经典教育
第二章 第二节 第1课时 分子空间结构与价层电子对互斥理论
基 础 巩 固
一、选择题
1．用VSEPR模型预测下列分子或离子的立体结构，其中不正确的是( C ) A．NH4为正四面体 C．HCN为V形
＋＋
B．CS2为直线形 D．PCl3为三角锥形
解析：NH4、CS2、HCN中心原子上的价电子都用于形成共价键，没有孤对电子对，所以其构型分别为正四面体形、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，其空间构型为三角锥形。
2．下列分子中，各原子均处于同一平面上的是( D ) A．NH3 C．PCl3
B．CCl4 D．CH2O
解析：由价层电子对互斥理论可知：A、C为三角锥形，B为正四面体形，D为平面三角形。
3．下列分子或离子中中心原子未用来成键的电子对最多的是( C ) A．NH4 C．H2O
＋＋
B．NH3 D．BCl3
解析：NH4中各原子的最外层电子全部参与成键，NH3中N原子的最外层上有1对电子未参与成键，H2O中O原子上有2对电子未参与成键，BCl3的中心原子为B原子，其外层电子全部参与成键。
4．三氯化氮(NCl3)常温下是一种淡黄色液体，其分子结构呈三角锥形，以下关于NCl3
说法中正确的是( C )
A．分子中N—Cl键是非极性键 B．分子中不存在孤对电子 C．它的沸点比PCl3沸点低
D．因N—Cl键键能大，所以NCl3的沸点高
解析：NCl3分子中中心原子N和氯原子间形成三个σ极性键，N原子的周围仍然存在一对孤对电子；共价化合物的熔沸点是由分子间作用力决定的，而分子间作用力的大小又由相对分子质量决定，所以NCl3的熔沸点较低。
5．下列分子或离子中，VSEPR模型名称与分子或离子的立体构型名称不一致的是( B )
A．CO2 C．CO3
2－
B．H2O D．CCl4
解析：A．CO2分子中每个O原子和C原子形成两个共用电子对，所以C原子价层电子对
经典讲点（一）
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个数是2，且不含孤电子对，为直线形结构，VSEPR模型与分子立体结构模型一致，故A不选；
1
B．水分子中价层电子对个数＝2＋×(6－2×1)＝4，VSEPR模型为正四面体结构；含
2有2个孤电子对，略去孤电子对后，实际上其空间构型是V型，VSEPR模型与分子立体结构模型不一致，故B选；
12－
C．CO3的中心原子C原子上含有3个σ 键，中心原子上的孤电子对数＝(4＋2－2×3)
2＝0，所以CO3的空间构型是平面三角形，VSEPR模型与分子立体结构模型一致，故C不选；
1
D．CCl4分子中中心原子C原子价层电子对个数＝σ键个数＋孤电子对个数＝4＋(4－
21×4)＝4，VSEPR模型为正四面体结构，中心原子不含有孤电子对，分子构型为正四面体结构，VSEPR模型与分子立体结构模型一致，故D不选；故选B。
6．下列分子的结构中，原子的最外层电子不都满足8电子稳定结构的是( D ) A．CO2 C．CCl4
解析：由各种物质的电子式：
B．PCl3 D．BF3
2－
，这三种物质中各原子最外层都满足8电子稳定结构，
中B原子最外层未满8电子稳定结构。
7．能说明CH4分子的5个原子不在同一平面而为正四面体结构的是( D ) ①两个键之间夹角为109°28′ ②C—H键为极性共价键 ③4个C—H键的键能、键长相同 ④二氯甲烷没有同分异构体 A．①② C．②③
B．①③ D．①④
解析：CH4分子的空间结构由两个键之间的夹角决定，只有为正四面体结构，C位于正四面体中心，才有键角为109°28′。分子的空间构型与共价键的极性无关；同样二氯甲烷没有同分异构体也说明了CH4分子为正四面体结构，如果为平面结构，则二氯甲烷就存在两种构型：
经典讲点（一）
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；C项中因为同为C—H键，不论分子构型如何，它们的键
能、键长都相等。
8．下列物质中，化学键类型和分子立体构型皆相同的是( B ) A．CO2和SO2 C．BF3和PH3
B．CH4和SiH4 D．HCl和NH4Cl
解析：NH4Cl中存在离子键，其余分子内均为共价键，CO2为直线形，SO2、BF3为平面三角形，PH3为三角锥形，CH4和SiH4均为正四面体形。
二、非选择题
9．(1)写出具有10个电子、两个或两个以上原子核的离子的符号__OH ____、__NH4____、__H3O____、__NH2____。
(2)写出具有18个电子的无机化合物的化学式__H2S____、__PH3____、__SiH4____、__HCl____。
(3)在(1)(2)题涉及的粒子中，空间构型为正四面体形的有__NH4、SiH4____；为三角锥形的有__H3O、PH3____。
解析：(1)第二周期元素的氢化物具有10个电子，其分子结合一个H或电离出一个H后，形成阴、阳离子所具有的电子数不变，则有NH4、H3O、NH2、OH。
(2)第三周期元素的氢化物分子中具有18个电子，第二周期元素形成R2Hx型化合物(如C2H6、H2O2等)，也具有18个电子。符合条件的分子有：H2O2、SiH4、PH3、H2S、HCl。
(3)由等电子体原理分析可知，SiH4、NH4为正四面体形，PH3、H3O为三角锥形。 10．(1)利用VSEPR推断分子或离子的空间构型。
PO4__四面体形____；CS2__直线形____；AlBr3(共价分子)__平面三角形____。 (2)有两种活性反应中间体粒子，它们的粒子中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种粒子的球棍模型，写出相应的化学式：
3－
＋
＋
＋
＋
－
－
＋
＋
＋
＋
＋
－
－
＋
__CH3____；
＋
__CH3____。
－
(3)按要求写出第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式。
平面三角形分子__BF3____，三角锥形分子__NF3____，四面体形分子__CF4____。 (4)为了解释和预测分子的空间构型，科学家在归纳了许多已知的分子空间构型的基础上，提出了一种十分简单的理论模型——价层电子对互斥模型。这种模型把分子分成两类：一类是__中心原子上的价电子都用于形成共价键____；另一类是__中心原子上有孤对电子____。
BF3和NF3都是四个原子的分子，BF3的中心原子是__B____，NF3的中心原子是__N____；BF3分子的立体构型是平面三角形而NF3分子的立体构型是三角锥形的原因是__BF3分子中B
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原子的3个价电子都与F原子形成共价键，而NF3分子中N原子的3个价电子与F原子形成共价键，还有一对未成键的电子对，占据了N原子周围的空间，参与相互排斥，形成三角锥形____。
解析：PO4是AB4型，成键电子对是4，为四面体形。CS2是AB2型，成键电子对是2，是直线形。AlBr3是AB3型，成键电子对是3，是平面三角形。AB3型分子，中心原子无孤电子对的呈平面三角形，有一对孤电子对的呈三角锥形，所以分别是CH3、CH3。第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式，呈三角锥形的是NF3，呈平面三角形的是BF3，呈四面体形的是CF4。
能 力 提 升
一、选择题
1．下列分子或离子中，不含孤电子对的是( D ) A．H2O C．NH3
解析：分别写出其电子式
B．H3O D．NH4
＋＋
＋
－
3－
，即可得出答案。
2．SF6是一种无色气体，且具有很强的稳定性，可用于灭火。下列有关说法中正确的是( C )
A．电负性：S>F
B．SF6分子是正四面体结构 C．SF6分子中硫原子周围无孤对电子 D．氟原子的电子排布图(轨道表示式)为
解析：F电负性最大，A项错误；SF6分子中硫原子有6对价层电子对，不是正四面体形结构，B项错误；D项违背泡利原理，错误。
3．下列对应关系不正确的是( B )
选项 中心原子所在族 分子通式 立体结构 A ⅣA AB4 正四面体形 B ⅤA AB3 平面三角形 C ⅣA AB2 直线形 D ⅥA AB2 Ⅴ形 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．下列分子构型为正四面体的是( C ) ①P4 ②NH3 ③CCl4 ④CH4 ⑤H2S ⑥CO2
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A．①③④⑤ C．①③④
B．①③④⑤⑥ D．④⑤
解析：NH3是三角锥形、H2S是V形、CO2是直线形，故选C。
5．氯的含氧酸根离子有ClO、ClO2、ClO3、ClO4等，关于，它们的说法中不正确的是( B )
A．ClO中Cl显＋1价 B．ClO2的空间构型为直线形 C．ClO3的空间构型为三角锥形 D．ClO4是SO4的等电子体 解析：ClO2空间构型为V形。
6．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( C )
A．SO2、CS2、HI都是直线形分子
B．BF3键角为120°，SnBr2键角大于120° C．COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子 D．PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形分子
7．能说明AB3分子构型是平面正三角形而不是四面体的依据是( C ) A．共价键键长相同 C．共价键键角为120°
B．共价键键能相同 D．共价键有极性
－－
2－
－－－
－
－
－
－
解析：在AB3分子中三个A—B键是完全相同的，因此键长、键能和极性键都不能作为AB3分子是平面正三角形的依据。只有当其键角为120°时，AB3中四个原子才能共面，且三个B原子处于正三角形的三个顶点。
二、非选择题
8．D、E、X、Y、Z是元素周期表中的前20号元素，且原子序数逐渐增大。它们的最简氢化物分子的立体构型依次是正四面体、三角锥形、正四面体、V形、直线形。
回答下列问题：
(1)Y的最高价氧化物的化学式为__SO3____。
(2)上述五种元素中，能形成酸性最强的含氧酸的元素是__Cl____，写出该元素的任意三种含氧酸的化学式：__HClO、HClO2、HClO3、HClO4(任写3种酸)____。
(3)D和Y形成的化合物，其分子的空间构型为__直线形____。 (4)D和X形成的化合物，其化学键类型属于__共价键____。
(5)金属镁和E的单质在高温下反应得到的产物是__Mg3N2____，此产物与水反应生成两种碱，该反应的化学方程式是 Mg3N2＋8H2O===3Mg(OH)2＋2NH3·H2O 。
解析：元素周期表前20号元素中，最简氢化物的立体构型为正四面体的是CH4和SiH4，故D是C，X为Si，由此推知E为N，Y为S，Z为Cl。C和S形成的化合物为CS2，C的价电子对数为2，CS2为直线形。C和Si之间形成共价键，化学式为SiC。
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(1)S位于第3周期ⅥA族，最高正价为＋6，即其最高价氧化物为SO3。
(2)在C、N、Si、S、Cl中，形成酸性最强的含氧酸为HClO4，氯元素位于第3周期ⅦA族，其正价有＋1、＋3、＋5、＋7，故其含氧酸为HClO、HClO2、HClO3、HClO4。
(3)C与S形成化合物CS2，其空间构型应与CO2类似，故为直线形。 (4)C与Si形成共价化合物SiC；
(5)Mg在N2中高温条件下形成Mg3N2，其与水反应生成Mg(OH)2和NH3·H2O。
9．价层电子对互斥理论(简称VSEPR理论)可用于预测简单分子的立体构型。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)称为价层电子对数。分子中的价层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.分子的空间构型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.分子中价层电子对之间的斥力主要顺序为：
ⅰ.孤电子对之间的斥力＞孤电子对与共用电子对之间的斥力＞共用电子对之间的斥力；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形成的共用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 VSEPR理想模型 价层电子对之间的理想键角 2 __直线形____ __180°____ 4 __正四面体形____ __109°28′____ (2)请用VSEPR模型解释CO2为直线形分子的原因：__CO2属AX2E0，n＋m＝2，故为直线形____；
(3)H2O分子的立体构型为__V形____，请你预测水分子中∠H—O—H的大小范围并解释原因：__水分子属AX2E2，n＋m＝4，VSEPR理想模型为正四面体形，价层电子对之间的夹角均为109°28′。根据Ⅲ中的ⅰ，应有∠H—O—H＜109°28′____；
(4)用价层电子对互斥理论(VSEPR)判断下列分子或离子的空间构型： 分子或离子 立体构型 SnCl2 __V形____ CCl4 __正四面体形____ ClO4 __正四面体形____ －解析：AXnEm中n＋m＝2时，最理想的模型是直线形，键角是180°；若是正四面体，n＋m＝4；CO2属AX2E0，n＋m＝2，故为直线形。水分子属AX2E2，n＋m＝4，有两对孤电子对，应是V形。又由于孤电子对的作用力强于成键的共用电子对，所以使其角度小于109°28′。
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2018-2019学年高中化学 第二章 分子结构与性质 第2节 分子的立体构型
