课时作业8 价层电子对互斥理论
一、选择题(共48分)
1．(双选题)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( )
A．两个键之间的夹角为109°28′
B．C—H键为极性共价键
C．4个C—H键的键能、键长相同
D．二氯甲烷没有同分异构体
解析：CH4分子的空间结构由两个键之间的夹角决定，只有正四面体结构中，键角才为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。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。
答案：AD
2．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( )
A．NH为正四面体形
B．CS2为直线形
C．HCN为V形
D．PCl3为三角锥形
解析：NH、CS2、HCN中心原子上的价电子都用于形成共价键，没有孤电子对，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。
答案：C
3．用价层电子对互斥理论判断SO3的分子构型为( )
A．正四面体形 B．V形
C．三角锥形 D．平面三角形
解析：本题考查用价层电子对互斥模型判断分子的构型，SO3中S原子的价电子全部用于形成共价键，S原子周围有3个氧原子，应属于平面三角形。
答案：D
4．据报道，大气中存在一种潜在的温室气体SF5—CF3，虽然其数量有限，但它是已知气体中吸热最高的气体。关于SF5—CF3的说法正确的是( )
A．分子中有σ键也有π键
B．所有原子在同一平面内
C．CF4与CH4都是正四面体结构
D．0.1 mol SF5—CF3分子中电子数为8 mol
解析：A项，分子中都是σ键，无π键，错误；B项，碳原子与其相连的四个原子形成四面体结构，不可能所有原子共平面；C项，正确；D项，一个分子中有94个电子，错误。
答案：C
5．由VSEPR理论推断下列微粒呈正四面体形的是( )
A．SO2 B．O3
C．NO D．SO
解析：符合题意的微粒应满足AB4型结构，中心原子无孤电子对，其空间构型为正四面体形。
答案：D
6．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( )
A．NH B．NH3
C．H2O D．BCl3
解析：NH中各原子的最外层电子全部参与成键，NH3中N原子上有一对电子对未参与成键，H2O中O原子上有2对电子对未参与成键，BCl3的中心原子为B，其最外层电子全部参与成键。
答案：C
7．下列分子的空间构型是正四面体形的是( )
①CH4 ②NH3 ③CF4 ④SiH4 ⑤C2H4 ⑥CO2
A．①②③ B．①③④
C．①③⑤ D．②④⑤
解析：CH4、CF4、SiH4分子的空间构型都是正四面体形，而NH3是三角锥形，CO2是直线形，C2H4是平面形分子。
答案：B
8．下列物质中，化学键类型和分子空间构型皆相同的是( )
A．CO2和SO3 B．CH4和SiH4
C．BF3和PH3 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，SO3、BF3为平面三角形，PH3为三角锥形，CH4和SiH4为正四面体形。
答案：B
9．下列离子的VSEPR模型与离子的空间立体构型一致的是( )
A．SO B．ClO
C．NO D．ClO
解析：当中心原子无孤电子对时，VSEPR模型与立体构型一致。A中SO的中心原子的孤电子对数＝(6＋2－3×2)＝1；B项中ClO的中心原子的孤电子对数＝(7＋1－4×2)＝0；C项NO的中心原子的孤电子对数＝(5＋1－2×2)＝1；D项ClO中心原子的孤电子对数＝(7＋1－3×2)＝1。所以只有B符合题意。
答案：B
10．关于SO3的说法正确的是( )
A．结构与NH3相似
B．结构与SO2相似
C．结构与BF3相似
D．结构与P4相似
解析：根据价层电子对互斥理论可知，在SO3中，S原子没有孤对电子，但与S原子相连的原子个数为3，因此SO3分子结构呈平面三角形。
答案：C
11．氯的含氧酸根离子有ClO－、ClO、ClO、ClO等，关于它们的说法中不正确的是( )
A．ClO－中Cl显＋1价
B．ClO的空间构型为直线形
C．ClO的空间构型为三角锥形
D．ClO是SO的等电子体
解析：ClO空间构型为V型。
答案：B
12．对CO2和SO2的说法正确的是( )
A．都是AB2型，所以都是直线形
B．C原子和S原子上都没有孤对电子
C．CO2是直线形结构，SO2是V形结构
D．都含有极性共价键和非极性共价键
解析：C原子没有孤对电子，S原子上有孤对电子；它们含有的化学键都是极性键。
答案：C
二、填空题(共52分)
13．(10分)(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：________、________、________、________。
(2)写出具有18个电子的无机化合物的化学式：______、________、________、________。
(3)在(1)(2)题涉及的粒子中，空间构型为正四面体的有________，为三角锥形的有________。
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，形成的阴阳离子所具有的电子数不变，离子符号为：NH、H3O＋、NH、OH－，根据等电子原理导出：NH与CH4、H3O＋与NH3、NH与H2O的空间构型分别相同，依次为正四面体形、三角锥形、V形结构。(2)第三周期元素的氢化物分子具有18个电子，第二周期元素形成R2Hx型的化合物，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)由等电子原理分析，SiH4为正四面体构型，PH3为三角锥形。
答案：(1)NH H3O＋ NH OH－
(2)SiH4 PH3 H2S HCl
(3)NH和SiH4 H3O＋和PH3
14．(15分)填写下表，并列出中心原子孤电子对数的表达式：
解析：ABn型分子或离子中，σ键电子对数＝n(配位原子数)，中心原子的孤电子对数按表达式进行计算。由价层电子对数和分子(或离子)类型判断空间构型，即价层电子数为2，AB2型分子为直线形；价层电子对数为3，AB2型分子为V形，AB3型分子为平面三角形；价层电子对数为4，AB2型分子为V形，AB3型分子为三角锥形，AB4型分子为正四面体形。
答案：
15.(13分)已知A、B、C、D、E代表五种元素。A元素的三价离子3d能级处于半充满；B元素原子的最外层电子数是内层电子总数的2倍；C的原子轨道中有2个未成对的电子，且与B可形成两种常见的气体；D的原子序数小于A，D与C可形成DC2和DC3两种分子，且DC2是极性分子，DC3是非极性分子；E是短周期元素中除了稀有气体外原子半径最大的元素。试回答下列问题：
(1)写出A元素基态原子的电子排布式______________。
(2)B、C、D三种元素的电负性由大到小的顺序为________(写元素符号)。
(3)E与C以1?1形成的物质的电子式为____________。
(4)用VSEPR理论判断DC3分子的空间立体结构为______________。
(5)元素周期表中第一电离能最大的元素是________(填元素符号)。
解析：A元素的三价离子3d能级处于半充满，即为3d5，则它的原子价电子构型为3d64s2，故为Fe元素；由“B元素原子的最外层电子数是内层电子总数的2倍”推出，B为C元素；由“C的原子轨道中有2个未成对的电子，且与B可形成两种常见的气体”推出，C为O元素；由“D的原子序数小于A，D与C可形成DC2和DC3两种分子，且DC2是极性分子，DC3是非极性分子”推出，D为S元素；由“E是短周期元素中除了稀有气体外原子半径最大的元素”可推出，E为Na元素。
(1)A元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。
(2)B、C、D分别对应的是C、O、S元素，它们的电负性由大到小的顺序为O>S>C。
(3)E与C以1?1形成的物质是Na2O2。
(4)根据VSEPR理论＝3，故SO3的空间立体结构为正三角形。
(5)在元素周期表中第一电离能最大的元素是He。
答案：(1)1s22s22p63s23p63d64s2
(2)O>S>C
(3)Na＋[: ]2－Na＋
(4)正三角形 (5)He
16．(14分)a、b、c、d、e、f、g为七种由短周期元素构成的微粒，它们都有10个电子，其结构特点如下表所示：
粒子代码
a
b
c
d
e
f
g
原子核数
单核
单核
双核
多核
单核
多核
多核
电荷数(单位电荷)
0
1＋
1－
0
2＋
1＋
0
试写出：
(1)a粒子的原子结构示意图________，b粒子的电子排布式______________。
(2)b与e相应元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱比较为____________(用化学式表示)。
(3)若d极易溶于水，在水溶液中的变化方程式为____________________________________，d分子的空间构型为____________，键角为________；若d为正四面体分子，其电子式为________。
(4)c粒子是________，f粒子是________(用化学式表示)，由c、f生成g的离子方程式为________________________________________ ________________。
解析：本题的综合性很强。考查了元素周期表、物质结构、元素周期律、电离方程式、电子式、分子空间结构等多方面知识。由于由短周期元素构成的微粒，都有10个电子，属于等电子体，又由给出的原子核数目、核电荷数判断出各微粒组成。a：Ne，b：Na＋，c：OH－，d：NH3或CH4，e：Mg2＋，f：H3O＋，g：H2O。
答案：(1) 1s22s22p6 (2)NaOH>Mg(OH)2
(3)NH3＋H2O??NH3·H2O??NH＋OH－ 三角锥形 107°
(4)OH－ H3O＋ OH－＋H3O＋===2H2O
课时作业9 杂化轨道理论和配合物简介
一、选择题(共44分)
1．下列对于NH3和CO2的说法中正确的是( )
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．N原子和C原子上都没有孤对电子
解析：NH3和CO2分子的中心原子分别采取sp3杂化和sp杂化的方式成键，但NH3分子的N原子上有1对孤对电子来参与成键，根据杂化轨道理论，NH3的分子构型应为三角锥形，CO2的分子构型为直线形。
答案：C
2．下列推断正确的是( )
A．BF3为三角锥形分子
B．NH的电子式为，离子呈平面正方形结构
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—p σ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C—H σ键
解析：BF3为平面三角形，NH为正四面体形，CH4分子中碳原子的2s轨道与2p轨道形成4个sp3杂化轨道，然后与氢的1s轨道重叠，形成4个s—sp3 σ键。
答案：D
3．下列关于配位化合物的叙述中，不正确的是( )
A．配位化合物中必定存在配位键
B．配位化合物中只有配位键
C．[Cu(H2O)4]2＋中的Cu2＋提供空轨道，H2O中的O原子提供孤对电子，两者结合形成配位键
D．配位化合物在半导体等尖端技术、医学科学、催化反应和材料化学等领域都有广泛的应用
解析：配位化合物中一定含有配位键，但也含有其他化学键；Cu2＋提供空轨道，H2O中的O原子提供孤对电子，两者结合形成配位键。
答案：B
4．下列说法中错误的是( )
A．当中心原子的配位数为6时，配合单元常呈八面体空间结构
B．[Ag(NH3)2]＋中Ag＋空的5s轨道和5p轨道以sp杂化成键
C．配位数为4的配合物均为正四面体结构
D．已知[Cu(NH3)2]2＋的中心原子采用sp杂化，则它的空间构型为直线形
解析：配位数为6时，配离子的空间构型一般是八面体，这样分布可以使电荷分散，A项正确；[Ag(NH3)2]＋和[Cu(NH3)2]2＋为直线形结构，中心原子sp杂化成键，B、D项正确；配位数为4的配合物，可能是四面体，也可能是正方形，C项错误。
答案：C
5．有关杂化轨道的说法不正确的是( )
A．杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变
B．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°
C．四面体形、三角锥形、V形分子的结构可以用sp3杂化轨道解释
D．杂化轨道全部参与形成化学键
解析：杂化轨道用于形成σ键和容纳孤电子对。
答案：D
6．有关乙炔分子中的化学键描述不正确的是( )
A．两个碳原子采用sp杂化方式
B．两个碳原子采用sp2杂化方式
C．每个碳原子都有两个未杂化的2p轨道形成π键
D．两个碳原子形成两个π键
解析：乙炔中的两个碳原子均采用sp杂化，形成直线形分子。
答案：B
7．BF3是典型的平面三角形分子，它溶于氢氟酸或NaF溶液中都形成BF离子，则BF3和BF中的B原子的杂化轨道类型分别是( )
A．sp2、sp2 B．sp3、sp3
C．sp2、sp3 D．sp、sp2
解析：BF3中B原子的价层电子对数为3，所以为sp2杂化，BF中B原子的价层电子对数为4，所以为sp3杂化。
答案：C
8．下列叙述正确的是( )
A．甲烷分子中由于C原子发生了sp3杂化而形成正四面体的立体结构
B．甲醛分子中的化学键都是σ键
C．二氧化碳分子呈直线形结构是因为C原子发生了sp2杂化
D．氨气分子因氮原子发生了sp3杂化而形成正四面体的结构
解析：B项错误，甲醛分子中碳原子和氧原子间还形成一个π键；C项错误，二氧化碳中的碳原子采取sp杂化；D项错误，氨气分子中氮原子采取sp3杂化，但由于孤电子对的存在，形成的分子结构是三角锥形。
答案：A
9．下列分子所含原子中，既有sp3杂化，又有sp2杂化的是( )
解析：乙醛中甲基的碳原子采取sp3杂化，醛基中碳原子采取sp2杂化；丙烯腈中碳碳双键的两个碳原子采取sp2杂化，另一个碳原子采取sp杂化；甲醛中碳原子采取sp2杂化；丙炔中甲基碳原子采取sp3杂化，碳碳三键中两个碳原子采取sp杂化。
答案：A
10．在乙烯分子中有5个σ键、1个π键，它们分别是( )
A．sp2杂化轨道形成σ键、未杂化的2p轨道形成π键
B．sp2杂化轨道形成π键、未杂化的2p轨道形成σ键
C．C—H之间是sp2杂化轨道形成的σ键，C—C之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键
D．C—C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
11．下列关于价层电子对互斥理论及杂化轨道理论的叙述不正确的是( )
A．价层电子对互斥理论将分子分成两类：中心原子有孤电子对的和无孤电子对的
B．价层电子对互斥理论既适用于单质分子，也适用于化合物分子
C．sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道通过杂化形成的一组能量相近的新轨道
D．AB2型共价化合物的中心原子A采取的杂化方式可能不同
解析：在VSEPR理论中，将分子分成了含孤电子对与不含孤电子对两种情况，显然分子的VSEPR模型与立体构型可能相同(不含孤电子对的情况下)，也可能不同(含孤电子对的情况下)，A项正确；VSEPR模型的研究对象仅限于化合物分子，不适用单质分子，B项错误；C项明显正确；AB2型共价化合物由于其中心原子具有的孤电子对数和σ键电子对数可能不同，则其采取的杂化方式也可能不同，D项正确。
答案：B
二、填空题(共56分)
12．(12分)X、Y、Z三种元素的核电荷数都小于18，它们间能形成化合物YX2、ZX2。X原子最外电子层的p能级中有一个轨道填充了2个电子，Y原子的最外电子层中p能级的电子数等于次外层电子总数，且X和Y具有相同的电子层；Z与X在周期表中位于同一主族。回答下列问题：
(1)Y的轨道表示式为______________。
(2)ZX2的分子式是____________，分子构型为____________________。YX2的电子式是________________，分子构型为________________，中心原子采取________杂化。
(3)Y的氢化物中分子构型为正四面体的是________(填名称)，中心原子的杂化方式为________。
(4)X的氢化物的分子构型为________，键角为________，中心原子的杂化方式为________。
解析：Y原子的最外电子层中p能级的电子数等于次外层电子总数，则Y为C；根据X原子最外电子层的p能级中有一个轨道填充了2个电子，且X和Y具有相同的电子层，可知X为O；又由于Z与X在周期表中位于同一主族，则Z为S。
答案：(1)
(2)SO2 V形 :: 直线形 sp
(3)甲烷 sp3 (4)V形 105° sp3
13．(12分)(1)SCN－、NO具有相同的原子个数，它们的价电子总数都是16，因此它们的结构与由第二周期两元素组成的________分子的结构相同，微粒呈________形，中心原子都采取________杂化。
(2)CO、NO等微粒具有相同的原子个数，它们的价电子总数都是__________，因此它们与由ⅥA族两元素组成的________分子的结构相同，呈________形，中心原子都采取________杂化。
解析：(1)中SCN－、NO与CO2为等电子体。由于CO2中C原子采用sp杂化，形成直线形分子，所以SCN－、NO的中心原子都采用sp杂化。(2)中CO、NO与SO3为等电子体，SO3中S采取sp2杂化形成平面三角形分子。
答案：(1)CO2 直线 sp (2)24 SO3 平面三角 sp2
14．(8分)一种有机化合物的结构简式如下：
(1)该分子中有________个sp2杂化碳原子；________ 个sp3杂化碳原子。
(2)该分子中有________个sp2－sp3 σ键；________个
sp3－sp3 σ键。
答案：(1)2 6 (2)3 3
15．(12分)从第三周期中找出符合下列要求的元素的正确组合并填空(还可用上H、C元素)
(1)三核18电子，sp3杂化，空间构型呈折线形的电子式为________。
(2)五核18电子，sp3杂化，空间构型呈正四面体形的化学式为________。
(3)五核18电子，阳离子的符号为________，其杂化类型是________，离子结构为________。
(4)三核38电子，sp杂化，空间构型呈直线形的结构式为________。
答案：(1)H: :H (2)SiH4
(3)PH sp3杂化 正四面体形 (4)S===C===S
16．(12分)一项科学研究成果表明，铜锰氧化物(CuMn2O4)能在常温下催化氧化空气中的一氧化碳和甲醛(HCHO)。
(1)向一定物质的量浓度的Cu(NO3)2和Mn(NO3)2溶液中加入Na2CO3溶液，所得沉淀经高温灼烧，可制得CuMn2O4。
①Mn2＋基态的电子排布式可表示为______________。
②NO的空间构型是________________(用文字描述)。
(2)在铜锰氧化物的催化下，CO被氧化成CO2，HCHO被氧化成CO2和H2O。
①根据等电子原理，CO分子的结构式为__________。
②H2O分子中O原子轨道的杂化类型为__________。
③1 mol CO2中含有的σ键数目为________________。
(3)向CuSO4溶液中加入过量NaOH溶液可生成[Cu(OH)4]2－。不考虑空间构型，[Cu(OH)4]2－的结构可用示意图表示为________________。
解析：本题考查物质结构与性质，涉及电子排布式、空间构型、杂化方式、化学键的数目以及配位键的表示，意在考查对结构中的基础知识的掌握情况。(1)Mn的原子序数为25，价电子排布式为：3d54s2，失去4s上的两个电子，即得Mn2＋。NO离子中氮原子无孤对电子，结合的原子数为3，则N采用sp2杂化，所以NO的空间构型为平面三角形。(2)CO与N2互为等电子体，根据氮分子的结构式可以写出CO的结构式为C≡O。H2O中O原子存在两对孤对电子，结合的原子数为2，杂化轨道数为4，所以O原子采用sp3杂化。二氧化碳分子内含有碳氧双键，双键中有一个σ键，一个π键，则1 mol CO2中含有2 mol σ键。(3)Cu2＋中存在空轨道，而OH－中O原子上有孤对电子，故O与Cu之间以配位键结合。
答案：(1)①1s22s22p63s23p63d5(或[Ar]3d5) ②平面三角形
(2)①C≡O ②sp3
③2×6.02×1023个(或2 mol)
(3)
