专题4 分子的空间结构与物质性质
第一单元 分子的空间结构
第2课时 价层电子对互斥模型
1．下列微粒中，含有孤电子对的是( )
A．SiH4 B．H2O C．CH4 D．NH
答案 B
2．下列分子的中心原子上有一对孤电子对的是( )
①BeCl2 ②CH4 ③NH3 ④CH2O ⑤SO2 ⑥H2S
A．①②③⑤⑥ B．③④ C．④⑥ D．③⑤
答案 D
解析 ①BeCl2中价电子对数为＝2，孤电子对数为0；②CH4中孤电子对数为0；③NH3中孤电子对数为1；④CH2O中价电子对数为＝3，孤电子对数为0；⑤SO2中价电子对数为＝3，孤电子对数为1；⑥H2S中价电子对数为＝4，孤电子对数为2；中心原子上带有一对孤电子对的是③⑤。
3．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
答案 D
解析 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。
4．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′
答案 D
解析 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。
5．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
答案 C
解析 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。
6．下列有关SO2、SO3、SO、H2SO4的说法正确的是( )
A．SO2转化为SO3时没有破坏共价键
B．SO3的空间结构为三角锥形
C．SO与SO3中的键角相等
D．浓H2SO4中H2SO4分子间能形成氢键
答案 D
解析 SO2和O2反应生成SO3，既有旧共价键的断裂，又有新共价键的生成，A错误；SO3中S的价电子对数为＝3，不含孤电子对，SO3的空间结构为平面三角形，B错误；SO中S的价电子对数为＝4，不含孤电子对，SO的空间结构为正四面体，SO3的空间结构为平面三角形，二者的键角不相等，C错误；H2SO4分子中含有—OH基团，则浓H2SO4中H2SO4分子间能形成氢键，D正确。
7．下列各组分子或离子，中心原子的杂化轨道类型相同，但分子或离子的几何构型不同的是( )
①H2O、H3O＋、NH ②H3O＋、NH3、PCl3
③BF3、NH3、PCl3 ④OF2、H3O＋、CH4
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
答案 D
8．硒是一种非金属，可以用作光敏材料、电解锰行业的催化剂。
(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。
答案 (1)1s22s22p63s23p63d104s24p4(或[Ar]3d104s24p4) (2)平面三角形 sp2 (3)1∶1 大于 小于
解析 (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，该分子结构为平面三角形。(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。
1．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
答案 A
解析 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′。
2．)氯元素有多种化合价，可形成Cl2O、Cl－、ClO－、ClO、ClO、ClO等微粒。下列说法错误的是( )
A．键角：ClO>ClO>ClO
B．Cl2O的空间结构为V形
C．ClO、ClO、ClO中Cl的杂化方式相同
D．基态Cl原子核外电子的空间运动状态有9种
答案 A
解析 ClO、ClO和ClO的价电子对数都为4，孤电子对数分别为2、1、0，孤电子对数越多，对成键电子对的斥力越大，成键原子的键角越小，则键角的大小顺序为ClO＜ClO＜ClO，A错误；Cl2O中O有两对孤电子对，价电子对数为2＋2＝4，所以O为sp3杂化，Cl2O的空间结构为V形，B正确；ClO、ClO和ClO的价电子对数都为4，微粒中Cl原子都采用sp3杂化，杂化方式相同，C正确；基态氯原子核外电子排布式为1s22s22p63s23p5，核外有9种原子轨道，故基态原子的核外电子的空间运动状态有9种，D正确。
3．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
答案 B
解析 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。
4．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
答案 B
解析 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。
5．Zn、V、Cu、In、S和Se等原子是生物医药、太阳能电池等领域的理想荧光材料。回答下列问题：
(1)49In的外围电子排布式为________________________________。
(2)Zn、O、S和Se的电负性由大到小的顺序为________。制备荧光材料过程中会产生少量SO、VO，其中V原子采用________杂化，VO空间结构为________，SO的空间结构为________。
(3)C、N、S分别与H形成的简单氢化物中键角最小的是________，其原因是___________________________。
(4)H、C、N、S四种元素可形成硫氰酸(H—S—C≡N)和异硫氰酸(H—N==C==S)，异硫氰酸分子中σ键与π键的数目比为________，异硫氰酸沸点较高，原因是_______________________________________。
答案 (1)5s25p1 (2)O>S>Se>Zn sp3 正四面体 三角锥形 (3)H2S 三种氢化物中心原子均采取sp3杂化，H2S中心原子S上孤电子对多，对成键电子对排斥力大 (4)3∶2 异硫氰酸分子间形成氢键
解析 (2)同一周期从左到右，元素的电负性依次增大，同一主族从上到下，元素的电负性依次减小，四种元素的电负性由大到小的顺序为O>S>Se>Zn。VO中钒原子形了4个σ键，价电子对数为×(5＋3)＝4，因此钒原子的杂化方式为sp3，VO的空间结构为正四面体形。SO中硫原子形成了3个σ键，价电子对数为×(6＋2)＝4，硫原子的杂化类型为sp3，SO的空间结构为三角锥形。(3)CH4、NH3、H2S的中心原子均采取sp3杂化，碳原子没有孤电子对，氮原子有一对孤电子对，硫原子有两对孤电子对，因此硫原子的孤电子对对σ键电子对的排斥力大，H2S的键角最小。(4)一个异硫氰酸分子中含有一个单键和两个双键，因此异硫氰酸中σ键与π键数目之比为3∶2；硫氰酸分子中的氢原子连在硫原子上，分子间不能形成氢键，异硫氰酸分子的氢原子与氮原子相连，由于N元素电负性大，分子间能形成氢键，因此异硫氰酸的沸点较高。
6．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。
答案 (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PCl 5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。专题4 分子的空间结构与物质性质
第一单元 分子的空间结构
第2课时 价层电子对互斥模型
1．下列微粒中，含有孤电子对的是( )
A．SiH4 B．H2O C．CH4 D．NH
2．下列分子的中心原子上有一对孤电子对的是( )
①BeCl2 ②CH4 ③NH3 ④CH2O ⑤SO2 ⑥H2S
A．①②③⑤⑥ B．③④ C．④⑥ D．③⑤
3．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
4．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′
5．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
6．下列有关SO2、SO3、SO、H2SO4的说法正确的是( )
A．SO2转化为SO3时没有破坏共价键
B．SO3的空间结构为三角锥形
C．SO与SO3中的键角相等
D．浓H2SO4中H2SO4分子间能形成氢键
7．下列各组分子或离子，中心原子的杂化轨道类型相同，但分子或离子的几何构型不同的是( )
①H2O、H3O＋、NH ②H3O＋、NH3、PCl3
③BF3、NH3、PCl3 ④OF2、H3O＋、CH4
A．①② B．②③ C．③④ D．①④
8．硒是一种非金属，可以用作光敏材料、电解锰行业的催化剂。
(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。
1．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
2．)氯元素有多种化合价，可形成Cl2O、Cl－、ClO－、ClO、ClO、ClO等微粒。下列说法错误的是( )
A．键角：ClO>ClO>ClO
B．Cl2O的空间结构为V形
C．ClO、ClO、ClO中Cl的杂化方式相同
D．基态Cl原子核外电子的空间运动状态有9种
3．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
4．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
5．Zn、V、Cu、In、S和Se等原子是生物医药、太阳能电池等领域的理想荧光材料。回答下列问题：
(1)49In的外围电子排布式为________________________________。
(2)Zn、O、S和Se的电负性由大到小的顺序为________。制备荧光材料过程中会产生少量SO、VO，其中V原子采用________杂化，VO空间结构为________，SO的空间结构为________。
(3)C、N、S分别与H形成的简单氢化物中键角最小的是________，其原因是___________________________。
(4)H、C、N、S四种元素可形成硫氰酸(H—S—C≡N)和异硫氰酸(H—N==C==S)，异硫氰酸分子中σ键与π键的数目比为________，异硫氰酸沸点较高，原因是_______________________________________。
6．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。
