第2章 微粒间相互作用与物质性质
第2节 共价键与分子的空间结构
第2课时 价电子对互斥理论 等电子原理
1．下列微粒中，含有孤电子对的是( )
A．SiH4 B．CH4 C．H2O D．NH
2．硒(Se)是第ⅥA族元素，则SeS3的分子构型是( )
A．正四面体形 B．V形 C．三角锥形 D．平面三角形
3．下列物质中，分子的立体结构与水分子相似的是( )
A．CO2 B．H2S C．PCl3 D．SiCl4
4．H2O2的结构式为H—O—O—H，下列有关H2O2的说法正确的是( )
A．是直线形分子 B．是三角锥形分子
C．氧原子有1对孤电子对 D．氧原子的价层电子对数为4
5．用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体结构，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
6．下列有关价层电子对互斥理论的描述正确的是( )
A．价层电子对就是σ键电子对 B．孤电子对数由分子式来确定
C．分子的立体构型是价层电子对互斥的结果 D．孤电子对数等于π键数
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，根据价层电子对互斥理论，下列说法正确的是( )
A．若n＝2，则分子的立体结构为V形
B．若n＝3，则分子的立体结构为三角锥形
C．若n＝4，则分子的立体结构为正四面体形
D．以上说法都不正确
8．下列不属于等电子体的是( )
A．NO+、C22- B．O3和SCN- C．BO33-、BF3 D．SiF4、PO43-
9．CH、—CH3、CH都是重要的有机反应中间体，有关它们的说法正确的是( )
A．它们互为等电子体，碳原子均采取sp2杂化
B．CH与NH3、H3O＋互为等电子体，中心原子均为sp3杂化，几何构型均为正四面体形
C．CH中的碳原子采取sp2杂化，所有原子共平面
D．CH中的碳原子采取sp3杂化，所有原子均共面
10．指出下列分子或离子的中心原子杂化轨道类型，并判断分子或离子的空间结构。
(1)GeCl4中Ge的杂化轨道类型为________，分子空间结构为________________。
(2)AsCl3中As的杂化轨道类型为________，分子空间结构为________________。
(3)SeO中Se的杂化轨道类型为________，离子空间结构为________________。
(4)BCl3中的B采用________杂化，空间结构为________________________。
(5)PH3中的P采用________杂化，空间结构为________________________。
(6)NO中的N采用________杂化，空间结构为________________________。
11．(1)SeO3的空间结构为______________，SeO的VSEPR模型为______________。
(2)与SeO3互为等电子体的一种阴离子为________(填化学式)。
(3)SCl和PCl3互为等电子体，SCl的空间结构是______________。S—Cl键的键长________P—Cl键的键长(填“>”“＝”或“<”)，原因是____________________。
(4)碳负离子(CH)的空间结构为___________________________________，
与CH互为等电子体的一种分子是________(填化学式)。
12．已知原子总数相同、价电子总数相等的微粒称为等电子体，等电子体的结构相似。据此回答下列问题：
(1)SCN－、NO的价电子总数都是16，因此它们的结构与第二周期中的两种元素组成的________分子的结构相似，该分子呈________形。
(2)CO、NO等微粒具有相同的通式AX3，且价电子总数都是________，因此它们的结构与由ⅥA族的两种元素组成的________分子的结构相似，呈________形。
13．试回答下列问题：
(1)利用价层电子对互斥理论推断下列分子或离子的立体构型：
SeO3________；SCl2________；NO________；
NO________；HCHO________；HCN________。
(2)利用价层电子对互斥理论推断键角的大小：
①甲醛中H—C—H的键角________120°(填“＞”“＜”或“＝”，下同)；
②SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角________120°；
③PCl3分子中，Cl—P—Cl的键角________109.5°。
14．A、B、C、D、E为五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：
微粒 A B C D E
原子核数 双核 多核 单核 多核 多核
电荷数 1－ 0 2＋ 1＋ 0
其中：B是由极性键构成的4原子分子，A和D可以形成B和E。
(1)A、C、E的化学式是：A________，C________，
E________。
(2)B分子是________分子(填“极性”或“非极性”)，室温下，等物质的量的B与盐酸反应后，溶液pH________7(填“＜”“＞”或“＝”)。
(3)B、E两种分子的空间构型分别为：B________，
E________。
1．下列描述中正确的是( )
A．CS2分子的空间构型为V形 B．ClO的空间构型为平面三角形
C．SF6中每个原子均满足最外层8电子稳定结构 D．SiF4和SO的中心原子均为sp3杂化
2．根据价电子对互斥理论及杂化轨道理论判断NF3分子的空间构型和中心原子的杂化方式为( )
A．直线形，sp1杂化 B．三角形，sp2杂化
C．三角锥形，sp2杂化 D．三角锥形，sp3杂化
3．下列对应关系不正确的是( )
选项 A B C D
中心原子所在族 ⅣA ⅤA ⅣA ⅥA
分子通式 AB4 AB3 AB2 AB2
立体结构 正四面体形 平面三角形 直线形 Ⅴ形
4．下列粒子的VSEPR模型为四面体且其空间结构为V形的是( )
A．SO2 B．SO42- C．H3O+ D．OF2
5．多核离子所带电荷可以认为是中心原子得到或失去电子导致，根据VSEPR模型，下列离子中所有原子都在同一平面的一组是( )
A．NO和NH B．H3O＋和ClO C．NO和CH D．PO和SO
6．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，也可互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。根据上述原理，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
7．原子数目和价电子总数都相等的分子或离子互为等电子体，等电子体具有相似的空间构型。下列各组分子或离子的空间构型不相似的是( )
A．O3和SO2 B．N2O和CO2 C．CO和N2 D．CS2和NO2
8．用层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间结构，也可推测键角大小，下列判断正确的是( )
A．CS2是角形分子 B．SnBr2键角大于120°
C．BF3是三角锥形分子 D．NH键角等于109°28′
9．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、CO2都是直线形的分子 B．H2O键角为，O3键角为
C．BF3和PCl5都是三角锥形的分子 D．CO32-、SO3都是平面三角形的粒子
10．下列离子的VSEPR模型与其空间结构一致的是( )
A．SO32- B．ClO4- C．NO2- D．ClO3-
11．反应CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑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
C．键角由大到小的顺序为CO2＞CO32-＞H2O
D．根据VSEPR模型可知，CaCl2的空间结构为直线形
12．试回答下列问题：
(1)指出下列分子或离子的空间构型：PO________；CS2________________。
(2)有两种活性反应中间体微粒，它们的微粒中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据如图所示的两种微粒的球棍模型，写出相应的化学式：A________；B________。
(3)按要求写出由第2周期非金属主族元素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________。
(4)下列微粒的键角由大到小的顺序为________(填序号)。
①HCN ②SiF4 ③SCl2 ④CO ⑤H3O＋
13．X、Y、Z均为短周期元素，可形成X2Z和YZ2两种化合物。X、Y、Z的原子序数依次增大，X原子的K层的电子数目只有一个，Y位于X的下一周期，它的最外层电子数比K层多2个，而Z原子核外的最外层电子数比次外层电子数少2个。
(1)它们的元素符号分别为X________；Y________；Z________；
(2)用价电子对互斥理论判断：
物质 价电子对数 轨道杂化形式 分子的形状
成键电子对数 孤电子对数
X2Z
YZ2
14．等电子体的结构相似、物理性质相近，称为等电子原理。如N2和CO为等电子体。下表为部分元素等电子体分类、空间构型表。
等电子体类型 代表物质 空间构型
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 四面体形
试回答下列问题：
(1)下面物质分子或离子的空间构型：
BrO________，CO________，PO________。
(2)由第二周期元素组成，与F2互为等电子体的离子有________。
(3)C2O和________是等电子体，C2O离子具有较强的还原性，它能使酸性KMnO4溶液褪色，Mn原子在元素周期表中的位置是__________，价电子构型为________________。
(4)HN3称为叠氮酸，常温下为无色有刺激性气味的液体。N的空间构型是________，与N互为等电子体的分子的化学式为________(写一种)。NH的电子式为________。
(5)已知H3B·NH3在一定条件下可逐步释放出氢气最终转化为氮化硼，因此可作为储氢材料。H3B·NH3的等电子体的化学式为________。第2章 微粒间相互作用与物质性质
第2节 共价键与分子的空间结构
第2课时 价电子对互斥理论 等电子原理
1．下列微粒中，含有孤电子对的是( )
A．SiH4 B．CH4 C．H2O D．NH
【答案】C
【解析】依据中心原子孤电子对数的计算公式：SiH4中Si的孤电子对数＝(4－4×1)＝0，CH4中C的孤电子对数＝(4－4×1)＝0，H2O中O的孤电子对数＝(6－2×1)＝2，NH中N的孤电子对数＝(5－1－4×1)＝0，故选C。
2．硒(Se)是第ⅥA族元素，则SeS3的分子构型是( )
A．正四面体形 B．V形 C．三角锥形 D．平面三角形
【答案】D
【解析】SeS3中的Se原子呈＋6价，Se原子的价层电子对全部用于形成共价键，Se周围有3个硫原子，故其分子构型为平面三角形，D项正确。
3．下列物质中，分子的立体结构与水分子相似的是( )
A．CO2 B．H2S C．PCl3 D．SiCl4
【答案】B
【解析】H2S中S原子与H2O中O原子的成键电子对数和孤电子对数都相同，故分子立体结构相似。
4．H2O2的结构式为H—O—O—H，下列有关H2O2的说法正确的是( )
A．是直线形分子 B．是三角锥形分子
C．氧原子有1对孤电子对 D．氧原子的价层电子对数为4
【答案】D
【解析】H2O2中的每个氧原子有6个价电子，形成了2个σ键，故还有4个电子没有成键，孤电子对数为2，价层电子对数为4，C项错误，D项正确；以氧为中心的三个原子呈V形结构，H2O2中相当于有两个V形结构，故不可能是直线形或三角锥形分子，A、B项错误。
5．用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体结构，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
【答案】D
【解析】H2S与H2O类似，中心原子S上有2对孤电子对，为了减小孤电子对的排斥作用，只能将H和孤电子对相间排列，H2S分子构型呈V形；BF3分子的中心原子B上无孤电子对，当分子构型呈平面三角形时，成键电子对之间的斥力最小，分子最稳定。故选D。
6．下列有关价层电子对互斥理论的描述正确的是( )
A．价层电子对就是σ键电子对 B．孤电子对数由分子式来确定
C．分子的立体构型是价层电子对互斥的结果 D．孤电子对数等于π键数
【答案】C
【解析】价层电子对数是σ键数与孤电子对数之和，孤电子对数是指没有成键的价电子对数，其与中心原子价层电子总数、与中心原子结合的原子最多能接受的电子数及与中心原子结合的原子数有关，A、B、D项错误。
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，根据价层电子对互斥理论，下列说法正确的是( )
A．若n＝2，则分子的立体结构为V形
B．若n＝3，则分子的立体结构为三角锥形
C．若n＝4，则分子的立体结构为正四面体形
D．以上说法都不正确
【答案】C
【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，分子的立体结构为直线形；当n＝3时，分子的立体结构为平面三角形；当n＝4时，分子的立体结构为正四面体形。
8．下列不属于等电子体的是( )
A．NO+、C22- B．O3和SCN- C．BO33-、BF3 D．SiF4、PO43-
【答案】B
【解析】A项，NO+、C22-，原子数都是2，价电子数都是10，属于等电子体，A不符合题意；B项，O3和SCN-，原子数都是3，价电子数前者为18，后者为16，不属于等电子体，B符合题意；C项，BO33、BF3，原子数都是4，价电子数都是24，属于等电子体，C不符合题意；D项，SiF4、PO43-，原子数都是 5，价电子数都是32，属于等电子体，D不符合题意；故选B。
9．CH、—CH3、CH都是重要的有机反应中间体，有关它们的说法正确的是( )
A．它们互为等电子体，碳原子均采取sp2杂化
B．CH与NH3、H3O＋互为等电子体，中心原子均为sp3杂化，几何构型均为正四面体形
C．CH中的碳原子采取sp2杂化，所有原子共平面
D．CH中的碳原子采取sp3杂化，所有原子均共面
【答案】C
【解析】CH、—CH3、CH中原子个数相等但价电子总数不等，不互为等电子体，A项错误。CH与NH3、H3O＋中原子个数相等、价电子总数相等，互为等电子体，CH中碳原子价层电子对数是4且孤电子对数为1，NH3中氮原子价层电子对数是4且孤电子对数为1、H3O＋中氧原子价层电子对数是4且孤电子对数为1，三者中心原子都为sp3杂化，几何构型都为三角锥形，B项错误。CH中碳原子价层电子对数是3且不含孤电子对，所以碳原子采取sp2杂化，为平面三角形，所有原子共平面，C项正确，D项错误。
10．指出下列分子或离子的中心原子杂化轨道类型，并判断分子或离子的空间结构。
(1)GeCl4中Ge的杂化轨道类型为________，分子空间结构为________________。
(2)AsCl3中As的杂化轨道类型为________，分子空间结构为________________。
(3)SeO中Se的杂化轨道类型为________，离子空间结构为________________。
(4)BCl3中的B采用________杂化，空间结构为________________________。
(5)PH3中的P采用________杂化，空间结构为________________________。
(6)NO中的N采用________杂化，空间结构为________________________。
【答案】(1)sp3 正四面体形 (2)sp3 三角锥形
(3)sp3 正四面体形 (4)sp2 平面三角形 (5)sp3 三角锥形 (6)sp2 角形
【解析】(1)GeCl4：Ge的价电子对数＝4＋×(4－4×1)＝4＋0＝4，Ge采用sp3杂化，因为中心原子上没有孤电子对，故分子空间结构为正四面体形。(2)AsCl3：As的价电子对数＝3＋×(5－3×1)＝3＋1＝4，As采用sp3杂化，因为中心原子上有1对孤电子对，故分子空间结构为三角锥形。(3)SeO：Se的价电子对数＝4＋×(6＋2－4×2)＝4＋0＝4，Se采用sp3杂化，因为中心原子上没有孤电子对，故离子空间结构为正四面体形。(4)BCl3：B采用sp2杂化，三个杂化轨道分别与三个Cl形成σ键，没有孤电子对，分子空间结构为平面三角形。(5)PH3：P采用sp3杂化，其中一个杂化轨道上有一对电子不参与成键，另外三个杂化轨道分别与三个H形成σ键，由于一对孤电子对的存在，三个H不可能平均占据P周围的空间，而是被孤电子对排斥到一侧，形成三角锥形结构。(6)NO：N采用sp2杂化，其中两个杂化轨道分别与两个O形成σ键，另一个杂化轨道有一对孤电子对，未杂化的p轨道与两个O上的p轨道形成π键，离子空间结构为角形。
11．(1)SeO3的空间结构为______________，SeO的VSEPR模型为______________。
(2)与SeO3互为等电子体的一种阴离子为________(填化学式)。
(3)SCl和PCl3互为等电子体，SCl的空间结构是______________。S—Cl键的键长________P—Cl键的键长(填“>”“＝”或“<”)，原因是____________________。
(4)碳负离子(CH)的空间结构为___________________________________，
与CH互为等电子体的一种分子是________(填化学式)。
【答案】(1)平面三角形 四面体形 (2)CO(或NO、SiO)
(3)三角锥形 ＜ S原子半径小于P原子半径，故S—Cl键要比P—Cl键短
(4)三角锥形 NH3(或PH3)
【解析】(1)SeO3的中心原子Se原子的价电子对数是3，且不存在孤电子对，所以其空间结构为平面三角形；SeO的中心原子Se原子的层电子对数是3＋＝4，所以其VSEPR模型为四面体形。(2)等电子体的原子总数相同、价电子总数相同，故与SeO3互为等电子体的阴离子为CO、NO或SiO。(3)SCl中中心原子S原子的价电子对数＝σ键个数＋孤电子对数＝3＋×(6－1－3×1)＝4，且含1对孤电子对，所以其空间结构为三角锥形；键长与形成键的原子半径有关，S原子半径小于P原子半径，故S—Cl键键长比P—Cl键键长小。(4)CH中中心原子C原子的价电子对数＝3＋×(4＋1－3×1)＝4，且含1对孤电子对，故其空间结构为三角锥形；等电子体的原子总数相等、价电子总数相等，因此与CH互为等电子体的分子可以为NH3或PH3。
12．已知原子总数相同、价电子总数相等的微粒称为等电子体，等电子体的结构相似。据此回答下列问题：
(1)SCN－、NO的价电子总数都是16，因此它们的结构与第二周期中的两种元素组成的________分子的结构相似，该分子呈________形。
(2)CO、NO等微粒具有相同的通式AX3，且价电子总数都是________，因此它们的结构与由ⅥA族的两种元素组成的________分子的结构相似，呈________形。
【答案】(1)CO2或N2O 直线 (2)24 SO3 平面三角
13．试回答下列问题：
(1)利用价层电子对互斥理论推断下列分子或离子的立体构型：
SeO3________；SCl2________；NO________；
NO________；HCHO________；HCN________。
(2)利用价层电子对互斥理论推断键角的大小：
①甲醛中H—C—H的键角________120°(填“＞”“＜”或“＝”，下同)；
②SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角________120°；
③PCl3分子中，Cl—P—Cl的键角________109.5°。
【答案】(1)平面三角形 V形 直线形 V形 平面三角形 直线形
(2)①＜ ②＜ ③＜
【解析】(1)SeO3中，Se的价层电子对数为×(6＋0)＝3，孤电子对数为0，SeO3为平面三角形；SCl2中，S的价层电子对数为×(6＋2)＝4，孤电子对数为2，SCl2为V形；NO中，N的价层电子对数为×(5－1)＝2，孤电子对数为0，NO为直线形；NO中，N的价层电子对数为×(5＋1)＝3，孤电子对数为1，NO为V形；HCHO分子中有1个双键，看作1对成键电子，2个C—H单键为2对成键电子，C原子的价层电子对数为3，且无孤电子对，所以HCHO分子的空间构型为平面三角形；HCN分子的结构式为H—C≡N，含有1个C≡N三键，看作1对成键电子，1个C—H单键为1对成键电子，故C原子的价层电子对数为2，且无孤电子对，所以HCN分子的空间构型为直线形；(2)甲醛为平面形分子，由于C===O与C—H之间的排斥作用大于2个C—H之间的排斥作用，所以甲醛分子中C—H键与C—H键的夹角小于120°。SnBr2分子中，Sn原子的价电子对数目是＝3，成键电子对数＝2，孤电子对数＝1，由于孤电子对与Sn—Br键的排斥作用大于Sn—Br键之间的排斥作用，故Br—Sn—Br的键角＜120°。PCl3分子中，P的价层电子对数为×(5＋3)＝4，含有1对孤电子对，由于孤电子对与P—Cl键的排斥作用大于P—Cl键之间的排斥作用，所以Cl—P—Cl的键角小于109.5°。
14．A、B、C、D、E为五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：
微粒 A B C D E
原子核数 双核 多核 单核 多核 多核
电荷数 1－ 0 2＋ 1＋ 0
其中：B是由极性键构成的4原子分子，A和D可以形成B和E。
(1)A、C、E的化学式是：A________，C________，
E________。
(2)B分子是________分子(填“极性”或“非极性”)，室温下，等物质的量的B与盐酸反应后，溶液pH________7(填“＜”“＞”或“＝”)。
(3)B、E两种分子的空间构型分别为：B________，
E________。
【答案】(1)OH－ Mg2＋ H2O (2)极性 ＜ (3)三角锥形 V形
【解析】常见的10电子微粒有：(1)分子：CH4、NH3、H2O、HF、Ne；(2)离子：Na＋、Mg2＋、Al3＋、F－、O2－、N3－、OH－、NH、H3O＋等。据题给信息可知A为OH－、C为Mg2＋、B为NH3、D为NH、E为H2O。
1．下列描述中正确的是( )
A．CS2分子的空间构型为V形 B．ClO的空间构型为平面三角形
C．SF6中每个原子均满足最外层8电子稳定结构 D．SiF4和SO的中心原子均为sp3杂化
【答案】D
【解析】A项，CS2分子中C原子形成2个σ键，孤电子对数为0，应为直线形分子，故A错误；B项，ClO中Cl原子形成3个σ键，孤电子对数为＝1，应为三角锥形分子，故B错误；C项，SF6中S原子最外层电子数为6＋6＝12，故C错误；D项，SiF4分子中Si原子形成4个σ键，孤电子对数为0，为sp3杂化，SO中S原子形成3个σ键，孤电子对数为＝1，为sp3杂化，故D正确。
2．根据价电子对互斥理论及杂化轨道理论判断NF3分子的空间构型和中心原子的杂化方式为( )
A．直线形，sp1杂化 B．三角形，sp2杂化
C．三角锥形，sp2杂化 D．三角锥形，sp3杂化
【答案】D
【解析】在NF3分子中N原子价电子对数为1/2×(5＋3×1)＝4，孤对电子数4－3＝1，与其相连的原子数为3，根据理论可推知中心原子的杂化方式为sp3杂化，空间构型为三角锥形。
3．下列对应关系不正确的是( )
选项 A B C D
中心原子所在族 ⅣA ⅤA ⅣA ⅥA
分子通式 AB4 AB3 AB2 AB2
立体结构 正四面体形 平面三角形 直线形 Ⅴ形
【答案】B
【解析】当中心原子在ⅤA族时，AB3分子应是三角锥形。当中心原子在ⅣA族时，AB4分子是正四面体形，当中心原子在ⅣA族时，AB2分子是直线形，当中心原子在ⅥA族时，AB2分子是Ⅴ形。
4．下列粒子的VSEPR模型为四面体且其空间结构为V形的是( )
A．SO2 B．SO42- C．H3O+ D．OF2
【答案】D
【解析】A项，SO2中S原子价电子对数为，有1个孤电子对，VSEPR模型为平面结构，其空间结构为V形，故不选A；B项，SO42-中S原子价电子对数为，无孤电子对，VSEPR模型为四面体，其空间结构为正四面体，故不选B；C项，H3O+中O原子价电子对数为，有1个孤电子对，VSEPR模型为四面体，其空间结构为三角锥，故不选C；D项，OF2中O原子价电子对数为，有2个孤电子对，VSEPR模型为平四面体，其空间结构为V形，故选D。
5．多核离子所带电荷可以认为是中心原子得到或失去电子导致，根据VSEPR模型，下列离子中所有原子都在同一平面的一组是( )
A．NO和NH B．H3O＋和ClO C．NO和CH D．PO和SO
【答案】A
【解析】根据三点共面，A项正确；根据价层电子对互斥理论，B项H3O＋中的氧原子上有一对孤电子对，故H3O＋为三角锥形；ClO中的氯原子有一对孤电子对，故ClO为三角锥形，C项中CH中C原子上有一对孤电子对，CH亦为三角锥形；D项中的PO、SO均为正四面体形。
6．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，也可互称为等电子体。等电子体的结构相似、物理性质相近。根据上述原理，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
【答案】A
【解析】由题中信息可知，只要算出分子中各原子的最外层电子数之和即可判断。B的最外层电子数为3；C的最外层电子数为4；N、P的最外层电子数为5；O、S的最外层电子数为6；F、Cl的最外层电子数为7。
7．原子数目和价电子总数都相等的分子或离子互为等电子体，等电子体具有相似的空间构型。下列各组分子或离子的空间构型不相似的是( )
A．O3和SO2 B．N2O和CO2 C．CO和N2 D．CS2和NO2
【答案】D
【解析】A项，O3的原子数为3，价电子数为18，SO2的原子数为3，价电子数为18，两者互为等电子体，空间构型相似，故A不符合题意；B项，N2O的原子数为3，价电子数为16，CO2的原子数为3，价电子数为16，两者互为等电子体，空间构型相似，故B不符合题意；C项，CO的原子数为2，价电子数为10，N2的原子数为2，价电子数为10，两者互为等电子体，空间构型相似，故C不符合题意；D项，CS2的原子数为3，价电子数为16，NO2的原子数为3，价电子数为17，两者不互为等电子体，空间构型不相似，故D符合题意；故选D。
8．用层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间结构，也可推测键角大小，下列判断正确的是( )
A．CS2是角形分子 B．SnBr2键角大于120°
C．BF3是三角锥形分子 D．NH键角等于109°28′
【答案】D
【解析】CS2中中心原子C原子的孤电子对数为×(4－2×2)＝0，价电子对数为2＋0＝2，VSEPR模型为直线形，C原子上没有孤电子对，则CS2是直线形分子，A项错误；SnBr2中中心原子Sn原子上的孤电子对数为×(4－2×1)＝1，σ键个数为2，价电子对数为2＋1＝3，VSEPR模型为平面三角形，由于孤电子对与成键电子对间的排斥作用大于成键电子对间的排斥作用，故SnBr2的键角小于120°，B项错误；BF3中中心原子B原子上的孤电子对数为×(3－3×1)＝0，σ键个数为3，价电子对数为3＋0＝3，VSEPR模型为平面三角形，B原子上没有孤电子对，BF3是平面三角形分子，C项错误；NH中中心原子N原子上的孤电子对数为×(5－1－4×1)＝0，σ键个数为4，价电子对数为4＋0＝4，VSEPR模型为正四面体形，N原子上没有孤电子对，NH的空间结构为正四面体形，键角等于109°28′，D项正确。
9．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、CO2都是直线形的分子 B．H2O键角为，O3键角为
C．BF3和PCl5都是三角锥形的分子 D．CO32-、SO3都是平面三角形的粒子
【答案】D
【解析】A项，SO2中中心S原子价层电子对数为，为sp2杂化，有1个孤电子对，分子空间构型为V形，CO2是直线形的分子，故A错误；B项，H2O中心O原子价层电子对数为，为sp3杂化，有2个孤电子对，分子空间构型为V形，键角为104.5°；O3中心O原子价层电子对数为，为sp2杂化，有1个孤电子对，分子空间构型为V形，键角小于180°，故B错误；C项，BF3中中心B原子价层电子对数为，为sp2杂化，没有孤电子对，为平面三角形，PCl5中中心P原子价层电子对数为，为sp3杂化，有一对孤电子对，为三角锥形，故C错误；D项，CO32-中中心C原子价层电子对数为，为sp2杂化，没有孤电子对，是平面三角形；SO3中中心S原子价层电子对数为，为sp2杂化，没有孤电子对，为平面三角形，故D正确；故选D。
10．下列离子的VSEPR模型与其空间结构一致的是( )
A．SO32- B．ClO4- C．NO2- D．ClO3-
【答案】B
【解析】A项，亚硫酸根离子中硫原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1，离子的VSEPR模型为正四面体形，空间结构为三角锥形，所以离子的空间结构模型与空间结构不一致，故A错误；B项，高氯酸根离子中氯原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为0，离子的VSEPR模型和空间结构都为正四面体形，所以离子的空间结构模型与空间结构一致，故B正确；C项，亚硝酸根离子中氮原子的价层电子对数为3，孤对电子对数为1，离子的VSEPR模型为三角锥形，空间结构为V形，所以离子的空间结构模型与空间结构不一致，故C错误；D项，氯酸根离子中氯原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为1，离子的VSEPR模型为正四面体形，空间结构为三角锥形，所以离子的空间结构模型与空间结构不一致，故D错误；故选B。
11．反应CaCO3+2HCl=CaCl2+H2O+CO2↑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
C．键角由大到小的顺序为CO2＞CO32-＞H2O
D．根据VSEPR模型可知，CaCl2的空间结构为直线形
【答案】C
【解析】A项，二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数为2，孤对电子对数为0，分子的空间构型为直线形，水分子中氧原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为2，分子的空间构型为V形，二者空间结构不同，故A错误；B项，碳酸根离子中碳原子的的价层电子对数为3，分子的VSEPR模型为平面三角形，故B错误；C项，二氧化碳分子中碳原子的价层电子对数为2，孤对电子对数为0，分子的空间构型为直线形，键角为180°，碳酸根离子中碳原子的的价层电子对数为3，分子的VSEPR模型为平面三角形，键角为120°，水分子中氧原子的价层电子对数为4，孤对电子对数为2，分子的空间构型为V形，键角约为105°，则二氧化碳、碳酸根离子、水的键角依次减小，故C正确；D项，氯化钙为离子化合物，不能用VSEPR模型预测氯化钙的空间结构，故D错误；故选C。
12．试回答下列问题：
(1)指出下列分子或离子的空间构型：PO________；CS2________________。
(2)有两种活性反应中间体微粒，它们的微粒中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据如图所示的两种微粒的球棍模型，写出相应的化学式：A________；B________。
(3)按要求写出由第2周期非金属主族元素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________。
(4)下列微粒的键角由大到小的顺序为________(填序号)。
①HCN ②SiF4 ③SCl2 ④CO ⑤H3O＋
【答案】(1)正四面体形 直线形 (2)CH CH
(3)BF3 NF3 CF4 (4)①④②⑤③
【解析】(1)PO中P原子采取sp3杂化，空间构型为正四面体形；CS2分子的空间构型与CO2一样，为直线形。(2)含有1个碳原子和3个氢原子且为平面结构的微粒应该是CH，中心碳原子采取sp2杂化。含有1个碳原子和3个氢原子且为三角锥形结构的微粒应该是CH，中心碳原子采取sp3杂化。(3)第2周期的五种非金属主族元素原子B、C、N、O、F构成的分子中，平面三角形分子为BF3，三角锥形分子为NF3，正四面体形分子为CF4。(4)①HCN为直线形分子(中心碳原子采取sp杂化)，键角为180°；②SiF4为正四面体形结构，键角为109.5°；③SCl2为V形结构，键角接近104.5°；④CO为平面三角形结构，键角为120°；⑤H3O＋为三角锥形结构，键角接近107.3°。所以键角由大到小的顺序为①④②⑤③。
13．X、Y、Z均为短周期元素，可形成X2Z和YZ2两种化合物。X、Y、Z的原子序数依次增大，X原子的K层的电子数目只有一个，Y位于X的下一周期，它的最外层电子数比K层多2个，而Z原子核外的最外层电子数比次外层电子数少2个。
(1)它们的元素符号分别为X________；Y________；Z________；
(2)用价电子对互斥理论判断：
物质 价电子对数 轨道杂化形式 分子的形状
成键电子对数 孤电子对数
X2Z
YZ2
【答案】(1)H C S (2)
物质 价电子对数 轨道杂化形式 分子的形状
成键电子对数 孤电子对数
X2Z 2 2 sp3 V形
YZ2 2 0 sp1 直线形
【解析】X原子的K层(第一层)的电子数只有一个，可知X为氢原子；Y位于X的下一周期，即为第二周期元素，它的最外层电子数比K层多2个，则其原子结构示意图为，故Y为C元素；Z原子核外的最外层电子数比次外层电子数少2个，且原子序数：Z>Y，则Z为S元素。从而推知X2Z为H2S，YZ2为CS2。
14．等电子体的结构相似、物理性质相近，称为等电子原理。如N2和CO为等电子体。下表为部分元素等电子体分类、空间构型表。
等电子体类型 代表物质 空间构型
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 四面体形
试回答下列问题：
(1)下面物质分子或离子的空间构型：
BrO________，CO________，PO________。
(2)由第二周期元素组成，与F2互为等电子体的离子有________。
(3)C2O和________是等电子体，C2O离子具有较强的还原性，它能使酸性KMnO4溶液褪色，Mn原子在元素周期表中的位置是__________，价电子构型为________________。
(4)HN3称为叠氮酸，常温下为无色有刺激性气味的液体。N的空间构型是________，与N互为等电子体的分子的化学式为________(写一种)。NH的电子式为________。
(5)已知H3B·NH3在一定条件下可逐步释放出氢气最终转化为氮化硼，因此可作为储氢材料。H3B·NH3的等电子体的化学式为________。
【答案】(1)三角锥形析研究 平面三角形 ) 四面体形
(2)O22-(1分) (3)N2O4(1分) 第四周期第ⅦB族 3d54s2
(4)直线形 CO2(或N2O、CS2，写1个即可)
(5)C2H6
【解析】(1)互为等电子体的物质结构相似。BrO为四原子26电子体，所以其结构与SO相似，为三角锥形；CO为四原子24电子体，与SO3的结构相似，为平面三角形；同理可知PO为正四面体形。(2)F2为双原子18电子体，所以由第二周期元素组成，与F2互为等电子体的离子有O22-。(3)用N原子替换C2O中的C的原子可得等电子体N2O4。Mn的原子序数为25，价电子排布式为3d54s2，由周期序数＝电子层数，价电子数＝族序数，Mn位于第四周期第ⅦB族。(4)CO与N2互为等电子体，用CO替换N2，用O替换N－，可知N与CO2互为等电子体，结构相似，所以是直线形。用S替换CO2中的2个O原子可得等电子体CS2，用N2替换CO2中的CO可得等电子体N2O。用O替换NH中的N－，可知H2O与NH互为等电子体。所以NH为V形空间构型。(5)BN与C2电子数相同，所以用C2替换BN可得H3B·NH3的等电子体C2H6。
