22 分子的空间结构 课后习题新教材人教版.docx
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22分子的空间结构课后习题新教材人教版
第二节 分子的空间结构
课后篇素养形成
夯实基础轻松达标
1.下列分子的空间结构与水分子相似的是（ ）
A.CO2B.H2SC.PCl3D.SiCl4
答案B
解析H2S与H2O分子的空间结构相似,均为V形分子;而CO2为直线形分子、PCl3为三角锥形分子、SiCl4为正四面体形分子。
2.下列分子中键角最大的是（ ）
A.H2OB.CO2C.CH2OD.NH3
答案B
解析H2O分子为V形,键角为105°;CO2分子为直线形,键角为180°;CH2O分子为平面三角形,键角约为120°;NH3分子为三角锥形,键角为107°。
3.用价层电子对互斥理论推测SO3的立体构型为（ ）
A.正四面体形B.V形
C.三角锥形D.平面三角形
答案D
解析SO3分子的中心原子S的价层电子对数=3+
（6-3×2）=3,故VSEPR模型为平面三角形结构;由于S原子上没有孤电子对,故SO3分子为平面三角形结构。
4.根据价层电子对互斥理论,判断H3O+的空间结构是（ ）
A.三角锥形B.正四面体形
C.平面正三角形D.变形四面体
答案A
解析H3O+中O原子价层电子对数=3+
（6-1-3×1）=4,O原子上含有1对孤电子对,根据价层电子对互斥理论,其立体构型为三角锥形。
5.用价层电子对互斥理论预测H2S和N
的空间结构,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分子的中心原子上的孤电子对数=
（6-2×1）=2,因其σ键电子对数为2,故分子为V形结构;N
的中心原子上的孤电子对数=
（5+1-3×2）=0,因其σ键电子对数为3,则N
的空间结构为平面三角形。
6.下列分子中的中心原子采取sp2杂化的是（ ）
A.C3H8B.CO2C.BeCl2D.SO3
答案D
解析丙烷中的碳原子类似于甲烷中碳原子,采取sp3杂化;CO2分子中碳原子采取sp杂化;氯化铍分子中铍原子采取sp杂化;三氧化硫分子中S原子采取sp2杂化。
7.在乙烯分子中有5个σ键、1个π键,它们分别是（ ）
A.碳原子的sp2杂化轨道形成σ键,未杂化的2p轨道形成π键
B.碳原子的sp2杂化轨道形成π键,未杂化的2p轨道形成σ键
C.C—H键是C原子的sp2杂化轨道与H原子的1s轨道形成的σ键,碳原子之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键
D.碳原子之间是sp2杂化轨道形成的σ键,C—H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键
答案A
解析乙烯分子中的两个碳原子都是采取sp2杂化,C—H键是碳原子的杂化轨道与氢原子的s轨道形成的σ键,C
C键中一个是sp2杂化轨道形成的σ键,另一个是未杂化的2p轨道形成的π键。
8.下列推断不正确的是（ ）
A.BF3为平面三角形分子
B.N
的电子式为[H∶
∶H]+
C.CH4分子中的4个C—H键都是氢原子的1s轨道与碳原子的2p轨道形成的s-pσ键
D.CH4分子中的碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠,形成4个C—Hσ键
答案C
解析BF3分子的空间结构为平面三角形;N
的空间结构为正四面体形;CH4中碳原子的1个2s轨道与3个2p轨道杂化形成4个sp3杂化轨道,4个sp3杂化轨道分别与氢原子的1s轨道重叠,形成4个σ键。
9.
（1）利用VSEPR模型推断下列分子或离子的空间结构。
P
;CS2 ;AlBr3（共价分子） 。
（2）有两种化学反应中的活性中间体粒子,这两种粒子中均含有1个碳原子和3个氢原子。
请依据下面给出的这两种微粒的球棍模型,写出相应的化学式:
;
。
（3）按要求写出第二周期非金属元素原子构成的中性分子的分子式。
平面三角形分子 ,三角锥形分子 ,正四面体形分子 。
答案
（1）正四面体形 直线形 平面三角形
（2）C
C
（3）BF3 NF3 CF4
提升能力跨越等级
1.在白磷分子（P4）中,四个P原子分别处于正四面体的四个顶点上,结合有关P原子的成键特点,下列有关白磷分子的说法正确的是（ ）
A.白磷分子中的键角为109°28'
B.分子中共有4对共用电子对
C.白磷分子中的键角为60°
D.分子中有6对孤电子对
答案C
解析根据共价键的方向性和饱和性,每个磷原子都以3个共价键与其他3个磷原子结合,从而形成正四面体结构,所以键角为60°,分子中共有6个共价单键（即6对共用电子对）,4对孤电子对。
2.下列分子或离子的中心原子上带有一对孤电子对的是（ ）
①BeCl2 ②CH4 ③NH3 ④CH2O ⑤SO2 ⑥H2S
⑦C
⑧N
A.①②③⑤⑥⑦B.③⑦⑧
C.④⑥⑧D.③⑤
答案D
解析根据孤电子对数=
（a-xb）,可以计算出各微粒中心原子上的孤电子对数分别为0、0、1、0、1、2、0、0,故含有一对孤电子对的是③⑤。
3.已知在CH4分子中C—H键间的键角为109°28',NH3分子中N—H键间的键角为107°,H2O分子中O—H键间的键角为105°,则下列说法正确的是（ ）
A.孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力
B.孤电子对与成键电子对间的斥力小于成键电子对与成键电子对间的斥力
C.孤电子对与成键电子对间的斥力等于成键电子对与成键电子对间的斥力
D.题干中的数据不能说明孤电子对与成键电子对间的斥力和成键电子对与成键电子对间的斥力之间的大小关系
答案A
解析孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力,孤电子对对成键电子对的排斥导致分子中的键角变小,A项正确。
4.下列描述正确的是（ ）
A.CS2为V形分子
B.NCl3分子的空间结构为平面三角形
C.SF6中有4对完全相同的成键电子对
D.SiF4和H2O分子中的中心原子均为sp3杂化
答案D
解析CS2与CO2分子的空间结构相似,均为直线形分子,A错误;NCl3分子中氮原子上有1对孤电子对,其空间结构为三角锥形,B错误;SF6中有6对完全相同的成键电子对,C错误;SiF4和H2O分子中的中心原子含有的价层电子对数均是4,中心原子均为sp3杂化,D正确。
5.下列物质的分子中,中心原子的“杂化方式”及“分子空间结构”与CH2O（甲醛）相同的是（ ）
A.H2SB.NH3C.CH2Br2D.BF3
答案D
解析CH2O和BF3均为平面形分子,两者的中心原子均采取sp2杂化;H2S和H2O相似;CH2Br2是CH4中的两个H被Br取代得到,H2S、NH3、CH2Br2的中心原子都采取sp3杂化。
6.（双选）下列说法正确的是（ ）
A.NCl3分子呈三角锥形,这与氮原子采取sp3杂化密切相关
B.sp3杂化轨道是由中心原子的任意1个s轨道和3个p轨道混合形成的4个sp3杂化轨道
C.中心原子采取sp3杂化的分子,其空间结构可能是四面体形或三角锥形或V形
D.AB3型分子的空间结构必为平面三角形
答案AC
解析NCl3分子中的氮原子上的价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数=3+
=4,因此NCl3分子中氮原子是sp3杂化,A项正确;sp3杂化轨道是原子最外电子层上的s轨道和3个p轨道“混杂”起来,形成能量相等、成分相同的4个sp3杂化轨道,B项错误;一般中心原子采取sp3杂化的分子所得到的4个杂化轨道空间结构为正四面体形,如果这4个sp3杂化轨道都参与成键,则分子的空间结构为正四面体形,如甲烷分子,但如果某些杂化轨道被中心原子上的孤电子对占据,则所形成分子的空间结构会发生变化,如NH3、PCl3分子是三角锥形,H2O分子是V形,C项正确,D项错误。
7.根据下列微粒的空间结构,填写下列空白（填序号）:
①CH4 ②CH2
CH2 ③CH≡CH ④NH3
⑤N
⑥BF3 ⑦P4 ⑧H2O ⑨H2O2
（1）空间结构呈正四面体的是 。
（2）中心原子采取sp3杂化的是 ,为sp2杂化的是 。
（3）所有原子共平面的是 ,共直线的是 。
（4）①④⑥⑦⑧键角由大到小的顺序为 （填序号）。
A.⑥>①>⑧>④>⑦
B.⑥>①>④>⑦>⑧
C.⑥>①>④>⑧>⑦
答案
（1）①⑤⑦
（2）①④⑤⑦⑧⑨ ②⑥
（3）②③⑥⑧ ③
（4）C
解析①CH4中C原子采取sp3杂化,为正四面体形结构;②C2H4中C原子采取sp2杂化,为平面形分子;③C2H2中C原子采取sp杂化,为直线形分子;④NH3中N原子采取sp3杂化,为三角锥形分子;⑤N
中N原子采取sp3杂化,为正四面体结构;⑥BF3中B原子采取sp2杂化,为平面三角形分子;⑦P4中P原子采取sp3杂化,为正四面体结构;⑧H2O中O原子采取sp3杂化,为V形分子;⑨H2O2中O原子采取sp3杂化,两个H原子犹如在半展开的书的两面纸上并有一定夹角。
（4）①CH4空间结构为正四面体形,键角为109°28';④NH3分子的空间结构为三角锥形,键角为107°;⑥BF3分子的中心原子的价电子都用来形成共价键,所以价层电子对数为3,为平面三角形,键角为120°;⑦P4分子的空间结构是正四面体形结构,4个磷原子处在正四面体的4个顶点,键角为60°;⑧H2O分子的空间结构为V形,键角为105°;键角由大到小的顺序为⑥>①>④>⑧>⑦。
8.原子形成化合物时,电子云间的相互作用对物质的结构和性质会产生影响。
请回答下列问题:
（1）碳原子有4个价电子,在形成化合物时价电子均参与成键,但杂化方式不一定相同。
在乙烷、乙烯、乙炔和苯四种分子中,碳原子采取sp杂化的是 （写结构简式,下同）,采取sp2杂化的是 ,采取sp3杂化的是 。
试写出一种有机物分子的结构简式,要求同时含有三种不同杂化方式的碳原子:
。
（2）已知H2O、NH3、CH4三种分子中,键角由大到小的顺序是CH4>NH3>H2O,可能的原因是 。
（3）由于阳离子所带电荷的作用,阴、阳离子形成化合物时,阴离子的电子云会发生变化,使离子键逐渐向共价键过渡。
阳离子所带电荷数越多,阴离子半径越大时,电子云变化越大,导致所形成的化合物在水中的溶解度越小。
由此可知,四种卤化银（AgF、AgCl、AgBr和AgI）在水中的溶解度由大到小的顺序为 。
答案
（1）CH≡CH CH2
CH2、
CH3CH3
（其他合理答案均可）
（2）CH4分子中的C原子没有孤电子对,NH3分子中N原子上有1对孤电子对,H2O分子中O原子上有2对孤电子对,孤电子对对成键电子对的排斥作用较大,故键角依次减小
（3）AgF>AgCl>AgBr>AgI
解析
（1）乙烷分子中的碳原子采取sp3杂化,乙烯、苯分子中的碳原子均采取sp2杂化,乙炔分子中的碳原子采取sp杂化,同时含有三种不同杂化方式的碳原子的有机物分子中应该同时含有烷基（或环烷基）、碳碳双键（或苯环）和碳碳三键。
（2）H2O、NH3、CH4分子中的O、N、C均采取sp3杂化,而O原子上有2对孤电子对,对成键电子对的排斥作用最大,键角最小;N原子上有1对孤电子对,对成键电子对的排斥作用使键角缩小,但比水分子的键角要大;C原子上无孤电子对,CH4分子中的键角最大。
贴近生活拓展创新
20世纪50年代,科学家提出价层电子对互斥模型（简称VSEPR模型）,用于预测简单分子的空间结构。
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）称为价层电子对数。
分子中的价层电子对总是互相排斥,尽可能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分布,不包括中心原子上未成键的孤电子对;
Ⅲ.分子中价层电子对之间的斥力大小顺序为:
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
2
VSEPR理想模型
正四面体形
价层电子对之
间的理想键角
109°28'
（2）请用VSEPR模型解释CO2为直线形分子的原因 。
（3）H2O分子的立体构型为 ,请你预测水分子中H—O—H键角的大小范围并解释原因 。
（4）SO2Cl2和SO2F2都属于AXnEm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:
,SO2Cl2分子中Cl—S—Cl键角 （填“<”“>”或“=”）SO2F2分子中F—S—F键角。
（5）用价层电子对互斥理论（VSEPR）判断下列分子或离子的立体构型（当n+m=6时,VSEPR理想模型为正八面体）。
分子或
离子
PbCl2
XeF4
SnC
PF3Cl2
HgC
立体
构型
答案
（1）4 直线形 180°
（2）根据AXnEm模型,CO2分子中n+m=2,故为直线形
（3）V形 水分子符合AXnEm模型,H2O分子中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'。
根据题目信息Ⅲ-ⅰ,应有H—O—H键角<109°28'
（4）四面体形 >
（5）
分子或离子
PbCl2
XeF4
SnC
PF3Cl2
HgC
立体构型
V形
平面
正方形
正八面
体形
三角
双锥形
正四面
体形
解析
（1）因为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,故当价层电子对数为2时,两者理想键角为180°,分子呈直线形。
当价层电子对数为4时,理想键角为109°28',分子呈正四面体形。
（2）CO2分子中C原子的最外层电子都参与成键,没有孤电子对,故CO2符合AXnEm模型,故在AXnEm模型中,n+m=2,故为直线形。
（3）在水分子中,O原子上含有两对孤电子对,故H2O分子的空间结构为V形;由于H2O分子符合模型AXnEm中n+m=4,VSEPR理想模型为正四面体,价层电子对之间的夹角均为109°28';根据题目信息Ⅲ-ⅰ,应有H—O—H键角<109°28',实际键角为105°。
（4）SO2Cl2和SO2F2都符合模型AXnEm中n+m=4,VSEPR理想模型为正四面体,而S—Cl键和S—F键都是单键,且F原子的得电子能力要强于Cl原子,根据题目信息Ⅲ-ⅲ可知,SO2Cl2分子中Cl—S—Cl键角大于SO2F2分子中F—S—F键角。
（5）PbCl2符合AXnEm模型中n+m=3,VSEPR理想模型为平面三角形,故该分子空间结构为V形;XeF4符合AXnEm模型中n+m=6,VSEPR理想模型为正八面体,由于Xe原子有2个孤电子对,故该分子空间结构为平面正方形;由于Sn的最外层电子全部参与成键,故SnC
符合AXnEm,VSEPR理想模型为正八面体,该离子的空间结构也为正八面体;P原子的最外层电子都参与成键,没有孤电子对,PF3Cl2符合AXnEm,VSEPR理想模型为三角双锥形,故该分子也为三角双锥形;Hg原子没有孤电子对,HgC
符合AXnEm,VSEPR理想模型为正四面体形,故该离子的空间结构为正四面体形。
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