2023春高中化学选择性必修2 （苏教2019）专题4第一单元 分子的空间结构 第2课时 价层电子对互斥模型 等电子原理 课时练（含答案）
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| 名称 | 2023春高中化学选择性必修2 （苏教2019）专题4第一单元 分子的空间结构 第2课时 价层电子对互斥模型 等电子原理 课时练（含答案） |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 63.5KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2022-12-03 22:18:17 | ||
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文档简介
第2课时 价层电子对互斥模型 等电子原理
题组一 分子中价电子对数的确定
1．下列微粒中，含有孤电子对的是( )
A．SiH4 B．H2O
C．CH4 D．NH
2．下列分子或离子中，中心原子未参与成键的电子对最多的是( )
A．SF6 B．NH3
C．H2S D．BCl3
3．乙醇分子中氧原子的价电子对数为( )
A．1 B．2 C．3 D．4
题组二 利用价层电子对互斥模型判断分子的空间结构
4．下列关于价层电子对互斥模型的叙述不正确的是( )
A．价层电子对互斥模型可用来预测分子的空间结构
B．分子中价电子对相互排斥决定了分子的空间结构
C．中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与相互排斥
D．分子中键角越大，价电子对相互排斥力越大，分子越稳定
5．利用价层电子对互斥模型可以预测许多分子或离子的空间结构，也可推测键角的大小，下列判断正确的是( )
A．CS2是V形分子
B．SnBr2的键角大于120°
C．BF3是三角锥形分子
D．NH的键角等于109°28′
6．下列有关描述正确的是( )
A．NO为V形微粒
B．ClO的空间结构为平面三角形
C．NO的价层电子对互斥模型、空间结构均为平面三角形
D．ClO的价层电子对互斥模型、空间结构相同
7．根据价层电子对互斥模型，判断下列分子或者离子的空间结构不是三角锥形的是( )
A．PCl3 B．H3O＋
C．HCHO D．PH3
8．实验测得BH3为平面三角形(键角均为120°)，NH3为三角锥形(键角为107°18′)，已知电子数相同的微粒具有相似的结构。由此推断：①甲基，②甲基碳正离子(CH)，③甲基碳负离子(CH)的键角相对大小顺序为( )
A．②＞①＞③ B．①＞②＞③
C．③＞①＞② D．①＝②＝③
题组三 等电子原理及其应用
9．与NO互为等电子体的是( )
A．SO2 B．BF3
C．CH4 D．NO2
10．根据等电子原理判断，下列说法错误的是( )
A．B3N3H6分子中所有原子均在同一平面上
B．B3N3H6分子中存在双键，可发生加成反应
C．H3O＋和NH3互为等电子体，均为三角锥形结构
D．CH4和NH互为等电子体，均为正四面体结构
11．下列分子或离子中，价电子对的几何构型与粒子的空间结构一致的是( )
A．SO2 B．HCHO
C．NCl3 D．H3O＋
12．短周期主族元素A、B可形成AB3分子，下列有关叙述正确的是( )
A．若A、B为同一周期元素，则AB3分子一定为平面正三角形
B．若AB3分子中的价电子个数为24，则AB3分子可能为平面正三角形
C．若A、B为同一主族元素，则AB3分子一定为三角锥形
D．若AB3分子为三角锥形，则AB3分子一定为NH3
13．化合物A(H3BNH3)是一种潜在的储氢材料，它可由六元环状物质(HB==NH)3通过反应3CH4＋2(HB==NH)3＋6H2O―→3CO2＋6H3BNH3制得。下列有关叙述不正确的是( )
A．化合物A中不存在π键
B．反应前后碳原子的杂化类型不变
C．CH4、H2O、CO2分子的空间结构分别是正四面体形、V形、直线形
D．第一电离能：N＞O＞C＞B
14．(1)利用价层电子对互斥模型推断分子或离子的空间结构。
PO______________；CS2________________；AlBr3(共价分子)__________________。
(2)按要求写出第2周期非金属元素组成的中性分子的化学式。
平面三角形分子______________，三角锥形分子____________，正四面体形分子____________。
(3)为了解释和预测分子的空间结构，科学家在归纳了许多已知的分子空间结构的基础上，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______________________________________；另一类是________________________。
BF3和NF3都是四个原子的分子，BF3的中心原子是________，NF3的中心原子是________；BF3分子的空间结构与NF3分子的空间结构不同的原因是_______________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
15．等电子体的结构相似、物理性质相近，如N2和CO互为等电子体。部分等电子体类型、代表物质及对应的空间结构如表所示。
等电子体类型 代表物质 空间结构
四原子24电子等电子体 SO3 平面三角形
四原子26电子等电子体 SO 三角锥形
五原子32电子等电子体 CCl4 正四面体形
六原子40电子等电子体 PCl5 三角双锥形
七原子48电子等电子体 SF6 八面体形
请回答下列问题：
(1)写出下列离子的空间结构：
BrO______________，CO______________，ClO______________。
(2)由第2周期元素原子构成，与F2互为等电子体的离子有________。
(3)SF6的空间结构如图1所示，请再按照图1的表示方法在图2中表示出OSF4分子中O、S、F原子的空间位置。已知OSF4分子中O、S间为共价双键，S、F间为共价单键。
16．硒是一种非金属，可以用作光敏材料、电解锰行业催化剂。
(1)Se是元素周期表中34号元素，其基态原子的核外电子排布式为
________________________________________________________________________。
(2)根据价层电子对互斥模型，可以推知SeO3分子的空间结构为________________，其中Se原子采用的杂化轨道类型为________。
(3)CSe2与CO2结构相似，CSe2分子内σ键与π键个数之比为______________。CSe2首次是由H2Se与CCl4反应后制取的，CSe2分子内的键角________(填“大于”“等于”或“小于”，下同)H2Se分子内的键角。H—Se—H键角________AsH3分子内的H—As—H键角。
第2课时 价层电子对互斥模型 等电子原理
1．B 2.C
3．D [乙醇的结构简式为CH3CH2—O—H，氧与氢原子、碳原子成键，即氧原子有2对σ键电子对。由于碳原子只拿出一个电子与氧原子成键，故氧原子的价电子对数为＝4。]
4．D [价层电子对互斥模型可以用来预测分子的空间结构，注意实际空间结构要去掉孤电子对，A正确；空间结构与价电子对相互排斥有关，所以分子中价电子对相互排斥决定了分子的空间结构，B正确；中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与相互排斥，且孤电子对间的斥力＞孤电子对和成键电子对间的斥力，C正确。]
5．D [CS2的中心原子的价电子对数为＝2，不含孤电子对，CS2为直线形分子，A项错误；SnBr2的中心原子的价电子对数为＝3，孤电子对数为1，SnBr2为V形，孤电子对对成键电子对的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，所以SnBr2的键角小于120°，B项错误；BF3的中心原子的价电子对数为＝3，不含孤电子对，BF3为平面三角形，C项错误；NH的中心原子的价电子对数为＝4，不含孤电子对，NH为正四面体形，NH的键角等于109°28′，D项正确。]
6．C [NO中N原子的价电子对数为＝3，没有孤电子对，NO为平面三角形微粒，A项错误、C项正确；ClO中Cl原子的价电子对数为＝4，孤电子对数为1，价层电子对互斥模型为四面体形而空间结构为三角锥形，B、D项错误。]
7．C [PCl3中P原子含有的孤电子对数是1，P的价电子对数为＝4，价层电子对互斥模型为四面体形，PCl3的空间结构为三角锥形，不选A；H3O＋中O原子含有的孤电子对数是1，O的价电子对数为＝4，价层电子对互斥模型为四面体形，H3O＋的空间结构为三角锥形，不选B；HCHO中碳原子不含孤电子对，C的价电子对数为3，价层电子对互斥模型为平面三角形，甲醛的空间结构是平面三角形，选C；PH3中P原子含有的孤电子对数是1，P的价电子对数为＝4，价层电子对互斥模型为四面体形，PH3的空间结构为三角锥形，不选D。]
8．A [①甲基(—CH3)含有3个σ键，1个孤电子，碳原子杂化方式是sp3，为三角锥形结构，由于孤电子的影响小于孤电子对，故键角大于107°18′小于120°；②甲基碳正离子(CH)含有3个σ键，没有孤电子对，碳原子杂化方式是sp2，为平面三角形结构，键角为120°；③甲基碳负离子(CH)含有3个σ键，1对孤电子对，碳原子杂化方式是sp3，为三角锥形结构，键角为107°18′。]
9．B
10．B [等电子原理是指具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子具有相同的结构特征。苯是B3N3H6的等电子体，因此，它们的结构相同，苯分子中所有的原子均在同一平面上，苯分子中不存在双键，存在大π键，A正确、B错误；H3O＋和NH3互为等电子体，NH3为三角锥形结构，则H3O＋也是三角锥形结构；CH4和NH互为等电子体，CH4是正四面体结构，所以NH也是正四面体结构，C、D正确。]
11．B [当中心原子没有孤电子对时，价电子对的几何构型与粒子的空间结构是一致的，SO2、NCl3、H3O＋的中心原子均有孤电子对，A、C、D项错误。]
12．B [A项，若为PCl3，则分子为三角锥形，错误；B项，BCl3满足要求，其分子为平面正三角形，正确；C项，若分子为SO3，则为平面正三角形，错误；D项，分子不一定为NH3，也可能为NF3等，错误。]
13．B [化合物A中存在的化学键均为单键，不存在π键，A项正确；由CH4变为CO2，碳原子的杂化类型由sp3转化为sp，反应前后碳原子的杂化类型发生改变，B项错误；同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但ⅡA族、ⅤA族部分元素的第一电离能大于相邻元素的第一电离能，B、C、N、O这几种元素都是第2周期元素，所以第一电离能：N＞O＞C＞B，D项正确。]
14．(1)正四面体形 直线形 平面三角形
(2)BF3 NF3 CF4
(3)中心原子上的价电子都用于形成共价键 中心原子上有孤电子对 B N BF3分子中B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1对孤电子对，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 (1)PO是AB4型，成键电子对数是4，无孤电子对，为正四面体形。CS2是AB2型，成键电子对数是2，无孤电子对，是直线形。AlBr3是AB3型，成键电子对数是3，无孤电子对，是平面三角形。(2)第2周期非金属元素组成的中性分子中，呈三角锥形的是NF3，呈平面三角形的是BF3，呈正四面体形的是CF4。
15．(1)三角锥形 平面三角形 正四面体形
(2)O
(3)
解析 (1)分别从表格中找出各离子的等电子体，从而确定它们的空间结构。(2)根据等电子体的条件可知，O与F2互为等电子体。(3)OSF4与表中的PCl5互为等电子体，为三角双锥形结构，分子中只含有1个氧原子，结合“已知OSF4分子中O、S间为共价双键，S、F间为共价单键”分析O、S、F原子的空间位置。
16．(1)1s22s22p63s23p63d104s24p4(或[Ar]3d104s24p4)
(2)平面三角形 sp2 (3)1∶1 大于 小于
解析 (1)Se位于第4周期ⅥA族，所以其基态原子的外围电子排布式为4s24p4，然后再写出其核外电子排布式。(2)SeO3分子中Se原子的价电子对数为×(6＋0)＝3，成键电子对数为3，孤电子对数为0，所以Se原子采取sp2杂化，该分子为平面三角形。(3)根据等电子原理和价层电子对互斥模型，CSe2与CO2结构相似，1个CSe2分子内σ键与π键均为2个。CSe2与CO2均为直线形分子，键角为180°，H2Se与H2O互为等电子体，Se采取sp3杂化， H—Se—H键角接近水分子内H—O—H键角(104°30′)；AsH3与NH3互为等电子体，As采取sp3杂化，H—As—H键角接近107°18′。根据杂化轨道理论，中心原子采取sp杂化的键角>中心原子采取sp3杂化的键角，中心原子都采取sp3杂化时，中心原子孤电子对数越多，键角越小。
题组一 分子中价电子对数的确定
1．下列微粒中，含有孤电子对的是( )
A．SiH4 B．H2O
C．CH4 D．NH
2．下列分子或离子中，中心原子未参与成键的电子对最多的是( )
A．SF6 B．NH3
C．H2S D．BCl3
3．乙醇分子中氧原子的价电子对数为( )
A．1 B．2 C．3 D．4
题组二 利用价层电子对互斥模型判断分子的空间结构
4．下列关于价层电子对互斥模型的叙述不正确的是( )
A．价层电子对互斥模型可用来预测分子的空间结构
B．分子中价电子对相互排斥决定了分子的空间结构
C．中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与相互排斥
D．分子中键角越大，价电子对相互排斥力越大，分子越稳定
5．利用价层电子对互斥模型可以预测许多分子或离子的空间结构，也可推测键角的大小，下列判断正确的是( )
A．CS2是V形分子
B．SnBr2的键角大于120°
C．BF3是三角锥形分子
D．NH的键角等于109°28′
6．下列有关描述正确的是( )
A．NO为V形微粒
B．ClO的空间结构为平面三角形
C．NO的价层电子对互斥模型、空间结构均为平面三角形
D．ClO的价层电子对互斥模型、空间结构相同
7．根据价层电子对互斥模型，判断下列分子或者离子的空间结构不是三角锥形的是( )
A．PCl3 B．H3O＋
C．HCHO D．PH3
8．实验测得BH3为平面三角形(键角均为120°)，NH3为三角锥形(键角为107°18′)，已知电子数相同的微粒具有相似的结构。由此推断：①甲基，②甲基碳正离子(CH)，③甲基碳负离子(CH)的键角相对大小顺序为( )
A．②＞①＞③ B．①＞②＞③
C．③＞①＞② D．①＝②＝③
题组三 等电子原理及其应用
9．与NO互为等电子体的是( )
A．SO2 B．BF3
C．CH4 D．NO2
10．根据等电子原理判断，下列说法错误的是( )
A．B3N3H6分子中所有原子均在同一平面上
B．B3N3H6分子中存在双键，可发生加成反应
C．H3O＋和NH3互为等电子体，均为三角锥形结构
D．CH4和NH互为等电子体，均为正四面体结构
11．下列分子或离子中，价电子对的几何构型与粒子的空间结构一致的是( )
A．SO2 B．HCHO
C．NCl3 D．H3O＋
12．短周期主族元素A、B可形成AB3分子，下列有关叙述正确的是( )
A．若A、B为同一周期元素，则AB3分子一定为平面正三角形
B．若AB3分子中的价电子个数为24，则AB3分子可能为平面正三角形
C．若A、B为同一主族元素，则AB3分子一定为三角锥形
D．若AB3分子为三角锥形，则AB3分子一定为NH3
13．化合物A(H3BNH3)是一种潜在的储氢材料，它可由六元环状物质(HB==NH)3通过反应3CH4＋2(HB==NH)3＋6H2O―→3CO2＋6H3BNH3制得。下列有关叙述不正确的是( )
A．化合物A中不存在π键
B．反应前后碳原子的杂化类型不变
C．CH4、H2O、CO2分子的空间结构分别是正四面体形、V形、直线形
D．第一电离能：N＞O＞C＞B
14．(1)利用价层电子对互斥模型推断分子或离子的空间结构。
PO______________；CS2________________；AlBr3(共价分子)__________________。
(2)按要求写出第2周期非金属元素组成的中性分子的化学式。
平面三角形分子______________，三角锥形分子____________，正四面体形分子____________。
(3)为了解释和预测分子的空间结构，科学家在归纳了许多已知的分子空间结构的基础上，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______________________________________；另一类是________________________。
BF3和NF3都是四个原子的分子，BF3的中心原子是________，NF3的中心原子是________；BF3分子的空间结构与NF3分子的空间结构不同的原因是_______________________
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
15．等电子体的结构相似、物理性质相近，如N2和CO互为等电子体。部分等电子体类型、代表物质及对应的空间结构如表所示。
等电子体类型 代表物质 空间结构
四原子24电子等电子体 SO3 平面三角形
四原子26电子等电子体 SO 三角锥形
五原子32电子等电子体 CCl4 正四面体形
六原子40电子等电子体 PCl5 三角双锥形
七原子48电子等电子体 SF6 八面体形
请回答下列问题：
(1)写出下列离子的空间结构：
BrO______________，CO______________，ClO______________。
(2)由第2周期元素原子构成，与F2互为等电子体的离子有________。
(3)SF6的空间结构如图1所示，请再按照图1的表示方法在图2中表示出OSF4分子中O、S、F原子的空间位置。已知OSF4分子中O、S间为共价双键，S、F间为共价单键。
16．硒是一种非金属，可以用作光敏材料、电解锰行业催化剂。
(1)Se是元素周期表中34号元素，其基态原子的核外电子排布式为
________________________________________________________________________。
(2)根据价层电子对互斥模型，可以推知SeO3分子的空间结构为________________，其中Se原子采用的杂化轨道类型为________。
(3)CSe2与CO2结构相似，CSe2分子内σ键与π键个数之比为______________。CSe2首次是由H2Se与CCl4反应后制取的，CSe2分子内的键角________(填“大于”“等于”或“小于”，下同)H2Se分子内的键角。H—Se—H键角________AsH3分子内的H—As—H键角。
第2课时 价层电子对互斥模型 等电子原理
1．B 2.C
3．D [乙醇的结构简式为CH3CH2—O—H，氧与氢原子、碳原子成键，即氧原子有2对σ键电子对。由于碳原子只拿出一个电子与氧原子成键，故氧原子的价电子对数为＝4。]
4．D [价层电子对互斥模型可以用来预测分子的空间结构，注意实际空间结构要去掉孤电子对，A正确；空间结构与价电子对相互排斥有关，所以分子中价电子对相互排斥决定了分子的空间结构，B正确；中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与相互排斥，且孤电子对间的斥力＞孤电子对和成键电子对间的斥力，C正确。]
5．D [CS2的中心原子的价电子对数为＝2，不含孤电子对，CS2为直线形分子，A项错误；SnBr2的中心原子的价电子对数为＝3，孤电子对数为1，SnBr2为V形，孤电子对对成键电子对的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，所以SnBr2的键角小于120°，B项错误；BF3的中心原子的价电子对数为＝3，不含孤电子对，BF3为平面三角形，C项错误；NH的中心原子的价电子对数为＝4，不含孤电子对，NH为正四面体形，NH的键角等于109°28′，D项正确。]
6．C [NO中N原子的价电子对数为＝3，没有孤电子对，NO为平面三角形微粒，A项错误、C项正确；ClO中Cl原子的价电子对数为＝4，孤电子对数为1，价层电子对互斥模型为四面体形而空间结构为三角锥形，B、D项错误。]
7．C [PCl3中P原子含有的孤电子对数是1，P的价电子对数为＝4，价层电子对互斥模型为四面体形，PCl3的空间结构为三角锥形，不选A；H3O＋中O原子含有的孤电子对数是1，O的价电子对数为＝4，价层电子对互斥模型为四面体形，H3O＋的空间结构为三角锥形，不选B；HCHO中碳原子不含孤电子对，C的价电子对数为3，价层电子对互斥模型为平面三角形，甲醛的空间结构是平面三角形，选C；PH3中P原子含有的孤电子对数是1，P的价电子对数为＝4，价层电子对互斥模型为四面体形，PH3的空间结构为三角锥形，不选D。]
8．A [①甲基(—CH3)含有3个σ键，1个孤电子，碳原子杂化方式是sp3，为三角锥形结构，由于孤电子的影响小于孤电子对，故键角大于107°18′小于120°；②甲基碳正离子(CH)含有3个σ键，没有孤电子对，碳原子杂化方式是sp2，为平面三角形结构，键角为120°；③甲基碳负离子(CH)含有3个σ键，1对孤电子对，碳原子杂化方式是sp3，为三角锥形结构，键角为107°18′。]
9．B
10．B [等电子原理是指具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子具有相同的结构特征。苯是B3N3H6的等电子体，因此，它们的结构相同，苯分子中所有的原子均在同一平面上，苯分子中不存在双键，存在大π键，A正确、B错误；H3O＋和NH3互为等电子体，NH3为三角锥形结构，则H3O＋也是三角锥形结构；CH4和NH互为等电子体，CH4是正四面体结构，所以NH也是正四面体结构，C、D正确。]
11．B [当中心原子没有孤电子对时，价电子对的几何构型与粒子的空间结构是一致的，SO2、NCl3、H3O＋的中心原子均有孤电子对，A、C、D项错误。]
12．B [A项，若为PCl3，则分子为三角锥形，错误；B项，BCl3满足要求，其分子为平面正三角形，正确；C项，若分子为SO3，则为平面正三角形，错误；D项，分子不一定为NH3，也可能为NF3等，错误。]
13．B [化合物A中存在的化学键均为单键，不存在π键，A项正确；由CH4变为CO2，碳原子的杂化类型由sp3转化为sp，反应前后碳原子的杂化类型发生改变，B项错误；同一周期元素的第一电离能随着原子序数的增大而呈增大趋势，但ⅡA族、ⅤA族部分元素的第一电离能大于相邻元素的第一电离能，B、C、N、O这几种元素都是第2周期元素，所以第一电离能：N＞O＞C＞B，D项正确。]
14．(1)正四面体形 直线形 平面三角形
(2)BF3 NF3 CF4
(3)中心原子上的价电子都用于形成共价键 中心原子上有孤电子对 B N BF3分子中B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1对孤电子对，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 (1)PO是AB4型，成键电子对数是4，无孤电子对，为正四面体形。CS2是AB2型，成键电子对数是2，无孤电子对，是直线形。AlBr3是AB3型，成键电子对数是3，无孤电子对，是平面三角形。(2)第2周期非金属元素组成的中性分子中，呈三角锥形的是NF3，呈平面三角形的是BF3，呈正四面体形的是CF4。
15．(1)三角锥形 平面三角形 正四面体形
(2)O
(3)
解析 (1)分别从表格中找出各离子的等电子体，从而确定它们的空间结构。(2)根据等电子体的条件可知，O与F2互为等电子体。(3)OSF4与表中的PCl5互为等电子体，为三角双锥形结构，分子中只含有1个氧原子，结合“已知OSF4分子中O、S间为共价双键，S、F间为共价单键”分析O、S、F原子的空间位置。
16．(1)1s22s22p63s23p63d104s24p4(或[Ar]3d104s24p4)
(2)平面三角形 sp2 (3)1∶1 大于 小于
解析 (1)Se位于第4周期ⅥA族，所以其基态原子的外围电子排布式为4s24p4，然后再写出其核外电子排布式。(2)SeO3分子中Se原子的价电子对数为×(6＋0)＝3，成键电子对数为3，孤电子对数为0，所以Se原子采取sp2杂化，该分子为平面三角形。(3)根据等电子原理和价层电子对互斥模型，CSe2与CO2结构相似，1个CSe2分子内σ键与π键均为2个。CSe2与CO2均为直线形分子，键角为180°，H2Se与H2O互为等电子体，Se采取sp3杂化， H—Se—H键角接近水分子内H—O—H键角(104°30′)；AsH3与NH3互为等电子体，As采取sp3杂化，H—As—H键角接近107°18′。根据杂化轨道理论，中心原子采取sp杂化的键角>中心原子采取sp3杂化的键角，中心原子都采取sp3杂化时，中心原子孤电子对数越多，键角越小。