1、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课时价电子对互斥理论课后篇素养形成夯实基础轻松达标1.ABn分子的中心原子A原子上没有未用于形成共价键的孤电子对,根据价电子对互斥理论判断,下列说法正确的是()A.若n=2,则分子的空间结构为角形B.若n=3,则分子的空间结构为三角锥形C.若n=4,则分子的空间结构为正四面体形D.以上说法都不正确答案C解析若中心原子A上没有未成键的孤电子对,则根据斥力最小的原则,当n=2时,分子的空间结构为直线形;当n=3时,分子的空间结构为三角形;当n=4时,分子的空间结构为正四面体形。2.(2020海南海口第一中学高二检测)下列物质中,分子的
2、空间结构与水分子相似的是()A.CO2B.H2SC.PCl3D.SiCl4答案B解析H2S中硫原子与H2O中氧原子的成键电子对数和孤电子对数都相同,故分子空间结构相似。3.(2020北京第四中学高二检测)已知CN-与N2互为等电子体,可推出HCN分子中键与键的数目之比为()A.13B.21C.11D.12答案C解析CN-与N2互为等电子体,则二者结构相似,碳原子与氮原子之间形成三键,则HCN分子的结构式为HCN,一个三键中含有一个键、两个键,单键属于键,故HCN分子中键与键的数目之比为22=11。4.(2020江苏南京师大附中高二检测)下列分子或离子的中心原子的价层电子对中含有一对孤电子对的是
3、()A.H2OB.BeCl2C.CH4D.PCl3答案D解析H2O、BeCl2、CH4、PCl3四种分子的中心原子的价层电子对中孤电子对数依次为2、0、0、1。5.(2020山东寿光一中高二检测)下列分子或离子中,中心原子价电子对的空间结构为四面体形,且分子或离子空间结构为角形的是()A.NH4+B.PH3C.H3O+D.OF2答案D解析NH4+中中心原子的价电子对数为4,成键电子对数为4,则离子空间结构为正四面体形;PH3中中心原子的价电子对数为4,成键电子对数为3,孤电子对数为1,分子为三角锥形;H3O+中中心原子的价电子对数为4,成键电子对数为3,孤电子对数为1,空间结构为三角锥形;OF
4、2中中心原子的价电子对数为4,成键电子对数为2,孤电子对数为2,分子空间结构为角形。6.(2020安徽师大附中高二检测)根据价电子对互斥理论及杂化轨道理论可判断出NCl3分子的空间结构和中心原子的杂化方式分别为()A.直线形、sp杂化B.三角形、sp2杂化C.三角锥形、sp2杂化D.三角锥形、sp3杂化答案D解析NCl3分子的中心原子含有的孤电子对数是(5-13)2=1,所以NCl3分子的空间结构是三角锥形,氮原子发生sp3杂化。7.(2020山东泰安第一中学高二检测)用价电子对互斥理论可以预测许多分子或离子的空间结构,有时也能用来推测键角的大小。下列判断正确的是()A.SO2、CS2、HI都
5、是直线形的分子B.BF3键角为120,SnBr2键角大于120C.COCl2、BF3、SO3都是三角形的分子D.PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子答案C解析SO2是角形分子,CS2、HI是直线形的分子,A错误;BF3键角为120,是三角形结构,而锡原子价电子数是4,在SnBr2中两个价电子与Br形成共价键,还有一对孤电子对,对成键电子有排斥作用,使键角小于120,B错误;COCl2、BF3、SO3都是三角形的分子,C正确;PCl3、NH3都是三角锥形的分子,而PCl5是三角双锥形结构,D错误。8.氯化亚砜(SOCl2)是一种很重要的化学试剂,可以作为氯化剂和脱水剂。下列关于氯化亚砜分
6、子的空间结构和中心原子(S)采取杂化方式的说法正确的是()A.三角锥形、sp3B.角形、sp2C.三角形、sp2D.三角锥形、sp2答案A解析SOCl2中与硫原子成键的原子数为3,硫原子上的孤电子对数=12(6-12-21)=1,所以硫原子发生sp3杂化,分子空间结构为三角锥形。9.磷不仅在地壳中分布广泛,也存在于动植物体内,是动植物不可缺少的元素之一。请回答下列问题:(1)磷单质有白磷、红磷和黑磷,三者互为。(2)磷的氢化物(PH3)是一种无色、剧毒、有鱼腥臭味的气体,该分子的空间结构为。(3)磷的含氧酸根有PO23-、PO33-、PO43-,它们的空间结构分别是、。答案(1)同素异形体(2
7、)三角锥形(3)角形三角锥形正四面体形解析(2)PH3的空间结构与NH3类似,为三角锥形。(3)PO23-、PO33-、PO43-中,P的价电子对数均为5+32=4,孤电子对数分别为2、1、0,则PO23-为角形,PO33-为三角锥形,PO43-为正四面体形。提升能力跨越等级1.(2020辽宁实验中学高二检测)下列分子或离子中,中心原子价电子对的空间结构为四面体且分子或离子空间结构为角形的是()A.NO3-B.NH3C.CO32-D.H2O答案D解析A项中,中心原子价电子对数=12(5+1)=3,成键电子对数也为3,故NO3-空间结构为三角形。B项中,NH3的空间结构为三角锥形。C项中,CO3
8、2-的中心原子价电子对数=12(4+2)=3,成键电子对数为3,无孤电子对,CO32-的空间结构为三角形结构。D项中,H2O的中心原子价电子对数=12(6+2)=4,价电子对空间结构为四面体形,因孤电子对数为2,则分子的空间结构为角形。2.(2020四川成都外国语学校高二检测)在SO2分子中,分子的空间结构为角形,硫原子采用sp2杂化,则SO2分子中的键角()A.等于120B.大于120C.小于120D.等于180答案C解析由于SO2分子的价电子对的空间结构为三角形,从理论上讲其键角为120,但是由于SO2分子中的硫原子有一对孤电子对,对其他的两个化学键存在排斥作用,因此分子中的键角要小于12
9、0。3.(2020山东青岛第二中学高二检测)关于CO2和NH3分子,下列说法正确的是()A.都是直线形结构B.中心原子都采取sp杂化C.NH3为三角锥形结构,CO2为直线形结构D.氮原子和碳原子上都没有孤电子对答案C解析NH3和CO2分子的中心原子分别发生sp3杂化和sp杂化,但NH3分子的氮原子上有孤电子对,根据价电子对互斥理论,NH3分子结构为三角锥形,CO2分子结构为直线形。4.(2020江苏南京师大附中高二检测)下列微粒的价电子对数正确的是(标“”的原子为中心原子)()A.CH44B.CO21C.BF32D.SO32答案A解析CH4中碳原子的价电子对数为4+142=4,A正确;CO2中
10、碳原子的价电子对数为4+022=2,B不正确;BF3中硼原子的价电子对数为3+132=3,C不正确;SO3中硫原子的价电子对数为6+032=3,D不正确。5.(2020黑龙江牡丹江一高高二月考)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.PO43-与SO42-不互为等电子体,故结构不相似C.NO2-与O3互为等电子体,故NO2-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;PO43-与SO42-原子数目相等,价电子总数相等,互为等电子体,结构相似
11、,B错误;NO2-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键,则硼氮苯中同样含有大键,D正确。6.(2020天津第一中学高二检测)已知Zn2+的4s和4p轨道可以形成sp3型杂化轨道,那么ZnCl42-的立体结构为()A.直线形B.平面正方形C.正四面体D.正八面体答案C解析题给离子的中心原子发生sp3杂化,有四个键,故空间结构为正四面体形,故选C。7.(1)在形成氨气分子时,氮原子中的原子轨道发生杂化形成个,形成的杂化轨道中,只有个含有未成对电子,所以只能与个氢原子形成共价键,又因为杂化轨道有一对,所以氨气分子中的键角与甲烷不同。(
12、2)H+可与H2O形成H3O+,H3O+中氧原子采用杂化。H3O+中HO键之间的键角比H2O中HO键之间的键角大,原因为。答案(1)四sp3杂化轨道三三孤电子对(2)sp3H3O+中有一对孤电子对,H2O分子中有两对孤电子对,由于孤电子对数越多,对形成的HO键的排斥力越大,因而造成H3O+中HO键之间的键角比H2O中HO键之间的键角大解析(1)在形成NH3分子时,氮原子的2p轨道和2s轨道发生sp3杂化,形成四个杂化轨道,氮原子含有一对孤电子对,三个未成键的单电子与三个氢原子形成三个键。(2)H3O+中氧原子杂化方式为sp3杂化;H3O+中只有一对孤电子对,H2O中有两对孤电子对,孤电子对越多
13、,对成键电子对的排斥力越大,使得H3O+中HO键之间的键角比H2O中HO键之间的键角大。8.X、Y、Z均为短周期元素,可形成X2Z和YZ2两种化合物。X、Y、Z的原子序数依次增大,X原子的K层电子数为1,Y位于X的下一周期,它的最外层电子比K层多2个,而Z原子核外的最外层电子数比次外层电子数少2个。(1)X、Y、Z的元素符号分别为X;Y;Z。(2)根据价电子对互斥理论填写下列空白:物质价电子对数轨道杂化形式分子的形状成键电子对数孤电子对数X2ZYZ2答案(1)HCS(2)物质价电子对数轨道杂化形式分子的形状成键电子对数孤电子对数X2Z22sp3角形YZ220sp直线形解析X原子的K层(第一层)
14、的电子数为1,可知X为氢元素;Y位于X的下一周期,即Y为第2周期元素,它的最外层电子比K层多2个,则其原子结构示意图为,故Y为碳元素;Z原子核外的最外层电子比次外层电子少2个,且原子序数:ZY,则Z为硫元素。从而推知X2Z为H2S,YZ2为CS2。贴近生活拓展创新(1)(2020湖北荆、襄、宜等地七校高三联考)蓝矾(CuSO45H2O)的结构如图所示:SO42-的立体构型是,其中硫原子的杂化轨道类型是;基态氧原子的价电子轨道表示式为。(2)气态SO3分子的空间结构为;与其互为等电子体的阴离子为(举一例);将纯液态SO3冷却到289.8 K时凝固得到一种螺旋状单链结构的固体,其结构如图,此固态SO3中硫原子的杂化轨道类型是。答案(1)正四面体形sp3杂化(2)三角形NO3-(或CO32-等)sp3杂化解析(1)SO42-中硫原子形成4个键,孤电子对数为6+2-242=0,因此价电子对数为4,空间结构是正四面体形,杂化轨道数=价电子对数=4,即杂化类型为sp3杂化;基态氧原子的价电子排布式为2s22p4,故其价电子轨道表示式为。(2)SO3中价电子对数为3,没有孤电子对,空间结构为三角形;价电子数和原子数都相等的微粒互为等电子体,则与SO3互为等电子体的阴离子有NO3-、CO32-等;图中固态SO3中硫原子形成4个共价单键,则其杂化轨道类型是sp3杂化。
