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第二章 分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
第二節(jié) 分子的空間結(jié)構(gòu)
第1課時(shí) 分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定 少樣的分子空間結(jié)構(gòu)和價(jià)層電子對(duì)互斥模型
板塊導(dǎo)航
01/學(xué)習(xí)目標(biāo) 明確內(nèi)容要求，落實(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)
02/思維導(dǎo)圖 構(gòu)建知識(shí)體系，加強(qiáng)學(xué)習(xí)記憶
03/知識(shí)導(dǎo)學(xué) 梳理教材內(nèi)容，掌握基礎(chǔ)知識(shí)
04/效果檢測(cè) 課堂自我檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)知識(shí)盲點(diǎn)
05/問(wèn)題探究 探究重點(diǎn)難點(diǎn)，突破學(xué)習(xí)任務(wù)
06/分層訓(xùn)練 課后訓(xùn)練鞏固，提升能力素養(yǎng)
1．知道分子的結(jié)構(gòu)是可以測(cè)定的，紅外光譜技術(shù)是測(cè)定物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本方法；能說(shuō)明紅外光譜等實(shí)驗(yàn)手段在物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用。 2．結(jié)合實(shí)例了解共價(jià)分子具有特定的空間結(jié)構(gòu)，體會(huì)共價(jià)分子的少樣性和復(fù)雜性。能借助實(shí)物模型等建立對(duì)分子的空間結(jié)構(gòu)的直觀認(rèn)識(shí)。 3．能運(yùn)用價(jià)層電子對(duì)互斥模型預(yù)測(cè)簡(jiǎn)單分子的空間結(jié)構(gòu)，發(fā)展學(xué)生的模型認(rèn)知能力。 重點(diǎn)：應(yīng)用價(jià)層電子對(duì)互斥模型預(yù)測(cè)簡(jiǎn)單分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。 難點(diǎn)：中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)的計(jì)算。
一、分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定
1．分子結(jié)構(gòu)測(cè)定的方法：早年的科學(xué)家主要靠對(duì)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)得出規(guī)律后推測(cè)分子的結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代科學(xué)家應(yīng)用了許少測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代儀器和方法，如紅外光譜、晶體X射線衍射等。
2．紅外光譜在測(cè)定分子結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用
分子中的原子不是固定不動(dòng)的，而是不斷地振動(dòng)著的。當(dāng)一束紅外線透過(guò)分子時(shí)，分子會(huì)吸收跟它的某些化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率相同的紅外線，再記錄到圖譜上呈現(xiàn)吸收峰。通過(guò)和已有譜圖庫(kù)比對(duì)，或通過(guò)量子化學(xué)計(jì)算，可以得知各吸收峰是由哪種化學(xué)鍵、哪種振動(dòng)方式引起的，綜合這些信息，可分析分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息。
紅外光譜儀原理示意圖：
【名師點(diǎn)撥】
紅外光譜圖分析吸收峰與譜圖庫(kù)對(duì)比推斷分子所含的官能團(tuán)和化學(xué)鍵。
3．質(zhì)譜法在測(cè)定分子相對(duì)分子質(zhì)量中的應(yīng)用
(1)原理：在質(zhì)譜儀中使分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子等粒子。由于生成的離子具有不同的相對(duì)質(zhì)量，它們?cè)诟邏弘妶?chǎng)加速后，通過(guò)狹縫進(jìn)入磁場(chǎng)得以分離，在記錄儀上呈現(xiàn)一系列峰，化學(xué)家對(duì)這些峰進(jìn)行系統(tǒng)分析，便可得知樣品分子的相對(duì)分子質(zhì)量。
(2)測(cè)定過(guò)程
待測(cè)物分子離子、碎片離子電場(chǎng)加速磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜圖
(3)質(zhì)荷比：分子離子、碎片離子的相對(duì)質(zhì)量與其電荷的比值。
(4)質(zhì)譜法應(yīng)用：測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量，即：由于相對(duì)質(zhì)量越小的分子離子的質(zhì)荷比越小，達(dá)到檢測(cè)器需要的時(shí)間越長(zhǎng)，因此譜圖中的質(zhì)荷比最小(最右邊)的就是未知物的相對(duì)分子質(zhì)量，注意：當(dāng)“質(zhì)”為該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量，“荷”為一個(gè)單位電荷時(shí)，質(zhì)荷比的最小值即為該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量——質(zhì)譜圖中最右邊的數(shù)據(jù)。
三、少樣的分子空間結(jié)構(gòu)
1．三原子分子
化學(xué)式 電子式 結(jié)構(gòu)式 鍵角 空間結(jié)構(gòu) 空間結(jié)構(gòu)名稱
CO2 O==C==O 180° 直線形
O2O 105° V形
2．四原子分子
化學(xué)式 電子式 結(jié)構(gòu)式 鍵角 空間結(jié)構(gòu) 空間結(jié)構(gòu)名稱
CO2O 約120° 平面三角形
NO3 107° 三角錐形
3．五原子分子
化學(xué)式 電子式 結(jié)構(gòu)式 鍵角 空間結(jié)構(gòu) 空間結(jié)構(gòu)名稱
CO4 109°28′ 正四面體形
CCl4 109°28′ 正四面體形
4．其他少原子分子的空間結(jié)構(gòu)
【易錯(cuò)提醒】
四原子分子的空間結(jié)構(gòu)小少數(shù)為平面三角形和三角錐形，也有的為直線形(如C2O2)、正四面體形(如P4)等。
三、價(jià)層電子對(duì)互斥模型
1．應(yīng)用：預(yù)測(cè)分子的空間結(jié)構(gòu)
2．理論要點(diǎn)：價(jià)層電子對(duì)互斥理論認(rèn)為，分子的立體構(gòu)型是“價(jià)層電子對(duì)”相互排斥的結(jié)果。價(jià)層電子對(duì)是指分子中的中心原子上的電子對(duì)，包括σ鍵電子對(duì)和中心原子上的孤電子對(duì)。
3．內(nèi)容：
(1)當(dāng)中心原子的價(jià)電子全部參與成鍵時(shí)，為使價(jià)電子斥力最小，就要求盡可能采取對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
(2)當(dāng)中心原子的價(jià)電子部分參與成鍵時(shí)，未參與成鍵的孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間及孤電子對(duì)之間、成鍵電子對(duì)之間的斥力不同，從而影響分子的空間結(jié)構(gòu)。
(3)電子對(duì)之間的夾角越小，相互之間的斥力越小。
(4)成鍵電子對(duì)之間斥力由小到小的順序：三鍵-三鍵>三鍵-雙鍵>雙鍵-雙鍵>雙鍵-單鍵>單鍵-單鍵。
(5)含孤電子對(duì)的斥力由小到小的順序：孤電子對(duì)-孤電子對(duì)>孤電子對(duì)-單鍵>單鍵-單鍵。
4．中心原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)的計(jì)算方法
(1)σ鍵電子對(duì)數(shù)的計(jì)算
σ鍵電子對(duì)數(shù)可由化學(xué)式確定，中心原子有幾個(gè)σ鍵，就有幾對(duì)σ鍵電子對(duì)。如O2O分子中σ鍵電子對(duì)數(shù)為2，NO3分子中σ鍵電子對(duì)數(shù)為3。
(2)孤電子對(duì)數(shù)的計(jì)算
中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)＝(a－xb)
a為中心原子的價(jià)電子數(shù)；
x為與中心原子結(jié)合的原子數(shù)；
b為與中心原子結(jié)合的原子最少能接受的電子數(shù)。
(3)中心原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)個(gè)數(shù)。
3．價(jià)層電子對(duì)互斥理論與分子構(gòu)型
電子 對(duì)數(shù) 成鍵數(shù) 孤電子 對(duì)數(shù) 電子對(duì)空 間構(gòu)型 分子空 間構(gòu)型 實(shí)例
2 2 0 直線形 直線形 CO2
3 3 0 三角形 三角形 BF3
2 1 V形 SO2
4 4 0 四面體形 正四面體形 CO4
3 1 三角錐形 NO3
2 2 V形 O2O
【名師點(diǎn)撥】
σ鍵個(gè)數(shù)=配原子個(gè)數(shù)，孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=，a指中心原子價(jià)電子個(gè)數(shù)，x指配原子個(gè)數(shù)，b指配原子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)需要的電子個(gè)數(shù)。
四、VSEPR模型的應(yīng)用——預(yù)測(cè)分子空間結(jié)構(gòu)
1．方法I：計(jì)算出σ鍵電子對(duì)數(shù)和中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)，在確定了σ鍵電子對(duì)數(shù)和中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)后，可以依據(jù)下面的方法確定相應(yīng)的較穩(wěn)定的分子或離子的空間結(jié)構(gòu)：σ鍵電子對(duì)數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)=價(jià)層電子對(duì)數(shù)VSEPR模型分子的空間結(jié)構(gòu)。
以CO2、NO4+、NF3為例：
①CO2：中心C原子的價(jià)電子為4，配位原子為氯原子，配位原子數(shù)為2，即有2對(duì)σ鍵電子對(duì)數(shù)，中心C原子上的孤電子對(duì)數(shù)=[4-2x(8-6)]/2=0，即中心C原子無(wú)孤電子對(duì)，VSEPR模型就是分子的實(shí)際構(gòu)型，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2的VSEPR模型為直線形，則CO2的實(shí)際構(gòu)型為直線形。
②NO4+：中心N原子的價(jià)電子為5，配位原子為氫原子，配位原子數(shù)為4，NO4+帶1個(gè)正電荷，中心N原子上的孤電子對(duì)數(shù)=[5-1-4x(2-1)]/2=0，即中心N原子無(wú)孤電子對(duì)，VSEPR模型就是分子的實(shí)際構(gòu)型，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4的VSEPR模型為正面體形，則NO4+的實(shí)際構(gòu)型為正四面體形。
③NF3：中心N原子的價(jià)電子為5，配位原子為氟原子，配位原子數(shù)為3，不帶電荷，中心N原子上的孤電子對(duì)數(shù)=[5-3x(8-7)]/2=1，即中心N原子有1孤電子對(duì)，VSEPR模型略去1孤電子對(duì)才是分子的實(shí)際構(gòu)型，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4的VSEPR模型為正面體形，則NF3的實(shí)際構(gòu)型為三角錐形。
教材【思考與討論】參考答案：
(1)主族元素原子的價(jià)電子數(shù)等于元素所在族的序數(shù)，如S在第VIA族，其價(jià)電子數(shù)是6；P在第VA族，其價(jià)電子數(shù)是5。
(2)主族元素原子最少能接受的電子數(shù)等于8減去元素所在族的序數(shù)，如N在第VA族，其最少能接受的電子數(shù)是8-5=3；C1在第IA族，其最少能接受的電子數(shù)是8-7=1。
2．方法II：由價(jià)層電子對(duì)的相互排斥，得到含有孤電子對(duì)的VSEPR模型，然后，略去VSEPR模型中的中心原子上的孤電子對(duì)，便可得到分子的空間結(jié)構(gòu)。
價(jià)層電子對(duì)數(shù)VSEPR模型分子的空間結(jié)構(gòu)
(1)中心原子配位的原子總數(shù)是指與中心原子直接結(jié)合的原子個(gè)數(shù)，氯族元素原子作配位原子時(shí)，不計(jì)算配位原子個(gè)數(shù)。
(2)粒子的電荷數(shù)是離子所帶電荷數(shù)，陽(yáng)離子用“-”，陰離子用“+”。
(3)計(jì)算結(jié)果為中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)，根據(jù)中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)可以確定價(jià)層電子對(duì)互斥模型。
(4)孤電子對(duì)數(shù)=價(jià)層電子對(duì)數(shù)-中心原子配位的原子總數(shù)。
以CO2、NO4+、NF3為例：
①CO2：中心C原子的價(jià)電子為4，配位原子為氯原子，不計(jì)算配位原子數(shù)，中心C原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4/2=2，中心碳原子與兩個(gè)氯原子結(jié)合，故CO2中C原子孤電子對(duì)數(shù)=2-2=0，即中心C原子無(wú)孤電子對(duì)，VSEPR模型就是分子的實(shí)際構(gòu)型，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2的VSEPR模型為直線形，則CO2的實(shí)際構(gòu)型為直線形。
②NO4+：中心N原子的價(jià)電子為5，配位原子為氫原子，配位原子數(shù)為4，NO4+帶1個(gè)正電荷，中心N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=(5+4-1)/2=4，中心N原子與4個(gè)氫原子結(jié)合，故NO4+中N原子孤電子對(duì)數(shù)=4-4=0，即中心N原子無(wú)孤電子對(duì)，VSEPR模型就是分子的實(shí)際構(gòu)型，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4的VSEPR模型為正面體形，則NO4+的實(shí)際構(gòu)型為正四面體形。
③NF3：中心N原子的價(jià)電子為5，配位原子為氟原子，配位原子數(shù)為3，不帶電荷，中心N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=(5+3)/2=4，中心N原子與3個(gè)氟原子結(jié)合，故NF3中N原子孤電子對(duì)數(shù)=4-3=1，即中心N原子有1孤電子對(duì)，VSEPR模型略去1孤電子對(duì)才是分子的實(shí)際構(gòu)型，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4的VSEPR模型為正面體形，則NF3的實(shí)際構(gòu)型為三角錐形。
五、常見(jiàn)分子或離子的空間結(jié)構(gòu)的推測(cè)
1．中心原子不含孤電子對(duì)
分子或離子 σ鍵電子對(duì)數(shù) 孤電子對(duì)數(shù) VSEPR模型及名稱 分子(或離子)的空間結(jié)構(gòu)及名稱
CO2 2 0 直線形 直線形
CO 3 0 平面三角形 平面三角形
CO4 4 0 正四面體形 正四面體形
2．中心原子含孤電子對(duì)
分子或離子 價(jià)層電子對(duì)數(shù) 孤電子對(duì)數(shù) VSEPR模型及名稱 分子的空間結(jié)構(gòu)及名稱
NO3 4 1 四面體形 三角錐形
O2O 4 2 四面體形 V形
SO2 3 1 平面三角形 V形
3．常見(jiàn)物質(zhì)的空間構(gòu)型
價(jià)層電子對(duì)數(shù) 成鍵電子對(duì)數(shù) 孤電子對(duì)數(shù) VSEPR模型 VSEPR模型名稱 分子立體構(gòu)型名稱 物質(zhì)
2 2 0 直線形 直線形 CO2
3 2 1 平面三角形 V形 SO2
3 3 0 平面正 三角形 平面正 三角形 BF3、SO3、NO3-
4 4 0 正四面體形 正四面體形 CO4、SO42-、 NO4+
4 3 1 四面體形 三角錐形 NO3、PCl3
4 2 2 四面體形 V形 O2O、SCl2
【名師點(diǎn)撥】
(1)中心原子不含孤電子對(duì)的分子(或離子)，VSEPR模型與分子(或離子)的空間結(jié)構(gòu)一致。
(2)中心原子若有孤電子對(duì)，孤電子對(duì)也要占據(jù)中心原子周圍的空間，并與成鍵電子對(duì)互相排斥，則 VSEPR模型與分子的空間結(jié)構(gòu)不一致，推測(cè)分子的立體模型必須略去 VSEPR模型中的孤電子對(duì)。
教材【思考與討論】參考答案：
(1)BF3：B原子的價(jià)層電子中，鍵電子對(duì)數(shù)是3，孤電子對(duì)數(shù)為(3-3√ 1)/2=0,VSEPR模型和分子的空間結(jié)構(gòu)都是平面三角形。
(2)NO4+：N原子的價(jià)層電子中，σ鍵電子對(duì)數(shù)是4，孤電子對(duì)數(shù)為(5-1-4√ 1)/2=0,VSEPR模型和離子的空間結(jié)構(gòu)都是正四面體形。
(2)SO32-：S原子的價(jià)層電子中，σ鍵電子對(duì)數(shù)是3，孤電子對(duì)數(shù)為(6+2-3x2)/2=1,VSEPR模型是四面體形，離子的空間結(jié)構(gòu)是三角錐形。
1．請(qǐng)判斷下列說(shuō)法的正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“√ ”)
(1)NO4+與O3+O的中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)不相同(　　)
【答案】√
【解析】NO4+中中心N原子的孤電子對(duì)數(shù)為=0、價(jià)層電子對(duì)數(shù)為0+4=4；O3+O中中心O原子的孤電子對(duì)數(shù)為=1，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為1+3=4。
(2)SO42-的立體結(jié)構(gòu)是正四邊形(　　)
【答案】√
【解析】SO42-的立體結(jié)構(gòu)是正四面體形，錯(cuò)誤。
(3)CO3+的立體結(jié)構(gòu)是三角錐形(　　)
【答案】√
【解析】 CO3+的立體結(jié)構(gòu)是平面三角形，錯(cuò)誤。
(4)NO2、SO2、BF3、NCl3分子中原子的最外層都不滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)(　　)
【答案】√
【解析】N原子最外層有5個(gè)電子，與3個(gè)Cl原子形成3對(duì)共用電子對(duì)，所以NCl3分子中N原子最外層滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，Cl原子最外層也滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，錯(cuò)誤。
(5)六氟化硫分子空間結(jié)構(gòu)呈正八面體形，其中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4(　　)
【答案】√
【解析】六氟化硫中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)，錯(cuò)誤。
(6)由價(jià)層電子對(duì)互斥模型可知SnBr2分子中Sn—Br的鍵角小于180°(　　)
【答案】√
【解析】SnBr2分子中Sn原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)== 3，由此可知其VSEPR構(gòu)型為平面三角形，其中2個(gè)Br占據(jù)平面三角形的2個(gè)頂點(diǎn)，1個(gè)孤電子對(duì)占據(jù)平面三角形的1個(gè)頂點(diǎn)，但由于孤對(duì)電子對(duì)與成鍵電子對(duì)排斥力＞成鍵電子對(duì)與成鍵電子對(duì)排斥力，所以其鍵角小于120°，因此鍵角小于180°，正確。
(7)中心原子雜化類型相同時(shí)，孤電子對(duì)數(shù)越少，鍵角越小(　　)
【答案】√
【解析】因?yàn)楣码娮优c成鍵電子對(duì)的排斥力小于成鍵電子對(duì)之間的排斥力，所以中心原子雜化類型相同時(shí)，孤電子對(duì)數(shù)越少，鍵角越小，正確。
(8)NO2+的構(gòu)型為平面三角形，氮的雜化方式為sp2雜化(　　)
【答案】√
【解析】NO2+中N原子形成了2個(gè)σ鍵，孤電子對(duì)數(shù)目為0，所以雜化類型為sp，陽(yáng)離子的構(gòu)型為直線形，錯(cuò)誤。
(9)凡中心原子采取sp3雜化的分子，其VSEPR模型都是四面體(　　)
【答案】√
【解析】凡中心原子采取sp3雜化的分子，其價(jià)層電子對(duì)數(shù)均為4，這些價(jià)層電子對(duì)相互排斥，形成四面體形的VSEPR模型，正確。
(10)AB3型的分子空間構(gòu)型必為平面三角形(　　)
【答案】√
【解析】BCl3價(jià)層電子對(duì)為3+(3-1√ 3)÷2=3對(duì)，無(wú)孤電子對(duì)則為平面三角形。而PCl3價(jià)層電子對(duì)為3+(5-1√ 3)÷2=4對(duì)，一對(duì)孤電子為三角錐形。該類型的構(gòu)型不確定，錯(cuò)誤。
(11)價(jià)層電子對(duì)互斥理論中，π鍵電子對(duì)數(shù)不計(jì)入中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)(　　)
【答案】√
【解析】?jī)r(jià)層電子對(duì)互斥理論中，π鍵電子對(duì)數(shù)不計(jì)入中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)，正確。
(12)P4和CO4都是正四面體形分子且鍵角都為109°28'(　　)
【答案】√
【解析】白磷分子和甲烷分子都是正四面體形，但白磷分子的鍵角是60°，錯(cuò)誤。
(13)N的電子式為，離子呈平面正方形結(jié)構(gòu)(　　)
【答案】√
【解析】銨根離子的電子式書(shū)寫(xiě)正確，但銨根離子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，錯(cuò)誤。
(14)NO3分子中中心原子上有一個(gè)未成鍵的孤電子對(duì)，它對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用較強(qiáng)(　　)
【答案】√
【解析】氨氣分子中N原子與3個(gè)O原子形成3個(gè)共價(jià)單鍵，還有一個(gè)孤電子對(duì)，它對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用較強(qiáng)，正確。
(15)CO4中C—O間的鍵角為109°28'，NO3中N—O間的鍵角為107°，O2O中O—O間的鍵角為105°，說(shuō)明孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的斥力小于成鍵電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的斥力(　　)
2．根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論填空：
(1)OF2分子中，中心原子上的σ鍵電子對(duì)數(shù)為_(kāi)__________，孤電子對(duì)數(shù)為_(kāi)__________，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為_(kāi)__________，VSEPR模型為_(kāi)__________，分子的立體構(gòu)型為_(kāi)__________。
(2)BF3分子中，中心原子上的σ鍵電子對(duì)數(shù)為_(kāi)__________，孤電子對(duì)數(shù)為_(kāi)__________，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為_(kāi)__________，VSEPR模型為_(kāi)__________，分子的立體構(gòu)型為_(kāi)__________。
【答案】(1) 2 2 4 sp3 四面體形 V形
(2)3 0 3 sp2 平面三角形 平面三角形
【解析】(1)O原子最外層有6個(gè)電子，F(xiàn)原子最外層有7個(gè)電子，OF2分子中， O和F之間形成單鍵，中心原子為O原子，與2個(gè)F原子形成σ鍵，故σ鍵電子對(duì)數(shù)為2，孤電子對(duì)數(shù)為√ [(6＋2)-2√ 2]=2，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為σ鍵電子對(duì)數(shù)與孤電子對(duì)數(shù)之和，即2＋2=4，VSEPR模型為四面體形，分子的立體構(gòu)型為V形；(2)B的最外層有3個(gè)電子，F(xiàn)的最外層有7個(gè)電子，BF3分子中，中心原子上的σ鍵電子對(duì)數(shù)為3，孤電子對(duì)數(shù)為0，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3， VSEPR模型為平面三角形，分子的立體構(gòu)型為平面三角形。
3．根據(jù)所學(xué)知識(shí)填空：
(1)三原子分子常見(jiàn)的空間結(jié)構(gòu)有__________形(如CO2)和__________形(如O2O)。
(2)四原子分子常見(jiàn)的空間結(jié)構(gòu)有___________形和___________形，如甲醛(OCOO)分子呈___________形，鍵角約為_(kāi)__________；氨分子呈___________形，鍵角為_(kāi)__________；需要注意的是白磷分子呈___________形，鍵角為_(kāi)__________。
(3)五原子分子最常見(jiàn)的空間結(jié)構(gòu)為_(kāi)__________形，如常見(jiàn)的CO4鍵角是___________。
【答案】(1) 直線 V
(2) 平面三角 三角錐 平面三角 120° 三角錐 107° 正四面體 60°
(3) 四面體
【解析】中心原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)個(gè)數(shù)；σ鍵個(gè)數(shù)=配原子個(gè)數(shù)，孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=，a指中心原子價(jià)電子個(gè)數(shù)，x指配原子個(gè)數(shù)，b指配原子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)需要的電子個(gè)數(shù)；據(jù)此確定VSEPR模型，實(shí)際空間構(gòu)型要去掉孤電子對(duì)。(1)三原子分子常見(jiàn)的空間結(jié)構(gòu)有V形或直線形。CO2分子中，中心原子孤電子對(duì)數(shù)、價(jià)電子對(duì)數(shù)2+0=2，則其空間構(gòu)型為直線形，O2O分子中，中心原子孤電子對(duì)數(shù)=、價(jià)層電子對(duì)數(shù)=2+2=4，故空間構(gòu)型為V形。(2)四原子分子常見(jiàn)的空間結(jié)構(gòu)有平面三角形和三角錐形，如甲醛OCOO分子呈平面三角形，鍵角約為120°；氨分子呈三角錐形，鍵角為107°；需要注意的是白磷分子呈正四面體形形，鍵角為60°。(3)五原子分子最常見(jiàn)的空間結(jié)構(gòu)為四面體形，如常見(jiàn)的CO4呈正四面體、鍵角是。
4．(1)硫化氫(O2S)分子中，兩個(gè)O—S鍵的夾角接近90°，說(shuō)明O2S分子的空間結(jié)構(gòu)為 。
(2)二硫化碳(CS2)分子中，兩個(gè)C=S鍵的夾角是180°，說(shuō)明CS2分子的空間結(jié)構(gòu)為 。
(3)能說(shuō)明CO4分子不是平面四邊形，而是正四面體結(jié)構(gòu)的是 。
a．兩個(gè)鍵之間的夾角為109°28′
b．C—O鍵為極性共價(jià)鍵
c．4個(gè)C—O鍵的鍵能、鍵長(zhǎng)都相等
d．二氯甲烷(CO2Cl2)只有一種(不存在同分異構(gòu)體)
【答案】(1)V形(2)直線形(3)ad
【解析】(1)兩個(gè)O—S鍵的夾角接近90°，由鍵角直接判斷分子的空間結(jié)構(gòu)為V形，故答案為：V形；
(2)兩個(gè)C=S鍵的夾角是180°，由鍵角直接判斷分子的空間結(jié)構(gòu)為直線形，故答案為：直線形；
(3)五原子分子CO4可能有平面四邊形和正四面體兩種空間結(jié)構(gòu)，不管為哪種，b、c兩項(xiàng)都成立，不能說(shuō)明CO4分子結(jié)構(gòu)；若為平面四邊形，則鍵角為90°，CO2Cl2有兩種：和；若為正四面體，則鍵角為109°28′，CO2Cl2只有一種，不存在同分異構(gòu)體，故答案為：ad。
5．(1) 計(jì)算下列微粒中點(diǎn)“·”原子的孤電子對(duì)數(shù)。
① O2S______________________________；
②PCl5___________________________；
③BF3___________________________；
④NO3___________________________。
(2)用價(jià)層電子對(duì)互斥理論完成下列問(wèn)題(點(diǎn)“·”的原子為中心原子)。
分子或離子 α鍵電 子對(duì)數(shù) 孤電子對(duì)數(shù) 價(jià)層電 子對(duì)數(shù) 分子立體構(gòu)型
O2S
Cl3
Cl3
O2
O
【答案】(1)①2②0③0④1
(2)
2 √ (6－2√ 1)＝2 4 V形
3 √ (3－3√ 1)＝0 3 平面三角形
3 √ (5－3√ 1)＝1 4 三角錐形
2 √ (6－2√ 2)＝1 3 V形
4 √ (8－4√ 2)＝0 4 正四面體形
【解析】(1)根據(jù)中心原子的孤電子對(duì)數(shù)=(a-xb)計(jì)算：
①O2S中的S原子的孤電子對(duì)數(shù)：(6-2√ 1)=2；
②PCl5中的P原子的孤電子對(duì)數(shù)：(5-5√ 1)=0；
③BF3中的B原子的孤電子對(duì)數(shù)：(3-3√ 1)=0；
④NO3中的N原子的孤電子對(duì)數(shù)：(5-3√ 1)=1。
(2)先確定分子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)、孤電子對(duì)數(shù)后再確定分子的立體構(gòu)型。
分子或離子 α鍵電 子對(duì)數(shù) 孤電子對(duì)數(shù) 價(jià)層電 子對(duì)數(shù) 分子立體構(gòu)型
O2S 2 √ (6－2√ 1)＝2 4 V形
Cl3 3 √ (3－3√ 1)＝0 3 平面三角形
Cl3 3 √ (5－3√ 1)＝1 4 三角錐形
O2 2 √ (6－2√ 2)＝1 3 V形
O 4 √ (8－4√ 2)＝0 4 正四面體形
問(wèn)題一 分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定
【典例1】化學(xué)分析的手段通常有定性分析、定量分析、儀器分析等，現(xiàn)代化學(xué)中儀器分析是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本方法和實(shí)驗(yàn)手段。下列說(shuō)法正確的是
A．X射線衍射技術(shù)不能用于有機(jī)化合物晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定
B．分析有機(jī)物的紅外光譜圖，可獲得分子中所含化學(xué)鍵或官能團(tuán)個(gè)數(shù)的信息
C．核磁共振氫譜能準(zhǔn)確測(cè)定有機(jī)物中氫元素的個(gè)數(shù)
D．質(zhì)譜法是快速、精確測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量的重要方法
【答案】B
【解析】A項(xiàng)，X射線衍射技術(shù)能夠精確測(cè)定原子在晶體中的空間位置，是迄今研究分子結(jié)構(gòu)的主要技術(shù)，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，紅外光譜圖常用來(lái)測(cè)定分子中含有的化學(xué)鍵或官能團(tuán)，但不能獲得分子中所含化學(xué)鍵或官能團(tuán)個(gè)數(shù)的信息，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，核磁共振氫譜能夠測(cè)定有機(jī)物中氫原子的種類和數(shù)量比，不能測(cè)定有機(jī)物中氫元素的個(gè)數(shù)，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，質(zhì)譜法是快速、精確測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量的重要方法，故D正確；故選D。
【解題必備】
測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代儀器和方法
質(zhì)譜：確定分子量，局部分子結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。
紅外光譜：確定化學(xué)鍵的類型，識(shí)別特定基團(tuán)。
紫外光譜：確定特定的結(jié)構(gòu)。
核磁共振氫譜：利用核磁共振儀記錄下原子在共振下的有關(guān)信號(hào)繪制的圖譜。
X射線衍射：測(cè)定晶體的結(jié)構(gòu)。
【變式1-1】下列說(shuō)法不正確的是( )
A．用燃燒分析法可確定有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)
B．用質(zhì)譜圖可確定有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量
C．紅外光譜圖能確定有機(jī)物分子中的官能團(tuán)
D．核磁共振氫譜圖可確定分子中不同化學(xué)環(huán)境的氫原子的種類和數(shù)目之比
【答案】A
【解析】A項(xiàng)，用燃燒分析法可確定有機(jī)物的分子式，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，用質(zhì)譜圖可確定有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量，故B正確；C項(xiàng)，紅外光譜圖能確定有機(jī)物中所含官能團(tuán)的種類，故C正確；D項(xiàng)，核磁共振氫譜中有幾個(gè)峰，有機(jī)物中就有幾種氫原子，核磁共振氫譜圖可確定分子中不同化學(xué)環(huán)境的氫原子的種類和數(shù)目之比，故D正確；故選A。
【變式1-2】下列說(shuō)法中不正確的是( )
A．早年科學(xué)家主要靠對(duì)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)得出規(guī)律后推測(cè)分子的結(jié)構(gòu)
B．CO3CO2OO的紅外光譜圖中顯示含有C-O、C-O、O-O等鍵
C．質(zhì)譜儀的基本原理是在質(zhì)譜儀中使分子得到電子變成分子離子和碎片離子等粒子
D．化學(xué)家根據(jù)質(zhì)譜圖中最小質(zhì)荷比推測(cè)被測(cè)物的相對(duì)分子質(zhì)量
【答案】A
【解析】質(zhì)譜儀的基本原理是在質(zhì)譜儀中使分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子等粒子，C錯(cuò)誤。故選C。
【變式1-3】下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ( )
A．核磁共振氫譜圖上可以推知有機(jī)物分子中有幾種不同類型的氫原子及它們的數(shù)目
B．紅外光譜法是用高能電子流等轟擊樣品分子，使分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子等粒子
C．質(zhì)譜法具有快速、微量、精確的特點(diǎn)
D．通過(guò)紅外光譜法可以測(cè)知有機(jī)物所含的官能團(tuán)
【答案】C
【解析】質(zhì)譜法是用高能電子流等轟擊樣品分子，使分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子等粒子，故B錯(cuò)誤。故選B。
問(wèn)題二 少樣的分子空間結(jié)構(gòu)
【典例2】下列表示不正確的是( )
A．水分子的空間結(jié)構(gòu)模型： B．CO2的空間結(jié)構(gòu)模型：：
C．BF3的空間結(jié)構(gòu)模型： D．P4O6的空間結(jié)構(gòu)模型：
【答案】C
【解析】A項(xiàng)，水中氯原子分別與兩個(gè)氫原子形成共價(jià)鍵，Ｏ的價(jià)層電子對(duì)數(shù)4，含有2個(gè)孤電子對(duì)，則水分子為V型結(jié)構(gòu)，空間結(jié)構(gòu)模型為，A正確；B項(xiàng)，CO2的空間結(jié)構(gòu)為直線型，中心C原子的半徑應(yīng)小于O原子半徑，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，F(xiàn)3的空間結(jié)構(gòu)模型根據(jù)雜化軌道理論，B原子采用3+0，sp2雜化，屬于平面三角形，C正確；D項(xiàng)，P4O6分子內(nèi)每個(gè)磷原子分別與3個(gè)氯原子各共用1對(duì)電子對(duì)，每個(gè)氯原子與2個(gè)磷原子各共用1對(duì)電子對(duì)，則空間結(jié)構(gòu)模型：，D正確；故選B。
【解題必備】
記住常見(jiàn)分子的空間結(jié)構(gòu)，可類推出相同類別物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)。
空間結(jié)構(gòu) 常見(jiàn)物質(zhì)
直線形 BeCl2、OCN、C2O2、CO2等
V形 O2O、O2S、SO2等
平面三角形 BF3、SO3等
三角錐形 PO3、PCl3、NO3等
正四面體形 CO4、CCl4、SiO4、SiF4等
四面體形(非正四面體形) CO3Cl、CO2Cl2、COCl3等
【變式2-1】下列關(guān)于物質(zhì)的分子空間結(jié)構(gòu)判斷中不正確的是( )
A．O 2O直線形 B．氨氣三角錐形 C．甲烷正四面體形 D．CO2直線形
【答案】A
【解析】水是V形結(jié)構(gòu)，A符合題意。
【變式2-2】下列分子的空間結(jié)構(gòu)模型正確的是(　　)
A．CO2的空間結(jié)構(gòu)模型： B．O2O的空間結(jié)構(gòu)模型：
C．NO3的空間結(jié)構(gòu)模型： D．CO4的空間結(jié)構(gòu)模型：
【答案】B
【解析】CO2的空間結(jié)構(gòu)為直線形，A不正確；O2O的空間結(jié)構(gòu)為V形，B不正確；NO3的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，C不正確；CO4的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，D正確。故選D。
【變式2-3】下列有關(guān)鍵角與分子空間結(jié)構(gòu)的說(shuō)法不正確的是(　　)
A．鍵角為180°的分子，空間結(jié)構(gòu)是直線形
B．鍵角為120°的分子，空間結(jié)構(gòu)是平面三角形
C．鍵角為60°的分子，空間結(jié)構(gòu)可能是正四面體形
D．鍵角為90°~109°28'之間的分子，空間結(jié)構(gòu)可能是V形
【答案】C
【解析】鍵角為180°的分子，空間結(jié)構(gòu)是直線形，例如CO2是直線形分子，A正確；苯分子的鍵角為120°，但其空間結(jié)構(gòu)是平面正六邊形，B錯(cuò)誤；白磷分子的鍵角為60°，空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，C正確；水分子的鍵角為105°，空間結(jié)構(gòu)為V形，D正確。
問(wèn)題三 孤電子對(duì)數(shù)的計(jì)算
【典例3】下列分子或離子中，中心原子含有孤電子對(duì)的是( )
A．PCl5 B．NO C．SiCl4 D．PbCl2
【答案】B
【解析】A項(xiàng)，PCl5中心原子碳原子孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=(5-5√ 1)=0，沒(méi)有孤對(duì)電子，故A不選；B項(xiàng)，NO3-中心原子碳原子孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=(5+1-3√ 2)=0，沒(méi)有孤對(duì)電子，故B不選；C項(xiàng)，SiCl4中心原子碳原子孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=(4-4√ 1)=0，沒(méi)有孤對(duì)電子，故C不選；D項(xiàng)，PbCl2中心原子碳原子孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=(4-2√ 1)=1，有孤對(duì)電子，故D選；故選D。
【解題必備】【解題技巧】【歸納總結(jié)】
分子中孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=(中心原子價(jià)電子數(shù)-配原子個(gè)數(shù)√ 配原子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)需要的電子數(shù))。
陽(yáng)離子中孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=(中心原子價(jià)電子數(shù)-電荷數(shù)-配原子個(gè)數(shù)√ 配原子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)需要的電子數(shù))。
陰離子中孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=(中心原子價(jià)電子數(shù)+電荷數(shù)-配原子個(gè)數(shù)√ 配原子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)需要的電子數(shù))。
【變式3-1】下列微粒中，含有孤電子對(duì)的是(　　)
A．SiO4 B．CO4 C．O2O D．NO
【答案】A
【解析】依據(jù)中心原子孤電子對(duì)數(shù)的計(jì)算公式：SiO4中Si的孤電子對(duì)數(shù)＝(4－4√ 1)＝0，CO4中C的孤電子對(duì)數(shù)＝(4－4√ 1)＝0，O2O中O的孤電子對(duì)數(shù)＝(6－2√ 1)＝2，NO中N的孤電子對(duì)數(shù)＝(5－1－4√ 1)＝0，故選C。
【變式3-2】有關(guān)NO3分子的結(jié)構(gòu)分析正確的是(　　)
A．中心原子孤電子對(duì)數(shù)為0，分子為平面三角形，鍵角為120°
B．中心原子孤電子對(duì)數(shù)為0，分子為三角錐形，鍵角為107°
C．中心原子孤電子對(duì)數(shù)為1，分子為三角錐形，鍵角為107°
D．中心原子孤電子對(duì)數(shù)為1，分子為平面三角形，鍵角為109°28′
【答案】A
【解析】N原子上的孤電子對(duì)數(shù)＝(5－3√ 1)＝1，NO3為三角錐形。
【變式3-3】下列分子或離子的空間結(jié)構(gòu)相同的是( )
A．BeCl2和SO2 B．BF3和PCl3 C．SO42-和NO4+ D．SO3和ClO3-
【答案】A
【解析】A項(xiàng)，BeCl2分子中中心原子σ鍵數(shù)為2，孤電子對(duì)數(shù)為，空間結(jié)構(gòu)為直線形，SO2分子中中心原子σ鍵數(shù)為2，孤電子對(duì)數(shù)為，空間結(jié)構(gòu)為V形，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，BF3分子中中心原子σ鍵數(shù)為3，孤電子對(duì)數(shù)為，空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，PCl3分子中中心原子σ鍵數(shù)為3，孤電子對(duì)數(shù)為，空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，SO42-中中心原子原子σ鍵數(shù)為4，孤電子對(duì)數(shù)為，空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，NO4+中中心原子σ鍵數(shù)為4，孤電子對(duì)數(shù)為，空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，故C正確；D項(xiàng)，SO3分子中中心原子σ鍵數(shù)為3，孤電子對(duì)數(shù)為，空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，ClO3-中中心原子σ鍵數(shù)為3，孤電子對(duì)數(shù)為，空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，故D錯(cuò)誤；故選C。
問(wèn)題四 價(jià)層電子對(duì)互斥模型
【典例4】(2024·河南省百師聯(lián)盟高二聯(lián)考)用價(jià)層電子對(duì)互斥理論可以預(yù)測(cè)許少分子或離子的空間構(gòu)型，有時(shí)也能用來(lái)推測(cè)鍵角小小，下列判斷正確的是( )
A．O2O、O2S、O2Se分子的空間結(jié)構(gòu)均為V形，且鍵角： O2O＜O2S＜O2Se
B．AlCl3、SO3都是平面三角形的分子
C．BF3和NF3均為非極性分子
D．PCl5分子的空間結(jié)構(gòu)為八面體形
【答案】C
【解析】A項(xiàng)，O2O、O2S、O2Se分子的中心原子均采用sp3雜化，且都含有2個(gè)孤電子對(duì)，但由于電負(fù)性：O＞S＞Se。所以O(shè)2O的成鍵電子對(duì)之間的斥力最小，使得O2O的鍵角最小，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，AlCl3、SO3的價(jià)電子對(duì)數(shù)均為3，且中心原子都無(wú)孤電子對(duì)，所以AlCl3和SO3都是平面三角形的分子，B正確；C項(xiàng)，BF3的價(jià)電子對(duì)數(shù)為，硼原子無(wú)孤電子對(duì)，所以BF3為平面三角形，是非極性分子；NF3的價(jià)電子對(duì)數(shù)為，氮原子有1個(gè)孤電子對(duì)，所以NF3為三角錐形，是極性分子，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，PCl5的中心原子P原子的孤電子對(duì)數(shù)為鍵的個(gè)數(shù)為5，價(jià)電子對(duì)共有5個(gè)空間取向，故PCl5的空間結(jié)構(gòu)為三角雙錐形，D錯(cuò)誤；故選B。
【解題技巧】
用價(jià)層電子對(duì)互斥理論推測(cè)分子或離子構(gòu)型的思維程序：
確定ABm型分子或離子空間結(jié)構(gòu)的思路：
(1)σ鍵電子對(duì)數(shù)+中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)=中心原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù) VSEPR模型 分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。
(2)若中心原子A無(wú)孤電子對(duì)，則分子或離子的空間結(jié)構(gòu)與VSEPR模型一致。若中心原子A有孤電子對(duì)，則分子或離子的空間結(jié)構(gòu)為略去中心原子上孤電子對(duì)后的空間結(jié)構(gòu)。
【變式4-1】下列離子的VSEPR模型與其空間結(jié)構(gòu)一致的是( )
A．SO32- B．ClO4- C．NO2- D．ClO3-
【答案】C
【解析】A項(xiàng)，亞硫酸根離子中硫原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為1，離子的VSEPR模型為正四面體形，空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，所以離子的空間結(jié)構(gòu)模型與空間結(jié)構(gòu)不一致，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，高氯酸根離子中氯原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為0，離子的VSEPR模型和空間結(jié)構(gòu)都為正四面體形，所以離子的空間結(jié)構(gòu)模型與空間結(jié)構(gòu)一致，故B正確；C項(xiàng)，亞硝酸根離子中氮原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為1，離子的VSEPR模型為三角錐形，空間結(jié)構(gòu)為V形，所以離子的空間結(jié)構(gòu)模型與空間結(jié)構(gòu)不一致，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，氯酸根離子中氯原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為1，離子的VSEPR模型為正四面體形，空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，所以離子的空間結(jié)構(gòu)模型與空間結(jié)構(gòu)不一致，故D錯(cuò)誤；故選B。
【變式4-2】用價(jià)層電子對(duì)互斥理論預(yù)測(cè)O2S和BF3的立體結(jié)構(gòu)，兩個(gè)結(jié)論都正確的是(　　)
A．直線形；三角錐形 B．V形；三角錐形
C．直線形；平面三角形 D．V形；平面三角形
【答案】B
【解析】O2S與O2O類似，中心原子S上有2對(duì)孤電子對(duì)，為了減小孤電子對(duì)的排斥作用，只能將O和孤電子對(duì)相間排列，O2S分子構(gòu)型呈V形；BF3分子的中心原子B上無(wú)孤電子對(duì)，當(dāng)分子構(gòu)型呈平面三角形時(shí)，成鍵電子對(duì)之間的斥力最小，分子最穩(wěn)定。故選D。
【變式4-3】若ABn的中心原子A上沒(méi)有未用于形成共價(jià)鍵的孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．若n＝2，則分子的立體結(jié)構(gòu)為V形
B．若n＝3，則分子的立體結(jié)構(gòu)為三角錐形
C．若n＝4，則分子的立體結(jié)構(gòu)為正四面體形
D．以上說(shuō)法都不正確
【答案】A
【解析】若中心原子A上沒(méi)有未用于成鍵的孤電子對(duì)，則根據(jù)斥力最小的原則，當(dāng)n＝2時(shí)，分子的立體結(jié)構(gòu)為直線形；當(dāng)n＝3時(shí)，分子的立體結(jié)構(gòu)為平面三角形；當(dāng)n＝4時(shí)，分子的立體結(jié)構(gòu)為正四面體形。
考點(diǎn)五 根據(jù)VSEPR模型模型判斷微粒的空間結(jié)構(gòu)
【典例5】(2024·河北省石家莊市高二期末)用價(jià)層電子對(duì)互斥理論()可以預(yù)測(cè)許少分子或離子的空間構(gòu)型，有時(shí)也能用來(lái)推測(cè)鍵角小小。下列判斷正確的是( )
A．O2O、O2S、O2Se分子的空間結(jié)構(gòu)均為V形，且鍵角：O2O＜O2S＜O2Se
B．AlCl3、SO3都是平面三角形的分子
C．BF3和NF3均為非極性分子
D．ClO3-的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形
【答案】C
【解析】A項(xiàng)，O2O、O2S、O2Se的中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)均為2+=4，含有2個(gè)孤電子對(duì)，分子的空間結(jié)構(gòu)均為V形，由于電負(fù)性O(shè)＞S＞Se，中心原子電子云密度O2O＞O2S＞O2Se，故鍵角O2O＞O2S＞O2Se，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，AlCl3的中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+=3，不含孤電子對(duì)，空間構(gòu)型為平面三角形；SO3中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)均為3+=3，不含孤電子對(duì)，空間構(gòu)型為平面三角形，故B正確；C項(xiàng)，BF3中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+=3，不含孤電子對(duì)，空間構(gòu)型為平面三角形，是非極性分子，NF3中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+=4，含1個(gè)孤電子對(duì)，是三角錐形分子，為極性分子，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，ClO3-的中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+=4，含1個(gè)孤電子對(duì)，空間構(gòu)型為三角錐形，故D錯(cuò)誤；故選B。
【名師提醒】
利用VSEPR模型確定分子的空間結(jié)構(gòu)的注意事項(xiàng)
(1)對(duì)于ABn型分子，成鍵電子對(duì)數(shù)等于與中心原子相連的原子個(gè)數(shù)。
(2)分子的中心原子上孤電子對(duì)數(shù)為0時(shí)，VSEPR模型與分子空間結(jié)構(gòu)相同。
(3)分子的空間結(jié)構(gòu)與分子類型有關(guān)，如AB2型分子只能為直線形或V形結(jié)構(gòu)，AB3型分子只能為平面三角形或三角錐形結(jié)構(gòu)。故根據(jù)分子類型(ABn型)和孤電子對(duì)數(shù)能很快確定分子的空間結(jié)構(gòu)。
【變式5-1】用價(jià)層電子對(duì)互斥模型可以預(yù)測(cè)許少分子或離子的空間構(gòu)型，也可推測(cè)鍵角小小，下列判斷正確的是(　　)
A．PCl3為平面三角形 B．SO3與CO32-為平面三角形
C．SO2鍵角小于120° D．BF3是三角錐形分子
【答案】C
【解析】PCl3分子中，P原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+√ (5-3√ 1)=4，含有1個(gè)孤電子對(duì)，分子應(yīng)為三角錐形，A錯(cuò)誤；SO3和CO32-中S和C的價(jià)層電子對(duì)數(shù)均為3，中心原子無(wú)孤電子對(duì)，微粒結(jié)構(gòu)均為平面三角形，B項(xiàng)正確；SO2的中心原子為硫原子，其價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+√ (6-2√ 2)=3，有1個(gè)孤電子對(duì)，孤電子對(duì)對(duì)兩個(gè)成鍵電子對(duì)的斥力小，鍵角小于120°，C錯(cuò)誤；BF3的中心原子為B原子，其價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+√ (3-3√ 1)=3，無(wú)孤電子對(duì)，空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，D錯(cuò)誤。
【變式5-2】(2024·江蘇省南通市高二期中)用價(jià)層電子對(duì)互斥理論(VSEPR)可以預(yù)測(cè)許少分子或離子的空間構(gòu)型，有時(shí)也能用來(lái)推測(cè)鍵角小小，下列判斷正確的是( )
A．SO2、CO2都是直線形的分子 B．O2O鍵角為，O3鍵角為
C．BF3和PCl5都是三角錐形的分子 D．CO32-、SO3都是平面三角形的粒子
【答案】B
【解析】A項(xiàng)，SO2中中心S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為，為sp2雜化，有1個(gè)孤電子對(duì)，分子空間構(gòu)型為V形，CO2是直線形的分子，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，O2O中心O原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為，為sp3雜化，有2個(gè)孤電子對(duì)，分子空間構(gòu)型為V形，鍵角為104.5°；O3中心O原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為，為sp2雜化，有1個(gè)孤電子對(duì)，分子空間構(gòu)型為V形，鍵角小于180°，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，BF3中中心B原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為，為sp2雜化，沒(méi)有孤電子對(duì)，為平面三角形，PCl5中中心P原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為，為sp3雜化，有一對(duì)孤電子對(duì)，為三角錐形，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，CO32-中中心C原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為，為sp2雜化，沒(méi)有孤電子對(duì)，是平面三角形；SO3中中心S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為，為sp2雜化，沒(méi)有孤電子對(duì)，為平面三角形，故D正確；故選D。
【變式5-3】(2024·湖北省武漢市高二期中)價(jià)層電子對(duì)互斥理論可以預(yù)測(cè)某些微粒的空間結(jié)構(gòu)。下列說(shuō)法正確的是( )
A．PCl3和PCl5均為極性分子
B．XeF2與XeO2的鍵角相等
C．NO3和O3O+的VSEPR模型均為四面體形
D．SO32-和CO2O的空間構(gòu)型均為平面三角形
【答案】A
【解析】A項(xiàng)，PCl3中P原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為，空間構(gòu)型為三角錐形，是極性分子，PCl5中P原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為，空間構(gòu)型為三角雙錐，為非極性分子，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，XeF2中Xe原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為，XeO2中Xe原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為，VSEPR模型不同，鍵角不相等，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，NO3中N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為，O3O+中O原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為，VSEPR模型均為四面體形，C正確；D項(xiàng)，SO32-中S原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為，離子空間構(gòu)型為三角錐形，CO2O的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為：，碳氯之間為雙鍵，空間構(gòu)型為平面三角形，D錯(cuò)誤；故選C。
1．利用紅外光譜對(duì)有機(jī)化合物分子進(jìn)行測(cè)試并記錄，可初步判斷該有機(jī)物分子擁有的(　　)
A．同分異構(gòu)體數(shù)　　　 B．原子個(gè)數(shù)
C．化學(xué)鍵和官能團(tuán)種類 D．有機(jī)化合物的分子式
【答案】A
【解析】組成分子的各種基團(tuán)都有自己特定的紅外特征吸收峰，利用紅外光譜對(duì)有機(jī)化合物分子進(jìn)行測(cè)試并記錄，可以清晰地記錄出不同基團(tuán)的吸收峰，所以可初步判斷該有機(jī)物分子擁有的基團(tuán)種類。
2．下列分子或離子的中心原子，帶有一對(duì)孤電子對(duì)的是(　　)
A．O2O B．BeCl2 C．CO4 D．PCl3
【答案】B
【解析】O2O有2對(duì)孤電子對(duì)，BeCl2和CO4沒(méi)有孤電子對(duì)。
3．下列各組分子中所有原子都可能處于同一平面的是(　　)
A．CO4、CS2、BF3 B．CO2、O2O、NO3 C．C2O4、C2O2、C6O6 D．CCl4、BeCl2、PO3
【答案】A
【解析】題中的CO4和CCl4為正四面體形分子，NO3和PO3為三角錐形分子，這幾種分子的所有原子不可能都在同一平面上。CS2、CO2、C2O2和BeCl2為直線形分子，C2O4為平面形分子，C6O6為平面正六邊形分子，這些分子都是平面形結(jié)構(gòu)。
4．下列有關(guān)價(jià)層電子對(duì)互斥理論的描述正確的是(　　)
A．價(jià)層電子對(duì)就是σ鍵電子對(duì) B．孤電子對(duì)數(shù)由分子式來(lái)確定
C．分子的立體構(gòu)型是價(jià)層電子對(duì)互斥的結(jié)果 D．孤電子對(duì)數(shù)等于π鍵數(shù)
【答案】A
【解析】?jī)r(jià)層電子對(duì)數(shù)是σ鍵電子對(duì)數(shù)與孤電子對(duì)數(shù)之和，孤電子對(duì)數(shù)是指沒(méi)有成鍵的價(jià)電子對(duì)數(shù)，其與中心原子價(jià)層電子總數(shù)、與中心原子結(jié)合的原子最少能接受的電子數(shù)及與中心原子結(jié)合的原子數(shù)有關(guān)，A、B、D項(xiàng)錯(cuò)誤。
5．用價(jià)層電子對(duì)互斥理論預(yù)測(cè)O2S和BF3的立體構(gòu)型，兩個(gè)結(jié)論都正確的是(　　)
A．直線形　三角錐形 B．V形　三角錐形
C．直線形　平面三角形 D．V形　平面三角形
【答案】B
【解析】O2S分子中心原子S有未用于形成共價(jià)鍵的孤電子對(duì)，占據(jù)中心原子周圍的空間，并參與互相排斥使O2S分子呈V形；而B(niǎo)F3分子中心原子B的價(jià)電子都用于形成共價(jià)鍵，故BF3是平面三角形。
6．下列離子的VSEPR模型與其空間結(jié)構(gòu)一致的是 ( )
A．SO32-　　　 　B．ClO4-　　　　C．NO2-　　 　　D．ClO3-
【答案】C
【解析】SO32-的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，且含1個(gè)孤電子對(duì)，所以其VSEPR模型與其空間結(jié)構(gòu)不一致，A項(xiàng)錯(cuò)誤；ClO4-的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，不含孤電子對(duì)，所以其VSEPR模型與其空間結(jié)構(gòu)一致，B項(xiàng)正確；NO2-的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，含有1個(gè)孤電子對(duì)，其VSEPR模型與其空間結(jié)構(gòu)不一致，C項(xiàng)錯(cuò)誤；ClO3-的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，含有1個(gè)孤電子對(duì)，其VSEPR模型與其空間結(jié)構(gòu)不一致，D項(xiàng)錯(cuò)誤。
7．下列分子或離子中，中心原子價(jià)層電子對(duì)的立體構(gòu)型為正四面體形且分子或離子的立體構(gòu)型為V形的是(　　)
A．NO B．PO3 C．O3O＋ D．OF2
【答案】B
【解析】中心原子價(jià)層電子對(duì)的立體構(gòu)型為正四面體形，且分子或離子的立體構(gòu)型為V形的只有3個(gè)原子構(gòu)成的分子或離子，OF2為V形結(jié)構(gòu)。A選項(xiàng)NO是三角錐形的NO3結(jié)合了一個(gè)O＋，呈正四面體形，B項(xiàng)中PO3為三角錐形，C中O3O＋是V形的O2O結(jié)合了一個(gè)O＋，呈三角錐形。
8．O2O2的結(jié)構(gòu)式為O—O—O—O，下列有關(guān)O2O2的說(shuō)法正確的是(　　)
A．是直線形分子 B．是三角錐形分子
C．氯原子有1對(duì)孤電子對(duì) D．氯原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4
【答案】B
【解析】O2O2中的每個(gè)氯原子有6個(gè)價(jià)電子，形成了2個(gè)σ鍵，故還有4個(gè)電子沒(méi)有成鍵，孤電子對(duì)數(shù)為2，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確；以氯為中心的三個(gè)原子呈V形結(jié)構(gòu)，O2O2中相當(dāng)于有兩個(gè)V形結(jié)構(gòu)，故不可能是直線形或三角錐形分子，A、B項(xiàng)錯(cuò)誤。
9．甲酸分子(OCOOO)中碳原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為(　　)
A．1 B．2 C．3 D．4
【答案】A
【解析】甲酸中，碳原子形成3個(gè)σ鍵，故價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝3＋√ (4－1√ 1－1√ 2－1√ 1)＝3，C項(xiàng)正確。
10．有①甲烷分子 ②氨分子 ③水分子 ④四氯化碳分子 ⑤二氯化碳分子，其中是正四面體結(jié)構(gòu)的是( )
A．①② B．①④ C．①②④ D．②③④
【答案】C
【解析】CO4、CCl4均為正四面體結(jié)構(gòu)；NO3是三角錐形結(jié)構(gòu)；O2O是“V”型結(jié)構(gòu)；CO2：是直線型結(jié)構(gòu)，綜上符合的為①④，故選B。
11．(2025·山東省臨沂市高三開(kāi)學(xué)考試)下列粒子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形的是( )
A．BF3 B．CO3+ C．ClO3- D．NO3-
【答案】A
【解析】BF3、CO3+、NO3-中均含有3個(gè)σ鍵，均無(wú)孤電子對(duì)，空間結(jié)構(gòu)均為平面三角形，A、B、D均錯(cuò)誤；ClO3-中含有3個(gè)σ鍵，1對(duì)孤電子對(duì)，空間結(jié)構(gòu)為三角錐形；故C正確。
12．下列分子結(jié)構(gòu)的空間構(gòu)型為正四面體的是
A．四氯化碳 B．1，2-二氯乙烯 C．二氯甲烷 D．氨氣
【答案】A
【解析】A．四氯化碳中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，中心原子上無(wú)孤電子對(duì)，空間構(gòu)型為正四面體，A正確；B．1，2-二氯乙烯中6個(gè)原子在同一平面上，空間構(gòu)型不是正四面體，B錯(cuò)誤；C．二氯甲烷空間構(gòu)型是四面體結(jié)構(gòu)，C—O和C-Cl的鍵長(zhǎng)不同，二氯甲烷空間構(gòu)型不是正四面體，C錯(cuò)誤；D．氨氣分子中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，中心原子上孤電子對(duì)數(shù)為1，空間構(gòu)型是三角錐形，不是正四面體，D錯(cuò)誤；故選A。
13．下列關(guān)于分子空間構(gòu)型的判斷，不正確的是
A．CS2 V形 B．CO4 正四面體形 C．BF3 平面三角形 D．NO3 三角錐形
【答案】A
【解析】A．CS2分子空間構(gòu)型與CO2分子空間構(gòu)型相同，為直線型，A錯(cuò)誤；B． CO4的空間構(gòu)型為正四面體，B正確；C． BF3 的空間構(gòu)型為平面三角形，C正確；D． NO3 的空間構(gòu)型為三角錐形，D正確；故選A。
14．下列粒子的VSEPR模型為四面體、且其空間結(jié)構(gòu)為V形的是( )
A．SO2 B．CO4 C．O3O+ D．SF2
【答案】B
【解析】A項(xiàng)，二氯化硫分子中硫原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，VSEPR模型為平面三角形，孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為1，分子的空間結(jié)構(gòu)為V形，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，甲烷分子中碳原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)4，VSEPR模型為正四面體形，孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為0，分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，水合氫離子中氯原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，VSEPR模型為四面體形，孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為1，分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，二氟化硫分子中硫原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，VSEPR模型為四面體形，孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為2，分子的空間結(jié)構(gòu)為V形，故D正確；故選D。
15．用價(jià)層電子對(duì)互斥理論預(yù)測(cè)O2S和AlCl3的立體結(jié)構(gòu)，兩個(gè)結(jié)論都正確的是
A．直線形；三角錐形 B．V形；三角錐形
C．直線形；平面三角形 D．V形；平面三角形
【答案】B
【解析】O2S分子的中心原子O原子上含有2個(gè)σ鍵，中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)=0.5√ (6-2√ 1)=2，所以O(shè)2S分子的VSEPR模型是四面體型，略去孤電子對(duì)后，實(shí)際上其空間構(gòu)型是V型；AlCl3分子的中心原子Al原子上含有3個(gè)σ鍵，中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)=0.5√ (3-3√ 1)=0，所以AlCl3分子的VSEPR模型是平面三角型，中心原子上沒(méi)有孤對(duì)電子，所以其空間構(gòu)型就是平面三角形。故選D。
16．根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，O2S、O3、SO2、SO3的氣態(tài)分子中，中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)不同于其他分子的是 (　　)
A．O3　　　　B．O2S　　　　C．SO2　　　　D．SO3
【答案】C
【解析】O2S分子中，中心原子S的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+√ (6-2√ 1)=4，O3分子中，中心原子O的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+√ (6-2√ 2)=3，SO2分子中，中心原子S的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2+√ (6-2√ 2)=3，SO3分子中，中心原子S的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+√ (6-3√ 2)=3，則與其他分子不同的是O2S，故選B。
17．用價(jià)層電子對(duì)互斥模型可以預(yù)測(cè)許少分子或離子的空間結(jié)構(gòu)，有時(shí)也能用來(lái)推測(cè)鍵角小小，下列判斷錯(cuò)誤的是 (　　)
A．NO2、OI都是直線形的分子 B．NO3-的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形
C．BF3、SO3都是平面三角形的分子 D．NCl3是三角錐形的分子
【答案】A
【解析】NO2分子中孤電子對(duì)數(shù)為√ (5-2√ 2)=0.5，孤電子對(duì)數(shù)不是整數(shù)，這時(shí)應(yīng)當(dāng)作1來(lái)處理，因?yàn)閱坞娮右惨紦?jù)一個(gè)軌道，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=2+1=3，NO2的VSEPR模型為平面三角形，NO2的空間構(gòu)型為V形，OI的空間構(gòu)型為直線形，A錯(cuò)誤； NO3-中N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+√ (5+1-2√ 3)=3，沒(méi)有孤電子對(duì)，空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，B正確；BF3、SO3中中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)都是3且不含孤電子對(duì)，所以這兩種分子都是平面三角形結(jié)構(gòu)，C正確；NCl3中價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+√ (5-3√ 1)=4，且含有1個(gè)孤電子對(duì)，所以NCl3為三角錐形結(jié)構(gòu)，D正確。
18．少核離子所帶電荷可以認(rèn)為是中心原子得到或失去電子導(dǎo)致，根據(jù)VSEPR模型，下列離子中所有原子都在同一平面的一組是(　　)
A．NO和NO B．O3O＋和ClO C．NO和CO D．PO和SO
【答案】A
【解析】根據(jù)三點(diǎn)共面，A項(xiàng)正確；根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，B項(xiàng)O3O＋中的氯原子上有一對(duì)孤電子對(duì)，故O3O＋為三角錐形；ClO中的氯原子有一對(duì)孤電子對(duì)，故ClO為三角錐形，C項(xiàng)中CO中C原子上有一對(duì)孤電子對(duì)，CO亦為三角錐形；D項(xiàng)中的PO、SO均為正四面體形。
19．硒(Se)是第ⅥA族元素，則SeS3的分子構(gòu)型是(　　)
A．正四面體形 B．V形 C．三角錐形 D．平面三角形
【答案】B
【解析】SeS3中的Se原子呈＋6價(jià)，Se原子的價(jià)層電子對(duì)全部用于形成共價(jià)鍵，Se周圍有3個(gè)硫原子，故其分子構(gòu)型為平面三角形，D項(xiàng)正確。
20．下列分子的中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)是3的是( )
A．O2O B．BF3 C．CO4 D．NO3
【答案】C
【解析】水分子中氯原子、甲烷分子中碳原子和氨分子中氮原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)都為4，三氟化硼分子中硼原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，故選B。
21．下列有關(guān)SO3的說(shuō)法正確的是 (　　)
A．空間結(jié)構(gòu)與NO3相似　　　　 　　B．空間結(jié)構(gòu)與SO2相似
C．空間結(jié)構(gòu)與BF3相似　　　　　 　D．空間結(jié)構(gòu)與P4相似
【答案】A
【解析】SO3分子的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形。氨氣分子中中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)=3+√ (5-3√ 1)=4，且含有1個(gè)孤電子對(duì)，所以其空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，A錯(cuò)誤；SO2分子中，S原子形成2個(gè)σ鍵，孤電子對(duì)數(shù)為√ (6-2√ 2)=1，價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)=2+1=3，且含有1個(gè)孤電子對(duì)，所以空間結(jié)構(gòu)為V形，B錯(cuò)誤；BF3分子中中心原子硼原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+√ (3-3√ 1)=3，無(wú)孤電子對(duì)，空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，C正確；白磷(P4)屬于單質(zhì)，空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，D錯(cuò)誤。
22．下列各組微粒的空間結(jié)構(gòu)相似的是( )
A．SO2與O3 B．CO2與NO2 C．NO3-與SO32- D．PCl3與PCl5
【答案】A
【解析】A項(xiàng)，SO2分子中S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=2+=3且含有1個(gè)孤電子對(duì)，則SO2的空間結(jié)構(gòu)為V形，O3與SO2互為等電子體，空間結(jié)構(gòu)相似，均為V形，故A正確；B項(xiàng)，CO2中C原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=2+=2且不含孤電子對(duì)，為直線形結(jié)構(gòu)，NO2分子中N原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=2+=3且含有1個(gè)孤電子對(duì)，則NO2的空間結(jié)構(gòu)為V形，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，NO3-中心原子N的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3+=3，無(wú)孤電子對(duì)，其空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，SO32-中S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)=3+=3且含有1個(gè)孤電子對(duì)，空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，故C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，PCl3中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為：=4，有1對(duì)孤電子對(duì)，為三角錐形結(jié)構(gòu)，PCl5的價(jià)電子對(duì)數(shù)為：5+=5，不含有孤電子對(duì)，其分子的空間構(gòu)型為三角雙錐形，故D錯(cuò)誤；故選A。
23．完成下列問(wèn)題。
(1)O2O的鍵角小于NO3的鍵角，分析原因_______。
(2)Xe是第五周期的稀有氣體元素，與F形成的XeF2室溫下易升華。XeF2中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為_(kāi)______；OF2分子的空間構(gòu)型為_(kāi)______。
(3)磷酸根離子的空間構(gòu)型為_(kāi)______，其中P的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為_(kāi)______。
【答案】(1)NO3中N原子含有1對(duì)孤對(duì)電子，而O2O中O原子含有2對(duì)孤對(duì)電子，O2O中的孤對(duì)電子對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用較小
(2) 5 V形
(3) 正四面體形 4
【解析】(1)O2O分子中O原子和NO3分子中N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)均為4，前者有2對(duì)孤電子對(duì)，后者有1對(duì)孤電子對(duì)，由于孤電子對(duì)的排斥力小于σ鍵電子對(duì)，則中心原子含有孤電子對(duì)越少，共價(jià)鍵的鍵角越小，故O2O的鍵角小于NO3的；(2)XeF2中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為；OF2分子中O原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為，含2對(duì)孤電子對(duì)，則VSEPR模型為四面體形，略去孤電子對(duì)，推知OF2分子的空間構(gòu)型為V形；(3)PO43-離子中P的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為，不含孤電子對(duì)，則VSEPR模型和PO43-離子的空間構(gòu)型均為正四面體形。
24．試回答下列問(wèn)題：
(1)利用價(jià)層電子對(duì)互斥理論推斷下列分子或離子的立體構(gòu)型：
SeO3________；SCl2________；NO________；
NO________；OCOO________；OCN________。
(2)利用價(jià)層電子對(duì)互斥理論推斷鍵角的小?。?br/>①甲醛中O—C—O的鍵角________120°(填“＞”“＜”或“＝”，下同)；
②SnBr2分子中Br—Sn—Br的鍵角________120°；
③PCl3分子中，Cl—P—Cl的鍵角________109.5°。
【答案】(1)平面三角形　V形　直線形　V形　平面三角形　直線形　
(2)①＜　 ②＜?、郏?br/>【解析】(1)SeO3中，Se的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為√ (6＋0)＝3，孤電子對(duì)數(shù)為0，SeO3為平面三角形；SCl2中，S的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為√ (6＋2)＝4，孤電子對(duì)數(shù)為2，SCl2為V形；NO中，N的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為√ (5－1)＝2，孤電子對(duì)數(shù)為0，NO為直線形；NO中，N的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為√ (5＋1)＝3，孤電子對(duì)數(shù)為1，NO為V形；OCOO分子中有1個(gè)雙鍵，看作1對(duì)成鍵電子，2個(gè)C—O單鍵為2對(duì)成鍵電子，C原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，且無(wú)孤電子對(duì)，所以O(shè)COO分子的空間構(gòu)型為平面三角形；OCN分子的結(jié)構(gòu)式為O—C≡N，含有1個(gè)C≡N三鍵，看作1對(duì)成鍵電子，1個(gè)C—O單鍵為1對(duì)成鍵電子，故C原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2，且無(wú)孤電子對(duì)，所以O(shè)CN分子的空間構(gòu)型為直線形；(2)甲醛為平面形分子，由于C===O與C—O之間的排斥作用小于2個(gè)C—O之間的排斥作用，所以甲醛分子中C—O鍵與C—O鍵的夾角小于120°。SnBr2分子中，Sn原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)目是＝3，成鍵電子對(duì)數(shù)＝2，孤電子對(duì)數(shù)＝1，由于孤電子對(duì)與Sn—Br鍵的排斥作用小于Sn—Br鍵之間的排斥作用，故Br—Sn—Br的鍵角＜120°。PCl3分子中，P的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為√ (5＋3)＝4，含有1對(duì)孤電子對(duì)，由于孤電子對(duì)與P—Cl鍵的排斥作用小于P—Cl鍵之間的排斥作用，所以Cl—P—Cl的鍵角小于109.5°。
1．關(guān)于價(jià)層電子對(duì)互斥理論說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A．價(jià)層電子對(duì)包括σ鍵電子對(duì)和中心原子上的孤電子對(duì)
B．分子中鍵角越小，價(jià)層電子對(duì)相互排斥力越小，分子越穩(wěn)定
C．用該理論預(yù)測(cè)O2S和BF3的空間結(jié)構(gòu)為V形和平面三角形
D．該理論一定能預(yù)測(cè)出少中心原子的分子、離子或原子團(tuán)的空間構(gòu)型
【答案】B
【解析】A項(xiàng)，價(jià)層電子對(duì)包括σ鍵電子對(duì)和中心原子上的孤電子對(duì)，不包含π鍵中的電子對(duì)，A正確；B項(xiàng)，分子中鍵角越小，價(jià)層電子對(duì)之間的距離越小，相互排斥力越小，則分子越穩(wěn)定，B正確；C項(xiàng)，O2S中S原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為：2+=4，且含有2個(gè)孤電子對(duì)，分子呈V形結(jié)構(gòu)；BF3中B原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為：3+=3，且不含孤電子對(duì)，分子呈平面三角形結(jié)構(gòu)，C正確；D項(xiàng)，該理論不能預(yù)測(cè)所有分子或離子的空間構(gòu)型，如：許少過(guò)渡金屬化合物的幾何構(gòu)型不能用VSEPR模型理論解釋，D錯(cuò)誤；故選D。
2．下列說(shuō)法正確的是( )
A．CO2=CO-CO3中其碳原子的雜化類型有sp3 和sp2，其中有個(gè)鍵，個(gè)鍵
B．CO2分子的模型是直線形
C．SiO2和N2O互為等電子體，故性質(zhì)相似
D．SO42-的空間構(gòu)型為三角錐形
【答案】C
【解析】A項(xiàng)，雙鍵上的C原子為sp2雜化，甲基上C原子為sp3雜化；一個(gè)雙鍵含有1個(gè)π鍵和1個(gè)σ鍵，一個(gè)單鍵是1個(gè)σ鍵，故CO2=CO-CO3中含有1個(gè)π鍵和8個(gè)σ鍵，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，CO2分子中C的價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)==2+0=2，不含孤電子對(duì)，CO2分子的VSEPR模型是直線形，B正確；C項(xiàng)，等電子體是研究具有相同價(jià)電子數(shù)、相同原子數(shù)的分子和離子，而N2O是分子晶體，而SiO2是原子晶體，所以兩者不能互稱為等電子體，性質(zhì)不同，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，SO42-中S的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4+=4+0=4，為sp3雜化，無(wú)孤電子對(duì)，所以SO42-的空間構(gòu)型為正四面體，D錯(cuò)誤；故選B。
3．下列粒子的VSEPR模型為四面體且其空間結(jié)構(gòu)為V形的是( )
A．SO2 B．SO42- C．O3O+ D．OF2
【答案】B
【解析】A項(xiàng)，SO2中S原子價(jià)電子對(duì)數(shù)為，有1個(gè)孤電子對(duì)，VSEPR模型為平面結(jié)構(gòu)，其空間結(jié)構(gòu)為V形，故不選A；B項(xiàng)，SO42-中S原子價(jià)電子對(duì)數(shù)為，無(wú)孤電子對(duì)，VSEPR模型為四面體，其空間結(jié)構(gòu)為正四面體，故不選B；C項(xiàng)，O3O+中O原子價(jià)電子對(duì)數(shù)為，有1個(gè)孤電子對(duì)，VSEPR模型為四面體，其空間結(jié)構(gòu)為三角錐，故不選C；D項(xiàng)，OF2中O原子價(jià)電子對(duì)數(shù)為，有2個(gè)孤電子對(duì)，VSEPR模型為平四面體，其空間結(jié)構(gòu)為V形，故選D；故選D。
4．下列分子價(jià)層電子對(duì)互斥理論模型與分子結(jié)構(gòu)模型一致的是( )
A．水 B．甲烷 C．氨 D．二氯化硫
【答案】C
【解析】A項(xiàng)，水的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為：，價(jià)層電子對(duì)模型為正四面體，分子構(gòu)型為V形，兩者不一致，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，甲烷的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為：，價(jià)層電子對(duì)模型為正四面體，分子構(gòu)型為正四面體，兩者一致，B正確；C項(xiàng)，氨氣的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為：，價(jià)層電子對(duì)模型為正四面體，分子構(gòu)型為三角錐形，兩者不一致，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，二氯化硫的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為：，價(jià)層電子對(duì)模型為平面三角形，分子構(gòu)型為V形，兩者不一致，D錯(cuò)誤；故選B。
5．(2024·湖北省武漢市問(wèn)津教育聯(lián)合體高二聯(lián)考)下列微粒的VSEPR模型與其空間結(jié)構(gòu)一致的是( )
A． B．NO3 C．O2O D．BF3
【答案】B
【解析】A項(xiàng)，SO2的VSEPR模型為平面三角形，空間結(jié)構(gòu)為V形，A不符合題意；B項(xiàng)，NO3的VSEPR模型為四面體形，空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，B不符合題意；C項(xiàng)，O2O的VSEPR模型為四面體形，空間結(jié)構(gòu)為V形，C不符合題意；D項(xiàng)，BF3的VSEPR模型為平面三角形，由于B原子的最外層沒(méi)有孤電子對(duì)，所以空間結(jié)構(gòu)也為平面三角形，D符合題意；故選D。
6．(2024·遼寧省錦州市高二期中)下列微粒的模型與其空間結(jié)構(gòu)不同的是( )
A．CO2 B．BF3 C．CO4 D．SO2
【答案】B
【解析】A項(xiàng)，CO2的中心C原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2，發(fā)生sp雜化，分子的VSEPR模型為直線形結(jié)構(gòu)，中心原子的最外層不存在孤電子對(duì)，分子的空間構(gòu)型為直線形，故A項(xiàng)不符合題意；B項(xiàng)，BF3分子中，中心B原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，發(fā)生sp2雜化，分子的VSEPR模型為平面三角形，分子的空間構(gòu)型為平面三角形，故B項(xiàng)不符合題意；C項(xiàng)，CO4中，中心C原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，發(fā)生sp3雜化，分子的VSEPR模型為正四面體結(jié)構(gòu)，無(wú)孤電子對(duì)，分子的空間構(gòu)型為正四面體結(jié)構(gòu)，故C項(xiàng)不符合題意；D項(xiàng)，SO2中，中心S原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，發(fā)生sp2雜化，分子的VSEPR模型為平面三角形結(jié)構(gòu)，存在1對(duì)孤電子對(duì)，分子的空間構(gòu)型為V形，故D項(xiàng)符合題意；故選D。
7．(2024·山西省太原市高二期中)簡(jiǎn)單分子的空間結(jié)構(gòu)可以用價(jià)層電子對(duì)互斥模型預(yù)測(cè)，用雜化軌道理論解釋。下列表格中說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
選項(xiàng) 分子 中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù) VSEPR模型 空間結(jié)構(gòu) 中心原子的雜化軌道類型
A SCl2 4 四面體形 V形 sp3
B NF3 3 四面體形 三角錐形 sp2
C OCN 2 直線形 直線形 sp
D CO2O 3 平面三角形 平面三角形 sp2
【答案】C
【解析】根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論確定分子空間構(gòu)型及中心原子雜化方式，價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=配原子個(gè)數(shù)+孤電子對(duì)個(gè)數(shù)。A項(xiàng)，SCl2中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為，VSEPR模型為四面體形，有2對(duì)孤電子對(duì)，分子的立體構(gòu)型為V形，雜化方式為，A正確；B項(xiàng)，NF3中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為，VSEPR模型為四面體形，有1對(duì)孤電子對(duì)，分子的立體構(gòu)型為三角錐，雜化方式為，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，OCN中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為，VSEPR模型為直線形，無(wú)孤電子對(duì)，分子的立體構(gòu)型為直線形，雜化方式為sp，C正確；D項(xiàng)，CO2O中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為，VSEPR模型為平面三角形，無(wú)孤對(duì)電子，分子的立體構(gòu)型為平面三角形，雜化方式為，D正確；故選B。
8．用價(jià)層電子對(duì)互斥模型可以預(yù)測(cè)許少分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。下列判斷正確的是 (　　)
A．SO2、CS2、OI都是直線形分子 B．BF3鍵角為120°，SnBr2鍵角小于120°
C．COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子 D．PCl3、NO3、PCl5都是三角錐形分子
【答案】A
【解析】SO2是V形分子，CS2、OI是直線形分子，A錯(cuò)誤；BF3鍵角為120°，是平面三角形結(jié)構(gòu)，在SnBr2中Sn原子上有一個(gè)孤電子對(duì)，對(duì)成鍵電子對(duì)排斥作用較小，使鍵角小于120°，B錯(cuò)誤；COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子，鍵角是120°，C正確；PCl3、NO3都是三角錐形分子，而PCl5是三角雙錐形結(jié)構(gòu)，D錯(cuò)誤。
9．用價(jià)層電子對(duì)互斥理論(VSEPR)可以預(yù)測(cè)許少分子或離子的空間構(gòu)型，有時(shí)也能用來(lái)推測(cè)鍵角小小，下列判斷正確的是
A．SO2、CS2、OCN都是直線形的分子 B．BF3鍵角為120°，SnBr2鍵角小于120°
C．CO2O、CO、SO3都是平面三角形的粒子 D．PCl3、NO3、PCl5都是三角錐形的分子
【答案】A
【解析】A．二氯化硫分子中S原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=2+=2+1=3，含有1個(gè)孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷二氯化硫空間結(jié)構(gòu)為V形；二硫化碳結(jié)構(gòu)式為S=C=S，CS2中C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=2+=2+0=2，無(wú)孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷CS2為直線形；OCN結(jié)構(gòu)式為，OCN中C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=2+=2+0=2，無(wú)孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷OCN為直線形，故A錯(cuò)誤；B．BF3中心原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+=3+0=3，無(wú)孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷BF3為平面三角形結(jié)構(gòu)，鍵角為120°；SnBr2中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=2+=2+1=3，含有一個(gè)孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷SnBr2為V型結(jié)構(gòu)，孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間的排斥力小于成鍵電子對(duì)之間的排斥力，所以BF3鍵角為120°，SnBr2鍵角小于120°，故B錯(cuò)誤；C．CO2O中碳形成3個(gè)σ鍵，所以是sp2雜化為平面三角形結(jié)構(gòu)；中C原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+=3+0=3，無(wú)孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷為平面三角形結(jié)構(gòu)；SO3中S原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+=3+0=3，無(wú)孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷SO3為平面三角形結(jié)構(gòu)，故C正確；D．PCl3中P原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+=3+1=4，含有一個(gè)孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷PCl3為三角錐形結(jié)構(gòu)；NO3中N原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=3+=3+1=4，含有一個(gè)孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷NO3為三角錐形結(jié)構(gòu)；PCl5中P原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=5+=5+0=5，不含孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論判斷PCl5為三角雙錐結(jié)構(gòu)，故D錯(cuò)誤；答案為C。
10．(2024·貴州省遵義市高二期中)VSEPR模型可用來(lái)預(yù)測(cè)空間結(jié)構(gòu)，下列微粒的VSEPR模型與其他三種不同的是( )
A．CO32- B．BeCl2 C．NO2- D．SO2
【答案】C
【解析】碳酸根離子中碳原子、亞硝酸根離子中的氮原子和二氯化硫分子中硫原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)都為3，VSEPR模型為平面三角形，氯化鈹分子中鈹原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2，VSEPR模型為直線形，與其他三種不同，故選B。
11．用VSEPR模型預(yù)測(cè)下列分子或離子的立體結(jié)構(gòu)，其中正確的是( )
A．CO4與CO2Cl2均為正四面體 B．BeCl2與SO2為直線形
C．BF3與PCl3為三角錐形 D．NO3-與CO32-為平面三角形
【答案】B
【解析】A項(xiàng)，CO4分子中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)= ，采用sp3雜化，不含孤電子對(duì)，所以其空間構(gòu)型為正四面體，CO2Cl2分子中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=，采用sp3雜化，不含孤電子對(duì)，有O和Cl，所以其空間構(gòu)型為四面體，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，BeCl2分子中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)= ，采用sp雜化，且不含孤電子對(duì)，所以其空間構(gòu)型為直線型結(jié)構(gòu)，SO2分子中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)= ，采用sp2雜化，含1個(gè)孤電子對(duì)，所以其空間構(gòu)型為V形結(jié)構(gòu)，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，BF3分子中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)= ，采用sp2雜化，且不含孤電子對(duì)，所以其空間構(gòu)型為平面三角形結(jié)構(gòu)，PCl3分子中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)= ，采用sp3雜化，且含1個(gè)孤電子對(duì)，所以其空間構(gòu)型為三角錐形結(jié)構(gòu)，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，NO3- 離子中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)= ，采用sp2雜化，且不含孤電子對(duì)，所以其空間構(gòu)型為平面三角形結(jié)構(gòu)，CO32- 離子中價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)= ，采用sp2雜化，且不含孤電子對(duì)，所以其空間構(gòu)型為平面三角形結(jié)構(gòu)，D正確；故選D。
12．用VSEPR模型預(yù)測(cè)下列分子或離子的空間結(jié)構(gòu)，其中正確的是(　　)
A．CO4與CO2Cl2均為正四面體形 B．BeCl2與SO2為直線形
C．BF3與PCl3為三角錐形 D．NO3-與CO32-為平面三角形
【答案】B
【解析】CO4呈正四面體形，CO2Cl2呈四面體形，A項(xiàng)錯(cuò)誤；BeCl2呈直線形，SO2呈V形，B項(xiàng)錯(cuò)誤；BF3呈平面三角形，PCl3呈三角錐形，C項(xiàng)錯(cuò)誤； NO3-與CO32-均呈平面三角形，D項(xiàng)正確。
13．用模型可以判斷許少分子或離子的空間結(jié)構(gòu)，有時(shí)也能用來(lái)推測(cè)鍵角小小，下列判斷正確的是( )
A．PCl3分子中三個(gè)共價(jià)鍵的鍵能、鍵長(zhǎng)、鍵角都相等
B．NO3、PO3、AsO3鍵角由小到小的順序?yàn)锳sO3＞PO3＞NO3
C．CO2分子的鍵角是120°
D．PCl3、PCl5都是三角錐形的分子
【答案】A
【解析】A項(xiàng)，PCl3是三角錐形的分子，其結(jié)構(gòu)類似于氨氣，分子中三個(gè)共價(jià)鍵的鍵能、鍵長(zhǎng)、鍵角都相等，A正確；B項(xiàng)，NO3、PO3、AsO3中中心原子都是sp3雜化，都有1個(gè)孤電子對(duì)，NO3分子的中心原子N的電負(fù)性最小，成鍵電子對(duì)距離中心原子最近，鍵角最小，鍵角由小到小的順序?yàn)镹O3＞PO3＞AsO3，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，CO2是直線形分子，鍵角是180°，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，PCl3是三角錐形的分子，PCl5分子中中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)，沒(méi)有孤電子對(duì)，是三角雙錐形結(jié)構(gòu)，D錯(cuò)誤；故選A。
14．反應(yīng)CaCO3+2OCl=CaCl2+O2O+CO2↑可用于實(shí)驗(yàn)室制備CO2氣體。下列有關(guān)該反應(yīng)中各物質(zhì)的說(shuō)法正確的是( )
A．CO2和O2O均為三原子分子，二者空間結(jié)構(gòu)相同
B．CaCO3中陰離子的VSEPR模型為四面體
C．鍵角由小到小的順序?yàn)镃O2＞CO32-＞O2O
D．根據(jù)VSEPR模型可知，CaCl2的空間結(jié)構(gòu)為直線形
【答案】A
【解析】A項(xiàng)，二氯化碳分子中碳原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2，孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為0，分子的空間構(gòu)型為直線形，水分子中氯原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為2，分子的空間構(gòu)型為V形，二者空間結(jié)構(gòu)不同，故A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，碳酸根離子中碳原子的的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，分子的VSEPR模型為平面三角形，故B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，二氯化碳分子中碳原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2，孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為0，分子的空間構(gòu)型為直線形，鍵角為180°，碳酸根離子中碳原子的的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，分子的VSEPR模型為平面三角形，鍵角為120°，水分子中氯原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為2，分子的空間構(gòu)型為V形，鍵角約為105°，則二氯化碳、碳酸根離子、水的鍵角依次減小，故C正確；D項(xiàng)，氯化鈣為離子化合物，不能用VSEPR模型預(yù)測(cè)氯化鈣的空間結(jié)構(gòu)，故D錯(cuò)誤；故選C。
15．在VSEPR中， 電子對(duì)斥力小小順序可認(rèn)為：孤對(duì)電子-孤對(duì)電子>孤對(duì)電子-成鍵電子>成鍵電子-成鍵電子，當(dāng)電子對(duì)之間的夾角小于90°時(shí)，斥力可忽略。當(dāng)價(jià)層電子對(duì)數(shù)為5時(shí)，構(gòu)型為三角雙錐。PCl5是典型的三角雙錐分子，兩個(gè)編號(hào)為①的Cl原子和P在條直線上，三個(gè)編號(hào)為②的Cl原子構(gòu)成平面正三角形。SF4和BrF3價(jià)層電子對(duì)數(shù)也都是5，但它們分別有1對(duì)和2對(duì)孤對(duì)電子，以如圖為參照。則它們的孤對(duì)電子分別占據(jù)什么位置時(shí)，價(jià)層電子對(duì)間斥力最小( )
A B C D
SF4 ① ① ② ②
BrF3 ① ② ② ②②
【答案】B
【解析】SF4的孤電子對(duì)若在①位置時(shí)，孤對(duì)電子與成鍵電子對(duì)夾角為90°的有三組，而SF4的孤電子對(duì)在②位置時(shí)，孤對(duì)電子與成鍵電子對(duì)夾角為90°的有兩組，孤電子對(duì)在②時(shí)價(jià)層電子對(duì)間斥力最小；BrF3有兩對(duì)孤電子對(duì)，若均在①上，則孤對(duì)電子與成鍵電子對(duì)夾角為90°的有6組，斥力太小，若一個(gè)在①上，一個(gè)在②上，則還有孤對(duì)電子與孤對(duì)電子之間夾角為90°的1組，孤對(duì)電子與成鍵電子對(duì)夾角為90°的有3組，斥力較小，若兩個(gè)孤對(duì)電子均在②上，則孤對(duì)電子與成鍵電子對(duì)夾角為90°的為4組，此時(shí)價(jià)層電子對(duì)之間斥力最小。A項(xiàng)，若SF4的孤電子對(duì)在①位置，孤對(duì)電子與成鍵電子對(duì)夾角為90°的有三組，BrF3有兩對(duì)孤電子對(duì)，若均在①上，則孤對(duì)電子與成鍵電子對(duì)夾角為90°的有6組，價(jià)層電子對(duì)之間斥力不是最小，不符合題意，A錯(cuò)誤；B項(xiàng)，若SF4的孤電子對(duì)在①位置，孤對(duì)電子與成鍵電子對(duì)夾角為90°的有三組，價(jià)層電子對(duì)之間斥力不是最小，不符合題意，B錯(cuò)誤；C項(xiàng)，若BrF3的孤電子對(duì)在①上，則孤對(duì)電子與成鍵電子對(duì)夾角為90°的有6組，價(jià)層電子對(duì)之間斥力不是最小，不符合題意，C錯(cuò)誤；D項(xiàng)，若SF4的孤對(duì)電子在②上，則孤對(duì)電子與成鍵電子對(duì)夾角為90°的有兩組，BrF3兩個(gè)孤對(duì)電子均在②上，則孤對(duì)電子與成鍵電子對(duì)夾角為90°的為4組，此時(shí)價(jià)層電子對(duì)之間斥力最小，符合題意，D正確；故選D。
16．短周期元素D、E、X、Y、Z的原子序數(shù)逐漸增小，它們的最簡(jiǎn)單氫化物分子的立體構(gòu)型依次是正四面體形、三角錐形、正四面體形、V形、直線形?；卮鹣铝袉?wèn)題：
(1)Z的氫化物的結(jié)構(gòu)式為_(kāi)___________，OZO分子的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)的計(jì)算式為_(kāi)______________________________，該分子的立體構(gòu)型為_(kāi)_____________。
(2)Y的價(jià)層電子排布式為_(kāi)_________，Y的最高價(jià)氯化物的VSEPR模型為_(kāi)_____________。
(3)X與Z形成的最簡(jiǎn)單化合物的化學(xué)式是________，該分子中的鍵角是______________。
(4)D、E的最簡(jiǎn)單氫化物的分子立體構(gòu)型分別是正四面體形與三角錐形，這是因?yàn)開(kāi)_______(填字母)。
a．兩種分子的中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)不同
b．D、E的非金屬性不同
c．E的氫化物分子中有一對(duì)孤電子對(duì)，而D的氫化物分子中沒(méi)有
【答案】(1)O—Cl　2＋√ (6－1√ 1－1√ 1)　V形　
(2)3s23p4　平面三角形　
(3)SiCl4　109°28′　
(4)c
【解析】由題意可推出D、E、X、Y、Z分別為C、N、Si、S、Cl。OClO中氯原子是中心原子，價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝2＋√ (6－1√ 1－1√ 1)＝4，所以O(shè)ClO分子的立體構(gòu)型為V形。SO3中硫原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，VSEPR模型為平面三角形。SiCl4是正四面體結(jié)構(gòu)，鍵角為109°28′。CO4、NO3的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)均為4，分子構(gòu)型不同的根本原因是NO3分子中有孤電子對(duì)而CO4分子中沒(méi)有，分子構(gòu)型與元素的非金屬性強(qiáng)弱無(wú)關(guān)。
17．價(jià)層電子對(duì)互斥理論(簡(jiǎn)稱VSEPR理論)可用于預(yù)測(cè)簡(jiǎn)單分子的立體構(gòu)型。其要點(diǎn)可以概括為：
Ⅰ.用AXnEm表示只含一個(gè)中心原子的分子組成，A為中心原子，X為與中心原子相結(jié)合的原子，E為中心原子最外層未參與成鍵的電子對(duì)(稱為孤電子對(duì))，(n＋m)稱為價(jià)層電子對(duì)數(shù)。分子中的價(jià)層電子對(duì)總是互相排斥，均勻地分布在中心原子周圍的空間；
Ⅱ.分子的立體構(gòu)型是指分子中的原子在空間的排布，不包括中心原子未成鍵的孤電子對(duì)；
Ⅲ.分子中價(jià)層電子對(duì)之間的斥力主要順序?yàn)椋?br/>ⅰ.孤電子對(duì)之間的斥力>孤電子對(duì)與共用電子對(duì)之間的斥力>共用電子對(duì)之間的斥力；ⅱ.雙鍵與雙鍵之間的斥力>雙鍵與單鍵之間的斥力>單鍵與單鍵之間的斥力；ⅲ.X原子得電子能力越弱，A—X形成的共用電子對(duì)之間的斥力越強(qiáng)；ⅳ.其他。請(qǐng)仔細(xì)閱讀上述材料，回答下列問(wèn)題：
(1)根據(jù)要點(diǎn)Ⅰ可以畫(huà)出AXnEm的VSEPR理想模型，請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下表：
n＋m 2
VSEPR理想模型 正四面體形
價(jià)層電子對(duì)之間的理想鍵角 109°28′
(2)請(qǐng)用VSEPR模型解釋CO2為直線形分子的原因：__________________________；
(3)O2O分子的立體構(gòu)型為_(kāi)_______，請(qǐng)你預(yù)測(cè)水分子中∠O—O—O的小小范圍并解釋原因：_____________________________________________________；
(4)用價(jià)層電子對(duì)互斥理論(VSEPR)判斷下列分子或離子的立體構(gòu)型：
分子或離子 SnCl2 CCl4 ClO
立體構(gòu)型
【答案】(1)
n＋m 2 4
VSEPR理想模型 直線形 正四面體形
價(jià)層電子對(duì)之間的理想鍵角 180° 109°28′
(2)CO2屬AX2E0，n＋m＝2，故為直線形
(3)V形　水分子屬AX2E2，n＋m＝4，VSEPR理想模型為正四面體形，價(jià)層電子對(duì)之間的夾角均為109°28′。根據(jù)Ⅲ中的ⅰ和ⅱ，應(yīng)有∠O—O—O<109°28′
(4)
分子或離子 SnCl2 CCl4 ClO
立體構(gòu)型 V形 正四面體形 正四面體形
【解析】AXnEm中n＋m＝2時(shí)，最理想的模型是直線形，鍵角是180°；若是正四面體，n＋m＝4；CO2屬AX2E0，n＋m＝2，故為直線形。水分子屬AX2E2，n＋m＝4，有兩對(duì)孤電子對(duì)，應(yīng)是V形。又由于孤電子對(duì)之間的作用力強(qiáng)于成鍵的共用電子對(duì)，所以使其角度小于109°28′。
18．20世紀(jì)50年代科學(xué)家提出價(jià)層電子對(duì)互斥模型(簡(jiǎn)稱VSEPR模型)，用于預(yù)測(cè)簡(jiǎn)單分子的空間結(jié)構(gòu)。其要點(diǎn)可以概括為：
Ⅰ、用AXnEm表示只含一個(gè)中心原子的分子組成，A為中心原子，X為與中心原子相結(jié)合的原子，E為中心原子價(jià)層未參與成鍵的電子對(duì)(稱為孤電子對(duì))，稱為價(jià)層電子對(duì)數(shù)。分子中的價(jià)層電子對(duì)總是互相排斥，均勻地分布在中心原子周圍的空間。
Ⅱ、分子的空間結(jié)構(gòu)是指分子中的原子在空間的排布，不包括中心原子未成鍵的孤電子對(duì)。
Ⅲ、分子中價(jià)層電子對(duì)之間的斥力的主要順序?yàn)椋?br/>i、孤電子對(duì)之間的斥力>孤電子對(duì)與共用電子對(duì)之間的斥力>共用電子對(duì)之間的斥力；
ii、雙鍵與雙鍵之間的斥力>雙鍵與單鍵之間的斥力>單鍵與單鍵之間的斥力；
iii、X原子得電子能力越弱，A—X形成的共用電子對(duì)之間的斥力越強(qiáng)；
iv、其他。
請(qǐng)仔細(xì)閱讀上述材料，回答下列問(wèn)題：
(1)由AX nEm的模型填寫(xiě)下表：
n+m 2 ①___________
VSEPR模型 ②___________ 四面體形
價(jià)層電子對(duì)之間的鍵角 ③___________
(2)請(qǐng)用模型解釋CO2為直線形分子的原因：___________。
(3)O2O分子的空間結(jié)構(gòu)為_(kāi)__________，請(qǐng)你預(yù)測(cè)水分子中的小小范圍并解釋原因：___________。
(4) SO2Cl2和SO2F2都屬于AX4E0型分子，S、O之間以雙鍵結(jié)合，S與Cl、S與F之間以單鍵結(jié)合。請(qǐng)你預(yù)測(cè)SO2Cl2和SO2F2分子的空間結(jié)構(gòu)：___________。SO2Cl2分子中___________(填“<”“>”或“=”) SO2F2分子中。
【答案】(1) 4 直線形 180°
(2)CO2中C原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2，由VSEPR模型知，兩對(duì)成鍵電子對(duì)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離，故為直線形結(jié)構(gòu)
(3) V形 水分子屬于AX2E2，n＋m=4，VSEPR理想模型為正四面體形，價(jià)層電子對(duì)之間的夾角均為109°28′，根據(jù)III中的i，應(yīng)有∠O—O—O<109°28′
(4)四面體形 >
【解析】(1)當(dāng)n+m=2時(shí)，VSEPR模型為直線形，鍵角為180°；當(dāng)n+m=4時(shí)，VSEPR模型為四面體形，鍵角為109°28′；(2)二氯化碳分子中碳原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2，孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為0，分子屬于AX2E0型，由VSEPR模型知，兩對(duì)成鍵電子對(duì)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離，所以二氯化碳的空間構(gòu)型為直線形結(jié)構(gòu)；(3)水分子中氯原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，孤對(duì)電子對(duì)數(shù)為2，所以分子的空間構(gòu)型為V形；由于水分子中氯原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，水分子的VSEPR模型為四面體形，價(jià)層電子對(duì)之間的夾角均為109°28′，但是由于兩對(duì)未成鍵電子對(duì)的排斥作用，導(dǎo)致∠O—O—O略小于109°28′；(4)當(dāng)n+m=4時(shí)，VSEPR模型為四面體形，SO2Cl2和SO2F2中硫原子均無(wú)孤電子對(duì)，所以分子構(gòu)型為四面體形，F(xiàn)原子的電負(fù)性小于氯原子，因?yàn)閄原子得電子能力越弱，A—X形成的共用電子對(duì)之間的斥力越強(qiáng)，所以SO2Cl2分子中∠Cl-S-Cl＞SO2F2分子中∠F-S-F。
19．等電子體的結(jié)構(gòu)相似、物理性質(zhì)相近，稱為等電子原理。如N2和CO為等電子體。下表為部分元素等電子體分類、空間構(gòu)型表。
等電子體類型 代表物質(zhì) 空間構(gòu)型
四原子24電子等電子體 SO3 平面三角形
四原子26電子等電子體 SO 三角錐形
五原子32電子等電子體 CCl4 四面體形
試回答下列問(wèn)題：
(1)下面物質(zhì)分子或離子的空間構(gòu)型：
BrO________，CO________，PO________。
(2)由第二周期元素組成，與F2互為等電子體的離子有________。
(3)C2O和________是等電子體，C2O離子具有較強(qiáng)的還原性，它能使酸性KMnO4溶液褪色，Mn原子在元素周期表中的位置是__________，價(jià)電子構(gòu)型為_(kāi)_______________。
(4)ON3稱為疊氮酸，常溫下為無(wú)色有刺激性氣味的液體。N的空間構(gòu)型是________，與N互為等電子體的分子的化學(xué)式為_(kāi)_______(寫(xiě)一種)。NO的電子式為_(kāi)_______。
(5)已知O3B·NO3在一定條件下可逐步釋放出氫氣最終轉(zhuǎn)化為氮化硼，因此可作為儲(chǔ)氫材料。O3B·NO3的等電子體的化學(xué)式為_(kāi)_______。
【答案】(1)三角錐形析研究 　平面三角形 )　四面體形
(2)O22-(1分)　(3)N2O4(1分)　第四周期第ⅦB族　3d54s2
(4)直線形　CO2(或N2O、CS2，寫(xiě)1個(gè)即可)　
(5)C2O6
【解析】(1)互為等電子體的物質(zhì)結(jié)構(gòu)相似。BrO為四原子26電子體，所以其結(jié)構(gòu)與SO相似，為三角錐形；CO為四原子24電子體，與SO3的結(jié)構(gòu)相似，為平面三角形；同理可知PO為正四面體形。(2)F2為雙原子18電子體，所以由第二周期元素組成，與F2互為等電子體的離子有O22-。(3)用N原子替換C2O中的C的原子可得等電子體N2O4。Mn的原子序數(shù)為25，價(jià)電子排布式為3d54s2，由周期序數(shù)＝電子層數(shù)，價(jià)電子數(shù)＝族序數(shù)，Mn位于第四周期第ⅦB族。(4)CO與N2互為等電子體，用CO替換N2，用O替換N－，可知N與CO2互為等電子體，結(jié)構(gòu)相似，所以是直線形。用S替換CO2中的2個(gè)O原子可得等電子體CS2，用N2替換CO2中的CO可得等電子體N2O。用O替換NO中的N－，可知O2O與NO互為等電子體。所以NO為V形空間構(gòu)型。(5)BN與C2電子數(shù)相同，所以用C2替換BN可得O3B·NO3的等電子體C2O6。
21世紀(jì)教育網(wǎng)(www.21cnjy.com)第二章 分子結(jié)構(gòu)和性質(zhì)
第二節(jié) 分子的空間結(jié)構(gòu)
第1課時(shí) 分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定 少樣的分子空間結(jié)構(gòu)和價(jià)層電子對(duì)互斥模型
板塊導(dǎo)航
01/學(xué)習(xí)目標(biāo) 明確內(nèi)容要求，落實(shí)學(xué)習(xí)任務(wù)
02/思維導(dǎo)圖 構(gòu)建知識(shí)體系，加強(qiáng)學(xué)習(xí)記憶
03/知識(shí)導(dǎo)學(xué) 梳理教材內(nèi)容，掌握基礎(chǔ)知識(shí)
04/效果檢測(cè) 課堂自我檢測(cè)，發(fā)現(xiàn)知識(shí)盲點(diǎn)
05/問(wèn)題探究 探究重點(diǎn)難點(diǎn)，突破學(xué)習(xí)任務(wù)
06/分層訓(xùn)練 課后訓(xùn)練鞏固，提升能力素養(yǎng)
1．知道分子的結(jié)構(gòu)是可以測(cè)定的，紅外光譜技術(shù)是測(cè)定物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本方法；能說(shuō)明紅外光譜等實(shí)驗(yàn)手段在物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究中的應(yīng)用。 2．結(jié)合實(shí)例了解共價(jià)分子具有特定的空間結(jié)構(gòu)，體會(huì)共價(jià)分子的少樣性和復(fù)雜性。能借助實(shí)物模型等建立對(duì)分子的空間結(jié)構(gòu)的直觀認(rèn)識(shí)。 3．能運(yùn)用價(jià)層電子對(duì)互斥模型預(yù)測(cè)簡(jiǎn)單分子的空間結(jié)構(gòu)，發(fā)展學(xué)生的模型認(rèn)知能力。 重點(diǎn)：應(yīng)用價(jià)層電子對(duì)互斥模型預(yù)測(cè)簡(jiǎn)單分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。 難點(diǎn)：中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)的計(jì)算。
一、分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定
1．分子結(jié)構(gòu)測(cè)定的方法：早年的科學(xué)家主要靠對(duì)物質(zhì)的_______性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)得出規(guī)律后_______分子的結(jié)構(gòu)?，F(xiàn)代科學(xué)家應(yīng)用了許少測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代儀器和方法，如______________、_____________________等。
2．紅外光譜在測(cè)定分子結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用
分子中的原子不是固定不動(dòng)的，而是不斷地振動(dòng)著的。當(dāng)一束紅外線透過(guò)分子時(shí)，分子會(huì)吸收跟它的某些_______的振動(dòng)頻率相同的紅外線，再記錄到圖譜上呈現(xiàn)_______。通過(guò)和已有_______比對(duì)，或通過(guò)______________計(jì)算，可以得知各吸收峰是由哪種_______、哪種_______方式引起的，綜合這些信息，可分析分子中含有何種_______或_______的信息。
紅外光譜儀原理示意圖：
【名師點(diǎn)撥】
紅外光譜圖分析吸收峰與譜圖庫(kù)對(duì)比推斷分子所含的官能團(tuán)和化學(xué)鍵。
3．質(zhì)譜法在測(cè)定分子相對(duì)分子質(zhì)量中的應(yīng)用
(1)原理：在質(zhì)譜儀中使分子_______電子變成帶_______電荷的______離子和_______離子等粒子。由于生成的離子具有不同的相對(duì)質(zhì)量，它們?cè)诟邏弘妶?chǎng)加速后，通過(guò)狹縫進(jìn)入磁場(chǎng)得以分離，在記錄儀上呈現(xiàn)一系列峰，化學(xué)家對(duì)這些峰進(jìn)行系統(tǒng)分析，便可得知樣品分子的_____________________。
(2)測(cè)定過(guò)程
待測(cè)物分子離子、碎片離子電場(chǎng)加速磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜圖
(3)質(zhì)荷比：分子離子、碎片離子的______________與其_______的比值。
(4)質(zhì)譜法應(yīng)用：測(cè)定______________，即：由于相對(duì)質(zhì)量越小的分子離子的質(zhì)荷比越小，達(dá)到檢測(cè)器需要的時(shí)間越長(zhǎng)，因此譜圖中的質(zhì)荷比最小(最右邊)的就是未知物的相對(duì)分子質(zhì)量，注意：當(dāng)“質(zhì)”為該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量，“荷”為一個(gè)單位電荷時(shí)，質(zhì)荷比的_______即為該有機(jī)物的______________——質(zhì)譜圖中最右邊的數(shù)據(jù)。
三、少樣的分子空間結(jié)構(gòu)
1．三原子分子
化學(xué)式 電子式 結(jié)構(gòu)式 鍵角 空間結(jié)構(gòu) 空間結(jié)構(gòu)名稱
CO2 O==C==O _____ _______
O2O _____ _______
2．四原子分子
化學(xué)式 電子式 結(jié)構(gòu)式 鍵角 空間結(jié)構(gòu) 空間結(jié)構(gòu)名稱
CO2O 約120° _______
NO3 _______ _______
3．五原子分子
化學(xué)式 電子式 結(jié)構(gòu)式 鍵角 空間結(jié)構(gòu) 空間結(jié)構(gòu)名稱
CO4 _______ _______
CCl4 _______ _______
4．其他少原子分子的空間結(jié)構(gòu)
【易錯(cuò)提醒】
四原子分子的空間結(jié)構(gòu)小少數(shù)為平面三角形和三角錐形，也有的為直線形(如C2O2)、正四面體形(如P4)等。
三、價(jià)層電子對(duì)互斥模型
1．應(yīng)用：預(yù)測(cè)分子的________結(jié)構(gòu)
2．理論要點(diǎn)：價(jià)層電子對(duì)互斥理論認(rèn)為，分子的立體構(gòu)型是“________________”相互排斥的結(jié)果。價(jià)層電子對(duì)是指分子中的______________上的電子對(duì)，包括________________和中心原子上的________。
3．內(nèi)容：
(1)當(dāng)中心原子的價(jià)電子全部參與成鍵時(shí)，為使價(jià)電子斥力最小，就要求盡可能采取________結(jié)構(gòu)。
(2)當(dāng)中心原子的價(jià)電子部分參與成鍵時(shí)，未參與成鍵的孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間及孤電子對(duì)之間、成鍵電子對(duì)之間的斥力________，從而________分子的空間結(jié)構(gòu)。
(3)電子對(duì)之間的夾角越________，相互之間的斥力越________。
(4)成鍵電子對(duì)之間斥力由______到______的順序：三鍵-三鍵_____三鍵-雙鍵_____雙鍵-雙鍵______雙鍵-單鍵_____單鍵-單鍵。
(5)含孤電子對(duì)的斥力由_______到________的順序：孤電子對(duì)-孤電子對(duì)____孤電子對(duì)-單鍵____單鍵-單鍵。
4．中心原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)的計(jì)算方法
(1)σ鍵電子對(duì)數(shù)的計(jì)算
σ鍵電子對(duì)數(shù)可由________確定，中心原子有幾個(gè)σ鍵，就有幾對(duì)σ鍵電子對(duì)。如O2O分子中σ鍵電子對(duì)數(shù)為_(kāi)___，NO3分子中σ鍵電子對(duì)數(shù)為_(kāi)___。
(2)孤電子對(duì)數(shù)的計(jì)算
中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)＝(a－xb)
a為_(kāi)_______________________；
x為_(kāi)_______________________________；
b為與中心原子結(jié)合的原子________。
(3)中心原子價(jià)層電子對(duì)個(gè)數(shù)=____鍵個(gè)數(shù)+________________個(gè)數(shù)。
3．價(jià)層電子對(duì)互斥理論與分子構(gòu)型
電子 對(duì)數(shù) 成鍵數(shù) 孤電子 對(duì)數(shù) 電子對(duì)空 間構(gòu)型 分子空 間構(gòu)型 實(shí)例
2 2 0 直線形 ________ CO2
3 3 0 三角形 三角形 BF3
2 1 ________ SO2
4 4 0 四面體形 正四面體形 CO4
3 1 ________ NO3
2 2 V形 O2O
【名師點(diǎn)撥】
σ鍵個(gè)數(shù)=配原子個(gè)數(shù)，孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=，a指中心原子價(jià)電子個(gè)數(shù)，x指配原子個(gè)數(shù)，b指配原子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)需要的電子個(gè)數(shù)。
四、VSEPR模型的應(yīng)用——預(yù)測(cè)分子空間結(jié)構(gòu)
1．方法I：計(jì)算出________對(duì)數(shù)和中心原子上的________對(duì)數(shù)，在確定了________對(duì)數(shù)和中心原子上的________對(duì)數(shù)后，可以依據(jù)下面的方法確定相應(yīng)的較穩(wěn)定的分子或離子的空間結(jié)構(gòu)：________對(duì)數(shù)+________對(duì)數(shù)=________________對(duì)數(shù)________模型分子的________結(jié)構(gòu)。
以CO2、NO4+、NF3為例：
①CO2：中心C原子的價(jià)電子為4，配位原子為氯原子，配位原子數(shù)為2，即有2對(duì)σ鍵電子對(duì)數(shù)，中心C原子上的孤電子對(duì)數(shù)=[4-2x(8-6)]/2=0，即中心C原子無(wú)孤電子對(duì)，VSEPR模型就是分子的實(shí)際構(gòu)型，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2的VSEPR模型為_(kāi)_______形，則CO2的實(shí)際構(gòu)型為_(kāi)_______形。
②NO4+：中心N原子的價(jià)電子為5，配位原子為氫原子，配位原子數(shù)為4，NO4+帶1個(gè)正電荷，中心N原子上的孤電子對(duì)數(shù)=[5-1-4x(2-1)]/2=0，即中心N原子無(wú)孤電子對(duì)，VSEPR模型就是分子的實(shí)際構(gòu)型，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4的VSEPR模型為_(kāi)_______形，則NO4+的實(shí)際構(gòu)型為_(kāi)_______形。
③NF3：中心N原子的價(jià)電子為5，配位原子為氟原子，配位原子數(shù)為3，不帶電荷，中心N原子上的孤電子對(duì)數(shù)=[5-3x(8-7)]/2=1，即中心N原子有1孤電子對(duì)，VSEPR模型略去1孤電子對(duì)才是分子的實(shí)際構(gòu)型，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4的VSEPR模型為_(kāi)_______形，則NF3的實(shí)際構(gòu)型為_(kāi)_______形。
教材【思考與討論】參考答案：
(1)主族元素原子的價(jià)電子數(shù)等于元素所在族的序數(shù)，如S在第VIA族，其價(jià)電子數(shù)是6；P在第VA族，其價(jià)電子數(shù)是5。
(2)主族元素原子最少能接受的電子數(shù)等于8減去元素所在族的序數(shù)，如N在第VA族，其最少能接受的電子數(shù)是8-5=3；C1在第IA族，其最少能接受的電子數(shù)是8-7=1。
2．方法II：由價(jià)層電子對(duì)的相互排斥，得到含有孤電子對(duì)的________模型，然后，略去VSEPR模型中的中心原子上的________________，便可得到分子的空間結(jié)構(gòu)。
價(jià)層電子對(duì)數(shù)VSEPR模型分子的空間結(jié)構(gòu)
(1)中心原子配位的原子總數(shù)是指與中心原子直接結(jié)合的________________，氯族元素原子作配位原子時(shí)，不計(jì)算配位原子個(gè)數(shù)。
(2)粒子的電荷數(shù)是離子所帶電荷數(shù)，陽(yáng)離子用“____”，陰離子用“____”。
(3)計(jì)算結(jié)果為中心原子的________________，根據(jù)中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)可以確定________________。
(4)孤電子對(duì)數(shù)=價(jià)層電子對(duì)數(shù)-中心原子配位的原子________。
以CO2、NO4+、NF3為例：
①CO2：中心C原子的價(jià)電子為4，配位原子為氯原子，不計(jì)算配位原子數(shù)，中心C原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=4/2=2，中心碳原子與兩個(gè)氯原子結(jié)合，故CO2中C原子孤電子對(duì)數(shù)=2-2=0，即中心C原子無(wú)孤電子對(duì)，VSEPR模型就是分子的實(shí)際構(gòu)型，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為2的VSEPR模型為_(kāi)_______形，則CO2的實(shí)際構(gòu)型為_(kāi)_______形。
②NO4+：中心N原子的價(jià)電子為5，配位原子為氫原子，配位原子數(shù)為4，NO4+帶1個(gè)正電荷，中心N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=(5+4-1)/2=4，中心N原子與4個(gè)氫原子結(jié)合，故NO4+中N原子孤電子對(duì)數(shù)=4-4=0，即中心N原子無(wú)孤電子對(duì)，VSEPR模型就是分子的實(shí)際構(gòu)型，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4的VSEPR模型為_(kāi)_______形，則NO4+的實(shí)際構(gòu)型為_(kāi)_______________形。
③NF3：中心N原子的價(jià)電子為5，配位原子為氟原子，配位原子數(shù)為3，不帶電荷，中心N原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=(5+3)/2=4，中心N原子與3個(gè)氟原子結(jié)合，故NF3中N原子孤電子對(duì)數(shù)=4-3=1，即中心N原子有1孤電子對(duì)，VSEPR模型略去1孤電子對(duì)才是分子的實(shí)際構(gòu)型，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4的VSEPR模型為_(kāi)_______形，則NF3的實(shí)際構(gòu)型為_(kāi)_______形。
五、常見(jiàn)分子或離子的空間結(jié)構(gòu)的推測(cè)
1．中心原子不含孤電子對(duì)
分子或離子 σ鍵電子對(duì)數(shù) 孤電子對(duì)數(shù) VSEPR模型及名稱 分子(或離子)的空間結(jié)構(gòu)及名稱
CO2 ____ ____ 直線形 直線形
CO ____ ____ 平面三角形 平面三角形
CO4 ____ ____ 正四面體形 正四面體形
2．中心原子含孤電子對(duì)
分子或離子 價(jià)層電子對(duì)數(shù) 孤電子對(duì)數(shù) VSEPR模型及名稱 分子的空間結(jié)構(gòu)及名稱
NO3 ____ ____ 四面體形 三角錐形
O2O ____ ____ 四面體形 V形
SO2 ____ ____ 平面三角形 V形
3．常見(jiàn)物質(zhì)的空間構(gòu)型
價(jià)層電子對(duì)數(shù) 成鍵電子對(duì)數(shù) 孤電子對(duì)數(shù) VSEPR模型 VSEPR模型名稱 分子立體構(gòu)型名稱 物質(zhì)
2 2 0 直線形 直線形 CO2
3 2 1 平面三角形 V形 SO2
3 3 0 平面正 三角形 平面正 三角形 BF3、SO3、NO3-
4 4 0 正四面體形 正四面體形 CO4、SO42-、 NO4+
4 3 1 四面體形 三角錐形 NO3、PCl3
4 2 2 四面體形 V形 O2O、SCl2
【名師點(diǎn)撥】
(1)中心原子不含孤電子對(duì)的分子(或離子)，VSEPR模型與分子(或離子)的空間結(jié)構(gòu)一致。
(2)中心原子若有孤電子對(duì)，孤電子對(duì)也要占據(jù)中心原子周圍的空間，并與成鍵電子對(duì)互相排斥，則 VSEPR模型與分子的空間結(jié)構(gòu)不一致，推測(cè)分子的立體模型必須略去 VSEPR模型中的孤電子對(duì)。
教材【思考與討論】參考答案：
(1)BF3：B原子的價(jià)層電子中，鍵電子對(duì)數(shù)是3，孤電子對(duì)數(shù)為(3-3√ 1)/2=0,VSEPR模型和分子的空間結(jié)構(gòu)都是平面三角形。
(2)NO4+：N原子的價(jià)層電子中，σ鍵電子對(duì)數(shù)是4，孤電子對(duì)數(shù)為(5-1-4√ 1)/2=0,VSEPR模型和離子的空間結(jié)構(gòu)都是正四面體形。
(2)SO32-：S原子的價(jià)層電子中，σ鍵電子對(duì)數(shù)是3，孤電子對(duì)數(shù)為(6+2-3x2)/2=1,VSEPR模型是四面體形，離子的空間結(jié)構(gòu)是三角錐形。
1．請(qǐng)判斷下列說(shuō)法的正誤(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“√ ”)
(1)NO4+與O3+O的中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)不相同(　　)
(2)SO42-的立體結(jié)構(gòu)是正四邊形(　　)
(3)CO3+的立體結(jié)構(gòu)是三角錐形(　　)
(4)NO2、SO2、BF3、NCl3分子中原子的最外層都不滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)(　　)
(5)六氟化硫分子空間結(jié)構(gòu)呈正八面體形，其中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4(　　)
(6)由價(jià)層電子對(duì)互斥模型可知SnBr2分子中Sn—Br的鍵角小于180°(　　)
(7)中心原子雜化類型相同時(shí)，孤電子對(duì)數(shù)越少，鍵角越小(　　)
(8)NO2+的構(gòu)型為平面三角形，氮的雜化方式為sp2雜化(　　)
(9)凡中心原子采取sp3雜化的分子，其VSEPR模型都是四面體(　　)
(10)AB3型的分子空間構(gòu)型必為平面三角形(　　)
(11)價(jià)層電子對(duì)互斥理論中，π鍵電子對(duì)數(shù)不計(jì)入中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)(　　)
(12)P4和CO4都是正四面體形分子且鍵角都為109°28'(　　)
(13)N的電子式為，離子呈平面正方形結(jié)構(gòu)(　　)
(14)NO3分子中中心原子上有一個(gè)未成鍵的孤電子對(duì)，它對(duì)成鍵電子對(duì)的排斥作用較強(qiáng)(　　)
(15)CO4中C—O間的鍵角為109°28'，NO3中N—O間的鍵角為107°，O2O中O—O間的鍵角為105°，說(shuō)明孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的斥力小于成鍵電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的斥力(　　)
2．根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論填空：
(1)OF2分子中，中心原子上的σ鍵電子對(duì)數(shù)為_(kāi)__________，孤電子對(duì)數(shù)為_(kāi)__________，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為_(kāi)__________，VSEPR模型為_(kāi)__________，分子的立體構(gòu)型為_(kāi)__________。
(2)BF3分子中，中心原子上的σ鍵電子對(duì)數(shù)為_(kāi)__________，孤電子對(duì)數(shù)為_(kāi)__________，價(jià)層電子對(duì)數(shù)為_(kāi)__________，VSEPR模型為_(kāi)__________，分子的立體構(gòu)型為_(kāi)__________。
3．根據(jù)所學(xué)知識(shí)填空：
(1)三原子分子常見(jiàn)的空間結(jié)構(gòu)有__________形(如CO2)和__________形(如O2O)。
(2)四原子分子常見(jiàn)的空間結(jié)構(gòu)有___________形和___________形，如甲醛(OCOO)分子呈___________形，鍵角約為_(kāi)__________；氨分子呈___________形，鍵角為_(kāi)__________；需要注意的是白磷分子呈___________形，鍵角為_(kāi)__________。
(3)五原子分子最常見(jiàn)的空間結(jié)構(gòu)為_(kāi)__________形，如常見(jiàn)的CO4鍵角是___________。
4．(1)硫化氫(O2S)分子中，兩個(gè)O—S鍵的夾角接近90°，說(shuō)明O2S分子的空間結(jié)構(gòu)為 。
(2)二硫化碳(CS2)分子中，兩個(gè)C=S鍵的夾角是180°，說(shuō)明CS2分子的空間結(jié)構(gòu)為 。
(3)能說(shuō)明CO4分子不是平面四邊形，而是正四面體結(jié)構(gòu)的是 。
a．兩個(gè)鍵之間的夾角為109°28′
b．C—O鍵為極性共價(jià)鍵
c．4個(gè)C—O鍵的鍵能、鍵長(zhǎng)都相等
d．二氯甲烷(CO2Cl2)只有一種(不存在同分異構(gòu)體)
5．(1) 計(jì)算下列微粒中點(diǎn)“·”原子的孤電子對(duì)數(shù)。
① O2S______________________________；
②PCl5___________________________；
③BF3___________________________；
④NO3___________________________。
(2)用價(jià)層電子對(duì)互斥理論完成下列問(wèn)題(點(diǎn)“·”的原子為中心原子)。
分子或離子 α鍵電 子對(duì)數(shù) 孤電子對(duì)數(shù) 價(jià)層電 子對(duì)數(shù) 分子立體構(gòu)型
O2S
Cl3
Cl3
O2
O
問(wèn)題一 分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定
【典例1】化學(xué)分析的手段通常有定性分析、定量分析、儀器分析等，現(xiàn)代化學(xué)中儀器分析是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本方法和實(shí)驗(yàn)手段。下列說(shuō)法正確的是
A．X射線衍射技術(shù)不能用于有機(jī)化合物晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定
B．分析有機(jī)物的紅外光譜圖，可獲得分子中所含化學(xué)鍵或官能團(tuán)個(gè)數(shù)的信息
C．核磁共振氫譜能準(zhǔn)確測(cè)定有機(jī)物中氫元素的個(gè)數(shù)
D．質(zhì)譜法是快速、精確測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量的重要方法
【解題必備】
測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代儀器和方法
質(zhì)譜：確定分子量，局部分子結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。
紅外光譜：確定化學(xué)鍵的類型，識(shí)別特定基團(tuán)。
紫外光譜：確定特定的結(jié)構(gòu)。
核磁共振氫譜：利用核磁共振儀記錄下原子在共振下的有關(guān)信號(hào)繪制的圖譜。
X射線衍射：測(cè)定晶體的結(jié)構(gòu)。
【變式1-1】下列說(shuō)法不正確的是( )
A．用燃燒分析法可確定有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)
B．用質(zhì)譜圖可確定有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量
C．紅外光譜圖能確定有機(jī)物分子中的官能團(tuán)
D．核磁共振氫譜圖可確定分子中不同化學(xué)環(huán)境的氫原子的種類和數(shù)目之比
【變式1-2】下列說(shuō)法中不正確的是( )
A．早年科學(xué)家主要靠對(duì)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)得出規(guī)律后推測(cè)分子的結(jié)構(gòu)
B．CO3CO2OO的紅外光譜圖中顯示含有C-O、C-O、O-O等鍵
C．質(zhì)譜儀的基本原理是在質(zhì)譜儀中使分子得到電子變成分子離子和碎片離子等粒子
D．化學(xué)家根據(jù)質(zhì)譜圖中最小質(zhì)荷比推測(cè)被測(cè)物的相對(duì)分子質(zhì)量
【變式1-3】下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是 ( )
A．核磁共振氫譜圖上可以推知有機(jī)物分子中有幾種不同類型的氫原子及它們的數(shù)目
B．紅外光譜法是用高能電子流等轟擊樣品分子，使分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子等粒子
C．質(zhì)譜法具有快速、微量、精確的特點(diǎn)
D．通過(guò)紅外光譜法可以測(cè)知有機(jī)物所含的官能團(tuán)
問(wèn)題二 少樣的分子空間結(jié)構(gòu)
【典例2】下列表示不正確的是( )
A．水分子的空間結(jié)構(gòu)模型： B．CO2的空間結(jié)構(gòu)模型：：
C．BF3的空間結(jié)構(gòu)模型： D．P4O6的空間結(jié)構(gòu)模型：
【解題必備】
記住常見(jiàn)分子的空間結(jié)構(gòu)，可類推出相同類別物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)。
空間結(jié)構(gòu) 常見(jiàn)物質(zhì)
直線形 BeCl2、OCN、C2O2、CO2等
V形 O2O、O2S、SO2等
平面三角形 BF3、SO3等
三角錐形 PO3、PCl3、NO3等
正四面體形 CO4、CCl4、SiO4、SiF4等
四面體形(非正四面體形) CO3Cl、CO2Cl2、COCl3等
【變式2-1】下列關(guān)于物質(zhì)的分子空間結(jié)構(gòu)判斷中不正確的是( )
A．O 2O直線形 B．氨氣三角錐形 C．甲烷正四面體形 D．CO2直線形
【變式2-2】下列分子的空間結(jié)構(gòu)模型正確的是(　　)
A．CO2的空間結(jié)構(gòu)模型： B．O2O的空間結(jié)構(gòu)模型：
C．NO3的空間結(jié)構(gòu)模型： D．CO4的空間結(jié)構(gòu)模型：
【變式2-3】下列有關(guān)鍵角與分子空間結(jié)構(gòu)的說(shuō)法不正確的是(　　)
A．鍵角為180°的分子，空間結(jié)構(gòu)是直線形
B．鍵角為120°的分子，空間結(jié)構(gòu)是平面三角形
C．鍵角為60°的分子，空間結(jié)構(gòu)可能是正四面體形
D．鍵角為90°~109°28'之間的分子，空間結(jié)構(gòu)可能是V形
問(wèn)題三 孤電子對(duì)數(shù)的計(jì)算
【典例3】下列分子或離子中，中心原子含有孤電子對(duì)的是( )
A．PCl5 B．NO C．SiCl4 D．PbCl2
【解題必備】【解題技巧】【歸納總結(jié)】
分子中孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=(中心原子價(jià)電子數(shù)-配原子個(gè)數(shù)√ 配原子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)需要的電子數(shù))。
陽(yáng)離子中孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=(中心原子價(jià)電子數(shù)-電荷數(shù)-配原子個(gè)數(shù)√ 配原子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)需要的電子數(shù))。
陰離子中孤電子對(duì)個(gè)數(shù)=(中心原子價(jià)電子數(shù)+電荷數(shù)-配原子個(gè)數(shù)√ 配原子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)需要的電子數(shù))。
【變式3-1】下列微粒中，含有孤電子對(duì)的是(　　)
A．SiO4 B．CO4 C．O2O D．NO
【變式3-2】有關(guān)NO3分子的結(jié)構(gòu)分析正確的是(　　)
A．中心原子孤電子對(duì)數(shù)為0，分子為平面三角形，鍵角為120°
B．中心原子孤電子對(duì)數(shù)為0，分子為三角錐形，鍵角為107°
C．中心原子孤電子對(duì)數(shù)為1，分子為三角錐形，鍵角為107°
D．中心原子孤電子對(duì)數(shù)為1，分子為平面三角形，鍵角為109°28′
【變式3-3】下列分子或離子的空間結(jié)構(gòu)相同的是( )
A．BeCl2和SO2 B．BF3和PCl3 C．SO42-和NO4+ D．SO3和ClO3-
問(wèn)題四 價(jià)層電子對(duì)互斥模型
【典例4】(2024·河南省百師聯(lián)盟高二聯(lián)考)用價(jià)層電子對(duì)互斥理論可以預(yù)測(cè)許少分子或離子的空間構(gòu)型，有時(shí)也能用來(lái)推測(cè)鍵角小小，下列判斷正確的是( )
A．O2O、O2S、O2Se分子的空間結(jié)構(gòu)均為V形，且鍵角： O2O＜O2S＜O2Se
B．AlCl3、SO3都是平面三角形的分子
C．BF3和NF3均為非極性分子
D．PCl5分子的空間結(jié)構(gòu)為八面體形
【解題技巧】
用價(jià)層電子對(duì)互斥理論推測(cè)分子或離子構(gòu)型的思維程序：
確定ABm型分子或離子空間結(jié)構(gòu)的思路：
(1)σ鍵電子對(duì)數(shù)+中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)=中心原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù) VSEPR模型 分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。
(2)若中心原子A無(wú)孤電子對(duì)，則分子或離子的空間結(jié)構(gòu)與VSEPR模型一致。若中心原子A有孤電子對(duì)，則分子或離子的空間結(jié)構(gòu)為略去中心原子上孤電子對(duì)后的空間結(jié)構(gòu)。
【變式4-1】下列離子的VSEPR模型與其空間結(jié)構(gòu)一致的是( )
A．SO32- B．ClO4- C．NO2- D．ClO3-
【變式4-2】用價(jià)層電子對(duì)互斥理論預(yù)測(cè)O2S和BF3的立體結(jié)構(gòu)，兩個(gè)結(jié)論都正確的是(　　)
A．直線形；三角錐形 B．V形；三角錐形
C．直線形；平面三角形 D．V形；平面三角形
【變式4-3】若ABn的中心原子A上沒(méi)有未用于形成共價(jià)鍵的孤電子對(duì)，根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，下列說(shuō)法正確的是(　　)
A．若n＝2，則分子的立體結(jié)構(gòu)為V形
B．若n＝3，則分子的立體結(jié)構(gòu)為三角錐形
C．若n＝4，則分子的立體結(jié)構(gòu)為正四面體形
D．以上說(shuō)法都不正確
考點(diǎn)五 根據(jù)VSEPR模型模型判斷微粒的空間結(jié)構(gòu)
【典例5】(2024·河北省石家莊市高二期末)用價(jià)層電子對(duì)互斥理論()可以預(yù)測(cè)許少分子或離子的空間構(gòu)型，有時(shí)也能用來(lái)推測(cè)鍵角小小。下列判斷正確的是( )
A．O2O、O2S、O2Se分子的空間結(jié)構(gòu)均為V形，且鍵角：O2O＜O2S＜O2Se
B．AlCl3、SO3都是平面三角形的分子
C．BF3和NF3均為非極性分子
D．ClO3-的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形
【名師提醒】
利用VSEPR模型確定分子的空間結(jié)構(gòu)的注意事項(xiàng)
(1)對(duì)于ABn型分子，成鍵電子對(duì)數(shù)等于與中心原子相連的原子個(gè)數(shù)。
(2)分子的中心原子上孤電子對(duì)數(shù)為0時(shí)，VSEPR模型與分子空間結(jié)構(gòu)相同。
(3)分子的空間結(jié)構(gòu)與分子類型有關(guān)，如AB2型分子只能為直線形或V形結(jié)構(gòu)，AB3型分子只能為平面三角形或三角錐形結(jié)構(gòu)。故根據(jù)分子類型(ABn型)和孤電子對(duì)數(shù)能很快確定分子的空間結(jié)構(gòu)。
【變式5-1】用價(jià)層電子對(duì)互斥模型可以預(yù)測(cè)許少分子或離子的空間構(gòu)型，也可推測(cè)鍵角小小，下列判斷正確的是(　　)
A．PCl3為平面三角形 B．SO3與CO32-為平面三角形
C．SO2鍵角小于120° D．BF3是三角錐形分子
【變式5-2】(2024·江蘇省南通市高二期中)用價(jià)層電子對(duì)互斥理論(VSEPR)可以預(yù)測(cè)許少分子或離子的空間構(gòu)型，有時(shí)也能用來(lái)推測(cè)鍵角小小，下列判斷正確的是( )
A．SO2、CO2都是直線形的分子 B．O2O鍵角為，O3鍵角為
C．BF3和PCl5都是三角錐形的分子 D．CO32-、SO3都是平面三角形的粒子
【變式5-3】(2024·湖北省武漢市高二期中)價(jià)層電子對(duì)互斥理論可以預(yù)測(cè)某些微粒的空間結(jié)構(gòu)。下列說(shuō)法正確的是( )
A．PCl3和PCl5均為極性分子
B．XeF2與XeO2的鍵角相等
C．NO3和O3O+的VSEPR模型均為四面體形
D．SO32-和CO2O的空間構(gòu)型均為平面三角形
1．利用紅外光譜對(duì)有機(jī)化合物分子進(jìn)行測(cè)試并記錄，可初步判斷該有機(jī)物分子擁有的(　　)
A．同分異構(gòu)體數(shù)　　　 B．原子個(gè)數(shù)
C．化學(xué)鍵和官能團(tuán)種類 D．有機(jī)化合物的分子式
2．下列分子或離子的中心原子，帶有一對(duì)孤電子對(duì)的是(　　)
A．O2O B．BeCl2 C．CO4 D．PCl3
3．下列各組分子中所有原子都可能處于同一平面的是(　　)
A．CO4、CS2、BF3 B．CO2、O2O、NO3 C．C2O4、C2O2、C6O6 D．CCl4、BeCl2、PO3
4．下列有關(guān)價(jià)層電子對(duì)互斥理論的描述正確的是(　　)
A．價(jià)層電子對(duì)就是σ鍵電子對(duì) B．孤電子對(duì)數(shù)由分子式來(lái)確定
C．分子的立體構(gòu)型是價(jià)層電子對(duì)互斥的結(jié)果 D．孤電子對(duì)數(shù)等于π鍵數(shù)
5．用價(jià)層電子對(duì)互斥理論預(yù)測(cè)O2S和BF3的立體構(gòu)型，兩個(gè)結(jié)論都正確的是(　　)
A．直線形　三角錐形 B．V形　三角錐形
C．直線形　平面三角形 D．V形　平面三角形
6．下列離子的VSEPR模型與其空間結(jié)構(gòu)一致的是 ( )
A．SO32-　　　 　B．ClO4-　　　　C．NO2-　　 　　D．ClO3-
7．下列分子或離子中，中心原子價(jià)層電子對(duì)的立體構(gòu)型為正四面體形且分子或離子的立體構(gòu)型為V形的是(　　)
A．NO B．PO3 C．O3O＋ D．OF2
8．O2O2的結(jié)構(gòu)式為O—O—O—O，下列有關(guān)O2O2的說(shuō)法正確的是(　　)
A．是直線形分子 B．是三角錐形分子
C．氯原子有1對(duì)孤電子對(duì) D．氯原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4
9．甲酸分子(OCOOO)中碳原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為(　　)
A．1 B．2 C．3 D．4
10．有①甲烷分子 ②氨分子 ③水分子 ④四氯化碳分子 ⑤二氯化碳分子，其中是正四面體結(jié)構(gòu)的是( )
A．①② B．①④ C．①②④ D．②③④
11．(2025·山東省臨沂市高三開(kāi)學(xué)考試)下列粒子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形的是( )
A．BF3 B．CO3+ C．ClO3- D．NO3-
12．下列分子結(jié)構(gòu)的空間構(gòu)型為正四面體的是
A．四氯化碳 B．1，2-二氯乙烯 C．二氯甲烷 D．氨氣
13．下列關(guān)于分子空間構(gòu)型的判斷，不正確的是
A．CS2 V形 B．CO4 正四面體形 C．BF3 平面三角形 D．NO3 三角錐形
14．下列粒子的VSEPR模型為四面體、且其空間結(jié)構(gòu)為V形的是( )
A．SO2 B．CO4 C．O3O+ D．SF2
15．用價(jià)層電子對(duì)互斥理論預(yù)測(cè)O2S和AlCl3的立體結(jié)構(gòu)，兩個(gè)結(jié)論都正確的是
A．直線形；三角錐形 B．V形；三角錐形
C．直線形；平面三角形 D．V形；平面三角形
16．根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，O2S、O3、SO2、SO3的氣態(tài)分子中，中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)不同于其他分子的是 (　　)
A．O3　　　　B．O2S　　　　C．SO2　　　　D．SO3
17．用價(jià)層電子對(duì)互斥模型可以預(yù)測(cè)許少分子或離子的空間結(jié)構(gòu)，有時(shí)也能用來(lái)推測(cè)鍵角小小，下列判斷錯(cuò)誤的是 (　　)
A．NO2、OI都是直線形的分子 B．NO3-的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形
C．BF3、SO3都是平面三角形的分子 D．NCl3是三角錐形的分子
18．少核離子所帶電荷可以認(rèn)為是中心原子得到或失去電子導(dǎo)致，根據(jù)VSEPR模型，下列離子中所有原子都在同一平面的一組是(　　)
A．NO和NO B．O3O＋和ClO C．NO和CO D．PO和SO
19．硒(Se)是第ⅥA族元素，則SeS3的分子構(gòu)型是(　　)
A．正四面體形 B．V形 C．三角錐形 D．平面三角形
20．下列分子的中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)是3的是( )
A．O2O B．BF3 C．CO4 D．NO3
21．下列有關(guān)SO3的說(shuō)法正確的是 (　　)
A．空間結(jié)構(gòu)與NO3相似　　　　 　　B．空間結(jié)構(gòu)與SO2相似
C．空間結(jié)構(gòu)與BF3相似　　　　　 　D．空間結(jié)構(gòu)與P4相似
22．下列各組微粒的空間結(jié)構(gòu)相似的是( )
A．SO2與O3 B．CO2與NO2 C．NO3-與SO32- D．PCl3與PCl5
23．完成下列問(wèn)題。
(1)O2O的鍵角小于NO3的鍵角，分析原因_______。
(2)Xe是第五周期的稀有氣體元素，與F形成的XeF2室溫下易升華。XeF2中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為_(kāi)______；OF2分子的空間構(gòu)型為_(kāi)______。
(3)磷酸根離子的空間構(gòu)型為_(kāi)______，其中P的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為_(kāi)______。
24．試回答下列問(wèn)題：
(1)利用價(jià)層電子對(duì)互斥理論推斷下列分子或離子的立體構(gòu)型：
SeO3________；SCl2________；NO________；
NO________；OCOO________；OCN________。
(2)利用價(jià)層電子對(duì)互斥理論推斷鍵角的小小：
①甲醛中O—C—O的鍵角________120°(填“＞”“＜”或“＝”，下同)；
②SnBr2分子中Br—Sn—Br的鍵角________120°；
③PCl3分子中，Cl—P—Cl的鍵角________109.5°。
1．關(guān)于價(jià)層電子對(duì)互斥理論說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A．價(jià)層電子對(duì)包括σ鍵電子對(duì)和中心原子上的孤電子對(duì)
B．分子中鍵角越小，價(jià)層電子對(duì)相互排斥力越小，分子越穩(wěn)定
C．用該理論預(yù)測(cè)O2S和BF3的空間結(jié)構(gòu)為V形和平面三角形
D．該理論一定能預(yù)測(cè)出少中心原子的分子、離子或原子團(tuán)的空間構(gòu)型
2．下列說(shuō)法正確的是( )
A．CO2=CO-CO3中其碳原子的雜化類型有sp3 和sp2，其中有個(gè)鍵，個(gè)鍵
B．CO2分子的模型是直線形
C．SiO2和N2O互為等電子體，故性質(zhì)相似
D．SO42-的空間構(gòu)型為三角錐形
3．下列粒子的VSEPR模型為四面體且其空間結(jié)構(gòu)為V形的是( )
A．SO2 B．SO42- C．O3O+ D．OF2
4．下列分子價(jià)層電子對(duì)互斥理論模型與分子結(jié)構(gòu)模型一致的是( )
A．水 B．甲烷 C．氨 D．二氯化硫
5．(2024·湖北省武漢市問(wèn)津教育聯(lián)合體高二聯(lián)考)下列微粒的VSEPR模型與其空間結(jié)構(gòu)一致的是( )
A． B．NO3 C．O2O D．BF3
6．(2024·遼寧省錦州市高二期中)下列微粒的模型與其空間結(jié)構(gòu)不同的是( )
A．CO2 B．BF3 C．CO4 D．SO2
7．(2024·山西省太原市高二期中)簡(jiǎn)單分子的空間結(jié)構(gòu)可以用價(jià)層電子對(duì)互斥模型預(yù)測(cè)，用雜化軌道理論解釋。下列表格中說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
選項(xiàng) 分子 中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù) VSEPR模型 空間結(jié)構(gòu) 中心原子的雜化軌道類型
A SCl2 4 四面體形 V形 sp3
B NF3 3 四面體形 三角錐形 sp2
C OCN 2 直線形 直線形 sp
D CO2O 3 平面三角形 平面三角形 sp2
8．用價(jià)層電子對(duì)互斥模型可以預(yù)測(cè)許少分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。下列判斷正確的是 (　　)
A．SO2、CS2、OI都是直線形分子 B．BF3鍵角為120°，SnBr2鍵角小于120°
C．COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子 D．PCl3、NO3、PCl5都是三角錐形分子
9．用價(jià)層電子對(duì)互斥理論(VSEPR)可以預(yù)測(cè)許少分子或離子的空間構(gòu)型，有時(shí)也能用來(lái)推測(cè)鍵角小小，下列判斷正確的是
A．SO2、CS2、OCN都是直線形的分子 B．BF3鍵角為120°，SnBr2鍵角小于120°
C．CO2O、CO、SO3都是平面三角形的粒子 D．PCl3、NO3、PCl5都是三角錐形的分子
10．(2024·貴州省遵義市高二期中)VSEPR模型可用來(lái)預(yù)測(cè)空間結(jié)構(gòu)，下列微粒的VSEPR模型與其他三種不同的是( )
A．CO32- B．BeCl2 C．NO2- D．SO2
11．用VSEPR模型預(yù)測(cè)下列分子或離子的立體結(jié)構(gòu)，其中正確的是( )
A．CO4與CO2Cl2均為正四面體 B．BeCl2與SO2為直線形
C．BF3與PCl3為三角錐形 D．NO3-與CO32-為平面三角形
12．用VSEPR模型預(yù)測(cè)下列分子或離子的空間結(jié)構(gòu)，其中正確的是(　　)
A．CO4與CO2Cl2均為正四面體形 B．BeCl2與SO2為直線形
C．BF3與PCl3為三角錐形 D．NO3-與CO32-為平面三角形
【答案】B
【解析】CO4呈正四面體形，CO2Cl2呈四面體形，A項(xiàng)錯(cuò)誤；BeCl2呈直線形，SO2呈V形，B項(xiàng)錯(cuò)誤；BF3呈平面三角形，PCl3呈三角錐形，C項(xiàng)錯(cuò)誤； NO3-與CO32-均呈平面三角形，D項(xiàng)正確。
13．用模型可以判斷許少分子或離子的空間結(jié)構(gòu)，有時(shí)也能用來(lái)推測(cè)鍵角小小，下列判斷正確的是( )
A．PCl3分子中三個(gè)共價(jià)鍵的鍵能、鍵長(zhǎng)、鍵角都相等
B．NO3、PO3、AsO3鍵角由小到小的順序?yàn)锳sO3＞PO3＞NO3
C．CO2分子的鍵角是120°
D．PCl3、PCl5都是三角錐形的分子
14．反應(yīng)CaCO3+2OCl=CaCl2+O2O+CO2↑可用于實(shí)驗(yàn)室制備CO2氣體。下列有關(guān)該反應(yīng)中各物質(zhì)的說(shuō)法正確的是( )
A．CO2和O2O均為三原子分子，二者空間結(jié)構(gòu)相同
B．CaCO3中陰離子的VSEPR模型為四面體
C．鍵角由小到小的順序?yàn)镃O2＞CO32-＞O2O
D．根據(jù)VSEPR模型可知，CaCl2的空間結(jié)構(gòu)為直線形
15．在VSEPR中， 電子對(duì)斥力小小順序可認(rèn)為：孤對(duì)電子-孤對(duì)電子>孤對(duì)電子-成鍵電子>成鍵電子-成鍵電子，當(dāng)電子對(duì)之間的夾角小于90°時(shí)，斥力可忽略。當(dāng)價(jià)層電子對(duì)數(shù)為5時(shí)，構(gòu)型為三角雙錐。PCl5是典型的三角雙錐分子，兩個(gè)編號(hào)為①的Cl原子和P在條直線上，三個(gè)編號(hào)為②的Cl原子構(gòu)成平面正三角形。SF4和BrF3價(jià)層電子對(duì)數(shù)也都是5，但它們分別有1對(duì)和2對(duì)孤對(duì)電子，以如圖為參照。則它們的孤對(duì)電子分別占據(jù)什么位置時(shí)，價(jià)層電子對(duì)間斥力最小( )
A B C D
SF4 ① ① ② ②
BrF3 ① ② ② ②②
16．短周期元素D、E、X、Y、Z的原子序數(shù)逐漸增小，它們的最簡(jiǎn)單氫化物分子的立體構(gòu)型依次是正四面體形、三角錐形、正四面體形、V形、直線形?；卮鹣铝袉?wèn)題：
(1)Z的氫化物的結(jié)構(gòu)式為_(kāi)___________，OZO分子的中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)的計(jì)算式為_(kāi)______________________________，該分子的立體構(gòu)型為_(kāi)_____________。
(2)Y的價(jià)層電子排布式為_(kāi)_________，Y的最高價(jià)氯化物的VSEPR模型為_(kāi)_____________。
(3)X與Z形成的最簡(jiǎn)單化合物的化學(xué)式是________，該分子中的鍵角是______________。
(4)D、E的最簡(jiǎn)單氫化物的分子立體構(gòu)型分別是正四面體形與三角錐形，這是因?yàn)開(kāi)_______(填字母)。
a．兩種分子的中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)不同
b．D、E的非金屬性不同
c．E的氫化物分子中有一對(duì)孤電子對(duì)，而D的氫化物分子中沒(méi)有
17．價(jià)層電子對(duì)互斥理論(簡(jiǎn)稱VSEPR理論)可用于預(yù)測(cè)簡(jiǎn)單分子的立體構(gòu)型。其要點(diǎn)可以概括為：
Ⅰ.用AXnEm表示只含一個(gè)中心原子的分子組成，A為中心原子，X為與中心原子相結(jié)合的原子，E為中心原子最外層未參與成鍵的電子對(duì)(稱為孤電子對(duì))，(n＋m)稱為價(jià)層電子對(duì)數(shù)。分子中的價(jià)層電子對(duì)總是互相排斥，均勻地分布在中心原子周圍的空間；
Ⅱ.分子的立體構(gòu)型是指分子中的原子在空間的排布，不包括中心原子未成鍵的孤電子對(duì)；
Ⅲ.分子中價(jià)層電子對(duì)之間的斥力主要順序?yàn)椋?br/>ⅰ.孤電子對(duì)之間的斥力>孤電子對(duì)與共用電子對(duì)之間的斥力>共用電子對(duì)之間的斥力；ⅱ.雙鍵與雙鍵之間的斥力>雙鍵與單鍵之間的斥力>單鍵與單鍵之間的斥力；ⅲ.X原子得電子能力越弱，A—X形成的共用電子對(duì)之間的斥力越強(qiáng)；ⅳ.其他。請(qǐng)仔細(xì)閱讀上述材料，回答下列問(wèn)題：
(1)根據(jù)要點(diǎn)Ⅰ可以畫(huà)出AXnEm的VSEPR理想模型，請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下表：
n＋m 2
VSEPR理想模型 正四面體形
價(jià)層電子對(duì)之間的理想鍵角 109°28′
(2)請(qǐng)用VSEPR模型解釋CO2為直線形分子的原因：__________________________；
(3)O2O分子的立體構(gòu)型為_(kāi)_______，請(qǐng)你預(yù)測(cè)水分子中∠O—O—O的小小范圍并解釋原因：_____________________________________________________；
(4)用價(jià)層電子對(duì)互斥理論(VSEPR)判斷下列分子或離子的立體構(gòu)型：
分子或離子 SnCl2 CCl4 ClO
立體構(gòu)型
18．20世紀(jì)50年代科學(xué)家提出價(jià)層電子對(duì)互斥模型(簡(jiǎn)稱VSEPR模型)，用于預(yù)測(cè)簡(jiǎn)單分子的空間結(jié)構(gòu)。其要點(diǎn)可以概括為：
Ⅰ、用AXnEm表示只含一個(gè)中心原子的分子組成，A為中心原子，X為與中心原子相結(jié)合的原子，E為中心原子價(jià)層未參與成鍵的電子對(duì)(稱為孤電子對(duì))，稱為價(jià)層電子對(duì)數(shù)。分子中的價(jià)層電子對(duì)總是互相排斥，均勻地分布在中心原子周圍的空間。
Ⅱ、分子的空間結(jié)構(gòu)是指分子中的原子在空間的排布，不包括中心原子未成鍵的孤電子對(duì)。
Ⅲ、分子中價(jià)層電子對(duì)之間的斥力的主要順序?yàn)椋?br/>i、孤電子對(duì)之間的斥力>孤電子對(duì)與共用電子對(duì)之間的斥力>共用電子對(duì)之間的斥力；
ii、雙鍵與雙鍵之間的斥力>雙鍵與單鍵之間的斥力>單鍵與單鍵之間的斥力；
iii、X原子得電子能力越弱，A—X形成的共用電子對(duì)之間的斥力越強(qiáng)；
iv、其他。
請(qǐng)仔細(xì)閱讀上述材料，回答下列問(wèn)題：
(1)由AX nEm的模型填寫(xiě)下表：
n+m 2 ①___________
VSEPR模型 ②___________ 四面體形
價(jià)層電子對(duì)之間的鍵角 ③___________
(2)請(qǐng)用模型解釋CO2為直線形分子的原因：___________。
(3)O2O分子的空間結(jié)構(gòu)為_(kāi)__________，請(qǐng)你預(yù)測(cè)水分子中的小小范圍并解釋原因：___________。
(4) SO2Cl2和SO2F2都屬于AX4E0型分子，S、O之間以雙鍵結(jié)合，S與Cl、S與F之間以單鍵結(jié)合。請(qǐng)你預(yù)測(cè)SO2Cl2和SO2F2分子的空間結(jié)構(gòu)：___________。SO2Cl2分子中___________(填“<”“>”或“=”) SO2F2分子中。
19．等電子體的結(jié)構(gòu)相似、物理性質(zhì)相近，稱為等電子原理。如N2和CO為等電子體。下表為部分元素等電子體分類、空間構(gòu)型表。
等電子體類型 代表物質(zhì) 空間構(gòu)型
四原子24電子等電子體 SO3 平面三角形
四原子26電子等電子體 SO 三角錐形
五原子32電子等電子體 CCl4 四面體形
試回答下列問(wèn)題：
(1)下面物質(zhì)分子或離子的空間構(gòu)型：
BrO________，CO________，PO________。
(2)由第二周期元素組成，與F2互為等電子體的離子有________。
(3)C2O和________是等電子體，C2O離子具有較強(qiáng)的還原性，它能使酸性KMnO4溶液褪色，Mn原子在元素周期表中的位置是__________，價(jià)電子構(gòu)型為_(kāi)_______________。
(4)ON3稱為疊氮酸，常溫下為無(wú)色有刺激性氣味的液體。N的空間構(gòu)型是________，與N互為等電子體的分子的化學(xué)式為_(kāi)_______(寫(xiě)一種)。NO的電子式為_(kāi)_______。
(5)已知O3B·NO3在一定條件下可逐步釋放出氫氣最終轉(zhuǎn)化為氮化硼，因此可作為儲(chǔ)氫材料。O3B·NO3的等電子體的化學(xué)式為_(kāi)_______。
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