資源簡介

第二節　分子的空間結構
基礎課時8　分子結構的測定和多樣性　價層電子對互斥模型
學習目標　1.了解分子結構的測定方法。2.通過對典型分子空間結構的學習，認識微觀結構對分子空間結構的影響，了解共價分子結構的多樣性和復雜性。3.通過對價層電子對互斥模型的探究，建立解決復雜分子結構判斷的思維模型。
一、分子結構的測定
(一)知識梳理
1.分子結構的現代測定方法
早年的科學家主要靠對物質的化學性質進行系統總結得出規律后推測分子的結構。如今，科學家應用紅外光譜、晶體X射線衍射等現代儀器和方法測定分子的結構。
2.紅外光譜
項目 內容
作用 初步判斷分子中含有何種化學鍵或官能團
原理 當一束紅外線透過分子時，分子會吸收跟它的某些化學鍵的振動頻率相同的紅外線，再記錄到圖譜上呈現吸收峰。通過和已有譜圖庫比對，或通過量子化學計算，從而獲得分子中含有何種化學鍵或官能團的信息
原理示意圖
示例 未知物質A的紅外光譜圖為 由上述紅外光譜圖判斷物質A中有O—H、C—H和C—O的振動吸收，推測物質A中含有的官能團是—OH
3.質譜法
(1)目的：測定分子的相對分子質量。
(2)讀譜：相對分子質量＝最大質荷比。
(3)質譜圖示例(以甲苯為例)
由圖可得，甲苯的相對分子質量為92。
(二)問題探究
問題1　紅外光譜屬于原子光譜中的吸收光譜嗎？
提示　不屬于。原子光譜是原子中的電子在不同能級軌道上躍遷時吸收或釋放能量所得到的光譜，紅外光譜不是原子光譜，屬于分子光譜。
問題2　紅外光譜可以推斷化學鍵或官能團的種類，能否確認化學鍵或官能團的個數？
提示　不能。
問題3　未知物質A的質譜圖為
由圖可知該物質的相對分子質量是多少？
提示　16。相對分子質量＝最大質荷比。
1.可以準確判斷有機物分子中含有哪些官能團的分析方法是(　　)
A.核磁共振氫譜 B.質譜
C.紅外光譜 D.紫外光譜
答案　C
解析　核磁共振氫譜能分析等效氫的種類 ，故A錯誤；質譜分析相對分子質量，故B錯誤；紅外光譜判斷有機物分子中化學鍵或官能團的信息，故C正確；只根據紫外光譜是不能完全確定物質的分子結構，故D錯誤。
2.如圖是一種分子式為C4H8O2的有機物的紅外光譜圖，則該有機物可能為(　　)
A.CH3COOCH2CH3 B.CH3CH2CH2COOH
C.HCOOCH2CH2CH3 D.(CH3)2CHCH2COOH
答案　A
解析　本題所給選項中有機物的結構簡式分別為
。首先排除D項，因D項的分子式為C5H10O2，與題干不符；再由題圖可知有不對稱—CH3，還有C—O—C，則排除B、C項；而A項存在不對稱—CH3、C===O與C—O—C，所以該有機物可能是CH3COOCH2CH3。
3.下圖是有機物A的質譜圖，則A的相對分子質量是(　　)
A.29 B.43
C.57 D.72
答案　D
解析　由有機物A的質譜圖可以看出，質荷比最大為72，故A的相對分子質量為72。
【題后歸納】
用紅外光譜儀測定化學鍵或官能團信息。用質譜儀測定分子的相對分子質量，在質譜圖中質荷比最大的數據代表所測物質的相對分子質量。
二、多樣的分子空間結構
(一)知識梳理
單原子分子(稀有氣體分子)、雙原子分子不存在空間結構，多原子分子中存在原子的幾何學關系和形狀，即所謂“分子的空間結構”。
1.三原子分子
(1)三原子分子的空間結構有直線形和V形(又稱角形)兩種。
(2)實例(CO2和H2O分子的空間結構)
化學式 電子式 結構式 鍵角 空間結構 空間結 構名稱
CO2 O===C===O 180° 直線形
H2O 105° V形
2.四原子分子
(1)大多數四原子分子采取平面三角形和三角錐形兩種空間結構。
(2)實例(CH2O和NH3分子的空間結構)
化學式 電子式 結構式 鍵角 空間結構 空間結 構名稱
CH2O 約 120° 平面 三角形
NH3 107° 三角錐形
3.五原子分子
(1)五原子分子的空間結構更多，最常見的是四面體形。
(2)實例(CH4和CCl4分子的空間結構)
化學式 電子式 結構式 鍵角 空間結構 空間結 構名稱
CH4 109°28′ 正四 面體形
CCl4 109°28′ 正四 面體形
(二)問題探究
問題1　四原子分子一定都是平面三角形或三角錐形？
提示　不一定。如乙炔分子(C2H2)是四原子分子，其空間結構為直線形。
問題2　科學家研制出有望成為高效火箭推進劑的N(NO2)3(結構如圖所示)。已知該分子中N—N—N鍵角都是108.1°。試推測四個氮原子圍成的空間是正四面體嗎？
提示　不是。由于N—N—N鍵角都是108.1°。所以四個氮原子圍成的空間不是正四面體而是三角錐形。
1.下列分子的空間結構錯誤的是(　　)
A.SO2： B.NH3：
C.CS2： D.CH4：
答案　B
解析　NH3的空間結構是三角錐形，B項錯誤。
2.下列有關鍵角與分子空間結構的說法不正確的是(　　)
A.鍵角為180°的分子，空間結構是直線形
B.鍵角為120°的分子，空間結構是平面三角形
C.鍵角為60°的分子，空間結構可能是正四面體形
D.鍵角為90°～109°28′之間的分子，空間結構可能是V形
答案　B
解析　鍵角為180°的分子，空間結構是直線形，例如CO2分子是直線形分子，A正確；苯分子的鍵角為120°，但其空間結構是平面正六邊形，B錯誤；白磷分子的鍵角為60°，空間結構為正四面體形，C正確；水分子的鍵角為105°，空間結構為V形，D正確。
3.填空。
(1)硫化氫(H2S)分子中，兩個H—S的夾角接近90°，說明H2S分子的空間結構為____________。
(2)二硫化碳(CS2)分子中，兩個C===S的夾角是180°，說明CS2分子的空間結構為____________。
(3)能說明CH4分子不是平面四邊形，而是正四面體結構的是____________。
a.兩個鍵之間的夾角為109°28′
b.C—H為極性共價鍵
c.4個C—H的鍵能、鍵長都相等
d.二氯甲烷(CH2Cl2)只有一種結構(不存在同分異構體)
答案　(1)V形　(2)直線形　(3)ad
解析　(1)兩個H—S的夾角接近90°，由鍵角直接判斷分子的空間結構為V形；(2)兩個C===S的夾角是180°，由鍵角直接判斷分子的空間結構為直線形；(3)五原子分子CH4可能有平面四邊形和正四面體形兩種空間結構，不管為哪種，b、c兩項都成立，不能說明CH4分子結構；若為平面四邊形，則鍵角為90°，CH2Cl2有兩種：和；若為正四面體形，則鍵角為109°28′，CH2Cl2只有一種結構，不存在同分異構體。
三、價層電子對互斥模型
(一)知識梳理
1.價層電子對互斥模型(VSEPR model)
對ABn型的分子或離子，中心原子A的價層電子對(包括成鍵的σ鍵電子對和未成鍵的孤電子對)之間由于存在排斥力，將使分子的空間結構總是采取電子對相互排斥最弱的那種結構，以使彼此之間斥力最小，分子或離子的體系能量最低，最穩定。分子的空間結構是中心原子周圍的“價層電子對”相互排斥的結果。
2.價層電子對的計算
(1)中心原子價層電子對數＝σ鍵電子對數＋孤電子對數。
(2) σ鍵電子對數的計算
由化學式確定，即中心原子形成幾個σ鍵，就有幾對σ鍵電子對。如H2O分子中， O有2對σ鍵電子對。NH3分子中， N有3對σ鍵電子對。
(3)中心原子上的孤電子對數的計算
中心原子上的孤電子對數＝(a－xb)
①a表示中心原子的價電子數；
對主族元素：a＝最外層電子數；
對于陽離子：a＝價電子數－離子所帶電荷數；
對于陰離子：a＝價電子數＋離子所帶電荷數。
②x表示與中心原子結合的原子數。
③b表示與中心原子結合的原子最多能接受的電子數，氫為1，其他原子＝8－該原子的價電子數。
3.價層電子對的空間結構(即VSEPR模型)
4.VSEPR模型的應用——預測分子空間結構
由價層電子對的相互排斥，得到含有孤電子對的VSEPR模型，然后略去VSEPR模型中的中心原子上的孤電子對，便可得到分子的空間結構。
(1)中心原子不含孤電子對
分子或 離子 σ鍵電 子對數 孤電子 對數 VSEPR模型 及名稱 分子(或離子) 的空間結構 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
CH4 4 0 正四面體形 正四面體形
(2)中心原子含孤電子對
分子或 離子 價層電 子對數 孤電子 對數 VSEPR模型 及名稱 分子的空間 結構及名稱
NH3 4 1 四面體形 三角錐形
H2O 4 2 四面體形 V形
SO2 3 1 平面三角形 V形
(二)問題探究
問題1　BF3是共價化合物。BF3中B原子的價層電子對數、VSEPR模型、分子空間結構是怎樣的？
提示　BF3的價層電子對數為3，VSEPR模型為平面三角形，分子空間結構為平面三角形。
問題2　PCl3的價層電子對數、VSEPR模型、分子空間結構是怎樣的？
提示　PCl3的價層電子對數為4，VSEPR模型為正四面體形，分子空間結構為三角錐形。
問題3　通過1、2兩例分析VSEPR模型與分子的空間結構一定相同嗎？二者之間有何規律存在？
提示　VSEPR模型與分子的空間結構不一定一致，分子的空間結構指的是成鍵電子對的空間結構，不包括孤電子對(未用于形成共價鍵的電子對)。兩者是否一致取決于中心原子上有無孤電子對，當中心原子上無孤電子對時，兩者的空間結構一致；當中心原子上有孤電子對時，兩者的空間結構不一致。
問題4　NH3的鍵角小于CH4的鍵角，這是什么原因？
提示　孤電子對數越多，對成鍵電子對的斥力越大，鍵角越小，氨分子中氮原子的孤電子對數為1、甲烷分子中碳原子的孤電子對數為0，所以氨分子的鍵角小于甲烷分子的鍵角。
【探究歸納】
1.價層電子對互斥模型歸納
(1)對于ABn型分子中，空間結構主要取決于中心原子A價層電子對的相互排斥。價層電子對數＝σ鍵電子對數＋中心原子的孤電子對數。
(2)中心原子的價層電子對數和VSEPR模型的關系
價層電子對數 2 3 4 5 6
VSEPR模型 直線形 平面三角形 正四面體形 三角雙錐形 正八面體形
2.價層電子對之間的斥力大小
(1)由于孤電子對比成鍵電子對更靠近中心原子的原子核，因而價層電子對之間的斥力大小順序：孤電子對與孤電子對之間的斥力>孤電子對與成鍵電子對之間的斥力>成鍵電子對與成鍵電子對之間的斥力。
(2)孤電子對數越多，與成鍵電子對斥力越大，成鍵原子所形成的鍵角越小。例如H3O＋的鍵角大于H2O分子的鍵角。
(3)結構相似的物質，中心元素的電負性越大，吸引電子的能力越強，成鍵電子對距離中心原子較近，成鍵電子對之間的斥力越大，鍵角越大。例如NH3、PH3、AsH3中，鍵角由大到小的順序為NH3＞PH3＞AsH3。
3.用價層電子對互斥模型判斷共價分子或離子空間結構的步驟
第一步：確定中心原子的價層電子對數；
第二步：根據中心原子價層電子對數確定VSEPR模型；
第三步：略去孤電子對，確定空間結構。
σ鍵電 子對數 孤電子 對數 價層電 子對數 電子對的 排列方式 VSEPR 模型 分子或離子 的空間結構
2 0 2 直線形 直線形
3 0 3 平面 三角形 平面三角形
2 1 V形
4 0 4 正四面 體形 正四面體形
3 1 三角錐形
2 2 V形
[特別提醒]　分子的空間結構——略去孤電子對在價層電子對互斥模型中占有的空間。
1.判斷正誤(對的在括號內打“√”，錯的在括號內打“×”。)
(1)CH2Cl2分子只有一種，可說明CH4的空間結構為正四面體形。(　　)
(2)分子的VSEPR模型和相應分子的立體構型是相同的。(　　)
(3)根據價層電子對互斥理論，H3O＋的立體構型為平面正三角形。(　　)
(4)SO2分子與CO2分子的組成相似，故它們都是直線形分子。(　　)
答案　(1)√　(2)×　(3)×　(4)×
2.根據價層電子對互斥理論，H2S、O3、SO2、SO3的氣態分子中，中心原子價層電子對數不同于其他分子的是(　　)
A.O3 B.H2S
C.SO2 D.SO3
答案　B
解析　H2S分子中，中心原子S的價層電子對數為2＋×(6－2×1)＝4；O3分子中，中心原子O的價層電子對數為2＋×(6－2×2)＝3；SO2分子中，中心原子S的價層電子對數為2＋×(6－2×2)＝3；SO3分子中，中心原子S的價層電子對數為3＋×(6－3×2)＝3；則與其他分子不同的是H2S，故選B。
3.用價層電子對互斥模型可以判斷許多分子或離子的空間結構，有時也能用來推測鍵角大小。下列判斷正確的是(　　)
A.SO中心原子的價層電子對數為3，其空間結構為平面三角形
B.BF3鍵角為120°，SnBr2的鍵角大于120°
C.SO的鍵角大于H3O＋的鍵角
D.PCl3、PCl5都是三角錐形的分子
答案　C
解析　SO的中心原子的價層電子對數為4，含1個孤電子對，則SO是三角錐形結構，A錯誤；BF3分子是平面三角形結構，鍵角為120°，SnBr2是V形結構，鍵角小于120°，B錯誤；SO、H3O＋的中心原子價層電子對數均為4，含有孤電子對數分別為0、1，則鍵角：SO>H3O＋，C正確；PCl3是三角錐形分子，PCl5分子中心原子價層電子對數為5，孤電子對數為0，為三角雙錐形結構，D錯誤。
4.用價層電子對互斥模型預測下列粒子的空間結構。
H2Se：____________；CF4：____________；
BCl3：____________；SeO2：____________；
PH3：____________；SO：____________。
答案　V形　正四面體形　平面三角形　V形　三角錐形　正四面體形
解析　題目中的幾種分子或離子中心原子的價層電子對數分別是4、4、3、3、4、4，但H2Se中Se上有2個孤電子對，SeO2中Se上有1個孤電子對，PH3中P上有1個孤電子對，所以6種粒子的空間結構分別為V形、正四面體形、平面三角形、V形、三角錐形、正四面體形。
A級　合格過關練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)分子結構的測定
1.某有機化合物由碳、氫、氧三種元素組成，其紅外光譜圖只有C—H鍵、O—H鍵、C—O鍵的振動吸收，該有機物的相對分子質量是60，則該有機物的結構簡式是(　　)
A.CH3CH2OCH3 B.CH3CH(OH)CH3
C.CH3CH2OH D.CH3COOH
答案　B
2.現代化學常用的測定分子的相對分子質量的方法是(　　)
A.質譜法 B.晶體X射線衍射法
C.核磁共振氫譜法 D.紅外光譜法
答案　A
(二)多樣的分子空間結構
3.下列物質分子的幾何構型為三角錐形的是(　　)
A.CO2 B.P4
C.NH3 D.H2O
答案　C
解析　A.CO2分子空間構型為直線形，故A錯誤；P4屬于正四面體結構，故B錯誤；NH3分子空間構型為三角錐形，故C正確；H2O分子空間構型為V形，故D錯誤。
4.下列分子結構為正四面體形的是(　　)
①P4　②NH3　③CCl4　④CH4　⑤SO2
⑥CO2
A.①③④⑤ B.①③④⑤⑥
C.①③④ D.④⑤
答案　C
解析　NH3的空間結構是三角錐形，SO2的空間結構是V形，CO2的空間結構是直線形。
5.下列分子的空間結構模型正確的是(　　)
A B C D
CO2 H2O NH3 CH4
答案　D
解析　CO2的空間結構是直線形，A項錯誤；H2O的空間結構為V形，B項錯誤；NH3的空間結構為三角錐形，C項錯誤；CH4是正四面體形，D項正確。
(三)價層電子對互斥模型
6.徐光憲在《分子共和國》一書中介紹了光棍的快樂——二氧化氮分子、勞動面前人人平等——磷酸分子、有機族的第一代長老——甲烷分子、我在夢中被創造——苯分子、江湖劍客——甲醛分子。下列說法正確的是(　　)
A.NO2分子的空間結構為直線形
B.PO離子的空間結構為正四面體形
C.甲烷與氯氣反應生成的四種氯代物的空間結構都是正四面體形
D.HCHO價層電子對互斥模型是平面三角形，空間結構是三角錐形
答案　B
解析　NO2分子是V形，A錯誤；PO離子的空間結構為正四面體形，B正確；甲烷與氯氣反應生成的四種氯代物中，只有CCl4的空間結構是正四面體形，C錯誤；HCHO分子的價層電子對互斥模型是平面三角形，分子的空間結構也是平面三角形，D錯誤。
7.在白磷分子(P4)中，四個P原子分別處于正四面體的四個頂點上，結合有關P原子的成鍵特點，下列有關白磷分子的說法正確的是(　　)
A.白磷分子中的鍵角為109°28′
B.分子中共有4對共用電子對
C.白磷分子中的鍵角為60°
D.分子中有6個孤電子對
答案　C
解析　根據共價鍵的方向性和飽和性，每個磷原子都以3個共價鍵與其他3個磷原子結合，從而形成正四面體結構，所以鍵角為60°，分子中共有6個共價單鍵(即6對共用電子對)，4個孤電子對。
8.SO的中心原子孤電子對計算公式為(a－xb)/2，下列對應的數值正確的是(　　)
A.a＝8　x＝3　b＝2 B.a＝6　x＝3　b＝2
C.a＝4　x＝2　b＝3 D.a＝6　x＝2　b＝3
答案　A
解析　SO的中心原子孤電子對計算公式為(a－xb)/2中，a指中心原子價電子個數，x指與中心原子結合的原子個數，b指與中心原子結合的原子最多能接受的電子數，因此a＝6＋2＝8，x＝3，b＝2，故選A。
9.用價層電子對互斥模型可以預測許多分子或離子的空間結構。下列判斷正確的是(　　)
A.SO2、CS2、HI都是直線形分子
B.BF3鍵角為120°，SnBr2鍵角大于120°
C.COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子
D.PCl3、NH3、PCl5都是三角錐形分子
答案　C
解析　SO2是V形分子，CS2、HI是直線形分子，A錯誤；BF3鍵角為120°，是平面三角形結構，在SnBr2中Sn原子上有一個孤電子對，對成鍵電子對排斥作用較大，使鍵角小于120°，B錯誤；COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子，C正確；PCl3、NH3都是三角錐形分子，而PCl5是三角雙錐形結構，D錯誤。
10.2021年9月，我國科學家首次實現了二氧化碳到淀粉的從頭合成。反應CO2＋2NH3H2O＋CO(NH2)2可應用于工業合成尿素。下列表示反應中相關微粒的說法正確的是(　　)
A.CO2分子空間構型為V形
B.NH3分子中的中心原子不存在孤電子對
C.H2O分子和NH3分子的空間結構相同
D.CO(NH2)2的結構簡式：，其中心原子C原子既能形成σ鍵，又能形成π鍵
答案　D
解析　二氧化碳分子結構式為O===C===O，C原子價層電子對個數是2，根據價層電子對互斥理論判斷其空間構型為直線形，故A錯誤；NH3分子中的中心原子為N原子，有1個孤電子對，故B錯誤；H2O分子的空間結構為V形，NH3分子的空間結構為三角錐形，故C錯誤；根據結構簡式，CO(NH2)2分子中中心原子C原子可形成三個σ鍵一個π鍵，故D正確。
11.價層電子對互斥模型可用于預測簡單分子的空間結構。用AXnEm表示只含一個中心原子的分子組成，A為中心原子，X為與中心原子相結合的原子，E為中心原子最外層未參與成鍵的電子對(稱為孤電子對)，(n＋m)為價層電子對數。
(1)請填寫下表：
n＋m 2 ________
VSEPR理想模型 ________ 正四面體形
價層電子對之間的理想鍵角 ________ 109°28′
(2)請用VSEPR模型解釋CO2為直線形分子的原因：____________________________________________________________________
____________________________________________________________________。
(3)H2O分子的空間結構為____________。
(4)用價層電子對互斥模型判斷下列分子或離子的空間結構：
分子或離子 PbCl2 PF3Cl2 ClO
空間結構 ________ ________ ________
答案　(1)
n＋m 2 4
VSEPR理想模型 直線形 正四面體形
價層電子對之間的理想鍵角 180° 109°28′
(2)CO2分子中n＋m＝2，故CO2為直線形
(3)V形
(4)
分子或離子 PbCl2 PF3Cl2 ClO
空間結構 V形 三角雙錐形 正四面體形
解析　(1)當n＋m＝4時，VSEPR模型為正四面體形，其鍵角是109°28′；當n＋m＝2時， VSEPR模型為直線形，其鍵角是180°。(2)CO2分子中，n＋m＝2，故CO2為直線形。(3)H2O分子中，n＋m＝4，VSEPR模型為正四面體形，但氧原子有2個孤電子對，所以H2O分子的空間結構為V形。(4)PbCl2中中心原子Pb的孤電子對數是(4－1×2)÷2＝1，價層電子對數是2＋1＝3，所以PbCl2的空間結構是V形；PF3Cl2分子中P的價層電子對數是5＋0＝5，所以PF3Cl2的空間結構是三角雙錐形；ClO中Cl的價層電子對數是4＋×[7＋1－(4×2)]＝4，且不含孤電子對，所以ClO的空間結構是正四面體形。
B級　素養培優練
12.我國科學家成功合成了世界上首個五氮陰離子鹽(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)，經X射線衍射測得化合物R的晶體結構，其局部結構如圖所示。從結構角度分析，R中兩種陽離子不同之處為(　　)
A.中心原子的VSEPR模型
B.中心原子的價層電子對數
C.空間結構
D.共價鍵類型
答案　C
解析　R中兩種陽離子分別是H3O＋、NH，二者的中心原子的VSEPR模型都是正四面體形，中心原子的價層電子對數都是4，都是共價鍵，H3O＋、NH的空間結構分別為三角錐形、正四面體形。
13.下列說法正確的是(　　)
A.NO2、BF3、NCl3分子中沒有一個分子中原子的最外電子層都滿足8電子穩定結構
B.SO2的VSEPR模型與分子的空間結構相同
C.NH的電子式為，離子呈正四面體形結構，鍵角為107°
D.NH3分子中有一個孤電子對，它對成鍵電子對的排斥作用較強
答案　D
解析　NCl3分子原子的最外電子層都滿足8電子穩定結構，故A錯誤；NH呈正四面體形結構，鍵角為109°28′，故C錯誤；分子中，孤電子對對成鍵電子對的排斥力大于成鍵電子對間的排斥力，所以NH3分子中的孤電子對對成鍵電子對的排斥作用較強，故D正確。
14.用短線“—”表示共用電子對，用“¨?”表示未成鍵孤電子對的式子叫路易斯結構式。R分子的路易斯結構式可以表示為，下列敘述錯誤的是(　　)
A.R與BF3的空間結構相同
B.鍵角：PH3C.R可以是PH3或AsH3
D.R分子的中心原子上的價層電子對數為4
答案　A
解析　R的空間結構為三角錐形，BF3中心原子價層電子對數為3＋0＝3，其空間結構是平面三角形，因此其空間結構與BF3不相同，故A錯誤；PH3、NH3都為三角錐形，鍵角小于109°28′，而N的電負性大，吸引電子的能力比P強，因此NH3共用電子對之間的排斥力比PH3共用電子對之間的排斥力大，其鍵角大，所以鍵角：PH315.已知：①CO2　②PCl3　③H2O ④　⑤H3O＋　⑥NH　⑦BF3
⑧SO2。請回答下列問題：
(1)中心原子沒有孤電子對的是____________(填序號，下同)。
(2)空間結構為直線形的分子或離子有____________；空間結構為平面三角形的分子或離子有____________。
(3)空間結構為V形的分子或離子有____________________________________________________________________。
(4)空間結構為三角錐形的分子或離子有____________；空間結構為正四面體形的分子或離子有____________。
答案　(1)①④⑥⑦　(2)①　④⑦　(3)③⑧　　(4)②⑤　⑥
解析　①CO2的中心原子的價層電子對數＝2＋＝2，不含孤電子對，故為直線形；②PCl3的中心原子的價層電子對數＝3＋＝4，含1個孤電子對，故為三角錐形；③H2O的中心原子的價層電子對數＝2＋＝4，含2個孤電子對，故為V形結構；④的中心原子的價層電子對數為3，不含孤電子對，故為平面三角形；⑤H3O＋的中心原子的價層電子對數＝3＋＝4，含1個孤電子對，故為三角錐形；⑥NH的中心原子的價層電子對數＝4＋＝4，不含孤電子對，故為正四面體形；⑦BF3的中心原子的價層電子對數＝3＋＝3，不含孤電子對，故為平面三角形；⑧SO2的中心原子的價層電子對數＝2＋＝3，含1個孤電子對，故為V形結構。第二節　分子的空間結構
基礎課時8　分子結構的測定和多樣性　價層電子對互斥模型
學習目標　1.了解分子結構的測定方法。2.通過對典型分子空間結構的學習,認識微觀結構對分子空間結構的影響,了解共價分子結構的多樣性和復雜性。3.通過對價層電子對互斥模型的探究,建立解決復雜分子結構判斷的思維模型。
一、分子結構的測定
(一)知識梳理
1.分子結構的現代測定方法
早年的科學家主要靠對物質的化學性質進行系統總結得出規律后推測分子的結構。如今,科學家應用紅外光譜、　　　　　　　　等現代儀器和方法測定分子的結構。
2.紅外光譜
項目 內容
作用 初步判斷分子中含有何種　　　　或　　　　
原理 當一束紅外線透過分子時,分子會吸收跟它的某些化學鍵的振動頻率相同的紅外線,再記錄到圖譜上呈現　　　　。通過和已有譜圖庫比對,或通過量子化學計算,從而獲得分子中含有何種　　　　或　　　　的信息
示例 未知物質A的紅外光譜圖為 由上述紅外光譜圖判斷物質A中有　　　　、　　　　和　　　　的振動吸收,推測物質A中含有的官能團是　　　　
3.質譜法
(1)目的:測定　　　　　　　　　　。
(2)讀譜:相對分子質量=最大質荷比。
(3)質譜圖示例(以甲苯為例)
由圖可得,甲苯的相對分子質量為　　　　。
(二)問題探究
問題1　紅外光譜屬于原子光譜中的吸收光譜嗎
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題2　紅外光譜可以推斷化學鍵或官能團的種類,能否確認化學鍵或官能團的個數
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題3　未知物質A的質譜圖為
由圖可知該物質的相對分子質量是多少
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.可以準確判斷有機物分子中含有哪些官能團的分析方法是 (　　)
A.核磁共振氫譜 B.質譜
C.紅外光譜 D.紫外光譜
2.如圖是一種分子式為C4H8O2的有機物的紅外光譜圖,則該有機物可能為 (　　)
A.CH3COOCH2CH3 B.CH3CH2CH2COOH
C.HCOOCH2CH2CH3 D.(CH3)2CHCH2COOH
3.下圖是有機物A的質譜圖,則A的相對分子質量是 (　　)
A.29 B.43
C.57 D.72
【題后歸納】
用紅外光譜儀測定化學鍵或官能團信息。用質譜儀測定分子的相對分子質量,在質譜圖中質荷比最大的數據代表所測物質的相對分子質量。
二、多樣的分子空間結構
(一)知識梳理
單原子分子(稀有氣體分子)、雙原子分子不存在空間結構,多原子分子中存在原子的幾何學關系和形狀,即所謂“分子的空間結構”。
1.三原子分子
(1)三原子分子的空間結構有　　　　　　形和　　　　形(又稱角形)兩種。
(2)實例(CO2和H2O分子的空間結構)
化學式 電子式 結構式 鍵角 空間結構 空間結 構名稱
CO2 O==C==O 180° 直線形
H2O H︰︰H 105° V形
2.四原子分子
(1)大多數四原子分子采取　　　　　　形和　　　　　　形兩種空間結構。
(2)實例(CH2O和NH3分子的空間結構)
化學式 電子式 結構式 鍵角 空間結構 空間結 構名稱
CH2O H︰︰H 約 120° 平面 三角形
NH3 H︰︰H 107° 三角 錐形
3.五原子分子
(1)五原子分子的空間結構更多,最常見的是　　　　形。
(2)實例(CH4和CCl4分子的空間結構)
化學式 電子式 結構式 鍵角 空間結構 空間結 構名稱
CH4 H︰︰H 109°28' 正四 面體形
CCl4 109°28' 正四 面體形
(二)問題探究
問題1　四原子分子一定都是平面三角形或三角錐形
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題2　科學家研制出有望成為高效火箭推進劑的N(NO2)3(結構如圖所示)。已知該分子中N—N—N鍵角都是108.1°。試推測四個氮原子圍成的空間是正四面體嗎
　
　
　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
1.下列分子的空間結構錯誤的是 (　　)
A.SO2: B.NH3:
C.CS2: D.CH4:
2.下列有關鍵角與分子空間結構的說法不正確的是 (　　)
A.鍵角為180°的分子,空間結構是直線形
B.鍵角為120°的分子,空間結構是平面三角形
C.鍵角為60°的分子,空間結構可能是正四面體形
D.鍵角為90°~109°28'之間的分子,空間結構可能是V形
3.填空。
(1)硫化氫(H2S)分子中,兩個H—S的夾角接近90°,說明H2S分子的空間結構為　　　　　　。
(2)二硫化碳(CS2)分子中,兩個C==S的夾角是180°,說明CS2分子的空間結構為　　　　　　。
(3)能說明CH4分子不是平面四邊形,而是正四面體結構的是　　　　　　。
a.兩個鍵之間的夾角為109°28'
b.C—H為極性共價鍵
c.4個C—H的鍵能、鍵長都相等
d.二氯甲烷(CH2Cl2)只有一種結構(不存在同分異構體)
三、價層電子對互斥模型
(一)知識梳理
1.價層電子對互斥模型(VSEPR model)
對ABn型的分子或離子,中心原子A的價層電子對(包括成鍵的σ鍵電子對和未成鍵的孤電子對)之間由于存在排斥力,將使分子的空間結構總是采取電子對相互排斥最弱的那種結構,以使彼此之間斥力最小,分子或離子的體系能量最低,最穩定。分子的空間結構是中心原子周圍的“　　　　　　”相互排斥的結果。
2.價層電子對的計算
(1)中心原子價層電子對數=σ鍵電子對數+　　　　　　。
(2) σ鍵電子對數的計算
由化學式確定,即中心原子形成幾個σ鍵,就有幾對σ鍵電子對。如H2O分子中, O有　　　　對σ鍵電子對。NH3分子中, N有　　　　對σ鍵電子對。
(3)中心原子上的孤電子對數的計算
中心原子上的孤電子對數=　　　　　
①a表示中心原子的價電子數;
對主族元素:a=　　　　　　　　　　;
對于陽離子:a=　　　　　　　　　　;
對于陰離子:a=　　　　　　　　　　。
②x表示與　　　　　　　　　　。
③b表示　　　　　　　　　　,
氫為　　　　　　　　,其他原子=　　　　　　　　　　　　。
3.價層電子對的空間結構(即VSEPR模型)
4.VSEPR模型的應用——預測分子空間結構
由價層電子對的相互排斥,得到含有孤電子對的VSEPR模型,然后略去VSEPR模型中的中心原子上的　　　　　　,便可得到分子的空間結構。
(1)中心原子不含孤電子對
分子或 離子 σ鍵電 子對數 孤電子對數 VSEPR模型及名稱 分子(或離子)的空間結構 及名稱
CO2 2 0 直線形 直線形
C 3 0 平面三角形 平面三角形
CH4 4 0 正四面體形 正四面體形
(2)中心原子含孤電子對
分子或 離子 價層電 子對數 孤電子 對數 VSEPR模型 及名稱 分子的空間 結構及名稱
NH3 4 1 四面體形 三角錐形
H2O 4 2 四面體形 V形
SO2 3 1 平面三角形 V形
(二)問題探究
問題1　BF3是共價化合物。BF3中B原子的價層電子對數、VSEPR模型、分子空間結構是怎樣的
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題2　PCl3的價層電子對數、VSEPR模型、分子空間結構是怎樣的
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題3　通過1、2兩例分析VSEPR模型與分子的空間結構一定相同嗎 二者之間有何規律存在
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
問題4　NH3的鍵角小于CH4的鍵角,這是什么原因
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
【探究歸納】
1.價層電子對互斥模型歸納
(1)對于ABn型分子中,空間結構主要取決于中心原子A價層電子對的相互排斥。價層電子對數=σ鍵電子對數+中心原子的孤電子對數。
(2)中心原子的價層電子對數和VSEPR模型的關系
價層電子對數 2 3 4 5 6
VSEPR模型 直線形 平面三角形 正四面體形 三角雙錐形 正八面體形
2.價層電子對之間的斥力大小
(1)由于孤電子對比成鍵電子對更靠近中心原子的原子核,因而價層電子對之間的斥力大小順序:孤電子對與孤電子對之間的斥力>孤電子對與成鍵電子對之間的斥力>成鍵電子對與成鍵電子對之間的斥力。
(2)孤電子對數越多,與成鍵電子對斥力越大,成鍵原子所形成的鍵角越小。例如H3O+的鍵角大于H2O分子的鍵角。
(3)結構相似的物質,中心元素的電負性越大,吸引電子的能力越強,成鍵電子對距離中心原子較近,成鍵電子對之間的斥力越大,鍵角越大。例如NH3、PH3、AsH3中,鍵角由大到小的順序為NH3>PH3>AsH3。
3.用價層電子對互斥模型判斷共價分子或離子空間結構的步驟
第一步:確定中心原子的價層電子對數;
第二步:根據中心原子價層電子對數確定VSEPR模型;
第三步:略去孤電子對,確定空間結構。
σ鍵電 子對數 孤電子 對數 價層電 子對數 電子對的 排列方式 VSEPR 模型 分子或離子 的空間結構
2 0 2 直線形 直線形
3 0 3 平面 三角形 平面三角形
2 1 V形
4 0 4 正四面 體形 正四面體形
3 1 三角錐形
2 2 V形
[特別提醒]　分子的空間結構——略去孤電子對在價層電子對互斥模型中占有的空間。
　　　　　　　　　　　　　　　　
1.判斷正誤(對的在括號內打“√”,錯的在括號內打“×”。)
(1)CH2Cl2分子只有一種,可說明CH4的空間結構為正四面體形。 (　　)
(2)分子的VSEPR模型和相應分子的立體構型是相同的。 (　　)
(3)根據價層電子對互斥理論,H3O+的立體構型為平面正三角形。 (　　)
(4)SO2分子與CO2分子的組成相似,故它們都是直線形分子。 (　　)
2.根據價層電子對互斥理論,H2S、O3、SO2、SO3的氣態分子中,中心原子價層電子對數不同于其他分子的是 (　　)
A.O3 B.H2S
C.SO2 D.SO3
3.用價層電子對互斥模型可以判斷許多分子或離子的空間結構,有時也能用來推測鍵角大小。下列判斷正確的是 (　　)
A.S中心原子的價層電子對數為3,其空間結構為平面三角形
B.BF3鍵角為120°,SnBr2的鍵角大于120°
C.S的鍵角大于H3O+的鍵角
D.PCl3、PCl5都是三角錐形的分子
4.用價層電子對互斥模型預測下列粒子的空間結構。
H2Se:　　　　　　　　　　;
CF4:　　　　　　　　　　;
BCl3:　　　　　　　　　　;
SeO2:　　　　　　　　　　;
PH3:　　　　　　　　　　;
S:　　　　　　　　　　。
:課后完成　第二章　基礎課時8(共70張PPT)
第二節　分子的空間結構
基礎課時 　 分子結構的測定和多樣性　價層電子對互斥模型
8
第二章
分子結構與性質
1.了解分子結構的測定方法。
2.通過對典型分子空間結構的學習，認識微觀結構對分子空間結構的影響，了解共價分子結構的多樣性和復雜性。
3.通過對價層電子對互斥模型的探究，建立解決復雜分子結構判斷的思維模型。
學習目標
一、分子結構的測定
二、多樣的分子空間結構
目
錄
CONTENTS
課后鞏固訓練
三、價層電子對互斥模型
一、分子結構的測定
對點訓練
(一)知識梳理
1.分子結構的現代測定方法
早年的科學家主要靠對物質的化學性質進行系統總結得出規律后推測分子的結構。如今，科學家應用紅外光譜、________________等現代儀器和方法測定分子的結構。
晶體X射線衍射
2.紅外光譜
項目 內容
作用 初步判斷分子中含有何種________或________
原理 當一束紅外線透過分子時，分子會吸收跟它的某些化學鍵的振動頻率相同的紅外線，再記錄到圖譜上呈現________。通過和已有譜圖庫比對，或通過量子化學計算,從而獲得分子中含有何種_______或_______的信息
原理示意圖
化學鍵
官能團
吸收峰
化學鍵
官能團
項目 內容
示例 未知物質A的紅外光譜圖為
由上述紅外光譜圖判斷物質A中有________、________和________的振動吸收，推測物質A中含有的官能團是________
O—H
C—H
C—O
—OH
3.質譜法
(1)目的：測定____________________。
(2)讀譜：相對分子質量＝最大質荷比。
(3)質譜圖示例(以甲苯為例)
由圖可得，甲苯的相對分子質量為______。
分子的相對分子質量
92
(二)問題探究
問題1　紅外光譜屬于原子光譜中的吸收光譜嗎？
提示　不屬于。原子光譜是原子中的電子在不同能級軌道上躍遷時吸收或釋放能量所得到的光譜，紅外光譜不是原子光譜，屬于分子光譜。
問題2　紅外光譜可以推斷化學鍵或官能團的種類，能否確認化學鍵或官能團的個數？
提示　不能。
問題3　未知物質A的質譜圖為
由圖可知該物質的相對分子質量是多少？
提示　16。相對分子質量＝最大質荷比。
1.可以準確判斷有機物分子中含有哪些官能團的分析方法是(　　)
A.核磁共振氫譜 B.質譜
C.紅外光譜 D.紫外光譜
解析　核磁共振氫譜能分析等效氫的種類 ，故A錯誤；質譜分析相對分子質量，故B錯誤；紅外光譜判斷有機物分子中化學鍵或官能團的信息，故C正確；只根據紫外光譜是不能完全確定物質的分子結構，故D錯誤。
C
2.如圖是一種分子式為C4H8O2的有機物的紅外光譜圖，則該有機物可能為(　　)
A.CH3COOCH2CH3 B.CH3CH2CH2COOH
C.HCOOCH2CH2CH3 D.(CH3)2CHCH2COOH
A
3.下圖是有機物A的質譜圖，則A的相對分子質量是(　　)
A.29 B.43 C.57 D.72
解析　由有機物A的質譜圖可以看出，質荷比最大為72，故A的相對分子質量為72。
D
【題后歸納】
用紅外光譜儀測定化學鍵或官能團信息。用質譜儀測定分子的相對分子質量，在質譜圖中質荷比最大的數據代表所測物質的相對分子質量。
二、多樣的分子空間結構
對點訓練
(一)知識梳理
單原子分子(稀有氣體分子)、雙原子分子不存在空間結構，多原子分子中存在原子的幾何學關系和形狀，即所謂“分子的空間結構”。
1.三原子分子
(1)三原子分子的空間結構有______形和____形(又稱角形)兩種。
(2)實例(CO2和H2O分子的空間結構)
直線
V
2.四原子分子
(1)大多數四原子分子采取__________形和________形兩種空間結構。
(2)實例(CH2O和NH3分子的空間結構)
平面三角
三角錐
3.五原子分子
(1)五原子分子的空間結構更多，最常見的是________形。
(2)實例(CH4和CCl4分子的空間結構)
四面體
(二)問題探究
問題1　四原子分子一定都是平面三角形或三角錐形？
提示　不一定。如乙炔分子(C2H2)是四原子分子，其空間結構為直線形。
問題2　科學家研制出有望成為高效火箭推進劑的N(NO2)3(結構如圖所示)。已知該分子中N—N—N鍵角都是108.1°。試推測四個氮原子圍成的空間是正四面體嗎？
提示　不是。由于N—N—N鍵角都是108.1°。所以四個氮原子圍成的空間不是正四面體而是三角錐形。
1.下列分子的空間結構錯誤的是(　　)
解析　NH3的空間結構是三角錐形，B項錯誤。
B
2.下列有關鍵角與分子空間結構的說法不正確的是(　　)
A.鍵角為180°的分子，空間結構是直線形
B.鍵角為120°的分子，空間結構是平面三角形
C.鍵角為60°的分子，空間結構可能是正四面體形
D.鍵角為90°～109°28′之間的分子，空間結構可能是V形
B
解析　鍵角為180°的分子，空間結構是直線形，例如CO2分子是直線形分子，A正確；苯分子的鍵角為120°，但其空間結構是平面正六邊形，B錯誤；白磷分子的鍵角為60°，空間結構為正四面體形，C正確；水分子的鍵角為105°，空間結構為V形，D正確。
3.填空。
(1)硫化氫(H2S)分子中，兩個H—S的夾角接近90°，說明H2S分子的空間結構為____________。
(2)二硫化碳(CS2)分子中，兩個C===S的夾角是180°，說明CS2分子的空間結構為____________。
(3)能說明CH4分子不是平面四邊形，而是正四面體結構的是____________。
a.兩個鍵之間的夾角為109°28′
b.C—H為極性共價鍵
c.4個C—H的鍵能、鍵長都相等
d.二氯甲烷(CH2Cl2)只有一種結構(不存在同分異構體)
V形
直線形
ad
三、價層電子對互斥模型
對點訓練
(一)知識梳理
1.價層電子對互斥模型(VSEPR model)
對ABn型的分子或離子，中心原子A的價層電子對(包括成鍵的σ鍵電子對和未成鍵的孤電子對)之間由于存在排斥力，將使分子的空間結構總是采取電子對相互排斥最弱的那種結構，以使彼此之間斥力最小，分子或離子的體系能量最低，最穩定。分子的空間結構是中心原子周圍的“____________”相互排斥的結果。
價層電子對
2.價層電子對的計算
(1)中心原子價層電子對數＝σ鍵電子對數＋____________。
(2) σ鍵電子對數的計算
由化學式確定，即中心原子形成幾個σ鍵，就有幾對σ鍵電子對。如H2O分子中， O有____對σ鍵電子對。NH3分子中， N有____對σ鍵電子對。
孤電子對數
2
3
(3)中心原子上的孤電子對數的計算
中心原子上的孤電子對數＝_____________
①a表示中心原子的價電子數；
對主族元素：a＝______________；
對于陽離子：a＝__________________________；
對于陰離子：a＝__________________________。
②x表示與______________________。
③b表示________________________________________，氫為____，其他原子＝______________________。
最外層電子數
價電子數－離子所帶電荷數
價電子數＋離子所帶電荷數
中心原子結合的原子數
與中心原子結合的原子最多能接受的電子數
1
8－該原子的價電子數
3.價層電子對的空間結構(即VSEPR模型)
4.VSEPR模型的應用——預測分子空間結構
由價層電子對的相互排斥，得到含有孤電子對的VSEPR模型，然后略去VSEPR模型中的中心原子上的__________，便可得到分子的空間結構。
孤電子對
分子或離子 σ鍵電子對數 孤電子對數 VSEPR模型 及名稱 分子(或離子)的空間結構
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
CH4 4 0 正四面體形
正四面體形
(1)中心原子不含孤電子對
(2)中心原子含孤電子對
分子或離子 價層電子對數 孤電子對數 VSEPR模型及名稱 分子的空間結構及名稱
NH3 4 1 四面體形
三角錐形
H2O 4 2 四面體形
V形
SO2 3 1 平面三角形
V形
(二)問題探究
問題1　BF3是共價化合物。BF3中B原子的價層電子對數、VSEPR模型、分子空間結構是怎樣的？
提示　BF3的價層電子對數為3，VSEPR模型為平面三角形，分子空間結構為平面三角形。
問題2　PCl3的價層電子對數、VSEPR模型、分子空間結構是怎樣的？
提示　PCl3的價層電子對數為4，VSEPR模型為正四面體形，分子空間結構為三角錐形。
問題3　通過1、2兩例分析VSEPR模型與分子的空間結構一定相同嗎？二者之間有何規律存在？
提示　VSEPR模型與分子的空間結構不一定一致，分子的空間結構指的是成鍵電子對的空間結構，不包括孤電子對(未用于形成共價鍵的電子對)。兩者是否一致取決于中心原子上有無孤電子對，當中心原子上無孤電子對時，兩者的空間結構一致；當中心原子上有孤電子對時，兩者的空間結構不一致。
問題4　NH3的鍵角小于CH4的鍵角，這是什么原因？
提示　孤電子對數越多，對成鍵電子對的斥力越大，鍵角越小，氨分子中氮原子的孤電子對數為1、甲烷分子中碳原子的孤電子對數為0，所以氨分子的鍵角小于甲烷分子的鍵角。
【探究歸納】
1.價層電子對互斥模型歸納
(1)對于ABn型分子中，空間結構主要取決于中心原子A價層電子對的相互排斥。價層電子對數＝σ鍵電子對數＋中心原子的孤電子對數。
(2)中心原子的價層電子對數和VSEPR模型的關系
價層電子對數 2 3 4 5 6
VSEPR模型 直線形 平面三角形 正四面體形 三角雙錐形 正八面體形
2.價層電子對之間的斥力大小
(1)由于孤電子對比成鍵電子對更靠近中心原子的原子核，因而價層電子對之間的斥力大小順序：孤電子對與孤電子對之間的斥力>孤電子對與成鍵電子對之間的斥力>成鍵電子對與成鍵電子對之間的斥力。
(2)孤電子對數越多，與成鍵電子對斥力越大，成鍵原子所形成的鍵角越小。例如H3O＋的鍵角大于H2O分子的鍵角。
(3)結構相似的物質，中心元素的電負性越大，吸引電子的能力越強，成鍵電子對距離中心原子較近，成鍵電子對之間的斥力越大，鍵角越大。例如NH3、PH3、AsH3中，鍵角由大到小的順序為NH3＞PH3＞AsH3。
3.用價層電子對互斥模型判斷共價分子或離子空間結構的步驟
第一步：確定中心原子的價層電子對數；
第二步：根據中心原子價層電子對數確定VSEPR模型；
第三步：略去孤電子對，確定空間結構。
[特別提醒]　分子的空間結構——略去孤電子對在價層電子對互斥模型中占有的空間。
1.判斷正誤(對的在括號內打“√”，錯的在括號內打“×”。)
(1)CH2Cl2分子只有一種，可說明CH4的空間結構為正四面體形。(　　)
(2)分子的VSEPR模型和相應分子的立體構型是相同的。(　　)
(3)根據價層電子對互斥理論，H3O＋的立體構型為平面正三角形。(　　)
(4)SO2分子與CO2分子的組成相似，故它們都是直線形分子。(　　)
√
×
×
×
2.根據價層電子對互斥理論，H2S、O3、SO2、SO3的氣態分子中，中心原子價層電子對數不同于其他分子的是(　　)
A.O3 B.H2S C.SO2 D.SO3
B
3.用價層電子對互斥模型可以判斷許多分子或離子的空間結構，有時也能用來推測鍵角大小。下列判斷正確的是(　　)
C
4.用價層電子對互斥模型預測下列粒子的空間結構。
V形
正四面體形
平面三角形
V形
三角錐形
正四面體形
解析　題目中的幾種分子或離子中心原子的價層電子對數分別是4、4、3、3、4、4，但H2Se中Se上有2個孤電子對，SeO2中Se上有1個孤電子對，PH3中P上有1個孤電子對，所以6種粒子的空間結構分別為V形、正四面體形、平面三角形、V形、三角錐形、正四面體形。
課后鞏固訓練
A級　合格過關練
選擇題只有1個選項符合題意
(一)分子結構的測定
1.某有機化合物由碳、氫、氧三種元素組成，其紅外光譜圖只有C—H鍵、O—H鍵、C—O鍵的振動吸收，該有機物的相對分子質量是60，則該有機物的結構簡式是(　　)
B
A.CH3CH2OCH3 B.CH3CH(OH)CH3
C.CH3CH2OH D.CH3COOH
2.現代化學常用的測定分子的相對分子質量的方法是(　　)
A.質譜法 B.晶體X射線衍射法
C.核磁共振氫譜法 D.紅外光譜法
A
(二)多樣的分子空間結構
3.下列物質分子的幾何構型為三角錐形的是(　　)
A.CO2 B.P4
C.NH3 D.H2O
解析　A.CO2分子空間構型為直線形，故A錯誤；P4屬于正四面體結構，故B錯誤；NH3分子空間構型為三角錐形，故C正確；H2O分子空間構型為V形，故D錯誤。
C
4.下列分子結構為正四面體形的是(　　)
①P4　②NH3　③CCl4　④CH4　⑤SO2 ⑥CO2
A.①③④⑤ B.①③④⑤⑥
C.①③④ D.④⑤
解析　NH3的空間結構是三角錐形，SO2的空間結構是V形，CO2的空間結構是直線形。
C
5.下列分子的空間結構模型正確的是(　　)
D
A B C D
CO2 H2O NH3
CH4
解析　CO2的空間結構是直線形，A項錯誤；H2O的空間結構為V形，B項錯誤；NH3的空間結構為三角錐形，C項錯誤；CH4是正四面體形，D項正確。
(三)價層電子對互斥模型
6.徐光憲在《分子共和國》一書中介紹了光棍的快樂——二氧化氮分子、勞動面前人人平等——磷酸分子、有機族的第一代長老——甲烷分子、我在夢中被創造——苯分子、江湖劍客——甲醛分子。下列說法正確的是(　　)
B
7.在白磷分子(P4)中，四個P原子分別處于正四面體的四個頂點上，結合有關P原子的成鍵特點，下列有關白磷分子的說法正確的是(　　)
A.白磷分子中的鍵角為109°28′ B.分子中共有4對共用電子對
C.白磷分子中的鍵角為60° D.分子中有6個孤電子對
C
解析　根據共價鍵的方向性和飽和性，每個磷原子都以3個共價鍵與其他3個磷原子結合，從而形成正四面體結構，所以鍵角為60°，分子中共有6個共價單鍵(即6對共用電子對)，4個孤電子對。
A
9.用價層電子對互斥模型可以預測許多分子或離子的空間結構。下列判斷正確的是(　　)
A.SO2、CS2、HI都是直線形分子
B.BF3鍵角為120°，SnBr2鍵角大于120°
C.COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子
D.PCl3、NH3、PCl5都是三角錐形分子
C
解析　SO2是V形分子，CS2、HI是直線形分子，A錯誤；BF3鍵角為120°，是平面三角形結構，在SnBr2中Sn原子上有一個孤電子對，對成鍵電子對排斥作用較大，使鍵角小于120°，B錯誤；COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子，C正確；PCl3、NH3都是三角錐形分子，而PCl5是三角雙錐形結構，D錯誤。
D
解析　二氧化碳分子結構式為O===C===O，C原子價層電子對個數是2，根據價層電子對互斥理論判斷其空間構型為直線形，故A錯誤；NH3分子中的中心原子為N原子，有1個孤電子對，故B錯誤；H2O分子的空間結構為V形，NH3分子的空間結構為三角錐形，故C錯誤；根據結構簡式，CO(NH2)2分子中中心原子C原子可形成三個σ鍵一個π鍵，故D正確。
11.價層電子對互斥模型可用于預測簡單分子的空間結構。用AXnEm表示只含一個中心原子的分子組成，A為中心原子，X為與中心原子相結合的原子，E為中心原子最外層未參與成鍵的電子對(稱為孤電子對)，(n＋m)為價層電子對數。
(1)請填寫下表：
4
n＋m 2
VSEPR理想模型 正四面體形
價層電子對之間的理想鍵角 109°28′
直線形
180°
解析　(1)當n＋m＝4時，VSEPR模型為正四面體形，其鍵角是109°28′；當n＋m＝2時， VSEPR模型為直線形，其鍵角是180°。
(2)請用VSEPR模型解釋CO2為直線形分子的原因：_____________________________________。
(3)H2O分子的空間結構為____________。
(4)用價層電子對互斥模型判斷下列分子或離子的空間結構：
CO2分子中n＋m＝2，故CO2為直線形
V形
V形
三角雙錐形
正四面體形
B級　素養培優練
12.我國科學家成功合成了世界上首個五氮陰離子鹽(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)，經X射線衍射測得化合物R的晶體結構，其局部結構如圖所示。從結構角度分析，R中兩種陽離子不同之處為(　　)
A.中心原子的VSEPR模型
B.中心原子的價層電子對數
C.空間結構
D.共價鍵類型
C
13.下列說法正確的是(　　)
D
A
(1)中心原子沒有孤電子對的是____________(填序號，下同)。
(2)空間結構為直線形的分子或離子有____________；空間結構為平面三角形的分子或離子有____________。
(3)空間結構為V形的分子或離子有_____________。
(4)空間結構為三角錐形的分子或離子有____________；空間結構為正四面體形的分子或離子有____________。
①④⑥⑦
①
④⑦
③⑧
②⑤
⑥

展開更多......

收起↑