1-4】下列说法正确的是 （　　） A.CO2分子的空间结构为角形 B.Cl的空间结构为平面三角形 C.SF6中每个原子均满足最外层8电子稳定结构 D.SiF4和S的中心原子均无孤电子对 【答案】D 【解析】CO2分子中碳原子形成2个σ键，孤电子对数为0，应为直线形分子，故A错误；Cl中氯原子形成3个σ键，孤电子对数为=1，空间结构为三角锥形，故B错误；SF6中硫原子最外层电子数为6+6=12，故C错误；SiF4分子中硅原子形成4个σ键，孤电子对数为0，硅原子发生了sp3杂化，S中硫原子形成4个σ键，孤电子对数为=0，故D正确。 考点二 等电子体 【例2】下列不互为等电子体的是 （　　） A.N2和CO B.CO2和N2O C.PH3和HCl D.H2S和H2O 【答案】C 【解析】A项，N2和CO均为双原子分子，且均有10个价电子，互为等电子体；B项，CO2和N2O均为三原子分子，且均有16个价电子，互为等电子体；C项，PH3和HCl分子中所含原子数不同，不互为等电子体；D项，H2S和H2O均为三原子分子，价电子数均为8，互为等电子体。 【变式2-1】下列几组微粒互为等电子体的是 （　　） ①S和P　②NO+和　③CO2和CS2　④N2O和BeCl2　⑤BF3和SO3 A.仅①②③ B.仅④⑤ C.仅①③④ D.①②③④⑤ 【答案】D 【解析】等电子体具有两个明显特征：一是原子总数相等，二是价电子总数相等。①~⑤组微粒的原子总数分别相等，其中①S和P的价电子总数均为26，②NO+和的价电子总数均为10，③CO2和CS2的价电子总数均为16，④N2O和BeCl2的价电子总数均为16，⑤BF3和SO3的价电子总数均为24，故D项正确。 【变式2-2】根据等电子原理，下列各组分子或离子的空间结构不相似的是 （　　） A.N和C B.N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8，二者不互为等电子体，则空间结构不相似。 考点三 分子的对称性 【例3】下列物质的分子不具有对称性的是 （　　） A.CH4 B.C2H4 C.C2H2 D.CH3CH（Cl）Br 【答案】D 【解析】当一个碳原子所连接的四个原子或基团都不相同时，这个碳原子为不对称碳原子，具有不对称碳原子的分子既没有对称轴，也没有对称面，是不对称分子，没有对称性。D项中物质分子的结构可表示为，没有对称性。 【变式3-1】下列有机物分子中属于手性分子的是 （　　） ①乳酸［CH3CH（OH）COOH］ ②2 ⁃丁醇（） ③ ④丙三醇（） A.只有① B.①和② C.①②③ D.①②③④ 【答案】C 【解析】　、、、，可知①②③中存在不对称碳原子（用“*”标记的），而④中不存在不对称碳原子。 【变式3-2】NH3、H2S等分子是极性分子，CO2、BF3、CCl4等分子是极性键形成的非极性分子。根据上述事实可推出ABn型分子是非极性分子的经验规律是 （　　） A.分子中不能含有H原子 B.在ABn分子中A原子的所有价电子都参与成键 C.在ABn分子中所有的共价键都相同 D.在ABn分子中A的相对原子质量应小于B的相对原子质量 【答案】B 【解析】由给定的信息可知，由极性键构成的非极性分子中的中心原子无孤电子对，即中心原子的所有价电子都参与成键。 考点四 分子极性的判断和应用 【例4】下列分子属于极性分子的是 （　　） A.CS2 B.NF3 C.SO3 D.SiF4 【答案】B 【解析】CS2中C的价电子对数为2+×（4-2×2）=2，无孤电子对，CS2的空间结构为直线形，分子中正、负电荷重心重合，CS2属于非极性分子，A项不符合题意；NF3中N的价电子对数为3+×（5-3×1）=4，有1对孤电子对，NF3的空间结构为三角锥形，分子中正、负电荷重心不重合，NF3属于极性分子，B项符合题意；SO3中S的价电子对数为3+×（6-3×2）=3，无孤电子对，SO3的空间结构为平面正三角形，分子中正、负电荷重心重合，SO3属于非极性分子，C项不符合题意；SiF4中Si的价电子对数为4+×（4-4×1）=4，无孤电子对，SiF4的空间结构为正四面体形，分子中正、负电荷重心重合，SiF4属于非极性分子，D项不符合题意。 【变式4-1】下列叙述正确的是 （　　） A.卤化氢分子中，卤素的非金属性越强，共价键的极性越强，热稳定性也越强 B.含非极性键的分子一定是非极性分子 C.判断A2B或AB2型分子是否是极性分子的依据是看分子中是否含有极性键 D.非极性分子中，各原子间都应以非极性键结合 【答案】　A 【解析】CO2、CS2为直线形，分子的空间结构对称，含有极性键，为非极性分子，C、D项错误。 【变式4-2】H2O2是常用的氧化剂，其分子结构如图所示，两个氢原子犹如在半展开的书的页面上。下列关于H2O2的说法正确的是 （　　） A.H2O2是非极性分子 B.H2O2分子中含有σ键、π键 C.H2O2在H2O中的溶解度小于在CCl4中的溶解度 D.H2O2的电子式：H 【答案】D 【解析】H2O2是由极性键和非极性键构成的极性分子，A错误；H2O2分子中只含有σ键，B错误；过氧化氢为极性分子，水为极性溶剂而四氯化碳为非极性溶剂，根据“相似相溶”原理知，H2O2在H2O中的溶解度大于在CCl4中的溶解度，C错误；H2O2为共价化合物，各原子达到稳定结构，其电子式为H，D正确。 【变式4-3】科学家最近研制出有望成为高效火箭推进剂的N（NO2）3（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.分子中四个氮原子共平面 C.该物质的分子是非极性分子 D.该物质分子中氮原子之间的共价键均为σ键 【答案】D 【解析】N和O两种原子属于不同非金属元素的原子，它们之间形成的共价键是极性键，A项错误；因为该分子中N—N—N键角都是108.1°，所以该分子中四个氮原子不可能共平面，B项错误；由该分子的空间结构可知，分子空间结构不对称，是极性分子，C项错误；该物质分子中氮原子之间的共价键都是单键，故均为σ键，D项正确。 基础达标 1.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.NH为正四面体形 B.CS2为直线形 C.HCN为V形 D.PCl3为三角锥形 【答案】　C 【解析】NH、CS2、HCN中心原子上的价电子都用于形成共价键，没有孤电子对，所以其结构分别为正四面体形、直线形、直线形；PCl3中心P原子上有一对孤电子对未用于形成共价键，其空间结构为三角锥形。 2.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理论可用来预测分子的空间结构 B.分子中价电子对相互排斥决定了分子的空间结构 C.分子中键角越大，价电子对相互排斥力越小，分子越稳定 D.中心原子上的孤电子对不参与互相排斥 【答案】　D 【解析】价电子对互斥理论可用来预测分子的空间结构，A正确；空间结构与价电子对相互排斥有关，因此分子中价电子对相互排斥决定了分子的空间结构，B正确；多原子分子内，两个共价键之间的夹角越大，价电子对相互排斥力越小，分子越稳定，C正确；中心原子上的孤电子对参与相互排斥，如H2O中心原子为O，有2对孤电子对，空间结构为角(V)形，甲烷中心原子为C，无孤电子对，空间结构为正四面体形，D错误。 3.下列有关描述正确的是 (　　) A.NO为V(角)形微粒 B.ClO的空间结构为平面三角形 C.NO的价层电子对互斥模型、空间结构均为平面三角形 D.ClO的价层电子对互斥模型、空间结构相同 【答案】　C 【解析】NO中N原子的价电子对数为＝3，没有孤电子对，NO为平面三角形微粒，故A项错误、C项正确；ClO中氯原子的价电子对数为＝4，孤电子对数为1，价层电子对互斥模型为四面体型而空间结构为三角锥形，B、D项错误。 4.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CH B.Y的组成为CH C.X的价电子对数为4 D.Y中键角小于120° 【答案】　C 【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CH，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CH，键角比120°小，B、D项正确。 5.根据杂化轨道理论和价电子对互斥理论，对下列分子或离子的判断完全正确的是 (　　) 选项 化学式 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 SO sp2 四面体形 三角锥形 B H2O sp2 四面体形 角(V)形 C NH3 sp3 三角锥形 平面三角形 D CH4 sp3 四面体形 正四面体形 【答案】　D 【解析】SO的中心原子S的价电子对数为4，发生sp3杂化，A不正确；H2O的中心原子O的价电子对数为4，发生sp3杂化，B不正确；NH3的中心原子N的价电子对数为4，由于孤对电子的排斥作用，分子呈三角锥形，C不正确；CH4的中心原子C的价电子对数为4，发生sp3杂化，所以价电子对互斥理论为四面体形、分子或离子的空间结构呈正四面体形，D正确。 6.下列不属于等电子体的是 (　　) A.N2和CO B.CO2和N2O C.PH3和HCl D.H2S和H2O 【答案】　C 【解析】A项，N2和CO均为双原子分子，且均有10个价电子，属于等电子体；B项，CO2和N2O均为三原子分子，且均有16个价电子，属于等电子体；C项，PH3和HCl分子中所含原子数不同，不是等电子体；D项，H2S和H2O均为三原子分子，价电子数均为8，属于等电子体。综上所述，C项符合题意。 7.下列中心原子的杂化轨道类型和分子空间结构不正确的是 (　　) A.PCl3中P 原子sp3杂化，为三角锥形 B.BCl3中B原子sp2杂化， 为平面三角形 C.CS2中C原子sp杂化，为直线形 D.H2S分子中，S为sp杂化，为直线形 【答案】D 【解析】PCl3中P原子价电子对个数＝3＋＝4，根据价电子对互斥理论判断P原子为sp3杂化，为三角锥形，故A正确；BCl3中B原子价电子对个数＝3＋＝3，根据价电子对互斥理论判断B原子为sp2杂化，为平面三角形，故B正确；CS2中C原子价电子对个数＝2＋＝2，根据价电子对互斥理论判断C原子为sp杂化，为直线形，故C正确；H2S分子中S原子价电子对个数＝2＋＝4，根据价电子对互斥理论判断S原子为sp3杂化，分子的空间结构为V(角)形，故D错误。 8.用价电子对互斥理论预测PCl3和CO的空间结构，两个结论都正确的是 (　　) A.直线形　三角锥形 B.三角锥形　平面三角形 C.V形　三角锥形 D.直线形　平面三角形 【答案】B 【解析】PCl3中的P原子的孤电子对数为＝1，价电子对数为3＋1＝4，分子空间结构为三角锥形；CO中的C原子的价电子对数为3＋×(4＋2－3×2)＝3，没有孤电子对，故CO是平面三角形结构，B正确。 9.若ABn型分子的中心原子上没有孤电子对，应用价电子对互斥理论，判断下列说法正确的是(　　) A.n＝3时，则分子的空间结构为V形 B.n＝2时，则分子的空间结构为平面三角形 C.n＝4时，则分子的空间结构为正四面体形 D.n＝4时，则分子的空间结构为三角锥形 【答案】　C 【解析】　根据价电子对互斥理论，ABn型分子的中心原子A上没有孤对电子对时，若n＝3，则分子的空间结构为平面三角形，A错误；若n＝2，则分子的空间结构为直线形，B错误；若n＝4，则分子的空间结构为正四面体形，C正确，D错误。 10.下列关于等电子体的说法正确的是 (　　) A.N2与CO不互为等电子体，故它们的熔、沸点及溶解度相差较大 B.PO与SO 不互为等电子体，故结构不相似 C.NO与O3互为等电子体，故NO为O3的同素异形体 D.苯与硼氮苯互为等电子体，故硼氮苯分子中含有大π键 【答案】D 【解析】N2与CO原子数目相等，价电子总数相等，互为等电子体，A错误；PO与SO原子数目相等，价电子总数相等，互为等电子体，结构相似，B错误；NO与O3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，苯分子结构中含有大π键，则硼氮苯中同样含有大π键，D正确。 11.下列关于丙氨酸的说法正确的是 （　　） A.Ⅰ和Ⅱ的结构和性质完全不同 B.Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称，具有不同的分子极性 C.Ⅰ和Ⅱ都属于非极性分子 D.Ⅰ和Ⅱ中化学键的种类与数目完全相同 【答案】D 【解析】Ⅰ和Ⅱ的结构不同，但由于其所含官能团相同，化学性质相似，A项错误；Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称，且分子的极性相同，B项错误；Ⅰ和Ⅱ的空间结构均不对称，故均是极性分子，C项错误。 12.有X、Z、Q、T五种元素，X元素原子的M电子层的p轨道上有两个未成对电子且无空轨道；Z元素原子的L电子层的p轨道上有一个空轨道；Q元素原子的L电子层的p轨道上只有一对成对电子；T元素原子M电子层的p轨道上有三个未成对电子。下列说法不正确的是 （　　） A.T元素有一种单质的空间结构为正四面体形 B.ZQ分子中含有1个σ键和2个π键 C.X元素和Q元素能形成两种只含极性键的极性分子 D.Z元素与X、Q元素均能形成直线形非极性分子 【答案】C 【解析】X元素原子的M电子层的p轨道上有两个未成对电子且无空轨道，则其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p4，X为S元素；Z元素原子的L电子层的p轨道上有一个空轨道，则其基态原子的价电子排布式为2s22p2，Z为C元素；Q元素原子的L电子层的p轨道上只有一对成对电子，Q为O元素；T元素原子M电子层的p轨道上有三个未成对电子，T为P元素。白磷的空间结构为正四面体形，A正确；CO的结构式为C≡O，分子中含有1个σ键和2个π键，B正确；SO2分子中S原子的价电子对数为2+×（6-2×2）=3，含一对孤电子对，采取sp2杂化，为角形分子，结构不对称，属于极性分子，SO3中S原子的价电子对数为3+×（6-2×3）=3，无孤电子对，采取sp2杂化，为平面三角形结构，结构对称，属于非极性分子，C错误；CS2与CO2的结构相似，为直线形分子，结构对称，均属于非极性分子，D正确。 13.硫⁃氮化合物是现代无机化学研究的热点之一。如图是已经合成的某硫⁃氮化合物（S4N4）的分子结构。下列有关该物质的说法正确的是 （　　） A.其分子中各原子最外层都达到了8电子稳定结构 B.其分子中只含极性键 C.其分子是非极性分子 D.其与化合物S2N2互为同素异形体 【答案】A 【解析】　硫原子最外层有6个电子，若形成两个共价单键，则达到8电子稳定结构，氮原子最外层有5个电子，若形成3个共价单键，则达到8电子稳定结构，据图可知，A项正确；该物质的分子中既含S—N极性键，也含N—N非极性键，B项错误；该分子正、负电荷重心不重合，属于极性分子，C项错误；同素异形体描述的对象是单质，而不是化合物，D项错误。 14.中国化学家研究出一种新型复合光催化剂（C3N4/CQDs），能利用太阳光高效分解水，原理如图所示。下列说法正确的是 （　　） A.H2O2中存在非极性共价键，是非极性分子 B.反应Ⅰ中涉及极性键的断裂和非极性键的形成 C.H2O分子的VSEPR模型为角形 D.H2O是非极性分子 【答案】　B 【解析】H2O2、H2O是极性分子，A、D错误；反应Ⅰ是H2O生成H2和H2O2的过程，涉及极性键H—O键的断裂和非极性键H—H键、O—O键的形成，B正确。 综合应用 15.用分子结构的知识推测下列说法正确的是 （　　） A.CO2、BeCl2互为等电子体，分子均为直线形 B.Na2CO3中，阴离子的空间结构为三角形，C原子的杂化形式为sp3 C.根据价电子对互斥理论，SO2与H2O均呈角形，中心原子价电子对数相等 D.三氧化硫有单分子气体和三聚分子固体（）两种存在形式，两种形式中S原子的杂化轨道类型相同 【答案】A 【解析】CO2、BeCl2价电子总数都是16，分子中的原子总数都为3，互为等电子体，价电子对数为2，孤电子对数为0，分子均为直线形，A正确；C中心原子碳原子的孤电子对数为0，价电子对数是3，空间结构是三角形，碳原子杂化方式是sp2，B项错误；H2O的中心原子是O，价电子对数是4，有2对孤电子对，呈角形，SO2的中心原子是S，价电子对数是3，有1对孤电子对，呈角形，C项错误；SO3的空间结构是三角形，硫原子杂化方式是sp2，而三聚分子固体中硫原子杂化方式是sp3，D项错误。 16.我国科学家成功合成了世界上首个五氮阴离子盐Cl（用R代表），经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图所示。从结构角度分析，R中两种阳离子不同之处为 （　　） A.电子总数 B.中心原子的价电子对数 C.空间结构 D.共价键类型 【答案】C 【解析】H3O+和均含有10个电子，A不符合题意；H3O+的中心原子O的价电子对数为3+=4，的中心原子N的价电子对数为4+=4，即两种离子的中心原子的价电子对数相同，B不符合题意；由B项分析可知，H3O+的中心原子O的价电子对数为4，采取sp3杂化，含有1对孤电子对，其空间结构为三角锥形，的中心原子N的价电子对数为4，采取sp3杂化，无孤电子对，其空间结构为正四面体形，即两种离子的空间结构不同，C符合题意；H3O+和都含有极性共价键，D不符合题意。 17.（1）写出一种与S互为等电子体的分子的化学式：　　　。  （2）已知CO2为直线形结构，SO3为平面正三角形结构，NF3为三角锥形结构，请推测COS、C、PCl3的空间结构：　　　 　　　　。  【答案】（1）CCl4（或SiCl4，答案合理均可） （2）COS为直线形结构；C为平面正三角形结构；PCl3为三角锥形结构 【解析】（1）与S互为等电子体的分子有CCl4、SiCl4等。（2）COS与CO2互为等电子体，其结构与CO2相似，所以其为直线形结构；C与SO3互为等电子体，其结构与SO3相似，所以C为平面正三角形结构；PCl3与NF3互为等电子体，其结构与NF3相似，所以PCl3为三角锥形结构。 18.（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　　　　 　　　　。  （3）P的空间结构是　　　　，其中磷原子的杂化轨道类型是　　　　。  【答案】（1）三角锥形　sp3 （2）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）正四面体形　sp3 【解析】（3）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。 19. N、O、S、Cl、Cu五种元素的单质及其化合物在现代工业生产中有着广泛应用。请回答下列问题： （1）第一电离能：N　　　　（填“>”或“<”，下同）O，电负性：S　　　　Cl。  （2）前四周期元素中，未成对电子数为5的元素符号是　　　　。  （3）SO3的空间结构是　　　　，分子中的大π键可用符号表示，其中m代表参与形成的大π键原子数，n代表参与形成大π键的电子数（如苯分子中的大π键可表示为），则SO3分子中的大π键应表示为　　　　。  （4）亚硒酸根离子（Se）的VSEPR模型为　　　。  （5）与N互为等电子体的微粒有　　　　（任写两种）。  【答案】（1）>　<　（2）Mn　（3）平面正三角形　 （4）四面体形　（5）BF3、SO3（合理即可） 【解析】（1）N、O位于同一周期相邻位置，N原子的2p能级电子数达到了半充满结构，比较稳定，则第一电离能：N>O，元素的电负性与非金属性有关，非金属性越强，电负性越大，则电负性：S<Cl。 （2）前四周期元素中，未成对电子数为5的元素的价电子排布为3d54s2，元素符号为Mn。 （3）SO3的中心原子为S原子，形成3个σ键，孤电子对数为×（6-3×2）=0，则空间结构为平面正三角形，SO3中S原子形成3个σ键，还有3个电子，3个氧原子有3个电子，形成4原子6电子的大π键，应表示为。 （4）Se的中心原子为Se，形成3个σ键，孤电子对数为×（6-3×2+2）=1，则VSEPR模型为四面体形。 （5）N为含四个原子的离子，价电子总数为24，与N互为等电子体的微粒有BF3、SO3等。 20.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　　　　　　。   （2）Y的价电子排布式为　　　　　，Y的最高价氧化物的VSEPR模型为　　　　　　　　　　。   （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　　　　。   （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 【答案】（1）H—Cl　2+×（6-1×1-1×1）　角形 （2）3s23p4　三角形　（3）SiCl4　109°28'　（4）c 【解析】由题意可推出D、E、X、Y、Z分别为C、N、Si、S、Cl。（1）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）SO3中硫原子的价电子对数为3，VSEPR模型为三角形。（3）SiCl4是正四面体形结构，键角为109°28'。（4）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。 拓展培优 21. Q、R、X、Y、Z为前20号元素中的五种，Q的低价氧化物与X单质分子的电子总数相等，五种元素中只有R与Q同族，Y和Z的阴离子与Ar原子的电子结构相同且Y原子序数小于Z。 （1）R的氢化物分子的空间结构是　　　　　　，属于　　　　（填“极性”或“非极性”）分子；它与X形成的化合物可作为一种重要的陶瓷材料，其化学式为　　　　　　。  （2）X的常见氢化物的空间结构是　　　　　　，它的另一氢化物X2H4是火箭燃料的成分，其电子式是　　　　　　，X的杂化轨道类型为　　　　　。  （3）Q分别与Y、Z形成的共价化合物的化学式是　　　　和　　　　；Q与Y形成的化合物的电子式为　　　　　　，属于　　　　　　（填“极性”或“非极性”）分子。  【答案】（1）正四面体形　非极性　Si3N4 （2）三角锥形　H　sp3杂化 （3）CS2　CCl4　　非极性 【解析】Q、R、X、Y、Z 为前20号元素中的五种，Q的低价氧化物与X单质分子的电子总数相等，Q可能为C（碳），X为N，只有R与Q同族，由于这五种元素均是前20号元素，所以R为Si，Y和Z的阴离子与Ar原子的电子结构相同，核外电子数为18，且Y的原子序数小于Z，故Y为S元素，Z为Cl元素，符合题意，据此进行解答。 （1）R为Si元素，氢化物为SiH4，空间结构与甲烷相同，为正四面体形结构，SiH4为对称结构，属于非极性分子；Si与N元素形成的化合物可作为一种重要的陶瓷材料，其化学式为Si3N4。 （2）X为N元素，N元素常见氢化物为NH3，其空间结构为三角锥形，它的另一氢化物X2H4即N2H4是火箭燃料的成分，其电子式为H，由该化合物的电子式可知，X原子形成了3个σ键和1对孤电子对，故X的杂化轨道类型为sp3杂化。 （3）C与S、Cl形成的化合物的化学式分别是CS2、CCl4；CS2分子结构与二氧化碳类似，电子式为，为直线形对称结构，属于非极性分子。 22. 在极性分子中，正电荷重心与负电荷重心间的距离称为偶极长，通常用d表示。极性分子的极性强弱与偶极长和电荷量（q）有关，一般用偶极矩（μ）来衡量。分子的偶极矩是偶极长和电荷量的乘积，即μ=dq。在非极性分子中，其正、负电荷重心重合，故μ为0。试回答下列问题： （1）HCl、CS2、H2S、SO2四种分子中μ=0的有　　。  （2）实验测得：μ（PF3）=1.03、μ（BCl3）=0。 ①由此可知，PF3分子的空间结构为　　　　。  ②BCl3分子的空间结构为　　　　　　　　，中心原子的杂化方式为　　　　。  （3）治癌药物Pt（NH3）2Cl2具有平面四边形结构，Pt处在四边形中心，NH3和Cl分别处在四边形的4个顶点。已知该化合物有两种结构，棕黄色化合物的μ>0，淡黄色化合物的μ=0。试写出两种结构的结构简式：　　　　、　　　　，在水中溶解度较大的是　　　　　　　　（填结构简式）。  【答案】（1）CS2　（2）①三角锥形 ②平面正三角形　sp2杂化 （3）　　 【解析】（1）HCl是由极性键形成的双原子极性分子；根据价电子对互斥理论可知，CS2是直线形分子，正、负电荷重心重合，为非极性分子，其偶极矩为0；H2S、SO2都是角形结构，是极性分子，其μ>0。（2）①μ（PF3）=1.03说明PF3是极性分子，则PF3是三角锥形结构。②μ（BCl3）=0说明BCl3是非极性分子，其正、负电荷重心重合，应该是平面正三角形结构；中心原子B与3个Cl原子形成3个共价键（没有孤电子对），即B的杂化方式是sp2杂化。（3）根据题意，Pt（NH3）2Cl2具有平面四边形结构，若μ=0，则为非极性分子，NH3和Cl分别对称分布在四边形的4个顶点上，即正、负电荷重心重合，故淡黄色化合物的结构简式为；若μ>0，则为极性分子，NH3和Cl在四边形的4个顶点上的分布是不对称的，即正、负电荷重心不重合，故棕黄色化合物的结构简式为。根据“相似相溶”原理，在水中溶解度较大的是棕黄色化合物，其结构简式为。 23. 20世纪50年代科学家提出价电子对互斥(简称VSEPR)理论，用于预测简单分子立体结构。其要点可以概括为： 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)称为价电子对数。分子中的价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 .分子中价电子对之间的斥力主要顺序为： i.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； 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形成的成键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）根据要点Ⅰ可以画出AXnEm的VSEPR理想模型，请填写下表： n＋m 2 ________ VSEPR理想模型 ________ 正四面体 价电子对之间的理想键角 ________ 109°28′ （2）请用VSEPR理论解释CO2为直线形分子的原因____________； （3）H2O分子的立体结构为_____，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AX4E0型分子，S===O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分子的立体构型为_____，SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl______(选填“<”“>”或“＝”)SO2F2分子中∠F—S—F。 （5）用价电子对互斥(VSEPR)理论判断下列分子或离子的空间结构。 分子或离子 PbCl2 HgCl ClO 空间结构 ________ ________ ________ 【答案】（1）4　直线形　180°　（2）CO2属AX2E0，n＋m＝2，故为直线形　（3）V(角)形　水分子属AX2E2，n＋m＝4，VSEPR理想模型为四面体形，价层电子对之间的夹角均为109°28′。根据Ⅲ－i，应有∠H—O—H<109°28′　 （4）四面体形　> （5）V(角)形　正四面体　正四面体 【解析】（1）当n＋m＝4时，VSEPR模型为四面体形，其键角是109°28′，当n＋m＝2时，VSEPR模型为直线形，其键角是180°；（2） 根据 CO2属AX2E0，n＋m＝2，故为直线形；（3）H2O属AX2E2，n＋m＝4，VSEPR模型为四面体形，但氧原子有2对孤电子对，所以分子的空间结构为V(角)形；水分子属AX2E2，n＋m＝4，VSEPR理想模型为四面体形，价层电子对之间的夹角均为109°28′，根据Ⅲ－i，应有∠H—O—H<109°28′；（4）当n＋m＝4时，VSEPR模型为四面体形，硫原子无孤电子对，所以分子结构为四面体形，F原子的得电子能力大于氯原子，因为X原子得电子能力越弱，A—X形成的成键电子对之间的斥力越强，所以SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl>SO2F2分子中∠F—S—F; （5）PbCl2中，中心原子Pb原子的孤电子对数是＝1，即Pb原子是sp2杂化，所以是V(角)形； HgCl分子中价电子对个数＝4＋0＝4，所以是正四面体；高氯酸根离子中价电子对个数＝4＋×(7＋1－4×2)＝4，且不含孤电子对，为正四面体结构。 学科网（北京）股份有限公司1 / 10 学科网（北京）股份有限公司 $