最新高中化学第二章分子结构与性质第二节分子的立体构型第1课时课时作业.docx
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最新高中化学第二章分子结构与性质第二节分子的立体构型第1课时课时作业
【2019最新】高中化学第二章分子结构与性质第二节分子的立体构型第1课时课时作业
第1课时 价层电子对互斥理论
[目标导航] 1.认识共价分子结构的多样性和复杂性。
2.理解价层电子对互斥理论的含义。
3.能根据有关理论判断简单分子或离子的构型。
一、形形色色的分子
1．三原子分子的立体结构
2．四原子分子立体构型
3．五原子分子立体构型：
最常见的是正四面体，如CH4，键角为109°28′。
【议一议】
1．分析下列化学式中画有横线的元素，选出符合要求的物质并填空。
A．NH3 B．H2O C．HCl D．CH4 E．C2H6 F．N2
（1）所有的价电子都参与形成共价键的是________；
（2）只有一个价电子参与形成共价键的是________；
（3）最外层有未参与成键的电子对的是________；
（4）既有σ键，又有π键的是________；
（5）既有极性键又有非极性键的是________；
（6）分子构型为正四面体的是________。
答案
（1）DE
（2）C （3）ABCF （4）F （5）E （6）D
解析 NH3中N原子与3个H原子形成3个σ键，还有一对不成键电子；H2O中O原子与2个H原子形成2个σ键，还有两对不成键电子；HCl中Cl原子与1个H原子形成1个σ键，还有三对不成键电子；CH4中C原子与4个H原子形成4个σ键，所有价电子都参与成键，其分子构型为正四面体形；C2H6中C原子分别与3个H原子及另1个C原子形成4个σ键，所有价电子都参与成键；C—H为极性键，C—C为非极性键；N2中N原子与另1个N原子形成1个σ键，2个π键，还有一对不成键电子。
二、价层电子对互斥理论
1．价层电子对互斥理论
分子的立体结构是“价层电子对”相互排斥的结果。
2．中心原子上价层电子对的计算
（1）价层电子对
（2）计算：
①σ键电子对的计算。
由分子式确定，即中心原子形成几个σ键，就有几对σ键电子对。
如H2O分子中，O有2对σ键电子对。
NH3中，N有3对σ键电子对。
②中心原子上的孤电子对的计算。
中心原子上的孤电子对数＝
（a－xb）
a．a表示中心原子的价电子数
对主族元素：
a＝最外层电子数；
对于阳离子：
a＝价电子数－离子电荷数。
对于阴离子：
a＝价电子数＋|离子电荷数|。
b．x表示与中心原子结合的原子数。
c．b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢
为1，其他原子＝8－该原子的价电子数。
d．几种分子或离子的中心原子的孤电子对数：
分子或
离子
中心
原子
a
x
b
中心原子的
孤电子对
SO2
S
6
2
2
1
NH4＋
N
4
4
1
0
CO32－
C
6
3
2
0
3.VSEPR模型与分子或离子的立体构型
σ键电子对＋孤电子对＝价层电子对数
VSEPR模型
分子的立体构型
分子
或离子
孤电子
对数
价层电子对数
VSEPR
模型名称
分子或离
子的立体
构型
CO2
0
2
直线形
直线形
SO2
1
3
平面三角形
V形
CO32－
0
3
平面三角形
平面三角形
H2O
2
4
四面体形
V形
NH3
1
4
四面体形
三角锥形
CH4
0
4
正四面体形
正四面体形
【议一议】
2．如何确定ABn型分子空间构型？
答案
（1）确定中心原子（A）的价层电子对数。
（2）根据计算结果找出理想的VSEPR模型。
（3）略去孤电子对在价层电子对互斥模型中占有的空间，剩下的便是分子的立体构型。
一、常见分子的构型
【例1】 下列分子的立体构型是正四面体形的是（ ）
A．CH4B．NH3C．H2OD．C2H4
答案 A
解析 氨分子是三角锥形，水分子是V形，乙烯分子是平面形。
故选A。
规律总结
1．常见分子的立体构型
类别
代表分子
结构式
分子的立体构型
双原子
分子
HCl、N2
H—Cl、N≡N
直线形
三原子
分子
CO2
O===C===O
直线形
H2O
V形
四原子
分子
BF3
平面三角形
NH3
三角锥形
五原子
分子
CH4
正四面体形
2.分子的立体构型与键角的关系
分子类型
键角
立体构型
实例
AB2
180°
直线形
CO2、BeCl2、CS2
<180°
V形
H2O、H2S
AB3
120°
平面三角形
BF3、BCl3
<120°
三角锥形
NH3、H3O＋、PH3
AB4
109°28′
正四面体形
CH4、NH4＋、CCl4
变式训练1 硫化氢（H2S）分子中，两个H—S键夹角都接近90°，说明H2S分子的立体构型为__________；二氧化碳（CO2）分子中，两个C===O键夹角是180°，说明CO2分子的立体构型为________；四氯化碳（CCl4）分子中，任意两个C—Cl键的夹角都是109°28′，说明CCl4分子的立体构型为________。
答案 V形 直线形 正四面体形
解析 用键角可直接判断分子的立体构型。
三原子分子键角为180°时为直线形，小于180°时为V形。
S、O同主族，因此H2S和H2O分子的立体构型相似，为V形。
由甲烷分子的立体构型可判断CCl4的分子构型。
二、用价层电子对互斥理论确定粒子立体构型的方法
【例2】 根据价层电子对互斥模型，判断下列分子或者离子的空间构型不是三角锥形的是（ ）
A．PCl3B．H3O＋C．HCHOD．PH3
答案 C
解析 PCl3分子中P原子的成键电子对数为3，孤电子对数为1，其电子对的空间构型为四面体形，分子的空间构型为三角锥形；同理，H3O＋和PH3分子的成键电子对数和孤电子对数均分别为3和1，分子的空间构型为三角锥形；HCHO分子的中心原子的价电子都用来形成共价键，中心原子周围的原子数为3，空间构型为平面三角形。
故选C。
规律总结
1．利用VSEPR模型确定粒子立体构型的步骤
中心原子价层电子对数→σ键电子对数＋
（a－xb）
⇓
VSEPR模型－
⇓
分子的立体结构——略去中心原子孤电子对
2．中心原子上的价层电子对数的计算
a表示中心原子的价电子数，对于主族元素来说，a＝最外层电子数；对于阳离子来说，a＝中心原子的价电子数－离子电荷数；对于阴离子来说，a＝中心原子的价电子数＋|离子电荷数|。
x表示与中心原子结合的原子数，即σ键电子对数。
b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子＝8－该原子的价电子数。
变式训练2 用价层电子对互斥理论推测下列分子或离子的空间构型：
BeCl2________，SCl2________，BF3________，
PF3________，NH4＋________，SO32－________。
答案 直线形 V形 平面三角形 三角锥形 正四面体形 三角锥形
解析 根据各分子的电子式和结构式，分析中心原子的孤电子对数，依据中心原子连接的原子数和孤电子对数，确定VSEPR模型和分子的空间构型。
分子
或离
子
中心原
子孤电
子对数
分子或
离子的
价层电
子对数
VSEPR
模型名称
分子或
离子空间构型名称
结构式
BeCl2
0
2
直线形
直线形
Cl—Be—Cl
SCl2
2
4
四面体形
V形
BF3
0
3
平面三角形
平面三角形
PF3
1
4
四面体形
三角锥形
NH4＋
0
4
正四面体形
正四面体形
SO32－
1
4
四面体形
三角锥形
1．下列分子或离子中，不含孤电子对的是（ ）
A．H2OB．H3O＋C．NH3D．NH4＋
答案 D
解析 分别写出其电子式
，即可得出答案。
2．在以下的分子或离子中，空间结构的几何形状不是三角锥形的是（ ）
A．NF3B．CH3－C．CO2D．H3O＋
答案 C
解析 NF3、CH3－、H3O＋中的中心原子价层电子对数为4，分别有孤电子对数为1，它们均为三角锥形，CO2为直线形。
3．（双选）下列分子中，各原子均处于同一平面上的是（ ）
A．NH3B．CCl4C．H2OD．CH2O
答案 CD
解析 H2O为V形，CH2O为平面三角形。
4．下列说法中正确的是（ ）
A．NO2、SO2、BF3、NCl3分子中没有一个分子中原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构
B．P4和CH4都是正四面体分子且键角都为109°28′
C．NH4＋的电子式为
，离子呈平面正方形结构
D．NH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强
答案 D
解析 NCl3分子的电子式为
，分子中各原子都满足8电子稳定结构，A错误；P4为正四面体分子，但其键角为60°，B错误；NH4＋为正四面体结构而非平面正方形结构，C错误；NH3分子电子式为
，有一对未成键电子，由于未成键电子对成键电子的排斥作用，使其键角为107°，呈三角锥形，D正确。
5．用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体构型，两个结论都正确的是（ ）
A．直线形 三角锥形
B．V形 三角锥形
C．直线形 平面三角形
D．V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。
6．用价层电子对互斥模型推测下列分子或离子的空间构型：
（1）H2Se__________；
（2）NH2－__________；
（3）BBr3__________；（4）CHCl3__________；
（5）SiF4__________。
答案
（1）V形
（2）V形
（3）平面三角形
（4）四面体形
（5）正四面体形
解析 根据原子的最外层电子排布，可以判断出本题中各分子或离子的中心原子含有的孤电子对数和结合的原子数为：
化学式
H2Se
NH2－
BBr3
CHCl3
SiF4
中心原子含有
的孤电子对数
2
2
0
0
0
中心原子
的σ键数
2
2
3
4
4
中心原子的价
层电子对数
4
4
3
4
4
H2Se、NH2－略去两对孤电子对，粒子构型为V形，BBr3为平面三角形，CHCl3分子中由于H原子和Cl原子不同，不能形成正四面体形，SiF4为正四面体形。
[经典基础题]
1．下列分子构型为正四面体形的是（ ）
①P4 ②NH3 ③CCl4 ④CH4 ⑤H2S ⑥CO2
A．①③④⑤B．①③④⑤⑥
C．①③④D．④⑤
答案 C
2．下列分子的立体构型为平面正三角形的是（ ）
A．PCl3B．BCl3
C．NH3D．CH2O
答案 B
解析 PCl3、NH3中的中心原子——P、N原子各有1对孤电子对，跟周围的三个σ键相互排斥，形成四面体结构，所以这两个分子都为三角锥形；CH2O的立体构型虽为平面三角形，但不是正三角形。
3．若ABn的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对，运用价层电子对互斥理论，下列说法正确的是（ ）
A．若n＝2，则分子的立体构型为V形
B．若n＝3，则分子的立体构型为三角锥形
C．若n＝4，则分子的立体构型为正四面体形
D．以上说法都不正确
答案 C
解析 若中心原子A上没有未用于成键的孤电子对，则根据斥力最小的原则，当n＝2时，分子的立体结构为直线形；n＝3时，分子的立体结构为平面三角形；n＝4时，分子的立体结构为正四面体形。
4．下列微粒的价电子对数正确的是（点“·”的原子为中心原子）（ ）
A.
H4 4B.
O2 1
C.
F3 2D.
O3 2
答案 A
解析 对ABm型分子中心原子价电子对数：
n＝δ键电子对数＋
（a－xb）
C·H4中，n＝4＋
（4－4×1）＝4，A正确；
C·O2中，n＝2＋
（4－2×2）＝2，B不正确；
B·F3中，n＝3＋
（3－3×1）＝3，C不正确；
S·O3中，n＝3＋
（6－3×2）＝3，D不正确。
5．下列分子或离子中，中心原子价层电子对的立体构型为四面体形，且分子或离子的立体构型为V形的是（ ）
A．NH4＋B．PH3C．H3O＋D．OF2
答案 D
解析 中心原子价层电子对的立体构型为四面体形，且分子或离子的立体构型为V形的只能是由3个原子组成的分子，中心原子有2对孤电子对，则OF2为V形结构。
NH4＋是三角锥形的NH3结合一个H＋后形成的四面体形结构；H3O＋是V形的H2O结合一个H＋后形成的三角锥形结构；PH3中P原子有一对孤电子对，呈三角锥形。
6．下列对应关系不正确的是（ ）
选项
A
B
C
D
中心原子
所在族
ⅣA
ⅤA
ⅣA
ⅥA
分子通式
AB4
AB3
AB2
AB2
立体构型
正四面体形
平面三角形
直线形
V形
答案 B
解析 当中心原子在ⅤA族，AB3分子应是三角锥形。
当中心原子在ⅣA族，AB4分子是正四面体形，AB2分子是直线形。
当中心原子在ⅥA族，AB2是Ⅴ形。
7．用价层电子对互斥模型预测下列分子或离子的立体构型，其中不正确的是（ ）
A．NH4＋为正四面体形
B．CS2为直线形
C．HCN为折线形（V形）
D．PCl3为三角锥形
答案 C
解析 NH4＋、CS2、HCN、PCl3中心原子价层电子对数分别为4对、2对、2对、4对，价层电子对互斥模型为正四面体形、直线形、直线形、空间四面体形，其中前三者中心原子无孤电子对，立体结构就是价层电子对互斥模型，PCl3分子中有1对孤电子对，所以立体构型为三角锥形。
8．有下列分子或离子：
①CS2，②PCl3，③H2S，④CH2O，⑤H3O＋，⑥NH4＋，⑦BF3，⑧SO2。
粒子的立体构型为直线形的有________；粒子的立体构型为V形的有________；粒子的立体构型为平面三角形的有________；粒子的立体构型为三角锥形的有________；粒子的立体构型为正四面体形的有________。
答案 ① ③⑧ ④⑦ ②⑤ ⑥
解析 中心原子上孤电子对数及粒子的空间构型如下表。
ABn
中心原子孤
电子对数
分子或离子
分子或离子
的立体构型
AB2
0
CS2
直线形
AB3
CH2O、BF3
平面三角形
AB4
NH4＋
正四面体
AB2
1
SO2
V形
AB3
PCl3、H3O＋
三角锥形
AB2
2
H2S
V形
9.连线题。
答案 A—② B—① C—④ D—③ E—⑤
[能力提升题]
10．
（1）利用VSEPR推断分子或离子的空间构型。
ClO4－________；CS2________；AlBr3（共价分子）________。
（2）有两种活性反应中间体，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）按要求写出由第二周期非金属元素的原子构成的中性分子的化学式。
平面形分子________，三角锥形分子________，四面体形分子________。
答案
（1）四面体形 直线形 平面三角形
（2）CH3＋ CH3－ （3）BF3 NF3 CF4
解析 ClO4－是AB4型，成键电子对数是4，为四面体形。
CS2是AB2型，成键电子对数是2，是直线形。
AlBr3是AB3型，成键电子对数是3，是平面三角形。
AB3型，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－。
由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。
11．
（1）计算下列分子或离子中点“·”原子的价电子对数。
①
Cl4________ ②
eCl2________ ③
Cl3________
④
Cl3________
（2）计算下列微粒中点“·”原子的孤电子对数。
①H2
________ ②
Cl5________
③
F3________ ④
H3________
答案
（1）①4 ②2 ③3 ④4
（2）①2 ②0 ③0 ④1
12．若ABn的中心原子上有一对孤对电子未能成键，当n＝2时，其分子结构为________；当n＝3时，其分子结构为________。
答案 V形 三角锥形
解析 若中心原子上有未成键的孤电子对，根据价层电子互斥理论，其与成键电子之间存在斥力，AB2型分子为V形（如SO2），AB3型分子为三角锥形（如NH3）。
13．已知A、B、C、D、E为中学常见的五种物质，均含元素Y，有的还可能含有元素X、Z，元素X、Y、Z的原子序数依次递增。
①元素Y在A、B、C、D、E中所呈化合价依次递增，其中只有B为单质。
②常温下将气体D通入水中发生反应，生成C和E。
③工业上以A、空气和水为原料，通过催化氧化法制成E。
请回答以下问题：
（1）A分子的空间构型是________；从轨道重叠的方式看，B分子中的共价键类型有________。
（2）写出②中反应的化学方程式：
______________________________________。
（3）工业上，若输送Cl2的管道漏气，用A进行检验时可观察到大量白烟，同时有B生成，写出有关反应化学方程式：
_______________________________。
答案
（1）三角锥形 σ键和π键
（2）3NO2＋H2O===2HNO3＋NO
（3）8NH3＋3Cl2===N2＋6NH4Cl
解析 由①可知Y元素在A中显负价，在C、D、E中显正价，由③可知A为NH3，E为HNO3，由②可知D为NO2，C为NO；B为N2。
（1）NH3的电子式为
，根据价层电子对互斥理论可知其空间构型为三角锥形；N2的结构式为N≡N，含有σ键和π键。
（3）由题给信息可知Cl2与NH3反应生成N2和NH4Cl，其反应方程式为8NH3＋3Cl2===6NH4Cl＋N2。
14．D、E、X、Y、Z是周期表中的前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形、三角锥形、正四面体形、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________。
（2）上述五种元素中，能形成酸性最强的含氧酸的元素是________，写出该元素的任意三种含氧酸的化学式：
_____________________________________。
（3）D和Y形成的化合物，其分子的空间构型为________。
（4）D和X形成的化合物，其化学键类型属________。
（5）金属镁和E的单质在高温下反应得到的产物是________，此产物与水反应生成两种碱，该反应的化学方程式是__________________________________。
答案
（1）SO3
（2）Cl HClO、HClO2、HClO3、HClO4（任写三种酸） （3）直线形 （4）共价键 （5）Mg3N2 Mg3N2＋8H2O===3Mg（OH）2↓＋2NH3·H2O
解析 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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