(共63张PPT)
第二节 分子的立体构型
第1课时 价层电子对
互斥理论
一、形形色色的分子
1.三原子分子的立体构型:有_____形和__形两种,如:
必备知识·自主学习
直线
V
2.四原子分子:大多数采取_________形和_______形两种立体构型,如:
平面三角
三角锥
3.五原子分子:可能立体构型更多,最常见的是_________形,如:
正四面体
【自主探索】
(1)硫化氢分子中,两个H—S键的夹角都接近90°,推测H2S分子的立体构型是怎样的?
提示:V形。
(2)科学家研制出有望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(如图所示)。已知该分子中N—N—N键角都是108.1°。试推测四个氮原子围成的空间是空间正四面体吗?
提示:不是。由于N—N—N键角都是108.1°。所以四个氮原子围成的空间不是正四面体而是三角锥形。
二、价层电子对互斥模型
1.价层电子对互斥理论(VSEPR 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___________和未成键的_________)之间由于存在排斥力,
将使分子的几何构型总是采取电子对_________最小的那种构型,以使彼此之间
斥力最小,分子或离子的体系能量_____,_______。
σ键电子对
孤电子对
相互排斥
最低
最稳定
2.价层电子对的空间构型(即VSEPR模型):
电子对数目:
2
3
4
VSEPR模型:
_______ ___________
___________
直线形
平面三角形
正四面体形
3.VSEPR模型应用——预测分子立体构型:
(1)中心原子不含孤电子对的分子。
中心原子不含孤电子对的分子,VSEPR模型与分子的立体构型一致。
(2)中心原子含孤电子对的分子。
中心原子若有孤电子对,孤电子对也要占据中心原子的空间,并与成键电子对互相排斥。则VSEPR模型与分子的立体构型不一致。
推测分子的立体模型必须略去VSEPR模型中的孤电子对。
【自主探索】
(1)BF3分子的立体构型为___________,NF3分子的立体构型为_________。
(2)已知H2O、NH3、CH4三种分子中,键角由大到小的顺序是CH4>NH3>H2O,请分析
可能的原因是______________________________________________________
__________________________________________________________________
___________。
平面三角形
三角锥形
CH4分子中的碳原子没有孤电子对,NH3分子中氮原子上有1对孤
电子对,H2O分子中氧原子上有2对孤电子对,对成键电子对的排斥作用增大,
故键角减小
关键能力·合作学习
知识点 用价层电子对互斥理论推测分子的立体构型?
1.价层电子对互斥理论的基本要点:
(1)在ABn型分子中,中心原子A的周围配置的原子或原子团的几何构型,主要决定于中心原子价电子层中电子对(包括成键电子对和未成键的孤电子对)的互相排斥作用,分子的几何构型主要采取电子对相互排斥作用最小的那种结构。
(2)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,则价层电子对互斥理论把双键或三键作为一个电子对看待。
(3)价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律:
孤电子对-孤电子对>孤电子对-成键电子对>成键电子对-成键电子对
2.用价层电子对理论判断共价分子或离子立体构型的一般规则:
(1)确定中心原子价电子层中电子对数。
①σ键电子对:可由分子式确定,例如H2O中的中心原子为O,O有2对σ键电子对。
②中心原子上的孤电子对=
(a-xb)(式中:a为中心原子的价电子数,对主族元
素来说,价电子数等于原子的最外层电子数;x为与中心原子结合的原子数;b为
与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,氢为1,其他原子等于“8-该原子
的价电子数”)。
对于阴(阳)离子来说,a为中心原子的价电子数加上(或减去)离子的电荷数,x和
b的计算方法不变。
③中心原子的价层电子对数=σ键电子对数+
(a-xb)。
(2)根据中心原子(A)周围的电子数,找出相对应的理想几何结构图形,如果出现奇数电子(有一个成单电子),可把这个单电子当作电子对来看待。
(3)画出结构图,把配位原子排布在中心原子(A)周围,每一对电子连1个配位原子,剩下的未结合的电子对便是孤电子对。
(4)根据孤电子对、成键电子对之间相互斥力的大小,确定排斥力最小的稳定结构,并估计这种结构对理想几何构型的偏离程度。
3.分子或离子的立体构型的确定:
在确定了分子中σ键电子对数和中心原子上的孤电子对数后,可以依据下面的方法确定相应的较稳定的分子立体构型。
σ键电子对数+孤电子对数=价层电子对数
【拓展深化】判断分子或离子立体构型“三步曲”
第一步:确定中心原子上的价层电子对数
a为中心原子的价电子数(对离子来说,共价电子数减去或加上离子的电荷数),
b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,x为与中心原子结合的原子数。
如N
的中心原子为N,a=5-1,b=1,x=4,所以中心原子孤电子对数=
(a-x
b)
=
×(4-4×1)=0。
第二步:确定价层电子对的立体构型
由于价层电子对之间的相互排斥作用,它们趋向于尽可能相互远离,这样已知价层电子对的数目,就可以确定它们的立体构型。
第三步:分子或离子立体构型的确定
价层电子对有成键电子对和孤电子对之分,价层电子对的总数减去成键电子对数,得孤电子对数。根据成键电子对数和孤电子对数,可以确定相应的较稳定的分子或离子立体构型。
【合作探究】
(1)价层电子对互斥理论说明的是分子的立体构型吗?
提示:不是。价层电子对互斥理论说明的是价层电子对的立体构型,而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型,不包括孤电子对。
(2)价层电子对的立体构型与分子的立体构型一定一致吗?
提示:不一定。当中心原子无孤电子对时,两者的构型一致,中心原子有孤电子对时,两者的构型不一致。
【典例示范】
【典例】有下列分子或离子:①CS2,②PCl3,③H2S,④CH2O,⑤H3O+,⑥N
,
⑦BF3,⑧SO2。
微粒立体构型
选项序号
直线形
V形
平面三角形
三角锥形
正四面体形
【解题指南】解答本题需要注意以下两点:
(1)利用价层电子对互斥理论判断分子或离子的立体构型;
(2)成键电子对与孤电子对共同决定微粒的立体构型。
【解析】中心原子上孤电子对数及粒子的立体构型如下表。
ABn
中心原子
孤电子对数
分子或离子
分子或离子
的立体构型
AB2
0
CS2
直线形
AB3
CH2O、BF3
平面三角形
AB4
正四面体形
AB2
1
SO2
V形
AB3
PCl3、H3O+
三角锥形
AB2
2
H2S
V形
答案:
微粒立体构型
选项序号
直线形
①
V形
③⑧
平面三角形
④⑦
三角锥形
②⑤
正四面体形
⑥
【母题追问】(1)题给八种微粒中,价层电子的立体构型和分子(或离子)的立体
构型一致的是________。?
提示:当中心原子孤电子对数为0时,价层电子的立体构型与分子(或离子)的立
体构型一致,符合的有CS2、CH2O、N
和BF3。
答案:①④⑥⑦
(2)PCl3、H2S、N
的价层电子对数相同,VSEPR模型相同,键角从大到小的
顺序为________。?
提示:VSEPR模型相同的微粒,中心原子孤电子对数目越多,键角越小。
答案:N
、PCl3、H2S。
【规律方法】
(1)中心原子价层电子对数n
(2)价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律:孤电子对-孤电子对>孤电子对-成键电子对>成键电子对-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。
【素养训练】
1.下列各组微粒中心原子的价层电子对数计算代数式正确的是
( )
A.BCl3
:3+
B.SO2-
3:3+
C.H3O+:
3+
D.CS2:2+
【解析】选C。BCl3
的价层电子对数为3,A错误;S
中心原子的价层电子对数为4,B错误;H3O+
中心原子的价层电子对数为4,C正确;CS2中心原子的价层电子对数分别为2,D错误。
2.(2020·盐城高二检测)下列分子中,各原子均处于同一平面上的是
( )
A.NH3 B.CCl4 C.PCl3 D.CH2O
【解析】选D。由价层电子对互斥理论可知:A、C为三角锥形,B为正四面体形,D为平面三角形。
3.(2020·成都高二检测)下列分子或离子的中心原子未用来成键的电子对
最多的是
( )
A.N
B.NH3
C.H2O
D.BCl3
【解析】选C。N
中各原子的最外层电子全部参与成键,NH3中氮原子的最外层上有1对电子未参与成键,H2O中氧原子上有2对电子未参与成键,BCl3的中心原子为硼原子,其外层电子全部参与成键。
【补偿训练】
用价层电子对互斥理论推测下列分子或离子的立体构型:
【解析】根据各分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VSEPR模型和分子或离子的立体构型。
答案:
【课堂小结】
【三言两语话重点】
(1)1个公式:
中心原子的价层电子对数=σ键电子对数+
(a-xb)。
(2)2个对应:价层电子对数→VSEPR模型;VSEPR模型→分子构型。
(3)5个形状:直线形、V形、三角锥、平面三角形、四面体形。
课堂检测·素养达标
1.硒(Se)是第ⅥA族元素,则SeS3分子的价层电子对互斥模型和分子
构型分别是
( )
A.正四面体形、三角锥形
B.正四面体形、平面三角形
C.平面三角形、三角锥形
D.平面三角形、平面三角形
【解析】选D。
SeS3中的Se价层电子对数为3,故其分子的价层电子对互斥模型为平面三角形,由于中心原子无孤电子对,故立体构型也是平面三角形,D项正确。
2.(2020·枣庄高二检测)用价层电子对互斥理论判断N
的立体构型为
( )
A.正四面体
B.V形
C.三角锥形
D.平面三角形
【解析】选D。N
中,中心原子N上的价层电子对数为
×(5+1)=3,VSEPR模
型为平面三角形,又因为其孤电子对数为0,即价层电子对全部用于形成σ键,
故N
为平面三角形。
3.(2020·南宁高二检测)下列分子或离子的中心原子,带有一对孤电子对的
是
( )
①BeCl2
②CH4
③NH3
④CH2O
⑤SO2
⑥H2S
⑦C
⑧N
A.②③⑤⑥⑦
B.③⑦⑧
C.④⑥⑧
D.③⑤
【解析】选D。根据中心原子上的孤电子对数=
(a-xb),可以计算出各微粒中心原子上的孤电子对数分别为0、0、1、0、1、2、0、0,故含有一对孤电子对的是③⑤。
4.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.N
和N
B.H3O+和Cl
C.N
和C
D.P
和S
【解析】选A。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;Cl
中的氯原子有一对孤电子对,
故Cl
为三角锥形,C项中C
中C原子上有一对孤电子对,C
亦为三角锥
形;D项中的P
、S
均为正四面体形。
【补偿训练】
(2020·泉州高二检测)SF6是一种无色气体,且具有很强的稳定性,可用于灭火。下列有关说法中正确的是
( )
A.电负性:S>F
B.SF6分子是正四面体结构
C.SF6分子中硫原子周围无孤电子对
D.氟原子的电子排布图(轨道表示式)为
【解析】选C。F电负性最大,A项错误;SF6分子中硫原子有6对价层电子对,不是正四面体结构,B项错误;D项违背泡利原理,错误。
【素养新思维】
5.用价层电子对互斥理论推测下列分子或离子的空间构型:
BeBr2________,OF2________,AlCl3________,?
NF3________,N
________,Si
________。?
【解析】根据各分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VSEPR模型和分子的空间构型。
答案: 直线形 V形 平面三角形 三角锥形 直线形 平面三角形
【方法规律】确定ABm型分子或离子立体构型的思路
1.σ键电子对数+中心原子上的孤电子对数=中心原子上的价层电子对数
VSEPR模型
分子或离子的立体构型。
2.确定分子或离子的立体构型。
①若中心原子A无孤电子对,则分子或离子的立体构型为价层电子对的立体构
型—VSEPR模型。
②若中心原子A有孤电子对,则分子或离子的立体构型为略去中心原子孤电子
对后的成键电子对的立体构型。
【补偿训练】
1.已知A、B、C、D、E代表五种元素。A元素的三价离子3d能级处于半充满;B元素原子的最外层电子数是内层电子总数的2倍;C的原子轨道中有2个未成对的电子,且与B可形成两种常见的气体;D的原子序数小于A,D与C可形成DC2和DC3两种分子,且DC2是极性分子,DC3是非极性分子;E是短周期元素中除了稀有气体外原子半径最大的元素。试回答下列问题:
(1)写出A元素基态原子的电子排布式:________________。?
(2)B、C、D三种元素的电负性由大到小的顺序为____________(写元素符号)。?
(3)E与C以1∶1形成的物质的电子式为________________。?
(4)用VSEPR理论判断DC3分子的立体结构为_______。?
(5)元素周期表中第一电离能最大的元素是________(填元素符号)。?
【解析】由已知可推知,A:Fe,B:C,C:O,D:S,E:Na。
(1)A元素基态原子的电子排布式为
1s22s22p63s23p63d64s2。
(2)B、C、D分别对应的是C、O、S,它们的电负性由大到小的顺序为O>S>C。
(3)E与C以1∶1形成的物质是Na2O2。
(5)在元素周期表中第一电离能最大的元素是He。
答案:(1)1s22s22p63s23p63d64s2
(2)O>S>C (3)
(4)正三角形 (5)He
2.短周期元素D、E、X、Y、Z的原子序数逐渐增大,它们的最简单氢化物分子的立体构型依次是正四面体形、三角锥形、正四面体形、V形、直线形。回答下列问题:
(1)Z的氢化物的结构式为________,HZO分子的中心原子价层电子对数的计算式为________,该分子的立体构型为________。?
(2)Y的价层电子排布式为________,Y的最高价氧化物的VSEPR模型为________。?
(3)X与Z形成的最简单化合物的化学式是________,该分子中的键角是________。?
(4)D、E的最简单氢化物的分子立体构型分别是正四面体形与三角锥形,这是因为________(填字母)。?
a.两种分子的中心原子的价层电子对数不同
b.D、E的非金属性不同
c.E的氢化物分子中有一对孤电子对,而D的氢化物分子中没有
【解析】由题意可推出D、E、X、Y、Z分别为C、N、Si、S、Cl。HClO中氧原子
是中心原子,价层电子对数=2+
×(6-1×1-1×1)=4,所以HClO分子的立体构型
为V形。SO3中硫原子的价层电子对数为3,VSEPR模型为平面三角形。SiCl4是正
四面体结构,键角为109°28′。CH4、NH3的中心原子价层电子对数均为4,分子
构型不同的根本原因是NH3分子中有孤电子对而CH4分子中没有,分子构型与元素
的非金属性强弱无关。
答案:(1)H—Cl 2+
×(6-1×1-1×1) V形
(2)3s23p4 平面三角形 (3)SiCl4 109°28′ (4)c课时素养评价
七 价层电子对互斥理论
(40分钟 70分)
一、选择题(本题包括8小题,每小题5分,共40分)
1.(2020·洛阳高二检测)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
【解析】选B。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。
【补偿训练】
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.H2O与BeCl2为V形
B.CS2与SO2为直线形
C.BF3与PCl3为三角锥形
D.SO3与C为平面三角形
【解析】选D。H2O为V形,而BeCl2为直线形,A错误;CS2为直线形,而SO2为V形,B错误;BF3为平面三角形,PCl3为三角锥形,C错误;SO3与C为平面三角形,D正确。
2.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°,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与成键电子对与成键电子对间的斥力之间的大小关系
【解析】选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,将成键电子对压得靠近一点,使其键角变小,A项正确。
3.(2020·西安高二检测)下列分子或离子中,VSEPR模型名称与分子或离子的立体构型名称不一致的是
( )
A.CO2 B.H2O C.C D.CCl4
【解析】选B。CO2分子中每个氧原子和碳原子形成两对共用电子对,所以碳原子价层电子对数是2,且不含孤电子对,为直线形结构,VSEPR模型与分子立体构型一致,A不选;水分子中价层电子对数=2+×(6-2×1)=4,VSEPR模型为正四面体结构;含有2对孤电子对,略去孤电子对后,实际上其空间构型是V形,VSEPR模型与分子立体构型不一致,B选;C的中心原子碳原子上含有3个σ
键,中心原子上的孤电子对数=(4+2-2×3)=0,所以C的空间构型是平面三角形,VSEPR模型与分子立体构型一致,C不选;CCl4分子中中心原子碳原子价层电子对数=σ键数+孤电子对数=4+(4-1×4)=4,VSEPR模型为正四面体结构,中心原子不含有孤电子对,分子构型为正四面体结构,VSEPR模型与分子立体构型一致,D不选。
【补偿训练】
用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的立体构型,有时也能用来推测键角大小,下列判断正确的是
( )
A.SO2、CS2、HI都是直线形分子
B.BF3键角大于120°
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
【解析】选C。A项SO2分子中含有孤电子对,不是直线形分子,是V形分子,A错误;B项BF3键角为120°,B错误;C项COCl2、BF3、SO3是平面三角形分子,C正确;D项PCl3、NH3是三角锥形分子,PCl5是三角双锥形分子,D错误。
4.(2020·武汉高二检测)有关NH3分子的结构分析正确的是
( )
A.中心原子孤电子对数为0,分子为平面三角形,键角为120°
B.中心原子孤电子对数为0,分子为三角锥形,键角为107°
C.中心原子孤电子对数为1,分子为三角锥形,键角为107°
D.中心原子孤电子对数为1,分子为平面三角形,键角为109°28′
【解析】选C。氮原子上的孤电子对数=(5-3×1)=1,NH3为三角锥形。
5.下列分子的立体结构模型不正确的是
( )
【解析】选B。SF2的价层电子对数为4,孤电子对数为2,所以立体构型为V形,A正确;H2S的价层电子对数为4,孤电子对数为2,所以立体构型为V形,B不正确;AsCl3的价层电子对数为4,孤电子对数为1,所以立体构型为三角锥形,C正确;CH4的立体构型为正四面体形,D正确。
6.H2O2的结构式为H—O—O—H,O2F2的结构式为F—O—O—F,下列有关H2O2与O2F2的说法不正确的是
( )
A.分子的立体构型均为直线形
B.分子中σ键数目相同
C.每个O原子有2对孤电子对
D.O原子的价层电子对数为4
【解析】选A。H2O2与O2F2分子相当于有两个V形结构,A项错误;由结构式可知每个分子均含有3个σ键,B项正确;H2O2与O2F2中氧原子的价层电子对数均为4,而且均有2对孤电子对,C、D两项均正确。
7.根据价层电子对互斥理论,判断下列分子或离子的立体构型正确的是( )
编号
分子式
价层电子对互斥模型
分子或离子的立体构型
①
COCl2
平面三角形
平面三角形
②
HCHO
平面三角形
三角锥形
③
I
四面体形
平面三角形
④
N
平面三角形
平面三角形
A.①②
B.②③
C.②④
D.①④
【解析】选D。COCl2分子的价层电子对数为3,价层电子对互斥模型为平面三角形,不含孤电子对,分子立体构型为平面三角形,①正确;甲醛(H2CO)分子的价层电子对数为3,价层电子对互斥模型为平面三角形,没有孤电子对,分子的立体构型为平面三角形,②错误;I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,分子的立体构型为三角锥形,③错误;N中N原子价层电子对数为3,价层电子对互斥模型为平面三角形,不含孤电子对,分子立体构型为平面三角形,④正确。
8.下列说法中正确的是
( )
A.NO2、BF3、NCl3分子中所有原子的最外层电子都满足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.N的电子式为,离子呈平面正方形结构
D.PH3分子中有一对未成键的孤电子对,键角小于109°28′
【解析】选D。NCl3分子的电子式为,分子中各原子都满足8电子稳定结构,而BF3电子式为,硼原子未达8电子稳定结构,A错误;P4为正四面体形分子,但其键角为60°,B错误;N为正四面体形结构而非平面正方形结构,C错误;PH3分子中P原子价层电子对数为4,价层电子对互斥模型为四面体形,含有一对孤电子对,由于孤电子对对成键电子对排斥力大,键角小于
109°28′。
二、非选择题(本题包括2小题,共30分)
9.(10分)(2019·南京高二检测)(1)CNS-、N具有相同的通式:AX2,它们的价电子总数都是16,因此它们的结构和由第2周期两元素组成的________分子的结构相同,呈________形,N的中心原子的价电子数为________。?
(2)C、N等微粒具有相同的通式:____________,它们的价电子总数都是________,因此它们与由ⅥA族两元素组成的___________分子的结构相同,呈________形,C中心原子的价层电子对数为_________。
【解析】互为等电子体应满足的条件:在微粒的组成上,微粒所含原子数目相同;在微粒的构成上,微粒所含价电子数目相同;在微粒的结构上,微粒中原子的空间排列方式相同。(1)中CNS-、N的原子个数都为3,N-、S的价电子数与氧原子相同,均为6,N+与碳原子的价电子数相同,均为4,两者的价电子总数与CO2相同,都是16,所以CNS-、N与CO2为等电子体。(2)中C、N的原子个数都为4,C2-、N-的价电子数与硫原子相同,均为6,所以C、N与SO3为等电子体。
答案:(1)CO2 直线 4 (2)AX3 24 SO3 平面三角 3
10.(20分)(2019·衢州高二检测)(1)利用VSEPR推断分子或离子的空间构型。
P________;CS2________;?AlBr3(共价分子)________。?
(2)有两种活性反应中间体粒子,它们的粒子中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种粒子的球棍模型,写出相应的化学式:
________;?
________。?
(3)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________。?
(4)为了解释和预测分子的空间构型,科学家在归纳了许多已知的分子空间构型的基础上,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分子的立体构型是平面三角形而NF3分子的立体构型是三角锥形的原因是__?_____________________。?
【解析】P是AB4型,成键电子对是4,为四面体形。CS2是AB2型,成键电子对是2,是直线形。AlBr3是AB3型,成键电子对是3,是平面三角形。AB3型,中心原子无孤电子对的呈平面三角形,有一对孤电子对的呈三角锥形,所以分别是C、C。第2周期非金属元素构成的中性分子的化学式,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。
答案:(1)四面体形 直线形 平面三角形
(2)C C (3)BF3 NF3 CF4
(4)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分子中硼原子的3个价电子都与氟原子形成共价键,而NF3分子中氮原子的3个价电子与氟原子形成共价键,还有一对未成键的电子对,占据了氮原子周围的空间,参与相互排斥,形成三角锥形
(20分钟 30分)
一、选择题(本题包括2小题,每小题5分,共10分)
11.下列表达方式或说法正确的是
( )
A.CO2
分子模型示意图:
B.氯化铵的电子式:
C.硫离子的核外电子排布式1s22s22p63s23p4
D.NH3、H2O、CO2三分子中中心原子上孤电子对数最多的是H2O
【解析】选D。二氧化碳为直线形结构,其正确的比例模型为,故A错误;氯化铵是由N和Cl-构成,氯化铵的电子式为,故B错误;硫离子最外层达到8电子稳定结构,其正确的核外电子排布式为1s22s22p63s23p6,故C错误;NH3、H2O、CO2分子中中心原子含有的孤电子对分别为1、2、0,所以水分子中含有的孤电子对最多,故D正确。
12.有AB2分子和AB3分子,下列有关说法中不正确的是
( )
A.若AB2分子构型为直线形,价层电子对数一定等于2
B.若价层电子对数可能为3和4,则AB2分子的立体构型为V形
C.若价层电子对数为3,则AB3分子键角为120°
D.AB2分子和AB3分子的价层电子对数一定不相等
【解析】选D。AB2的价层电子对数为2,则分子构型为直线形,A正确;若价层电子对数为3或4,则分子构型为V形,B正确;若AB3分子价层电子对数为3,则分子构型为平面三角形,键角为120°,C正确;AB2分子的价层电子对数可以为4、3、2;AB3分子的价层电子对数可能为4、3,所以二者的价层电子对数有可能相等,D错误。
二、非选择题(本题包括1小题,共20分)
13.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.分子的立体构型是指分子中的原子在空间的排布,不包括中心原子未成键的孤电子对;
Ⅲ.分子中价层电子对之间的斥力主要顺序为ⅰ.孤电子对之间的斥力>孤电子对与成键电子对之间的斥力>成键电子对之间的斥力;
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。
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分子的立体构型为________,请你预测水分子中∠H—O—H的大小范围并解释原因__???_____________________________________。?
(4)SO2Cl2和SO2F2都属于AX4E0型分子,SO之间以双键结合,S—Cl、S—F之间以单键结合。请你预测SO2Cl2和SO2F2分子的立体构型:________,SO2Cl2分子中
∠Cl—S—Cl________(填“<”“>”或“=”)SO2F2分子中∠F—S—F。?
【解析】(1)因为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,故当价层电子对数为2时,两者理想键角为180°,分子呈直线形。当价层电子对数为4时,理想键角为109°28′,分子呈正四面体形。
(2)CO2分子中C原子的最外层电子都参与成键,没有孤电子对,故CO2属于AX2E0,故在AXnEm中,n+m=2,故为直线形。
(3)在水分子中,O原子上含有两对孤电子对,故H2O分子的立体构型为V形;由于H2O分子属于AX2E2,n+m=4,VSEPR理想模型为正四面体,价层电子对之间的夹角均为109°28′,根据题目信息Ⅲ-ⅰ,应有∠H—O—H<109°28′,实际上
∠H—O—H=105°。
(4)SO2Cl2和SO2F2都属于AX4E0,n+m=4,VSEPR理想模型为正四面体,而S—Cl键和S—F键都是单键,且F原子的得电子能力要强于Cl原子,根据题目信息Ⅲ-ⅲ可知SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl大于SO2F2分子中∠F—S—F。
答案:(1)4 直线形 180°
(2)CO2属于AX2E0,n+m=2,故为直线形
(3)V形 水分子属于AX2E2,n+m=4,VSEPR理想模型为正四面体,价层电子对之间的夹角均为109°28′。根据题目信息Ⅲ-ⅰ,应有∠H—O—H<109°28′
(4)四面体形 >
