2024人教版高中化学选择性必修2同步练习题（含解析）--第1课时　分子结构的测定　多样的分子空间结构　价层电子对互斥模型

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2024人教版高中化学选择性必修2同步
第二章　分子结构与性质
第二节　分子的空间结构
第1课时　分子结构的测定　多样的分子空间结构
　价层电子对互斥模型
基础过关练
题组一　分子结构的测定
1.(2022浙江杭州“六县九校”联盟期中)如图是一种有机化合物的红外光谱图,则该有机化合物可能为(　　)
A.CH3CH2OCOOCH2CH3
B.CH3CH2CH2COOH
C.CH3CH(OH)COCH2CH3
D.CH3CH2CH2COOCH3
2.现代化学常用的测定分子的相对分子质量的方法是(　　)
A.质谱法　　　　 B.晶体X射线衍射法
C.核磁共振氢谱法　　　　D.红外光谱法
题组二　多样的分子空间结构
3.(2023黑龙江富锦第一中学期末)下列分子的空间结构模型正确的是(　　)
A.CO2的空间结构模型为
B.PH3的空间结构模型为
C.H2S的空间结构模型为
D.CH4的空间结构模型为
4.(经典题)下列多原子分子的空间结构与分子中共价键间键角对应一定正确的是(　　)
A.角形分子:105°　　　　B.平面正三角形:120°
C.三角锥形:109°28'　　　　D.正四面体形:109°28'
5.根据所学知识填空:
(1)三原子分子常见的空间结构有　　　　形(如CO2)和　　　　形(如H2O)。
(2)四原子分子常见的空间结构有　　　　形和　　　　　形,如甲醛(HCHO)分子呈　　　　形,键角约为　　　　;氨分子呈　　　　形,键角为　　　　;需要注意的是白磷分子呈　　　形,键角为　　。
(3)五原子分子最常见的空间结构为　　　形,如常见的CH4的键角是　　　　。
题组三　价层电子对互斥模型
6.(2023吉林长春综合实验中学期末)下列关于价层电子对互斥模型(VSEPR模型)的叙述中不正确的是(　　)
A.VSEPR模型可用来预测分子的空间结构
B.分子中价层电子对相互排斥决定了分子的空间结构
C.含孤电子对的分子实测键角几乎都小于VSEPR模型的预测值
D.中心原子上的孤电子对不参与相互排斥
7.(2023辽宁营口大石桥三中期末)下列微粒中,VSEPR模型与其他微粒不同的是(　　)
A.H2O　　　　B.PH3　　　　C.CCl4　　　　D.N
8.用价层电子对互斥模型推测下列分子或离子的空间结构。
分子或离子 VSEPR模型名称 空间结构名称
BeCl2
SCl2
PF3
N
S
能力提升练
题组一　根据价层电子对互斥模型判断粒子的空间结构
1.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分子一定为平面三角形
B.若AB3分子中的价层电子数为24,则AB3分子可能为平面三角形
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分子可能为BF3
2.(2023福建德化一中月考)根据VSEPR模型判断下列各组分子或离子空间结构相同的是(　　)
A.H3O+和N　　　　B.BF3和NH3
C.PH3和H2S　　　　D.N和C
3.(2023河南创新发展联盟联考)下列微粒中,VSEPR模型与空间结构一致的是(　　)
A.N　　　　B.H3O+
C.Cl　　　　D.S
4.下列分子或离子中,中心原子价层电子对的空间结构为四面体形且分子或离子的空间结构为三角锥形的是(　　)
①N　②PH3　③H3O+　④S
A.①②　　　　B.②③　　　　
C.③④　　　　D.①④
5.下列分子或离子的空间结构相同的是(　　)
A.BeCl2和SO2　　　　B.BF3和PCl3
C.S和N　　　　D.SO3和Cl
6.用VSEPR模型预测下列分子或离子的空间结构,其中正确的是　　(　　)
A.CH4与CH2Cl2均为正四面体形
B.BeCl2与SO2为直线形
C.BF3与PCl3为三角锥形
D.N与C为平面三角形
7.(2023浙江杭州学军中学期末)下列各组分子或离子中所有原子都处于同一平面的是(　　)
A.CH4、N、BF3　　　　B.CO2、H2O2、NH3
C.C2H4、C6H6、C　　　　D.CCl4、BeCl2、H3O+
8.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。下列判断正确的是(　　)
A.SO2、CS2都是直线形分子
B.N的空间结构为三角锥形
C.COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子
D.PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形分子
题组二　价层电子对互斥模型的应用
9.(原创题)下列分子中键角大小的比较正确的是(　　)
A.NH3B.H2O>H2S
C.分子中,键角β>α
D.SO2>CO2
10.(2023福建龙岩一中月考)用价层电子对互斥模型可以判断许多分子或离子的空间结构,有时也能用来推测键角大小,下列判断正确的是(　　)
A.NH3、PH3、AsH3键角由大到小的顺序为AsH3>PH3>NH3
B.BF3键角为120°,SnBr2的键角大于120°
C.PCl3分子中三个共价键间的键角都相等
D.HCOOH分子中,H—C—O的键角为120°
11.(2022吉林长春实验中学期中)用“—”表示共用电子对,用“··”表示未成键的孤电子对的式子叫路易斯结构式。R分子的路易斯结构式可以表示为,下列叙述错误的是(　　)
A.R与BF3的空间结构相同
B.键角:PH3C.R可以是PH3或AsH3
D.R分子的中心原子上的价层电子对数为4
12.下列描述中,正确的是(　　)
A.在气体单质分子中,一定含有σ键,可能含有π键
B.Cl的空间结构为四面体形
C.B的键角小于NH3
D.N(CH3)3和S的中心原子均为sp3杂化
13.(原创题)反应CaCO3+2HCl CaCl2+CO2↑+H2O可用于实验室制备CO2气体。下列有关该反应中各物质的说法正确的是(　　)
A.CO2和H2O均为三原子分子,二者空间结构相同
B.CaCO3中阴离子的VSEPR模型为四面体形
C.键角由大到小的顺序为CO2>C>H2O
D.根据VSEPR模型可知,CaCl2的空间结构为直线形
14.(经典题)(1)利用VSEPR模型推测分子或离子的空间结构。
Cl:　　　　　　;AlBr3:　　　　　　。
(2)按要求写出由第二周期非金属元素的原子构成的分子的化学式。
平面三角形分子:　　　　;三角锥形分子:　　　　;正四面体形分子:　　　　。
15.20世纪50年代科学家提出价层电子对互斥(VSEPR)模型,用于预测简单多原子分子的空间结构。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为中心原子价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,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排布,不包括中心原子的孤电子对。
Ⅲ.分子中价层电子对之间的斥力的主要顺序为:
ⅰ.孤电子对之间的斥力>孤电子对与共用电子对之间的斥力>共用电子对之间的斥力;
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键中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)由AXnEm的VSEPR模型填写下表:
n+m 2 ①　　　
VSEPR模型 ②　　　 四面体形
价层电子对之间的键角 ③　　　 109°28'
(2)请用VSEPR模型解释CO2为直线形分子的原因: 　　　　　。
(3)H2O分子的空间结构为　　　　,请你预测水分子中H—O—H的键角　　　(填“>”“<”或“=”)109°28',并解释原因:　　　　　　。
(4)SO2Cl2和SO2F2都属于AX4E0型分子,S、O之间以双键结合,S与Cl、S与F之间以单键结合。请你预测SO2Cl2和SO2F2分子的空间结构:　　　　。
答案与分层梯度式解析
第二章　分子结构与性质
第二节　分子的空间结构
第1课时　分子结构的测定多样的分子空间结构　
价层电子对互斥模型
基础过关练
1.D 2.A 3.D 4.B 6.D 7.D
1.D　由红外光谱图可知该分子中有不对称—CH3,含有 、C—O—C。CH3CH2OCOOCH2CH3中两端的—CH3对称,故A不符合题意;1个CH3CH2CH2COOH中只含有1个—CH3,且不存在C—O—C,故B不符合题意;CH3CH(OH)COCH2CH3中不存在C—O—C,故C不符合题意。
2.A　现代化学常用质谱法测定分子的相对分子质量,A项正确。
3.D　CO2是直线形分子,A错误;PH3是三角锥形分子,B错误;H2S是V形分子,C错误。
归纳总结　常见的空间结构为直线形的分子有BeCl2、HCN、C2H2、CO2等;常见的空间结构为V形的分子有H2O、H2S、SO2等;常见的空间结构为平面三角形的分子有BF3、SO3、HCHO等;常见的空间结构为三角锥形的分子有PH3、PCl3、NH3等;常见的空间结构为正四面体形的分子有CH4、CCl4、SiH4、SiF4等;常见的空间结构是四面体形但不是正四面体形的分子有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等。记住常见分子的空间结构,可类推出同类别物质的空间结构。
4.B　A项,不是所有角形分子的键角都是105°,错误;C项,氨分子呈三角锥形,键角为107°,错误;D项,甲烷、白磷分子均是正四面体形分子,但键角分别为109°28'、60°,错误。
5.答案　(1)直线　V　(2)平面三角　三角锥　平面三角　120°　三角锥　107°　正四面体　60°　(3)四面体　109°28'
解析　(1)CO2的空间结构是直线形,H2O的空间结构是V形。(2)甲醛(HCHO)分子呈平面三角形,氨分子呈三角锥形,白磷分子呈正四面体形。(3)CH4分子呈正四面体形。
6.D　价层电子对互斥模型可用来预测分子的空间结构,故A正确;空间结构与价层电子对相互排斥有关,因此分子中价层电子对相互排斥决定了分子的空间结构,故B正确;由于孤电子对有较大斥力,含孤电子对的分子的实测键角几乎都小于VSEPR的预测值,故C正确;中心原子上的孤电子对参与相互排斥,故D错误。
7.D　四种微粒中只有N的VSEPR模型是平面三角形,其余三种微粒都是四面体形。
8.答案　
分子或离子 VSEPR模型名称 空间结构名称
BeCl2 直线形 直线形
SCl2 四面体形 V形
PF3 四面体形 三角锥形
N 正四面体形 正四面体形
S 四面体形 三角锥形
解析　根据各分子或离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,确定分子或离子的VSEPR模型和空间结构。
能力提升练
1.B 2.D 3.C 4.B 5.C 6.D 7.C 8.C
9.B 10.C 11.A 12.D 13.C
1.B　A项,若为PCl3,则分子空间结构为三角锥形,错误;B项,BCl3符合要求,其分子空间结构为平面三角形,正确;C项,若为SO3,则分子空间结构为平面三角形,错误;D项,BF3为平面三角形,错误。
2.D　H3O+中心原子价层电子对数为3+×(6-1-3×1)=4,孤电子对数为1,空间结构为三角锥形;N中心原子价层电子对数为4,没有孤电子对,空间结构为正四面体形,A不符合题意。BF3中心原子价层电子对数为3+×(3-3×1)=3,没有孤电子对,空间结构为平面三角形;NH3中心原子价层电子对数为3+×(5-3×1)=4,孤电子对数为1,空间结构为三角锥形,B不符合题意。PH3中心原子价层电子对数为3+×(5-3×1)=4,孤电子对数为1,空间结构为三角锥形;H2S中心原子价层电子对数为2+×(6-2×1)=4,孤电子对数是2,空间结构为V形,C不符合题意。N中心原子价层电子对数为3+×(5+1-3×2)=3,无孤电子对,空间结构为平面三角形;C中心原子价层电子对数为3+×(4+2-3×2)=3,无孤电子对,空间结构为平面三角形,D符合题意。
3.C　N的VSEPR模型为平面三角形,空间结构为V形,A项不符合题意;H3O+的VSEPR模型为四面体形,空间结构为三角锥形,B项不符合题意;S的VSEPR模型为四面体形,空间结构为三角锥形,D项不符合题意。
特别提醒　分子或离子的价层电子对互斥模型与其空间结构不一定一致,分子或离子的空间结构指的是构成粒子的原子在空间的排布,不包括中心原子的孤电子对。两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对,当中心原子上无孤电子对时,两者一致;当中心原子上有孤电子对时,两者不一致。
4.B　所给分子或离子中中心原子价层电子对数:①4+×(6+2-4×2)=4,所以价层电子对的空间结构均为四面体形;若分子或离子空间结构为三角锥形,则中心原子结合三个原子,即存在一个孤电子对,②③符合。
5.C　BeCl2分子中中心原子价层电子对数为2+=2,孤电子对数为0,空间结构为直线形,二氧化硫分子中中心原子价层电子对数为2+=3,孤电子对数为1,空间结构为V形,故A不相同;BF3分子中中心原子价层电子对数为3+=3,孤电子对数为0,空间结构为平面三角形,PCl3分子中中心原子价层电子对数为3+=4,孤电子对数为1,空间结构为三角锥形,故B不相同;S中中心原子价层电子对数为4+=4,孤电子对数为0,空间结构为正四面体形,N中中心原子价层电子对数为4+=4,孤电子对数为0,空间结构为正四面体形,故C相同;SO3分子中中心原子价层电子对数为3+=3,孤电子对数为0,空间结构为平面三角形,Cl中中心原子价层电子对数为3+=4,孤电子对数为1,空间结构为三角锥形,故D不相同。
6.D　CH4呈正四面体形,CH2Cl2呈四面体形,A项错误;BeCl2呈直线形,SO2呈V形,B项错误;BF3呈平面三角形,PCl3呈三角锥形,C项错误;N与C均呈平面三角形,D项正确。
7.C　CH4为正四面体形分子,所有原子不可能都处于同一平面,故A错误;H2O2是立体结构,NH3为三角锥形分子,所有原子不可能都处于同一平面,故B错误;C2H4、C6H6是平面结构,C是平面三角形结构,所有原子都处于同一平面,故C正确;CCl4为正四面体形分子,H3O+是三角锥形结构,所有原子不可能都处于同一平面,故D错误。
8.C　SO2是V形分子,CS2是直线形分子,A错误;N中N原子的价层电子对数=3+×(5+1-2×3)=3,没有孤电子对,空间结构为平面三角形,B错误;COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子,C正确;PCl3、NH3都是三角锥形分子,而PCl5不是,D错误。
归纳提升　利用VSEPR模型确定分子的空间结构
(1)对于ABn型分子,中心原子上的成键电子对数等于与中心原子相连的原子个数。
(2)分子的中心原子上孤电子对数为0时,VSEPR模型与分子空间结构相同。
(3)分子的空间结构与分子类型有关,如AB2型分子大多为直线形或V形结构,AB3型分子大多为平面三角形或三角锥形结构。
9.B　价层电子对互斥模型相同的粒子,由于斥力:孤电子对与孤电子对之间>孤电子对与成键电子对之间>成键电子对与成键电子对之间,孤电子对数越多,键角越小,故键角:NH3>H2O,A项错误;H2O、H2S分子的空间结构均为V形,电负性:O>S,吸引电子的能力:O>S,键长:O—HH2S,B项正确;同一粒子中不同共价键间的键角,由于斥力:双键间>双键与单键间>单键间,故甲醛中键角:α>β,C项错误;SO2是V形分子,CO2是直线形分子,则键角SO210.C　NH3、PH3、AsH3都为三角锥形分子,氮原子、磷原子、砷原子的电负性依次减小,原子半径依次增大,成键电子对间的排斥力依次减小,则键角由大到小的顺序为NH3>PH3>AsH3,故A错误;三氟化硼中硼原子和SnBr2中Sn原子的价层电子对数都为3,孤电子对数分别为0、1,分子的空间结构分别为平面三角形、V形,孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力,所以三氟化硼的键角为120°,SnBr2的键角小于120°,故B错误;三氯化磷分子中磷原子的价层电子对数为4,孤电子对数为1,分子的空间结构为三角锥形,分子中三个共价键间的键角都相等,故C正确;甲酸分子中中心原子碳原子的价层电子对数为3、孤电子对数为0,H—C—O的键角小于120°,故D错误。
11.A　R的空间结构为三角锥形,BF3中心原子价层电子对数为3,其空间结构是平面三角形,因此R的空间结构与BF3的不相同,故A错误;PH3、NH3都为三角锥形,键角小于109°28',而N的电负性大,吸引电子的能力比P强,因此NH3成键电子对之间的排斥力比PH3成键电子对之间的排斥力大,其键角大,所以键角:PH312.D　稀有气体分子中,不含化学键,A项错误;Cl中氯原子的价层电子对数是4,有1个孤电子对,空间结构为三角锥形,B项错误;B是正四面体结构,键角为109°28',NH3是三角锥形,N原子有1个孤电子对,孤电子对与成键电子对的排斥作用大于成键电子对间的排斥作用,故B的键角大于NH3,C项错误;N(CH3)3中N原子的价层电子对数是4,S中S原子的价层电子对数是4,中心原子均为sp3杂化,D项正确。
13.C　根据VSEPR模型,CO2分子的空间结构为直线形,H2O分子的空间结构为V形,A项错误;C的VSEPR模型为平面三角形,B项错误;CO2分子的键角为180°,C的键角为120°,H2O分子的键角为105°,C项正确;CaCl2为离子化合物,不能用VSEPR模型预测其空间结构,D项错误。
14.答案　(1)正四面体形　平面三角形
(2)BF3　NF3　CF4
解析　(1)Cl的中心原子上的价层电子对数是4,没有孤电子对,空间结构为正四面体形。AlBr3分子的中心原子上的价层电子对数是3,没有孤电子对,空间结构是平面三角形。(2)由第二周期非金属元素的原子构成的分子中,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.答案　(1)①4　②直线形　③180°
(2)CO2中C原子价层电子对数为2,由VSEPR模型知,两个成键电子对应尽量远离,故为直线形结构
(3)V形　<　水分子属AX2E2型分子,n+m=4,VSEPR模型为四面体形,根据Ⅲ中的ⅰ,应有H—O—H的键角小于109°28'
(4)四面体形
解析　(2)CO2中C的价层电子对数为2+×(4-2×2)=2,由VSEPR模型知,两个成键电子对应尽量远离,故为直线形结构,即CO2分子为直线形分子。(4)中心原子S原子的价层电子对数为4+×(6-2×2-2×1)=4,故SO2F2和SO2Cl2的空间结构为四面体形。
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