第二节 分子的空间结构（举一反三专项训练，广东专用）【上好课】化学人教版选择性必修2

第二节 分子的空间结构 题型01 分子结构的测定 题型02 常见分子的空间结构 题型03 孤电子对数的计算 题型04 价层电子对互斥模型 题型05 根据VSEPR模型模型判断微粒的空间结构 题型06 杂化轨道理论 题型07 杂化轨道理论与分子空间构型的关系 题型01 分子结构的测定 1.红外光谱确定官能团和化学键的类型。 2.质谱法测定相对分子质量，即：由于相对质量越大的分子离子的质荷比越大，达到检测器需要的时间越长，因此谱图中的质荷比最大（最右边）的就是未知物的相对分子质量，注意：当“质”为该有机物的相对分子质量，“荷”为一个单位电荷时，质荷比的最大值即为该有机物的相对分子质量——质谱图中最右边的数据。 【典例1】（24-25高二下·广东佛山·阶段练习）许多测定分子结构的现代仪器和谱图是化学研究的重要手段之一，下列说法错误的是 A．X射线衍射仪可以测定共价键的键长和键角 B．红外光谱可以分析分子中含有何种化学键和官能团的信息 C．原子光谱的谱线是连续的而不是离散的 D．质谱仪可以测定分子的相对分子质量 【答案】C 【解析】A．通过晶体X射线衍射实验，可测定晶胞中的各个原子的位置(坐标)，根据原子坐标，可以计算原子间距离，判断出晶体中哪些原子之间存在化学键，确定键长和键角，故A正确； B．红外光谱是用来获得物质的化学键和官能团信息的，可用于分析分子中含有何种化学键或官能团，故B正确； C，原子光谱（如发射或吸收光谱）是离散的线状谱，而非连续谱，故C错误； D．质谱法可获取有机物的质荷比，最大质荷比等于相对分子质量，测定结果快捷、精确，测出简单分子的相对分子质量，故D正确； 故答案为C。 【变式1-1】（24-25高二下·广东广州·期末）许多测定分子结构的现代仪器和谱图是化学研究的重要手段之一，下列说法错误的是 A．X射线衍射仪可测定共价键的键长和键角 B．红外光谱可分析分子中含有何种化学键或官能团的信息 C．原子光谱的谱线是连续的而不是离散的 D．质谱图中分子离子峰的质荷比可代表物质的相对分子质量 【答案】C 【解析】A．通过晶体X射线衍射实验，可测定晶胞中的各个原子的位置(坐标)，根据原子坐标，可以计算原子间距离，判断出晶体中哪些原子之间存在化学键，确定键长和键角，A正确； B．红外光谱通过吸收峰位置反映分子中化学键和官能团的振动信息，B正确； C．原子光谱（如发射或吸收光谱）是离散的线状谱，而非连续谱，C错误； D．质谱法可获取有机物的质荷比，分子离子峰的质荷比在数值上等于其相对分子质量，测定结果快捷、精确，测出简单分子的相对分子质量，D正确； 选C。 【变式1-2】下列说法正确的是 A．通过X射线衍射实验测定计算分子结构的键长和键角 B．1mol[Cu(NH3)4]2+σ键数目为12NA C．BF3、NCl3分子中所有原子的最外层电子均达到8电子稳定结构 D．向配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O溶液中加入足量的AgNO3溶液，所有氯元素均完全沉淀 【答案】A 【解析】A．X射线衍射实验用于测定晶体结构，可得到分子内键长和键角的数据，A正确； B．[Cu(NH3)4]2+中，4个NH3与Cu2+形成4个配位σ键，每个NH3含3个N-H σ键，共4×3=12个，总σ键数为4+12=16，则1mol[Cu(NH3)4]2+σ键数目为16NA，B错误； C．BF3中B原子最外层为6电子，未达8电子稳定结构，C错误； D．配合物中内界的Cl-为配体，不与Ag+反应，仅外界2个Cl-沉淀，D错误； 故选A。 【变式1-3】下列说法中不正确的是( ) A．早年科学家主要靠对物质的化学性质进行系统总结得出规律后推测分子的结构 B．CH3CH2OH的红外光谱图中显示含有C-H、C-O、O-H等键 C．质谱仪的基本原理是在质谱仪中使分子得到电子变成分子离子和碎片离子等粒子 D．化学家根据质谱图中最大质荷比推测被测物的相对分子质量 【答案】C 【解析】质谱仪的基本原理是在质谱仪中使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子等粒子，C错误。故选C。 题型02 常见分子的空间结构 空间结构 常见物质 直线形 BeCl2、HCN、C2H2、CO2等 V形 H2O、H2S、SO2等 平面三角形 BF3、SO3等 三角锥形 PH3、PCl3、NH3等 正四面体形 CH4、CCl4、SiH4、SiF4等 四面体形(非正四面体形) CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等 【典例2】（24-25高二下·广东东莞·期中）下列化学用语表示正确的是 A．NH3分子的VSEPR模型： B．AlCl3分子的VSEPR模型： C．分子的球棍模型： D．的空间结构：(平面三角形) 【答案】D 【解析】A．分子中心原子N原子价层电子对数：，模型为四面体，A错误； B．AlCl3分子中心原子Al原子价层电子对数：，模型为平面三角形，B错误； C．分子中心原子S原子价层电子对数：，含2对孤电子对，分子空间结构为V形，C错误； D．分子中心原子B原子价层电子对数：，不含孤电子对，分子空间结构为平面三角形，D正确； 故选D。 【变式2-1】下列表示不正确的是( ) A．水分子的空间结构模型： B．CO2的空间结构模型：： C．BF3的空间结构模型： D．P4O6的空间结构模型： 【答案】B 【解析】A项，水中氧原子分别与两个氢原子形成共价键，Ｏ的价层电子对数4，含有2个孤电子对，则水分子为V型结构，空间结构模型为，A正确；B项，CO2的空间结构为直线型，中心C原子的半径应大于O原子半径，B错误；C项，F3的空间结构模型根据杂化轨道理论，B原子采用3+0，sp2杂化，属于平面三角形，C正确；D项，P4O6分子内每个磷原子分别与3个氧原子各共用1对电子对，每个氧原子与2个磷原子各共用1对电子对，则空间结构模型：，D正确；故选B。 【变式2-2】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 【解析】A．CO2的空间结构为直线形，A模型错误；B．H2O的空间结构为V形，B模型错误；C．NH3的空间结构为三角锥形，C模型错误；D．CH4的空间结构为正四面体形，D模型正确。答案为D。 【变式2-3】下列关于物质的分子空间结构判断中不正确的是( ) A．H 2O直线形 B．氨气三角锥形 C．甲烷正四面体形 D．CO2直线形 【答案】A 【解析】水是V形结构，A符合题意。 题型03 孤电子对数的计算 分子中孤电子对个数=(中心原子价电子数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数)。 阳离子中孤电子对个数=(中心原子价电子数-电荷数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数)。 阴离子中孤电子对个数=(中心原子价电子数+电荷数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数)。 【典例3】（24-25高二下·广东肇庆·阶段练习）下列分子或离子中，中心原子含有孤电子对的是 A．PCl5 B．NO C．SiCl4 D．PbCl2 【答案】D 【分析】分子中孤电子对个数=（中心原子价电子数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数），阳离子中孤电子对个数=（中心原子价电子数-电荷数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数），阴离子中孤电子对个数=（中心原子价电子数+电荷数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数），以此解答。 【解析】A．PCl5中心原子碳原子孤电子对个数=（5-5×1）=0，没有孤对电子，故A不选； B．NO中心原子碳原子孤电子对个数=（5+1-3×2）=0，没有孤对电子，故B不选； C．SiCl4中心原子碳原子孤电子对个数=（4-4×1）=0，没有孤对电子，故C不选； D．PbCl2中心原子碳原子孤电子对个数=（4-2×1）=1，有孤对电子，故D选； 故选D。 【变式3-1】氯元素有多种化合价，可形成Cl-、ClO-、ClO、ClO、ClO等离子。下列说法错误是 A．基态Cl原子的价电子数为7 B．孤电子对数：ClO<ClO<ClO C．Cl-提供孤电子对与Cu2+可形成[CuCl4]2- D．ClO、ClO、ClO中Cl的杂化方式相同。 【答案】B 【解析】A．基态Cl原子的价电子表示式3s23p5，价电子数为7，故A正确； B．ClO中Cl原子价层电子对数=2+=4，孤电子对数是2，ClO中氯原子价层电子对数=3+=4，孤电子对数是1，ClO中氯原子价层电子对数=4+=4，孤电子对数是0，则孤电子对数：ClO>ClO>ClO，故B错误； C．含有空轨道和含有孤电子对的原子之间易形成配位键，Cu2+含有空轨道、Cl-含有孤电子对，Cl-提供孤电子对与Cu2+可形成[CuCl4]2-，故C正确； D．ClO中Cl原子价层电子对数=2+=4、ClO中氯原子价层电子对数=3+=4、ClO中氯原子价层电子对数=4+=4，所以这几种微粒中Cl原子都采用sp3杂化，故D正确； 故选：B。 【变式3-2】关NH3分子的结构分析正确的是(　　) A．中心原子孤电子对数为0，分子为平面三角形，键角为120° B．中心原子孤电子对数为0，分子为三角锥形，键角为107° C．中心原子孤电子对数为1，分子为三角锥形，键角为107° D．中心原子孤电子对数为1，分子为平面三角形，键角为109°28′ 【答案】C 【解析】N原子上的孤电子对数＝(5－3×1)＝1，NH3为三角锥形。 【变式3-3】SO离子的中心原子孤对电子计算公式为(a－xb)/2，下列对应的数值正确的是(　　) A．a＝8　x＝3　b＝2 B．a＝6　x＝3　b＝2 C．a＝4　x＝2　b＝3 D．a＝6　x＝2　b＝3 【答案】A 【解析】SO3离子的中心原子孤对电子计算公式为(a－xb)/2中，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，因此a＝6＋2＝8，x＝3，b＝2，故选A。 题型04 价层电子对互斥模型 用价层电子对互斥理论推测分子或离子构型的思维程序： 确定ABm型分子或离子空间结构的思路： （1）σ键电子对数+中心原子上的孤电子对数=中心原子上的价层电子对数 VSEPR模型 分子或离子的空间结构。 （2）若中心原子A无孤电子对，则分子或离子的空间结构与VSEPR模型一致。若中心原子A有孤电子对，则分子或离子的空间结构为略去中心原子上孤电子对后的空间结构。 【典例4】（24-25高二下·广东东莞·期末）甲醇羰基化法(反应条件略)工业制乙酸，已逐步取代乙醛氧化法。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．32g甲醇中含有的非极性键数目为 B．22.4LCO中O的价层电子对数为 C．1mol乙醛氧化为乙酸转移电子数目为 D．乙酸溶液中的数目为 【答案】C 【解析】A．甲醇（CH3OH）分子中只含有C-H、C-O、O-H等极性键，不含非极性键，因此32g（1mol）甲醇中的非极性键数目为0。A错误； B．22.4L CO在标准状况下为1mol，题目未明确条件，无法求算物质的量，B错误； C．乙醛（CH3CHO）氧化为乙酸（CH3COOH）时，增加了1个O原子，1mol乙醛转移2mol电子，对应电子数目为2NA，C正确； D．乙酸为弱酸，不会完全电离，1mol/L乙酸溶液中H⁺的浓度远小于1mol/L，且未给出溶液体积，因此无法确定H⁺数目，D错误； 故答案选C。 【变式4-1】（24-25高二下·广东佛山·期末）化合物常用于制备电池。X、Z、Y、M原子序数依次增大，其中X、Z位于同周期，基态Z原子价层电子排布是，基态Y原子价层p轨道半充满，M是用途最广泛的金属。下列说法正确的是 A．原子半径：Z>X B．遇KSCN溶液变红 C．元素电负性：Y>Z D．、中心原子的价层电子对数相同 【答案】D 【分析】M是用途最广泛的金属，则M为Fe；基态Z原子价层电子排布式是，则Z为O， X、Z、Y、M原子序数依次增大，基态Y原子价层p轨道半充满，则Y为原子序数比O大、比Fe小的P，其中X、Z位于同周期，则X为第2周期元素，化合物XMYZ4为XFePO4，且常用于制备电池，所以X为Li。 【解析】A．X、Z位于同周期，X为Li、Z为O，同一周期主族元素从左至右原子序数递增、原子半径递减，所以原子半径：Z＜X，故A错误；     B．为Fe2+，Fe2+遇KSCN溶液不变红，Fe3+遇KSCN溶液变红，故B错误； C．Z为O、Y为P，O、S同主族，同一主族元素从上至下电负性减弱，S、P同周期，同一周期主族元素从左至右元素电负性依次增强，所以电负性O>S>P，即电负性Y＜Z，故C错误； D．、分别为、，中心原子P的价层电子对数为4+(5+3-4×2)=4，中心原子P的价层电子对数为3+(5+3-3×2)=4，即两者中心原子的价层电子对数相同，故D正确； 故答案为：D。 【变式4-2】下列微粒的中心原子的价层电子对数正确的是： A．CH4    4 B．CO2    1 C．BF3    2 D．SO3    2 【答案】A 【解析】A．CH4中中心C原子的价层电子对数为4+=4，故A正确； B．CO2 中中心C原子的价层电子对数为2+=2，故B错误； C．BF3中中心B原子的价层电子对数为3+=3，故C错误； D．SO3 中中心S原子的价层电子对数为3+=3，故D错误； 故选：A。 【变式4-3】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】SO32-的中心原子价层电子对数为4，且含1个孤电子对，所以其VSEPR模型与其空间结构不一致，A项错误；ClO4-的中心原子价层电子对数为4，不含孤电子对，所以其VSEPR模型与其空间结构一致，B项正确；NO2-的中心原子价层电子对数为3，含有1个孤电子对，其VSEPR模型与其空间结构不一致，C项错误；ClO3-的中心原子价层电子对数为4，含有1个孤电子对，其VSEPR模型与其空间结构不一致，D项错误。 题型05 根据VSEPR模型模型判断微粒的空间结构 利用VSEPR模型确定分子的空间结构的注意事项 （1）对于ABn型分子，成键电子对数等于与中心原子相连的原子个数。 （2）分子的中心原子上孤电子对数为0时，VSEPR模型与分子空间结构相同。 （3）分子的空间结构与分子类型有关，如AB2型分子只能为直线形或V形结构，AB3型分子只能为平面三角形或三角锥形结构。故根据分子类型(ABn型)和孤电子对数能很快确定分子的空间结构 【典例5】（24-25高二下·广东东莞·期中）下列粒子的VSEPR模型为四面体、且其空间结构为V形的是 A．NO2 B． C． D．H2O 【答案】D 【解析】A．NO2中含有大π键，其中心原子N周围的价层电子对数为3，该微粒的VSEPR模型为平面三角形，其空间结构为V形，A不合题意； B．中心原子S周围的价层电子对数为：3+=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； C．中心原子O周围的价层电子对数为：3+=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； D．H2O中心原子O周围的价层电子对数为：3+=4，该微粒VSEPR模型为四面体，其空间结构为V形，D符合题意； 故答案为：D。 【变式5-1】根据价层电子对互斥模型，判断下列分子或离子的空间构型为三角锥形的是 A．H2O B． C．BF3 D．PCl3 【答案】D 【解析】A．H2O中心原子氧原子形成两个σ键，有两对孤对电子，价层电子对数为4，空间构型为V形，A不符合题意； B．中心原子氮原子形成四个σ键，孤对电子对数为，价层电子对数为4，空间构型为正四面体形，B不符合题意； C．BF3中心原子B形成3个σ键，孤对电子对数为，价层电子对数为3，为平面三角形，C不符合题意； D．PCl3中心原子P形成3个σ键，孤对电子对数为，价层电子对数为4，空间构型为三角锥形，D符合题意； 故选D。 【变式5-2】下列微粒的VSEPR模型与其空间结构一致的是 A． B． C．HClO D． 【答案】D 【解析】A． 分子中，中心S原子的价层电子对数为4，发生sp3杂化，分子的VSEPR模型为四面体结构，分子的空间构型为V形，A不符合题意； B．中，中心S原子的价层电子对数为4，发生sp3杂化，分子的VSEPR模型为四面体结构，分子的空间构型为三角锥形，B不符合题意； C．HClO中，中心O原子的价层电子对数为4，发生sp3杂化，分子的VSEPR模型为四面体结构，分子的空间构型为V形，C不符合题意； D．的中心C原子的价层电子对数为2，发生sp杂化，分子的VSEPR模型为直线形结构，中心原子的最外层不存在孤电子对，分子的空间构型为直线形，D符合题意； 故选D。 【变式5-3】下列粒子的VSEPR模型为四面体形且其空间结构为三角锥形的是 A． B． C． D． 【答案】A 【解析】A．PH3中心原子价层电子对数为4，其中1对孤电子对，其VSEPR模型为四面体形且空间结构为三角锥形，A符合题意； B．中心原子价层电子对数为4，没有孤电子对，其VSEPR模型和空间结构均为四面体形，B不符合题意； C．中心原子价层电子对数为3，没有孤电子对，其VSEPR模型和空间结构均为平面三角形，C不符合题意； D．中心原子价层电子对数为3，没有孤电子对，其VSEPR模型和空间结构均为平面三角形，D不符合题意； 故选A。 题型06 杂化轨道理论 杂化轨道类型的判断技巧 利用中心原子的孤电子对数与相连的其他原子个数之和判断。若之和为2，则中心原子为sp杂化；若之和为3，则中心原子为sp2杂化；若之和为4，则中心原子为sp3杂化。例如：NH3中N原子有1对孤电子对，另外与3个氢原子成键，所以之和为1＋3＝4，为sp3杂化，理论构型为正四面体形，由于N原子有1对孤电子对，实际构型为三角锥形。再如CO2中C原子没有孤电子对，与2个氧原子成键，所以和为0＋2＝2，为sp杂化。 【典例6】（24-25高二下·广东梅州·期末）基本概念和理论是化学思维的基石。下列叙述不正确的是 A．杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道杂化而成 B．VSEPR理论认为VSEPR模型与分子的空间结构相同 C．泡利原理认为一个原子轨道内最多只能容纳两个自旋相反的电子 D．元素性质随着原子序数递增而呈周期性变化的规律称为元素周期律 【答案】B 【解析】A．杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道杂化而成，A正确； B．VSEPR模型考虑孤电子对，而分子实际空间结构仅体现成键电子对，两者可能不同（如NH3的VSEPR模型为四面体，分子结构为三角锥形），B错误； C．泡利原理指出一个原子轨道最多容纳两个自旋相反的电子，C正确； D．元素周期律的定义正确，即元素性质随原子序数递增呈周期性变化，D正确； 故选B。 【变式6-1】（24-25高二下·广东佛山·期中）短周期主族元素原子序数依次增大，四种元素组成的食品添加剂结构如图所示。Z原子半径在短周期主族元素中最大，W基态原子的p能级电子总数是s能级电子总数的1.5倍。下列说法错误的是 A．两种粒子的VSEPR模型相同 B．基态原子的单电子个数： C．该化合物中W的杂化轨道类型为 D．这4种元素中，X的电负性最小 【答案】D 【分析】Z的原子半径在短周期中最大，则Z为Na，W基态原子的p能级电子总数是s能级电子总数的1.5倍，则W为P，Y成2条共价键，则Y为O，X成一条化学键，则X为H，故X、Y、Z、W分别是H、O、Na、P。 【解析】A．PH3中P原子价层电子对数为3+=4；H3O+中O原子价层电子对数为3+=4，故二者VSEPR模型相同，A正确； B．电子层数越多半径越大，电子层数相同时，核电荷数越大，半径越小，简单离子半径：P3->O2->Na+，B正确； C．在该化合物中，P形成4个σ键，无孤电子对，杂化轨道类型为，C正确； D．4种元素中，电负性强弱顺序为：O>P>H>Na，Z的电负性最小，D错误； 故选 D。 【变式6-2】（24-25高二下·广东湛江·期末）设表示阿伏加德罗常数，下列说法正确的是 A．28g乙烯中σ键数为 B．2.8g 含有π键数为 C．1mol肼中孤电子对数为 D．32g中杂化类型为的原子数为 【答案】C 【解析】 A．乙烯结构式为，1个乙烯分子含5个σ键(1个碳碳σ键，4个C-H σ键)，28g乙烯为1mol，σ键数应为5NA，故A错误； B．1个N2分子含2个π键，2.8g N2为0.1mol，π键数为0.2NA，故B错误； C．肼(H2N-NH2)中每个N原子有1对孤电子对，1mol肼含2NA个孤电子对，故C正确； D．CH3OH中C、O原子均为sp3杂化，无sp2杂化原子，故D错误； 选C。 【变式6-3】（24-25高二下·广东·期中）设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．1mol含有的质子总数为10NA B．pH=1的硫酸中H+总数为0.1NA C．常温下，1molCl2与足量NaOH溶液反应，转移电子数为2NA D．12g石墨含有未参与杂化的2p电子数为NA 【答案】D 【解析】A．氟离子（F⁻）的质子数等于氟的原子序数9，1mol F⁻含有的质子总数为9NA，而非10NA，A错误； B．pH=1的硫酸中H⁺浓度为0.1mol/L，但题目未给出溶液体积，无法确定H⁺总数，B错误； C．Cl2与NaOH反应为歧化反应：Cl2 + 2NaOH =NaCl + NaClO + H2O，1mol Cl2转移1mol电子（1mol Cl被氧化失去1mol e⁻，1mol Cl被还原得到1mol e⁻），转移电子数为NA，而非2NA，C错误； D．石墨中每个碳原子以sp2杂化，未杂化的2p轨道含1个电子。12g石墨（1mol碳原子）中未杂化的2p电子数为NA，D正确； 故选D。 题型07 杂化轨道理论与分子空间构型的关系 1．杂化轨道数目与成键数目相同时分子的空间构型 当杂化轨道数目等于成键轨道数目时，杂化轨道全部参与成键，成键类型是σ键，分子的空间构型与杂化轨道的空间构型一致。 实例 BeCl2 BF3 CH4 杂化类型 sp sp2 sp3 参与杂化的原子轨道及数目 1个s轨道 1个p轨道 1个s轨道 2个p轨道 1个s轨道 3个p轨道 杂化轨道的数目 2 3 4 杂化轨道间的夹角 180° 120° 109°28′ 杂化轨道空间构型 直线形 平面三角形 正四面体 分子的空间构型 直线形 平面三角形 正四面体 2．常见分子的空间构型 杂化类型 分子类型 空间构型 举例 sp3 AB4 正四面体 CH4、CCl4、NH4+、金刚石等 AB3C 四面体 CH3Cl、CH3CH3等 AB3 三角锥 NH3、NF3等 AB2 V形 H2O、H2S sp2 AB3 平面三角形 BF3、AlCl3、、苯环等 sp AB2 直线形 CO2、CS2、等 【典例7】（24-25高二下·广东广州·期中）下列对有关事实的解释正确的是 选项 事实 解释 A CO2在水中的溶解度大于CO CO2为非极性分子，CO为极性分子 B CH4分子与PH3分子的空间结构不同 二者中心原子杂化轨道类型不同 C H2O的热稳定性比H2S强 水分子间形成氢键，H2S分子间无氢键 D CH2FCOOH的酸性强于CH2ClCOOH 电负性；F>Cl，使CH2FCOOH羧基中的羟基极性更大 【答案】D 【解析】A．CO2溶解度大于CO是因为CO2与水反应生成H2CO3，而CO不反应，并非因极性差异(水、一氧化碳均为极性分子，二氧化碳为非极性分子)，A错误； B．CH4和PH3中心原子的孤电子对数依次为0、，价层电子对数均为4，中心原子均为sp3杂化，结构不同是因孤电子对数目不同，前者为正四面体，后者为三角锥形，B错误； C．H2O稳定性强是因O-H键能大于S-H，氢键影响物理性质（如沸点），与热稳定性无关，C错误； D．F的电负性＞Cl，吸电子效应使CH2FCOOH羧基中O-H极性增强，更易解离H+，酸性更强，D正确； 选D。 【变式7-1】（24-25高二下·广东湛江·期末）硫化亚砷()常用作颜料、还原剂和药物等，易溶于NaOH溶液，反应原理为 。下列说法正确的是 A．第一电离能：O>N>S B．键角： C．电负性：As>S>O D．的空间结构是平面三角形 【答案】B 【解析】A．根据同周期元素第一电离能从左向右趋势为逐渐增大，同主族元素从上往下逐渐减小，因N原子的2p轨道半满更稳定，第一电离能反而比O原子高，所以第一电离能顺序应为：N＞O＞S，A错误； B．同主族元素氢化物中，键角由中心原子电负性决定，电负性越强，原子间斥力越大，键角越大，因电负性：N＞P＞As，故NH3＞PH3＞AsH3，B正确； C．同主族元素从上往下电负性逐渐减小，则电负性顺序为：O＞S＞As，C错误； D．的中心As有1个孤电子对，采用杂化，则的空间结构为三角锥形，D错误； 故答案为：B。 【变式7-2】下列说法中正确的是　(　　) A．中心原子采取sp3杂化的分子，其几何构型都是四面体型 B．sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道 C．苯分子的碳原子是sp2杂化，分子的空间构型为平面结构 D．AB3型的分子空间构型必为平面三角形 【答案】C 【解析】A选项，分子的几何构型除了与杂化轨道类型，还与中心原子的成键情况有关，错误；B选项，sp3杂化轨道是由能量相近的1个s轨道和3个p轨道混合形成的，错误；C选项，正确；D选项，AB3型的分子空间构型不一定为平面三角形，也可能是三角锥形。错误。故选C。 【变式7-3】下列分子或离子的立体构型和中心原子的杂化方式均正确的是( ) A．AsH3　平面三角形　sp3杂化 B．H3O+　 平面三角形　sp2杂化 C．H2Se　V形　sp3杂化 D．CO32-　三角锥形　    sp3杂化 【答案】C 【解析】A项，AsH3中心原子的价层电子对数=3+(5-3×1)=4，As的杂化方式为sp3，含有一对孤电子对，分子的立体构型为三角锥形，A错误；B项，H3O+的中心原子的价层电子对数=3+ (6-1-3×1)=4，O的杂化方式为sp3，含有一对孤电子对，分子的立体构型为三角锥形，B错误；C项，H2Se中心原子的价层电子对数=2+ (6-2×1)=4，Se的杂化方式为sp3，含有两对孤电子对，分子的立体构型为V形，C正确；D项，CO32-中心原子的价层电子对数=3+ (4+2-3×2)=3，C的杂化方式为sp2，没有孤电子对，分子的立体构型为平面三角形，D错误；故选C。 / 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 $ 第二节 分子的空间结构 题型01 分子结构的测定 题型02 常见分子的空间结构 题型03 孤电子对数的计算 题型04 价层电子对互斥模型 题型05 根据VSEPR模型模型判断微粒的空间结构 题型06 杂化轨道理论 题型07 杂化轨道理论与分子空间构型的关系 题型01 分子结构的测定 1.红外光谱确定官能团和化学键的类型。 2.质谱法测定相对分子质量，即：由于相对质量越大的分子离子的质荷比越大，达到检测器需要的时间越长，因此谱图中的质荷比最大（最右边）的就是未知物的相对分子质量，注意：当“质”为该有机物的相对分子质量，“荷”为一个单位电荷时，质荷比的最大值即为该有机物的相对分子质量——质谱图中最右边的数据。 【典例1】（24-25高二下·广东佛山·阶段练习）许多测定分子结构的现代仪器和谱图是化学研究的重要手段之一，下列说法错误的是 A．X射线衍射仪可以测定共价键的键长和键角 B．红外光谱可以分析分子中含有何种化学键和官能团的信息 C．原子光谱的谱线是连续的而不是离散的 D．质谱仪可以测定分子的相对分子质量 【变式1-1】（24-25高二下·广东广州·期末）许多测定分子结构的现代仪器和谱图是化学研究的重要手段之一，下列说法错误的是 A．X射线衍射仪可测定共价键的键长和键角 B．红外光谱可分析分子中含有何种化学键或官能团的信息 C．原子光谱的谱线是连续的而不是离散的 D．质谱图中分子离子峰的质荷比可代表物质的相对分子质量 【变式1-2】下列说法正确的是 A．通过X射线衍射实验测定计算分子结构的键长和键角 B．1mol[Cu(NH3)4]2+σ键数目为12NA C．BF3、NCl3分子中所有原子的最外层电子均达到8电子稳定结构 D．向配合物[TiCl(H2O)5]Cl2·H2O溶液中加入足量的AgNO3溶液，所有氯元素均完全沉淀 【变式1-3】下列说法中不正确的是( ) A．早年科学家主要靠对物质的化学性质进行系统总结得出规律后推测分子的结构 B．CH3CH2OH的红外光谱图中显示含有C-H、C-O、O-H等键 C．质谱仪的基本原理是在质谱仪中使分子得到电子变成分子离子和碎片离子等粒子 D．化学家根据质谱图中最大质荷比推测被测物的相对分子质量 题型02 常见分子的空间结构 空间结构 常见物质 直线形 BeCl2、HCN、C2H2、CO2等 V形 H2O、H2S、SO2等 平面三角形 BF3、SO3等 三角锥形 PH3、PCl3、NH3等 正四面体形 CH4、CCl4、SiH4、SiF4等 四面体形(非正四面体形) CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等 【典例2】（24-25高二下·广东东莞·期中）下列化学用语表示正确的是 A．NH3分子的VSEPR模型： B．AlCl3分子的VSEPR模型： C．分子的球棍模型： D．的空间结构：(平面三角形) 【变式2-1】下列表示不正确的是( ) A．水分子的空间结构模型： B．CO2的空间结构模型：： C．BF3的空间结构模型： D．P4O6的空间结构模型： 【变式2-2】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2-3】下列关于物质的分子空间结构判断中不正确的是( ) A．H 2O直线形 B．氨气三角锥形 C．甲烷正四面体形 D．CO2直线形 题型03 孤电子对数的计算 分子中孤电子对个数=(中心原子价电子数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数)。 阳离子中孤电子对个数=(中心原子价电子数-电荷数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数)。 阴离子中孤电子对个数=(中心原子价电子数+电荷数-配原子个数×配原子形成稳定结构需要的电子数)。 【典例3】（24-25高二下·广东肇庆·阶段练习）下列分子或离子中，中心原子含有孤电子对的是 A．PCl5 B．NO C．SiCl4 D．PbCl2 【变式3-1】氯元素有多种化合价，可形成Cl-、ClO-、ClO、ClO、ClO等离子。下列说法错误是 A．基态Cl原子的价电子数为7 B．孤电子对数：ClO<ClO<ClO C．Cl-提供孤电子对与Cu2+可形成[CuCl4]2- D．ClO、ClO、ClO中Cl的杂化方式相同。 【变式3-2】关NH3分子的结构分析正确的是(　　) A．中心原子孤电子对数为0，分子为平面三角形，键角为120° B．中心原子孤电子对数为0，分子为三角锥形，键角为107° C．中心原子孤电子对数为1，分子为三角锥形，键角为107° D．中心原子孤电子对数为1，分子为平面三角形，键角为109°28′ 【变式3-3】SO离子的中心原子孤对电子计算公式为(a－xb)/2，下列对应的数值正确的是(　　) A．a＝8　x＝3　b＝2 B．a＝6　x＝3　b＝2 C．a＝4　x＝2　b＝3 D．a＝6　x＝2　b＝3 题型04 价层电子对互斥模型 用价层电子对互斥理论推测分子或离子构型的思维程序： 确定ABm型分子或离子空间结构的思路： （1）σ键电子对数+中心原子上的孤电子对数=中心原子上的价层电子对数 VSEPR模型 分子或离子的空间结构。 （2）若中心原子A无孤电子对，则分子或离子的空间结构与VSEPR模型一致。若中心原子A有孤电子对，则分子或离子的空间结构为略去中心原子上孤电子对后的空间结构。 【典例4】（24-25高二下·广东东莞·期末）甲醇羰基化法(反应条件略)工业制乙酸，已逐步取代乙醛氧化法。设为阿伏加德罗常数的值，下列说法正确的是 A．32g甲醇中含有的非极性键数目为 B．22.4LCO中O的价层电子对数为 C．1mol乙醛氧化为乙酸转移电子数目为 D．乙酸溶液中的数目为 【变式4-1】（24-25高二下·广东佛山·期末）化合物常用于制备电池。X、Z、Y、M原子序数依次增大，其中X、Z位于同周期，基态Z原子价层电子排布是，基态Y原子价层p轨道半充满，M是用途最广泛的金属。下列说法正确的是 A．原子半径：Z>X B．遇KSCN溶液变红 C．元素电负性：Y>Z D．、中心原子的价层电子对数相同 【变式4-2】下列微粒的中心原子的价层电子对数正确的是： A．CH4    4 B．CO2    1 C．BF3    2 D．SO3    2 【变式4-3】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- 题型05 根据VSEPR模型模型判断微粒的空间结构 利用VSEPR模型确定分子的空间结构的注意事项 （1）对于ABn型分子，成键电子对数等于与中心原子相连的原子个数。 （2）分子的中心原子上孤电子对数为0时，VSEPR模型与分子空间结构相同。 （3）分子的空间结构与分子类型有关，如AB2型分子只能为直线形或V形结构，AB3型分子只能为平面三角形或三角锥形结构。故根据分子类型(ABn型)和孤电子对数能很快确定分子的空间结构 【典例5】（24-25高二下·广东东莞·期中）下列粒子的VSEPR模型为四面体、且其空间结构为V形的是 A．NO2 B． C． D．H2O 【变式5-1】根据价层电子对互斥模型，判断下列分子或离子的空间构型为三角锥形的是 A．H2O B． C．BF3 D．PCl3 【变式5-2】下列微粒的VSEPR模型与其空间结构一致的是 A． B． C．HClO D． 【变式5-3】下列粒子的VSEPR模型为四面体形且其空间结构为三角锥形的是 A． B． C． D． 题型06 杂化轨道理论 杂化轨道类型的判断技巧 利用中心原子的孤电子对数与相连的其他原子个数之和判断。若之和为2，则中心原子为sp杂化；若之和为3，则中心原子为sp2杂化；若之和为4，则中心原子为sp3杂化。例如：NH3中N原子有1对孤电子对，另外与3个氢原子成键，所以之和为1＋3＝4，为sp3杂化，理论构型为正四面体形，由于N原子有1对孤电子对，实际构型为三角锥形。再如CO2中C原子没有孤电子对，与2个氧原子成键，所以和为0＋2＝2，为sp杂化。 【典例6】（24-25高二下·广东梅州·期末）基本概念和理论是化学思维的基石。下列叙述不正确的是 A．杂化轨道由1个s轨道和3个p轨道杂化而成 B．VSEPR理论认为VSEPR模型与分子的空间结构相同 C．泡利原理认为一个原子轨道内最多只能容纳两个自旋相反的电子 D．元素性质随着原子序数递增而呈周期性变化的规律称为元素周期律 【变式6-1】（24-25高二下·广东佛山·期中）短周期主族元素原子序数依次增大，四种元素组成的食品添加剂结构如图所示。Z原子半径在短周期主族元素中最大，W基态原子的p能级电子总数是s能级电子总数的1.5倍。下列说法错误的是 A．两种粒子的VSEPR模型相同 B．基态原子的单电子个数： C．该化合物中W的杂化轨道类型为 D．这4种元素中，X的电负性最小 【变式6-2】（24-25高二下·广东湛江·期末）设表示阿伏加德罗常数，下列说法正确的是 A．28g乙烯中σ键数为 B．2.8g 含有π键数为 C．1mol肼中孤电子对数为 D．32g中杂化类型为的原子数为 【变式6-3】（24-25高二下·广东·期中）设NA为阿伏加德罗常数的值。下列说法正确的是 A．1mol含有的质子总数为10NA B．pH=1的硫酸中H+总数为0.1NA C．常温下，1molCl2与足量NaOH溶液反应，转移电子数为2NA D．12g石墨含有未参与杂化的2p电子数为NA 题型07 杂化轨道理论与分子空间构型的关系 1．杂化轨道数目与成键数目相同时分子的空间构型 当杂化轨道数目等于成键轨道数目时，杂化轨道全部参与成键，成键类型是σ键，分子的空间构型与杂化轨道的空间构型一致。 实例 BeCl2 BF3 CH4 杂化类型 sp sp2 sp3 参与杂化的原子轨道及数目 1个s轨道 1个p轨道 1个s轨道 2个p轨道 1个s轨道 3个p轨道 杂化轨道的数目 2 3 4 杂化轨道间的夹角 180° 120° 109°28′ 杂化轨道空间构型 直线形 平面三角形 正四面体 分子的空间构型 直线形 平面三角形 正四面体 2．常见分子的空间构型 杂化类型 分子类型 空间构型 举例 sp3 AB4 正四面体 CH4、CCl4、NH4+、金刚石等 AB3C 四面体 CH3Cl、CH3CH3等 AB3 三角锥 NH3、NF3等 AB2 V形 H2O、H2S sp2 AB3 平面三角形 BF3、AlCl3、、苯环等 sp AB2 直线形 CO2、CS2、等 【典例7】（24-25高二下·广东广州·期中）下列对有关事实的解释正确的是 选项 事实 解释 A CO2在水中的溶解度大于CO CO2为非极性分子，CO为极性分子 B CH4分子与PH3分子的空间结构不同 二者中心原子杂化轨道类型不同 C H2O的热稳定性比H2S强 水分子间形成氢键，H2S分子间无氢键 D CH2FCOOH的酸性强于CH2ClCOOH 电负性；F>Cl，使CH2FCOOH羧基中的羟基极性更大 【变式7-1】（24-25高二下·广东湛江·期末）硫化亚砷()常用作颜料、还原剂和药物等，易溶于NaOH溶液，反应原理为 。下列说法正确的是 A．第一电离能：O>N>S B．键角： C．电负性：As>S>O D．的空间结构是平面三角形 【变式7-2】下列说法中正确的是　(　　) A．中心原子采取sp3杂化的分子，其几何构型都是四面体型 B．sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道 C．苯分子的碳原子是sp2杂化，分子的空间构型为平面结构 D．AB3型的分子空间构型必为平面三角形 【变式7-3】下列分子或离子的立体构型和中心原子的杂化方式均正确的是( ) A．AsH3　平面三角形　sp3杂化 B．H3O+　 平面三角形　sp2杂化 C．H2Se　V形　sp3杂化 D．CO32-　三角锥形　    sp3杂化 / 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 $