第二课时 价层电子对互斥模型
学习目标 1.了解价层电子对互斥理论，会计算中心原子的价电子对数目。2.通过价层电子对互斥模型的学习，会判断分子空间结构。
一、价层电子对互斥模型
(一)知识梳理
1.价层电子对互斥模型(VSEPR模型)的基本内容
分子中的________________________________________________________由于相互________作用，而趋向于尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间结构。
2.相关说明
(1)当中心原子的价电子全部参与成键时，为使价电子________________，就要求尽可能采取________结构。
(2)当中心原子的价电子部分参与成键时，未参与成键的孤电子对与成键电子对之间及孤电子对之间、成键电子对之间的斥力________，从而影响分子的空间结构。
(3)价电子对之间的斥力大小顺序：孤电子对与孤电子对之间的斥力＞孤电子对与成键电子对之间的斥力＞成键电子对与成键电子对之间的斥力，孤电子对对成键电子对的排斥作用增强，使得成键电子对与成键电子对之间的键角被“压缩”而减小。
(4)具有相同价电子对数的分子，中心原子的杂化轨道类型________，价电子对分布的几何构型也________。
(5)对于价电子对全是成键电子对的分子，价电子对的几何构型与分子的空间结构相一致，例如：
分子 BeCl2 BF3 CH4
价电子对数 2 3 4
价电子对分布的几何构型 ______ ____________ __________
球棍模型
(6)价层电子对互斥模型又称为VSEPR模型。
(二)互动探究
乙醇和乙酸同样可以用“价电子对相互排斥而尽量远离”的原则快捷地判断它们的分子结构。
【问题讨论】
1.根据上述图示，结合价层电子对互斥理论，分析判断乙醇分子中C—O—H的空间构型是什么？
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
2.根据上述图示，结合价层电子对互斥理论分析判断乙酸分子结构中的空间构型是什么？
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
3.根据上述图示，结合价层电子对互斥理论分析乙醇、乙酸分子中的空间构型是什么？
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
【探究归纳】
1.价电子对数目的计算
(1)ABm型分子(A是中心原子，B是配位原子)中价电子对数n的计算公式：
n＝
(2)在计算中心原子的价电子对数时应注意如下规定
①作为配位原子，卤素原子和H原子提供1个价电子，氧原子和硫原子按不提供价电子计算；
②作为中心原子，氧族元素的原子按提供6个价电子计算；
③对于复杂离子，在计算价电子对数时，还应加上负离子的电荷数或减去正离子的电荷数。如PO中P原子价电子数应加上3，而NH中N原子的价电子数应减去1；
④计算电子对数时，若剩余1个电子，即出现奇数电子，也把这个单电子当作1对电子处理；
⑤双键、三键等多重键作为1对电子看待。
(3)中心原子孤电子对数
中心原子孤电子对数＝(a－xb)
①a表示中心原子的价电子数
对主族元素的原子：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|
②x表示与中心原子结合的原子数
③b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。
2.判断分子的空间结构
(1)判断步骤
(2)常见分子的价层电子对互斥模型和空间结构
σ键电子对数 孤电子对数 价电子对数目 电子对的排列方式 价层电子对互斥模型 分子或离子的空间结构 实例
2 0 2 INCLUDEPICTURE"S181.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\同步\\高二下\\2024（春）化学 选择性必修2 苏教版 苏闽桂冀 教师用书\\S181.TIF" \* MERGEFORMATINET 直线形 直线形 BeCl2、CO2
3 0 3 INCLUDEPICTURE"S182.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\同步\\高二下\\2024（春）化学 选择性必修2 苏教版 苏闽桂冀 教师用书\\S182.TIF" \* MERGEFORMATINET 三角形 平面三角形 BF3、BCl3
2 1 INCLUDEPICTURE"S183.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\同步\\高二下\\2024（春）化学 选择性必修2 苏教版 苏闽桂冀 教师用书\\S183.TIF" \* MERGEFORMATINET V形 PbCl2
4 0 4 INCLUDEPICTURE"S184.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\同步\\高二下\\2024（春）化学 选择性必修2 苏教版 苏闽桂冀 教师用书\\S184.TIF" \* MERGEFORMATINET 四面体形 正四面体形 CH4、CCl4
3 1 INCLUDEPICTURE"S185.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\同步\\高二下\\2024（春）化学 选择性必修2 苏教版 苏闽桂冀 教师用书\\S185.TIF" \* MERGEFORMATINET 三角锥形 NH3
2 2 INCLUDEPICTURE"S186.TIF" INCLUDEPICTURE "E:\\2024\\同步\\高二下\\2024（春）化学 选择性必修2 苏教版 苏闽桂冀 教师用书\\S186.TIF" \* MERGEFORMATINET V形 H2O
1.若ABn分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对，根据价层电子对互斥模型，下列说法正确的是( )
A.若n＝2，则分子的空间结构为V形
B.若n＝3，则分子的空间结构为三角锥形
C.若n＝4，则分子的空间结构为正四面体形
D.以上说法都不正确
2.用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3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
3.(1)计算下列分子中标“__”原子的价电子对数：
①CCl4________；②BeCl2________；
③BCl3________；④PCl3________。
(2)计算下列分子中标“__”原子的孤电子对数：
①H2S________；②PCl5________；
③BF3________；④NH3________。
(3)写出下列分子或离子的空间结构：
①SO________；②AlBr3________；
③ClO________；④NO________。
【题后归纳】
(1)分子中的价电子全部用于形成共价键的分子，即中心原子上无孤电子对，其空间结构与电子对分布几何构型相同，如CO2、CH4等。
(2)中心原子上有孤电子对时，分子的空间结构与电子对分布几何构型不同，如H2O、NH3等。
二、等电子原理
1.等电子原理
具有相同____________和相同________的分子或离子具有相同的结构特征，这一原理称为“等电子原理”。
2.等电子体
____________相同、________________相同的分子或离子互称为等电子体。
3.等电子原理的应用
(1)利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的立体结构，如NH3与H3O＋互为等电子体，二者空间结构相同。
(2)应用于制造新材料。
4.常见的等电子体
类型 实例 空间构型
双原子10价电子 N2、CO、NO＋、C、CN－ 直线形
三原子16价电子 CO2、CS2、N2O、CNO－、NO、N、SCN－、BeCl2 直线形
三原子18价电子 NO、O3、SO2 角形(V形)
四原子24价电子 NO、CO、BO、SiO、BF3、SO3 平面三角形
四原子26价电子 NF3、PCl3、NCl3、SO 三角锥形
五原子8价电子 CH4、NH、SiH4 正四面体
五原子32价电子 SiF4、CCl4、BF、SO、PO 正四面体
5.书写等电子体的方法
(1)同主族替换法
同主族元素最外层电子数相等，故可将粒子中一个或几个原子换成同主族元素原子，如O3与SO2、CO2与CS2互为等电子体。
(2)左右移位法
①将粒子中的两个原子换成原子序数分别增加n和减少n(n＝1，2等)的原子，如N2与CO、N和CNO－互为等电子体。
②将粒子中的一个或几个原子换成原子序数增加(或减少)n的元素带n个单位电荷的阳离子(或阴离子)，如C与N2、N2O和N互为等电子体。
(3)叠加法
互为等电子体的微粒分别再增加一个相同的原子或同主族元素的原子，如N2O与CO2互为等电子体。
1.等电子体的结构相似、物理性质相似。下列各对粒子中，空间结构相似的是( )
A.SO2与O3 B.CO2与NO2
C.CS2与NO2 D.PCl3与BF3
2.通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相似，下列有关说法正确的是( )
A.CH4和NH互为等电子体，键角均为60°
B.NO和CO互为等电子体，空间结构相似
C.H3O＋和PCl3互为等电子体，空间结构相似
D.B3N3H6和苯互为等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩”重叠的轨道
3.根据等电子原理，由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称等电子体，它们也具有相似的结构特征。
(1)仅由第2周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是________和________；________和________。
(2)在短周期元素组成的物质中，与NO互为等电子体的分子有________。
第二课时 价层电子对互斥模型
一、(一)1.价电子对(包括成键电子对和孤电子对) 排斥
2.(1)斥力最小 对称 (2)不同 (4)相同 相同 (5)直线形 平面三角形 正四面体
问题讨论
1.提示 乙醇分子结构中，羟基上的氧原子有2个成键电子对和2对孤电子对，(见图中乙醇结构的①、②、③、④)，价电子对数是4，共有4个空间取向，中心氧原子上的价电子对相互排斥而远离，呈四面体形，略去中心原子(氧原子)上的孤电子对可得C—O—H呈V形。
2.提示 在乙酸分子中，中心原子是羰基()上的碳原子，中心碳原子(羰基碳)上有3个σ键(见图中乙酸结构中的①、②、③)，孤电子对数为0；
上的成键电子对仅有一个空间取向，因此，中心碳原子的价电子对共有3个空间取向，相互排斥而远离，因此，
呈平面三角形。
3.提示 在乙醇、乙酸分子结构中，甲基碳()是中心原子，中心碳原子上的价电子对数是4，且均为成键电子对，共有4个空间取向，相互排斥而远离，故呈四面体结构。
对点训练
1.C [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，分子的空间结构为直线形；当n＝3时，分子的空间结构为平面三角形；当n＝4时，分子的空间结构为正四面体形。]
2.D [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。]
3.(1)①4 ②2 ③3 ④4
(2)①2 ②0 ③0 ④1
(3)①三角锥形 ②平面三角形 ③正四面体形 ④平面三角形
二、1.价电子数 原子数 2.原子数目 价电子总数
对点训练
1.A [A项中SO2与O3互为等电子体，故结构相似。]
2.B [CH4、NH都是正四面体形结构，键角都是109°28′，A项错误；NO和CO的原子总数都是4，价电子总数都是24，二者互为等电子体，空间结构相似，B项正确；H3O＋和PCl3的价电子总数不相等，不互为等电子体，C项错误；苯和B3N3H6分子的原子总数都是12，价电子总数都是30，二者互为等电子体，苯分子的结构中存在“肩并肩”重叠的轨道，故B3N3H6分子中也存在“肩并肩”重叠的轨道，D项错误。]
3.(1)N2 CO CO2 N2O (2)SO2、O3
解析 (1)仅由第2周期元素组成的共价分子中，如N2与CO价电子总数均为10，互为等电子体；CO2与N2O价电子总数均为16，互为等电子体。
(2)依题意，只要原子数相同，各原子价电子数之和也相同，即可互称等电子体，NO为三原子离子，各原子价电子数之和为5＋6×2＋1＝18，SO2、O3为三原子分子，各原子价电子数之和为6×3＝18。(共80张PPT)
第一单元 分子的空间结构
专题4 分子空间结构与物质性质
第二课时 价层电子对互斥模型
1.了解价层电子对互斥理论，会计算中心原子的价电子对数目。
2.通过价层电子对互斥模型的学习，会判断分子空间结构。
学习目标
一、价层电子对互斥模型
二、等电子原理
目
录
CONTENTS
课堂达标训练
课后巩固训练
一、价层电子对互斥模型
对点训练
(一)知识梳理
1.价层电子对互斥模型(VSEPR模型)的基本内容
分子中的______________________________________由于相互______作用，而趋向于尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间结构。
价电子对(包括成键电子对和孤电子对)
排斥
2.相关说明
(1)当中心原子的价电子全部参与成键时，为使价电子__________，就要求尽可能采取______结构。
(2)当中心原子的价电子部分参与成键时，未参与成键的孤电子对与成键电子对之间及孤电子对之间、成键电子对之间的斥力______，从而影响分子的空间结构。
(3)价电子对之间的斥力大小顺序：孤电子对与孤电子对之间的斥力＞孤电子对与成键电子对之间的斥力＞成键电子对与成键电子对之间的斥力，孤电子对对成键电子对的排斥作用增强，使得成键电子对与成键电子对之间的键角被“压缩”而减小。
(4)具有相同价电子对数的分子，中心原子的杂化轨道类型______，价电子对分布的几何构型也______。
斥力最小
对称
不同
相同
相同
(5)对于价电子对全是成键电子对的分子，价电子对的几何构型与分子的空间结构相一致，例如：
分子 BeCl2 BF3 CH4
价电子对数 2 3 4
价电子对分 布的几何构型 ________ ____________ __________
球棍模型
直线形
平面三角形
正四面体
(6)价层电子对互斥模型又称为VSEPR模型。
(二)互动探究
乙醇和乙酸同样可以用“价电子对相互排斥而尽量远离”的原则快捷地判断它们的分子结构。
【问题讨论】
1.根据上述图示，结合价层电子对互斥理论，分析判断乙醇分子中C—O—H的空间构型是什么？
提示 乙醇分子结构中，羟基上的氧原子有2个成键电子对和2对孤电子对，(见图中乙醇结构的①、②、③、④)，价电子对数是4，共有4个空间取向，中心氧原子上的价电子对相互排斥而远离，呈四面体形，略去中心原子(氧原子)上的孤电子对可得C—O—H呈V形。
2.判断分子的空间结构
(1)判断步骤
(2)常见分子的价层电子对互斥模型和空间结构
σ键电 子对数 孤电子 对数 价电子 对数目 电子对的 排列方式 价层电 子对互 斥模型 分子或 离子的 空间结构 实例
2 0 2 直线形 直线形 BeCl2、
CO2
3 0 3 三角形 平面三 角形 BF3、BCl3
2 1 V形 PbCl2
4 0 4 四面体形 正四面 体形 CH4、CCl4
3 1 三角锥形 NH3
2 2 V形 H2O
1.若ABn分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对，根据价层电子对互斥模型，下列说法正确的是( )
A.若n＝2，则分子的空间结构为V形
B.若n＝3，则分子的空间结构为三角锥形
C.若n＝4，则分子的空间结构为正四面体形
D.以上说法都不正确
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，分子的空间结构为直线形；当n＝3时，分子的空间结构为平面三角形；当n＝4时，分子的空间结构为正四面体形。
C
2.用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3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
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。
D
3.(1)计算下列分子中标“__”原子的价电子对数：
①CCl4________；②BeCl2________；
③BCl3________；④PCl3________。
(2)计算下列分子中标“__”原子的孤电子对数：
①H2S________；②PCl5________；
③BF3________；④NH3________。
4
2
3
4
2
0
0
1
三角锥形
平面三角形
正四面体形
平面三角形
【题后归纳】
(1)分子中的价电子全部用于形成共价键的分子，即中心原子上无孤电子对，其空间结构与电子对分布几何构型相同，如CO2、CH4等。
(2)中心原子上有孤电子对时，分子的空间结构与电子对分布几何构型不同，如H2O、NH3等。
二、等电子原理
对点训练
1.等电子原理
具有相同__________和相同________的分子或离子具有相同的结构特征，这一原理称为“等电子原理”。
2.等电子体
____________相同、____________相同的分子或离子互称为等电子体。
3.等电子原理的应用
(1)利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的立体结构，如NH3与H3O＋互为等电子体，二者空间结构相同。
(2)应用于制造新材料。
价电子数
原子数
原子数目
价电子总数
4.常见的等电子体
5.书写等电子体的方法
(3)叠加法
互为等电子体的微粒分别再增加一个相同的原子或同主族元素的原子，如N2O与CO2互为等电子体。
1.等电子体的结构相似、物理性质相似。下列各对粒子中，空间结构相似的是( )
A.SO2与O3 B.CO2与NO2
C.CS2与NO2 D.PCl3与BF3
A
解析 A项中SO2与O3互为等电子体，故结构相似。
2.通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相似，下列有关说法正确的是( )
B
3.根据等电子原理，由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称等电子体，它们也具有相似的结构特征。
(1)仅由第2周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是________和________；________和________。
N2
CO
CO2
N2O
解析 仅由第2周期元素组成的共价分子中，如N2与CO价电子总数均为10，互为等电子体；CO2与N2O价电子总数均为16，互为等电子体。
SO2、O3
课堂达标训练
1.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( )
D
2.(2023·临沂郯城一中高二期末)根据VSEPR模型判断下列各组分子或离子空间结构相同的是( )
D
3.下列分子或离子之间互为等电子体的是( )
D
4.(2024·北京师大二附中高二月考)下列离子的VSEPR模型与离子的空间立体构型一致的是( )
B
CO2(或N2O)
直线
<
课后巩固训练
A级 合格过关练
选择题只有一个选项符合题意
1.下列微粒中，含有孤电子对的是( )
B
2.下列分子或离子的中心原子上未用于成键的价电子对最多的是( )
A
3.(2024·东莞一中高二段考)下列粒子的VSEPR模型为四面体、且其空间结构为V形的是( )
D
4.氯化亚砜(SOCl2)是一种很重要的化学试剂，可以作为氯化剂和脱水剂。下列关于氯化亚砜分子的几何构型和中心原子(S)采取杂化方式的说法正确的是( )
A.平面三角形、sp2 B.V形、sp2
C.三角锥形、sp3 D.三角锥形、sp2
C
5.(2024·阜阳三中高二调研)用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测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.SO2、CS2、HCN分子的键角都是180°
B.H2O的键角为120°，HgCl2的键角为180°
C.PCl3、NH3、GaCl3都是三角锥形分子
D.HCHO(甲醛)、BCl3、SO3的空间结构都是平面三角形
D
解析 二氧化硫分子中硫原子的价电子对数为3、孤电子对数为1，分子的空间构型为V形，键角小于180°，故A错误；水分子中氧原子的价电子对数为4、孤电子对数为2，分子的空间构型为V形，键角为104.5°，故B错误；三氯化镓分子中镓原子的价电子对数为3、孤电子对数为0，分子的空间构型为平面三角形，不是三角锥形，C错误；甲醛分子中的碳原子、三氯化硼分子中的硼原子、三氧化硫分子中的硫原子的价电子对数都为3、孤电子对数都为0，分子的空间构型都为平面三角形，故D正确。
6.下列有关描述正确的是( )
C
7.下列分子或离子的空间构型均为平面三角形的是( )
B
A.直线形 三角锥形 B.三角锥形 平面三角形
C.V形 三角锥形 D.直线形 平面三角形
B
B
B
11.根据等电子原理判断，下列说法错误的是( )
B
12.(2024·开封五县高二联考)用VSEPR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
13.已知在CH4中，C—H键间的键角为109°28′，NH3中，N—H键间的键角为107°18′，H2O中O—H键间的键角为104°30′。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与成键电子对间的斥力之间的大小关系
A
解析 由中心原子上孤电子对数的计算公式可知，CH4中碳原子上无孤电子对，NH3中氮原子上的孤电子对数为1，H2O中氧原子上的孤电子对数为2。根据题意知，CH4中C—H键间的键角＞NH3中N—H键间的键角＞H2O中O—H键间的键角，说明孤电子对对成键电子对的排斥作用较强，即孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对间的斥力，A项正确。
正四面体形
直线形
平面三角形
BF3
NF3
CF4
(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_____________________________________________________________________
_____________________________________________________________________
___________________________________。
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，还有一对未成键的电子对，占据了N原子周围的空间，参与相互排斥，形成三角锥形
120°
sp2
正四面体形
三角锥形
sp3
正四面体形
sp3
A
17.根据价层电子对互斥模型，判断下列分子或离子的空间结构正确的是( )
D
18.20世纪50年代科学家提出价层电子对互斥模型(简称VSEPR模型)，用于预测简单分子空间结构。其要点可以概括：
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)称为价电子对数。分子中的价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中的排布，不包括中心原子未成键的孤电子对；
Ⅲ.分子中价电子对之间的斥力主要顺序为
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
价电子对之间的理想键角 109°28 ′
答案
n＋m 2 4
VSEPR理想模型 直线形 正四面体形
价电子对之间的理想键角 180° 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的大小范围并解释原因：
____________________________________________________________________
___________________________________________________________________。
CO2属AX2E0，n＋m＝2，
故为直线形
V形
水分子属AX2E2，n＋m＝4，VSEPR理想模型为正四面体形，价电子对之间的夹角均为109°28′。根据Ⅲ中的i，应有∠H—O—H<109°28′
(4)SO2Cl2和SO2F2都属AX4E0型分子，S与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：____________，SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl________(填“＜”“＞”或“＝”)SO2F2分子中∠F—S—F。
四面体形
＞作业14 价层电子对互斥模型
(分值:90分)
A级 合格过关练
选择题只有一个选项符合题意(1~13题,每题4分,共52分)
1.下列微粒中,含有孤电子对的是 ( )
SiH4 H2O
CH4 N
2.下列分子或离子的中心原子上未用于成键的价电子对最多的是 ( )
H2O HCl
N PCl3
3.(2024·东莞一中高二段考)下列粒子的VSEPR模型为四面体、且其空间结构为V形的是 ( )
NO2 S
H3O+ H2O
4.氯化亚砜(SOCl2)是一种很重要的化学试剂,可以作为氯化剂和脱水剂。下列关于氯化亚砜分子的几何构型和中心原子(S)采取杂化方式的说法正确的是 ( )
平面三角形、sp2 V形、sp2
三角锥形、sp3 三角锥形、sp2
5.(2024·阜阳三中高二调研)用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测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 ( )
SO2、CS2、HCN分子的键角都是180°
H2O的键角为120°,HgCl2的键角为180°
PCl3、NH3、GaCl3都是三角锥形分子
HCHO(甲醛)、BCl3、SO3的空间结构都是平面三角形
6.下列有关描述正确的是 ( )
N为V形微粒
Cl的空间结构为平面三角形
N的价层电子对互斥模型、空间结构均为平面三角形
Cl的价层电子对互斥模型、空间结构相同
7.下列分子或离子的空间构型均为平面三角形的是 ( )
S、CO2 C、BF3
H3O+、NH3 Cl、SO3
8.用价层电子对互斥模型预测PCl3和C的空间结构,结论正确的是 ( )
直线形 三角锥形
三角锥形 平面三角形
V形 三角锥形
直线形 平面三角形
9.(2023·盐城阜宁高二期中)有关ClO-、Cl、Cl和Cl的说法正确的是 ( )
ClO-中氯元素化合价为+1,具有较强的还原性
Cl、Cl中心原子轨道的杂化类型都为sp3
Cl的空间构型为平面正三角形
Cl和Cl的键角相等
10.(2023·华中师大附中高二期中)C、—CH3、C都是重要的有机反应中间体,有关它们的说法正确的是 ( )
碳原子均采取sp2杂化,且C中所有原子均共面
C与NH3、H3O+互为等电子体,几何构型均为三角锥形
C与OH-形成离子化合物
两个—CH3或一个C和一个C结合可得到不同化合物
11.根据等电子原理判断,下列说法错误的是 ( )
B3N3H6分子中所有原子均在同一平面上
B3N3H6分子中存在双键,可发生加成反应
H3O+和NH3互为等电子体,均为三角锥形结构
CH4和N互为等电子体,均为正四面体结构
12.(2024·开封五县高二联考)用VSEPR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 ( )
S和Cl的空间构型均为三角锥形
HCOOH分子中,H—C—O的键角为120°
BF3分子的键角为120°,SnBr2分子的键角大于120°
CF4和SF4分子中中心原子的价电子对数相同
13.已知在CH4中,C—H键间的键角为109°28',NH3中,N—H键间的键角为107°18',H2O中O—H键间的键角为104°30'。下列说法正确的是 ( )
孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对间的斥力
孤电子对与成键电子对间的斥力小于成键电子对间的斥力
孤电子对与成键电子对间的斥力等于成键电子对间的斥力
题干中的数据不能说明孤电子对与成键电子对间的斥力与成键电子对间的斥力之间的大小关系
14.(12分)(1)(3分)利用价层电子对互斥模型推断分子或离子的空间结构。P ;CS2 ;AlBr3(共价分子) 。
(2)(3分)按要求写出第2周期非金属元素构成的中性分子的化学式。平面三角形分子 ,三角锥形分子 ,四面体形分子 。
(3)(6分)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 (1分);另一类是
(1分)。
BF3和NF3都是四个原子的分子,BF3的中心原子是 (1分),NF3的中心原子是 (1分);BF3分子的空间结构与NF3分子的空间结构不同的原因是 (2分)。
15.(7分)(1)(3分)在BF3分子中,F—B—F的键角是 ,
硼原子的杂化轨道类型为 ,BF3和过量NaF作用可生成NaBF4,B的空间结构为 。
(2)(2分)肼(N2H4)分子可视为NH3分子中的一个氢原子被—NH2(氨基)取代形成的另一种氮的氢化物。NH3分子的空间结构是 ;N2H4分子中氮原子轨道的杂化类型是 。
(3)(2分)S的空间结构是 ,其中硫原子的杂化轨道类型是 。
B级 素养培优练
(16~17题,每题4分,共8分)
16.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(C),③甲基碳负离子(C)的键角相对大小顺序为 ( )
②>①>③ ①>②>③
③>①>② ①=②=③
17.根据价层电子对互斥模型,判断下列分子或离子的空间结构正确的是 ( )
选项 分子式 价层电子对互斥模型 分子或离子 的空间结构
AsCl3 四面体形 平面三角形
HCHO 平面三角形 三角锥形
NF3 四面体形 平面三角形
N 正四面体形 正四面体形
18.(11分)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),用于预测简单分子空间结构。其要点可以概括:
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)称为价电子对数。分子中的价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中的排布,不包括中心原子未成键的孤电子对;
Ⅲ.分子中价电子对之间的斥力主要顺序为
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)(3分)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
价电子对之间的理想键角 109°28 '
(2)(2分)请用VSEPR模型解释CO2为直线形分子的原因: 。
(3)(3分)H2O分子的空间结构为 (1分),请你预测水分子中∠H—O—H的大小范围并解释原因: (2分)。
(4)(3分)SO2Cl2和SO2F2都属AX4E0型分子,S与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: (2分),SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl (1分)(填“<”“>”或“=”)SO2F2分子中∠F—S—F。
作业14 价层电子对互斥模型
1.B
2.A [A项，氧原子有两对未成键的价电子对；B项，HCl分子属于AB型分子，没有中心原子；C项，NH的中心N原子的价电子全部参与成键；D项，磷原子有一对未成键的价电子对。]
3.D [NO2分子中中心N原子的价电子对数为3，该微粒的VSEPR模型为平面三角形，其空间结构为V形，A不合题意；SO中心S原子的价电子对数为3＋(6＋2－3×2)＝4，该微粒VSEPR模型为四面体，其空间结构为三角锥形，B不合题意；H3O＋中心O原子的价电子对数为3＋(6－1－3×1)＝4，该微粒VSEPR模型为四面体，其空间结构为三角锥形，C不合题意；H2O中心O原子的价电子对数为2＋(6－2×1)＝4，该微粒VSEPR模型为四面体，其空间结构为V形，D符合题意。]
4.C [氯化亚砜(SOCl2)分子中中心S原子的价电子对数＝＝4，孤电子对数为1，则其分子空间构型为三角锥形，中心原子(S)采取sp3杂化。]
5.D [二氧化硫分子中硫原子的价电子对数为3、孤电子对数为1，分子的空间构型为V形，键角小于180°，故A错误；水分子中氧原子的价电子对数为4、孤电子对数为2，分子的空间构型为V形，键角为104.5°，故B错误；三氯化镓分子中镓原子的价电子对数为3、孤电子对数为0，分子的空间构型为平面三角形，不是三角锥形，C错误；甲醛分子中的碳原子、三氯化硼分子中的硼原子、三氧化硫分子中的硫原子的价电子对数都为3、孤电子对数都为0，分子的空间构型都为平面三角形，故D正确。]
6.C [NO中N原子的价电子对数为×(5＋1)＝3，没有孤电子对，NO为平面三角形微粒，故A项错误、C项正确；ClO中氯原子的价电子对数为×(7＋1)＝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.B [A.SO中，中心S原子价电子对数为×(6＋2)＝4，无孤电子对，离子构型为正四面体形；在CO2中，中心C原子价电子对数为×4＝2，无孤电子对，分子构型为直线形，不符合题意；B.在CO中，中心C原子价电子对数为×(4＋2)＝3，无孤电子对，离子为平面三角形；在BF3中，中心B原子价电子对数为×(3＋3)＝3，无孤电子对，分子构型为平面三角形，符合题意；C.在H3O＋中，中心O原子价电子对数为×(6＋3－1)＝4，且含有1对孤电子对，离子构型为三角锥形；在NH3中，中心N原子价电子对数为×(5＋3)＝4，且含有1对孤电子对，因此分子构型为三角锥形，C不符合题意；D.在ClO中，中心Cl原子价电子对数为×(7＋1)＝4，且含有1对孤电子对，因此其结构为三角锥形；在SO3中，中心S原子价电子对数为×6＝3，无孤电子对，因此分子构型为平面三角形，D不符合题意。]
8.B [PCl3中的P原子的价电子对数为×(5＋3)＝4，孤电子对数为1，分子空间结构为三角锥形；CO中的C原子的价电子对数为×(4＋2)＝3，没有孤电子对，故CO是平面三角形结构，B正确。]
9.B [ClO－中氯元素化合价为＋1，具有较强的氧化性，A错误；ClO的中心原子价电子对数为×(7＋1)＝4，采取sp3杂化，ClO的中心原子价电子对数为×(7＋1)＝4，采取sp3杂化，B正确；ClO的中心原子价电子对数为4，采取sp3杂化，有1对孤电子对，空间构型为三角锥形，C错误；氯酸根离子中氯原子的价电子对数为4、孤电子对数为1，分子的空间构型为三角锥形，高氯酸根离子中氯原子的价电子对数为4、孤电子对数为0，分子的空间构型为正四面体形，两种离子的空间构型不同，键角不相等，D错误。]
10.B [由于CH中的碳原子采用sp2杂化，价电子对数为3，所以分子构型为平面三角形，但—CH3和CH的碳原子价电子对是4，采用sp3杂化，故A错误；CH中的碳原子采用sp3杂化，价电子对是4，由于结构中有孤电子对，所以分子构型为三角锥形，CH与NH3、H3O＋的原子数和价电子数都相等，所以它们互为等电子体，分子构型均为三角锥形，故 B正确；CH与OH－通过OH－的孤对电子形成共价键，形成的是共价化合物，故C错误；两个—CH3结合得到的是乙烷，一个CH和一个CH结合得到的也是乙烷，故D错误。]
11.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。]
12.A [SO中S原子的价电子对数为＝4，空间构型为三角锥形，ClO中Cl原子的价电子对数为＝4，空间构型为三角锥形，A正确；甲酸分子中中心C原子为sp2杂化，空间构型为平面三角形，由于双键与单键之间的斥力大于单键之间的斥力，因甲酸分子中含有C===O双键，故H—C—O键的键角小于120°，B错误；BF3中B原子的价电子对数为3，无孤对电子对，分子空间构型为平面三角形，键角为120°，SnBr2中Sn的价电子对数为3，有1对孤电子对，分子空间构型为V形，键角小于120°，C错误；CF4中C原子的价电子对为＝4，SF4中S原子的价电子对为＝5，D错误。]
13.A [由中心原子上孤电子对数的计算公式可知，CH4中碳原子上无孤电子对，NH3中氮原子上的孤电子对数为1，H2O中氧原子上的孤电子对数为2。根据题意知，CH4中C—H键间的键角＞NH3中N—H键间的键角＞H2O中O—H键间的键角，说明孤电子对对成键电子对的排斥作用较强，即孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对间的斥力，A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，还有一对未成键的电子对，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，价电子对数是4，为正四面体形。CS2是AB2型，价电子对数是2，是直线形。AlBr3是AB3型，价电子对数是3，是平面三角形。(2)第2周期非金属元素构成的中性分子，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。
15.(1)120° sp2 正四面体形
(2)三角锥形 sp3
(3)正四面体形 sp3
解析 (1)因为BF3的空间结构为平面三角形，所以F—B—F的键角为120°。(3)SO的中心S原子的成键电子对数为4，无孤电子对，为正四面体结构，中心原子采用sp3杂化。
16.A [①甲基(—CH3)含有3个σ键，1个单电子，碳原子杂化方式是sp3，为三角锥形结构；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，由于孤电子的影响小于孤电子对，故键角①>③；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°，键角最大，故键角相对大小顺序为②>①>③。]
17.D [AsCl3分子中As原子的价电子对数为4，价层电子对互斥模型为四面体形，含有1对孤电子对，分子的空间结构为三角锥形，A错误；甲醛(HCHO)分子中C原子的价电子对数为3(有1个双键)，价层电子对互斥模型为平面三角形，没有孤电子对，分子的空间结构为平面三角形，B错误；NF3分子中N原子的价电子对数为4，价层电子对互斥模型为四面体形，含有1对孤电子对，分子的空间结构为三角锥形，C错误；NH中N原子的价电子对数为4，价层电子对互斥模型为正四面体形，没有孤电子对，离子的空间结构为正四面体形，D正确。]
18.(1)
n＋m 2 4
VSEPR理想模型 直线形 正四面体形
价电子对之间的理想键角 180° 109°28 ′
(2)CO2属AX2E0，n＋m＝2，故为直线形
(3)V形 水分子属AX2E2，n＋m＝4，VSEPR理想模型为正四面体形，价电子对之间的夹角均为109°28′。根据Ⅲ中的i，应有∠H—O—H<109°28′
(4)四面体形 ＞
