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第二章 分子结构与性质
第二节 分子的空间结构
第1课时 分子结构的测定和多样性 价层电子对互斥模型
1．了解分子结构的测定方法。
2．通过对典型分子空间结构的学习，认识微观结构对分子空间结构的影响，了解共价分子结构的多样性和复杂性。
3．通过对价层电子对互斥模型的探究，建立解决复杂分子结构判断的思维模型。
早年科学家主要靠对物质的___________进行系统总结得出规律后进行推测，现代科学家应用了许多测定分子结构的现代仪器和方法，如___________、_________________等。
1．红外光谱工作原理
(1)原理：红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键______
______相同的红外线，再记录到图谱上呈现_________。通过和已有谱图库比对，或通过量子化学计算，可以得知分子中含有何种________或官能团的信息。
一、分子结构的测定
化学性质
红外光谱
晶体X射线衍射
振动
频率
吸收峰
化学键
(2)红外光谱仪原理示意图
2．质谱法：相对分子质量的测定
用高能电子流轰击样品分子，使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子。分子离子和碎片离子各自具有不同的相对质量，它们在磁场的作用下到达检测器的时间因相对质量而先后有别，其结果被记录为质谱图。
如甲苯分子的质谱图：
读谱：相对分子质量＝最大质荷比，甲苯的相对
分子质量为92。
应|用|体|验
1．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
答案：A
解析：现代化学常用质谱法测定分子的相对分子质量，故选A。
2．某有机化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图只有C—H、O—H、C—O的振动吸收，该有机物的相对分子质量是60，则该有机物的结构简式是( )
A．CH3CH2OCH3
B．CH3CH(OH)CH3
C．CH3CH2OH
D．CH3COOH
答案：B
解析：A中不存在O—H键，C中有机物的相对分子质量不是60，D中还存在C===O键。
3．如图是有机物A的质谱图，则A的相对分子质量是( )
A．29 B．43
C．57 D．72
答案：D
解析：由有机物A的质谱图可以看出，最大质荷比为72，故A的相对分子质量为72。
单原子分子(稀有气体分子)、双原子分子不存在空间结构，多原子分子中存在原子的几何学关系和形状，即所谓“分子的空间结构”。
1．三原子分子
二、多样的分子空间结构
化学式 CO2 H2O
电子式
结构式 O===C===O
化学式 CO2 H2O
键角 ___________ ___________
空间结构
空间结构名称 _________ _______
180°
105°
直线形
V形
2．四原子分子
化学式 CH2O NH3
电子式
结构式
键角 约120° ___________
空间结构
空间结构名称 _____________ ___________
107°
平面三角形
三角锥形
3．五原子分子
化学式 CH4 CCl4
电子式
结构式
键角 _______________ _______________
空间结构
空间结构名称 _____________ _____________
109°28′
109°28′
正四面体形
正四面体形
4．其他多原子分子的空间结构
正|误|判|断
1．所有的三原子分子都是直线形结构。( )
2．所有的四原子分子都是平面三角形结构。( )
3．五原子分子的空间结构都是正四面体。( )
4．正四面体形的键角均为109°28′。( )
6．SF6分子的空间结构为正八面体形。( )
7．椅式C6H12比船式C6H12稳定。( )
×
×
×
×
×
√
√
深|度|思|考
1.四原子分子都是平面三角形或三角锥形吗？
提示：不是。H2O2分子的结构类似于一本打开的书，两个氧原子在两页书的交接处，两个氢原子分别在翻开的书的两页上。而白磷(P4)分子为正四面体形。
2．空间结构相同的分子，其键角完全相同吗？
提示：不一定，如P4和CH4均为正四面体形，但P4的键角是60°，CH4的键角为109°28′。
应|用|体|验
1.下列分子结构与分子中共价键键角对应正确的是( )
A．直线形分子：180°
B．平面正三角形：120°
C．三角锥形：109°28′
D．正四面体形：109°28′
答案：B
解析：HCl也是直线形分子，因只有一个共价键，故不存在键角，A项错误；氨分子呈三角锥形，键角为107°，C项错误；甲烷、白磷分子均是正四面体形分子，但键角分别为109°28′、60°，D项错误。故选B项。
答案：D
解析：CO2的立体构型是直线形，故A错误；H2O的立体构型是V形，故B错误；NH3的立体构型是三角锥形，故C错误；CH4的立体构型为正四面体，故D正确。故选D。
3．(1)硫化氢(H2S)分子中，两个H—S键的夹角接近90°，说明H2S分子的空间结构为____________。
(2)二硫化碳(CS2)分子中，两个C===S键的夹角是180°，说明CS2分子的空间结构为____________。
(3)能说明CH4分子不是平面四边形，而是正四面体结构的是______。
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、键长都相等
d．二氯甲烷(CH2Cl2)只有一种(不存在同分异构体)
答案：(1)V形 (2)直线形 (3)ad
解析：(1)两个H—S键的夹角接近90°，由键角直接判断分子的空间结构为V形。
(2)两个C===S键的夹角是180°，由键角直接判断分子的空间结构为直线形。
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；是四面体形但不是正四面体形的有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。
1．价层电子对互斥模型(theory)：
对ABn型的分子或离子，中心原子A的价层电子对(包括成键的_____
_______和未成键的_________)之间由于存在排斥力，将使分子的空间结构总是采取电子对___________最弱的那种结构，以使彼此之间_____最小，分子或离子的体系能量最低，最稳定。
三、价层电子对互斥模型
σ键
电子对
孤电子对
相互排斥
斥力
2．价层电子对的计算
(1)中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数。
(2)σ键电子对数的计算
由化学式确定，即中心原子形成几个σ键，就有几对σ键电子对。如H2O分子中，O有___对σ键电子对。NH3分子中，N有___对σ键电子对。
2
3
①a表示中心原子的价电子数；
对主族元素：a＝_______________；
对于阳离子：a＝___________________________；
对于阴离子：a＝___________________________。
②x表示与___________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＝_______________________。
最外层电子数
价电子数－离子所带电荷数
价电子数＋离子所带电荷数
中心原子
8－该原子的价电子数
3．价层电子对的空间结构(即VSEPR模型)
价层电子对数目：2 3 4
VSEPR模型：_________ ____________ _____________
直线形
平面三角形
正四面体形
4．VSEPR模型的应用——预测分子空间结构
由价层电子对的相互排斥，得到含有孤电子对的VSEPR模型，然后，略去VSEPR模型中的中心原子上的___________，便可得到分子的空间结构。
(1)中心原子不含孤电子对
分子或
离子 σ键电
子对数 孤电子
对数 VSEPR模
型及名称 分子(或离子)的
空间结构及名称
CO2 _____ _____
直线形
直线形
孤电子对
2
0
3
0
4
0
(2)中心原子含孤电子对
分子或
离子 价层电
子对数 孤电子
对数 VSEPR模
型及名称 分子的空间
结构及名称
NH3 _____ _____
四面体形
三角锥形
H2O _____ _____
四面体形
V形
SO2 _____ _____
平面三角形
V形
4
1
4
2
3
1
(1)若ABn型分子中，A与B之间通过两对或三对电子(即通过双键或三键)结合而成，则价层电子对互斥模型把双键或三键作为一个电子对看待。
(2)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模型的预测值。
价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律：孤电子对与孤电子对>孤电子对与成键电子对>成键电子对与成键电子对。随着孤电子对数目的增多，成键电子对与成键电子对之间的斥力减小，键角也减小。
(3)价层电子对互斥模型不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子。
正|误|判|断
1．分子的VSEPR模型和相应分子的空间结构是相同的。( )
2．SO2与CO2的分子组成相似，故它们分子的空间结构相同。( )
3．由价层电子对互斥模型可知SnBr2分子中Sn—Br的键角小于180°。( )
4．根据价层电子对互斥模型可以判断H3O＋与NH3的分子(或离子)的空间结构一致。( )
×
×
√
√
深|度|思|考
1．价层电子对的VSEPR模型与分子的空间结构一定一致吗？什么时候一致？
提示：不一定一致，中心原子有孤电子对时，二者结构不一致；当中心原子无孤电子对时，二者结构一致。
2．试解释CH4键角(109°28′)、NH3键角(107°)、H2O键角(105°)依次减小的原因。
提示：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，对成键电子对的排斥作用增大，故键角依次减小。
3．乙醇和乙酸可以用“价层电子对相互排斥而尽量远离”的原则快速地判断它们的分子结构。
(1)根据上述图示，结合价层电子对互斥模型，分析判断乙醇分子中C—O—H的空间结构是什么？
提示：乙醇分子结构中，羟基上的氧原子有2对成键电子对和2对孤电子对(见图中乙醇结构的①、②、③、④)，价层电子对数是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。
答案：A
2．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构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是( )
A．SO2的分子构型为V形
B．SO3是三角锥形分子
C．BF3的键角为60°
D．PCl3是平面三角形分子
答案：A
3．下列粒子的VSEPR模型为四面体，且空间构型结构为V形的是( )
A．H2O B．NF3
C．H3O＋ D．SO2
答案：A
解析：水分子中氧原子的价层电子对数为4，孤电子对数为2，则分子的VSEPR模型为四面体形，空间构型为V形，故A正确；三氟化氮分子中氮原子的价层电子对数为4，孤电子对数为1，则分子的VSEPR模型为四面体形，空间构型为三角锥形，故B错误；水合氢离子中氧原子的价层电子对数为4，孤电子对数为1，则离子的VSEPR模型为四面体形，空间构型为三角锥形，故C错误；二氧化硫分子中硫原子的价层电子对数为3，孤电子对数为1，则分子的VSEPR模型为平面三角形，空间构型为V形，故D错误。故选A。
4．用价电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型，也可推测键角大小，下列判断正确的是( )
A．CS2是V形分子
B．SnBr2键角大于120°
C．BF3是三角锥形分子
答案：D
分子空间结构的确定思路
随堂演练·知识落实
1．已知二甲醚(CH3OCH3)和乙醇是同分异构体，下列鉴别方法中不可行的是( )
A．利用质谱法
B．利用金属钠
C．利用红外光谱法
D．利用核磁共振氢谱
答案：A
解析：质谱法只能判断分子的相对分子质量，二者的相对分子质量相等，利用质谱法无法鉴别二甲醚和乙醇，故A符合题意；金属钠能和乙醇反应，不能和二甲醚反应，利用金属钠可以鉴别二甲醚和乙醇，故B不符合题意；红外光谱法可探测分子的官能团，从而区分羟基、醚键，利用红外光谱法可以鉴别二甲醚和乙醇，故C不符合题意；二甲醚结构对称，分子中有1种氢原子，乙醇结构不对称，分子中有3种氢原子，利用核磁共振氢谱可以鉴别二甲醚和乙醇，故D不符合题意。故选A。
答案：C
3．已知CH4中C—H键间的键角为109°28′，NH3中N—H键间的键角为107°，H2O中O—H键间的键角为105°，则下列说法中正确的是( )
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：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中的氮原子上有1对孤电子对，H2O中的氧原子上有2对孤电子对。根据题意知，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，使其键角变小，A项正确。故选A。
4．用VSEPR模型预测下列分子或离子的立体结构，其中正确的是( )
A．CH4与CH2Cl2均为正四面体
B．BeCl2与SO2为直线形
C．BF3与PCl3为三角锥形
答案：D
5．用价层电子对互斥模型推测下列分子或离子的空间结构。
答案：直线形 直线形 四面体形 V形 四面体形 三角锥形 正四面体形 正四面体形 四面体形 三角锥形
解析：二氯化铍分子中铍原子的价层电子对数为2，孤电子对数为0，分子的VSEPR模型为直线形，空间结构为直线形；二氯化硫分子中硫原子的价层电子对数为4，孤电子对数为2，分子的VSEPR模型为四面体形，空间结构为V形；三氟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VSEPR模型为四面体形，空间结构为三角锥形；铵根离子中氮原子的价层电子对数为4，孤电子对数为0，离子的VSEPR模型和空间结构都为正四面体形；亚硫酸根离子中硫原子的价层电子对数为4，孤电子对数为1，离子的VSEPR模型为正四面体形，空间结构为三角锥形。第二章 第二节 第1课时
一、选择题(每小题只有1个选项符合题意)
1．下列各组分子中所有原子都可能处于同一平面的是( C )
A．CH4、CS2、BF3 B．CO2、H2O、NH3
C．C2H4、C2H2、C6H6 D．CCl4、BeCl2、PH3
答案：C
解析：题中的CH4和CCl4为正四面体形分子，NH3和PH3为三角锥形分子，这几种分子中所有原子不可能都在同一平面上。CS2、CO2、C2H2和BeCl2为直线形分子，C2H4为平面形分子，C6H6为平面正六边形分子，这些分子中所有原子都是平面形结构。故选C项。
2．下列有关分子空间结构的说法正确的是( D )
A．HClO、BF3、NCl3分子中所有原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构
B．P4和CCl4都是正四面体形分子且键角都为109°28′
C．分子中键角的大小：BeCl2>SO3>NH3>CCl4
D．BeF2分子中，中心原子Be的价层电子对数等于2，其空间结构为直线形，成键电子对数等于2，没有孤电子对
答案：D
解析：HClO中H原子的最外层电子数为1＋1＝2，不满足8电子稳定结构，BF3中B元素化合价为＋3，B原子最外层电子数为3，所以3＋3＝6，B原子不满足8电子结构；F元素化合价为－1，F原子最外层电子数为7，所以1＋7＝8，F原子满足8电子结构，NCl3中N元素化合价为＋3，N原子最外层电子数为5，所以3＋5＝8，N原子满足8电子结构；Cl元素化合价为－1，Cl原子最外层电子数为7，所以1＋7＝8，Cl原子满足8电子结构，故A错误；P4是四原子的正四面体，键角是60°，而CH4是五原子的正四面体键角都为109°28′，故B错误；BeCl2中Be形成2个σ键，无孤电子对，为sp杂化，键角为180°；SO3中S原子是sp2杂化，分子为平面正三角形构型，键角为120°；NH3中N形成3个σ键，孤电子对数＝＝1，为sp3杂化，为三角锥形，键角大约为107°；CCl4中C形成4个σ键，无孤电子对，为sp3杂化，为正四面体，键角为109°28′，分子中键角的大小：BeCl2＞SO3＞CCl4＞NH3，故C错误；BeF2分子中，铍原子含有两个共价单键，不含孤电子对，所以价层电子对数是2，中心原子以sp杂化轨道成键，价层电子对数是2且不含孤电子对，为直线形结构，故D正确。故选D。
3．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，下列判断错误的是( A )
A．SO2、CS2、HI都是直线形的分子
B．BF3键角为120°
C．BF3、SO3都是平面三角形的分子
D．PCl3、NH3都是三角锥形的分子
答案：A
解析：SO2中价层电子对数＝2＋×(6－2×2)＝3且含有1对孤电子对，所以SO2为V形结构，CS2、HI为直线形结构，故A错误；BF3中价层电子对数＝3＋×(3－3×1)＝3，为平面三角形结构，所以BF3键角为120°，故B正确；BF3、SO3中中心原子价层电子对数都是3且不含孤电子对，所以这两种分子都是平面三角形结构，故C正确；PCl3、NH3中价层电子对数＝3＋×(5－3×1)＝4，且含有1对孤电子对，所以PCl3、NH3均为三角锥形结构，故D正确。
4．下列说法中正确的是( D )
A．NO2、SO2、BF3、NCl3分子中每个原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构
B．P4和CH4都是正四面体形分子且键角都为109°28′
C．NH的电子式为，离子呈平面正方形结构
D．NH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强
答案：D
解析：BF3分子的电子式为其中B原子未满足8电子稳定结构，A错误；P4为正四面体分子，但其键角为60°，B错误；NH有4对价层电子对，无孤电子对，则其为正四面体结构而非平面正方形结构，C错误；NH3分子电子式为，有一对未成键电子，由于未成键电子对成键电子的排斥作用较强，使其键角为107°，呈三角锥形，D正确。故选D。
5．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( D )
A．VSEPR模型可用来预测分子的立体构型
B．分子中价电子对相互排斥决定了分子的立体构型
C．中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间并参与互相排斥
D．分子中键角越大，价电子对相互排斥力越大，分子越稳定
答案：D
解析：VSEPR模型可用来预测分子的立体构型，注意实际空间构型要去掉孤电子对，故A正确；分子的空间结构与价电子对相互排斥有关，排斥能力大小顺序是：孤电子对间排斥力＞孤电子对和成键电子对间的排斥力＞成键电子对间的排斥力，故B正确；中心原子上的孤电子对参与互相排斥，如水分子中氧原子价层电子对数为4，孤电子对数为2，空间构型为V形，四氯化碳分子中碳原子价层电子对数为4，孤电子对数为0，空间构型为正四面体形，故C正确；在多原子分子内，两个共价键之间的夹角为键角，分子中键角越大，价电子对相互排斥力越小，分子越稳定，如NH3为三角锥形，键角为107°，CH4为正四面体，具有对称性，键角为109°28′，CH4比氨气稳定，故D错误。故选D。
6．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 )
选项 分子式 价层电子对互斥模型 分子或离子的空间结构
A AsCl3 四面体形 平面三角形
B HCHO 平面三角形 三角锥形
C NF3 四面体形 平面三角形
D NH 正四面体形 正四面体形
答案：D
解析：AsCl3分子中中心As原子的价层电子对数为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)分子中中心C原子的价层电子对数为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分子中中心N原子的价层电子对数为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中中心N原子的价层电子对数为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。故选D。
7．若ABn的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对，运用价层电子对互斥理论，下列说法正确的是( C )
A．若n＝2，则分子的空间构型为V形
B．若n＝3，则分子的空间构型为三角锥形
C．若n＝4，则分子的空间构型为正四面体形
D．以上说法都不正确
答案：C
解析：根据价层电子对互斥理论知，若ABn型分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤对电子，则：若n＝2，则分子的空间构型为直线形，故A错误；若n＝3，则分子的空间构型为平面三角形，故B错误；若n＝4，则分子的空间构型为正四面体形，故C正确。故选C。
8．下列分子或离子的空间构型均为平面三角形的是( B )
A．SO、CO2 B．CO、BF3
C．H3O＋、NH3 D．ClO、SO3
答案：B
解析：SO中，中心S原子价层电子对数为4＋＝4，无孤电子对，离子构型为正四面体形；在CO2中，中心C原子价层电子对数为2＋＝2，无孤电子对，分子构型为直线形，A不符合题意。在CO中，中心C原子价层电子对数为3＋＝3，无孤电子对，离子为平面三角形；在BF3中，中心B原子价层电子对数为3＋＝3，无孤电子对，分子为平面三角形，B符合题意。在H3O＋中，中心O原子价层电子对数为3＋＝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原子价层电子对数为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。在ClO中，中心Cl原子价层电子对数为3＋＝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原子价层电子对数为3＋＝3，无孤电子对，因此分子构型为平面三角形，D不符合题意。故选B。
9．经过X射线衍射实验等发现，I3AsF6中存在I离子，下列粒子的VSEPR模型与空间结构都与I相同的是( C )
A．SO2 B．O3
C．OF2 D．NH3
答案：C
解析：I可以看作I·I，价层电子对数为2＋＝4，VSEPR模型为四面体形，空间构型为V形。SO2的价层电子对数为2＋＝3，VSEPR模型为平面三角形，空间构型为V形，与I不符，故A不符合题意；O3可以看作O·O2，价层电子对数为2＋＝3，VSEPR模型为平面三角形，空间构型为V形，与I不符，故B不符合题意；OF2的价层电子对数为2＋＝4，VSEPR模型为四面体形，空间构型为V形，与I相符，故C符合题意；NH3的价层电子对数为3＋＝4，VSEPR模型为四面体形，空间构型为三角锥形，与I不符，故D不符合题意。故选C。
10．我国科学家成功合成了世界上首个五氮阴离子盐634Cl(用R代表)，经X射线衍射测得化合物R的晶体结构，其局部结构如图所示。从结构角度分析，R中两种阳离子不同之处为( C )
A．电子总数 B．中心原子的价层电子对数
C．空间结构 D．共价键类型
答案：C
解析：R中两种阳离子分别是H3O＋和NH。H3O＋和NH均含有10个电子，A不符合题意；H3O＋的中心原子O的价电子对数为3＋＝3＋1＝4，NH的中心原子N的价电子对数为4＋＝4＋0＝4，即两种离子的中心原子的价层电子对数相同，B不符合题意；由B选项可知，H3O＋的中心原子O的价电子对数为4，采取sp3杂化，含有1对孤电子对，其空间构型为三角锥形，NH的中心原子N的价电子对数为4＋＝4＋0＝4，采取sp3杂化，无孤电子对，其空间构型为正四面体形，即两种离子的空间结构不同，C符合题意；H3O＋和NH都含有极性共价键，D不符合题意。故选C。
11．元素周期表是学习物质结构与性质的重要工具，如图所示是元素周期表前三周期的一部分。下列关于五种元素的叙述正确的是( C )
A．Z的基态原子最外层p轨道上有2个未成对电子
B．WZ3分子的VSEPR模型为三角锥形
C．H2Y键角小于H2X
D．第一电离能：R＞Y＞W
答案：C
解析：X为O，W为P，Y为S，Z为Cl，R为Ar。由分析可知，Z为Cl，其价电子排布式为2s22p5，则基态原子最外层p轨道上有1个未成对电子，A错误；由分析可知，W为P，Z为Cl，PCl3分子的中心原子P的价层电子对数为3＋＝3＋1＝4，则PCl3分子的VSEPR模型为正四面体，B错误；由分析可知，X为O，Y为S，H2O和H2S的中心原子均含两个孤电子对，空间构型都是V形，但O的电负性大于S，成键电子对更靠近O原子，排斥作用更大，键角更大，即H2S键角小于H2O，C正确；由分析可知，W为P，Y为S，R为Ar；同一周期，从左到右，元素第一电离能逐渐增大，其中Ar的核外电子排布为全充满稳定状态，P的最外层电子排布为半充满稳定状态，故P的第一电离能高于与其相邻的C和S，则第一电离能：Ar＞P＞S，D错误。故选C。
二、非选择题
12．有下列分子或离子：①CS2，②PCl3，③H2S，④CH2O，⑤H3O＋，⑥NH，⑦BF3，⑧SO2。
(1)粒子的空间构型为直线形的有 (填序号，下同)；
(2)粒子的空间构型为V形的有 ；
(3)粒子的空间构型为平面三角形的有 ；
(4)粒子的空间构型为三角锥形的有 ；
(5)粒子的空间构型为正四面体形的有 。
答案：(1)① (2)③⑧ (3)④⑦ (4)②⑤ (6)⑥
解析：①CS2分子中每个S原子和C原子形成两个共用电子对，所以C原子价层电子对数是2，孤电子对数为0，空间构型为直线形；
②PCl3分子中σ键数目为3，孤电子对数为1，空间构型为三角锥形；
③H2S分子中σ键数目为2，孤电子对数为2，空间构型为V形；
④CH2O分子中心原子C的σ键数目为3，孤电子对数为0，空间构型为平面三角形，但不是正三角形结构；
⑤H3O＋分子中心原子O的σ键数目为3，孤电子对数为1，空间构型为三角锥形；
⑥NH分子中心原子N的σ键数目为4，孤电子对数为0，空间构型为正四面体形；
⑦BF3分子中心原子B的σ键数目为3，孤电子对数为0，空间构型为平面正三角形；
⑧SO2分子中价层电子对数＝2＋×(6－2×2)＝3，含有1对孤电子对，空间构型为V形；
(1)其中为直线形的有①，故答案为①；
(2)其中为V形的有③⑧，故答案为③⑧；
(3)其中为平面三角形的有④⑦，故答案为④⑦；
(4)其中为三角锥形的有②⑤，故答案为②⑤；
(5)其中为正四面体形的有⑥，故答案为⑥。
13．价层电子对互斥模型可用于预测简单分子的空间结构。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)为价层电子对数。
(1)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分子的空间结构为 。
(4)用价层电子对互斥模型判断下列分子或离子的空间结构：
分子或离子 PbCl2 PF3Cl2 ClO
空间结构
答案：(1)4 直线形 180° (2)CO2分子中n＋m＝2，故CO2为直线形 (3)V形 (4)V形 三角双锥形 正四面体形
解析：(1)当n＋m＝4时，VSEPR模型为正四面体形，其键角是109°28′；当n＋m＝2时，VSEPR模型为直线形，其键角是180°。
(2)CO2分子中，n＋m＝2，故CO2为直线形。
(3)H2O分子中，n＋m＝4，VSEPR模型为正四面体形，但氧原子有2对孤电子对，所以H2O分子的空间结构为V形。
(4)PbCl2中中心原子Pb的孤电子对数是÷2＝1，价层电子对数是2＋1＝3，所以PbCl2的空间结构是V形；PF3Cl2分子中P的价层电子对数是5＋0＝5，所以PF3Cl2的空间结构是三角双锥形；ClO中Cl的价层电子对数是4＋×＝4，且不含孤电子对，所以ClO的空间结构是正四面体形。
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