分子空間結構(精講)(人教版2019必修2)(解析版)

2.2分子的空間結構（精講）思維導圖思維導圖常見考點常見考點考點一分子空間結構【例1】（2021·全國·高二課時練習）下列各組粒子的空間結構相同的是①和；②和；③和；④和；⑤和。A．全部 B．①②③⑤ C．③④⑤ D．②⑤【答案】C【解析】根據價層電子對互斥理論判斷可知：①中心原子N原子周圍價層電子對數(shù)為：3+=4，故NH3是三角錐形，而H2O中心原子O原子周圍價層電子對數(shù)為：2+=4，故H2O是V形，二者不同；②中心原子N原子周圍價層電子對數(shù)為：4+=4，故是正四面體形，中心原子O原子周圍價層電子對數(shù)為：3+=4，故是三角錐形，二者不同；③中心原子N原子周圍價層電子對數(shù)為：3+=4，故NH3是三角錐形，中心原子O原子周圍價層電子對數(shù)為：3+=4，故是三角錐形，二者相同；④中心原子O原子周圍價層電子對數(shù)為：2+=3，故O3是V形，中心原子S原子周圍價層電子對數(shù)為：2+=3，故SO2是V形，二者相同；⑤中心原子C原子周圍價層電子對數(shù)為：2+=2，故CO2是直線形，中心原子Be原子周圍價層電子對數(shù)為：2+=2，故BeCl2是直線形，二者相同。綜上所述，③④⑤空間構型相同，故答案為：C?！疽挥缛础?．（2021·海南鑫源高級中學高二階段練習）完成下表中的空白：粒子中心原子孤電子對數(shù)中心原子的雜化軌道類型空間結構①BF3__________________②H2S__________________③PCl3__________________④__________________【答案】①0sp2平面三角形②2sp3V形③1sp3三角錐形④0sp2平面三角形【解析】(1)BF3中心原子B孤電子對數(shù)=，周圍有3個σ鍵，故價層電子對數(shù)為3+0=3，故中心原子的雜化軌道類型sp2，其空間結構為平面三角形，故答案為：0；sp2；平面三角形；(2)H2S中心原子S孤電子對數(shù)=，周圍有2個σ鍵，故價層電子對數(shù)為2+2=4，故中心原子的雜化軌道類型sp3，其空間結構為V形，故答案為：2；sp3；V形；(3)PCl3中心原子P孤電子對數(shù)=，周圍有3個σ鍵，故價層電子對數(shù)為3+1=4，故中心原子的雜化軌道類型sp3，其空間結構為三角錐形，故答案為：1；sp3；三角錐形；(4)中心原子C孤電子對數(shù)=，周圍有3個σ鍵，故價層電子對數(shù)為3+0=3，故中心原子的雜化軌道類型sp2，其空間結構為平面三角形，故答案為：0；sp2；平面三角形；2（2021·江蘇·泗陽縣實驗高級中學高二階段練習）現(xiàn)有下列分子或離子：①CS2②H2S③PH3④HCHO⑤H3O+⑥NH⑦BF3⑧SO2(1)粒子的幾何構型為直線形的有____(填序號，下同)。(2)粒子的幾何構型為V形的有____。(3)粒子的幾何構型為平面三角形的有____。(4)粒子的幾何構型為三角錐型的有____。(5)粒子的幾何構型為正四面體型的有___。【答案】(1)①(2)②⑧(3)④⑦(4)③⑤(5)⑥【解析】(1)①CS2分子中C原子價層電子對個數(shù)是2，孤電子對數(shù)為0，C原子采用的是sp雜化，空間構型為直線形；(2)②H2S分子中σ鍵數(shù)目為2，孤對電子對數(shù)為2，則價層電子對數(shù)為4，S原子采用的是sp3雜化，由于有2個孤電子對，故空間構型為V型；⑧SO2分子中價層電子對個數(shù)=2+×(6-2×2)=3，含有1個孤電子對，S原子采用的是sp2雜化，由于有1個孤電子對，故空間構型為V形；(3)④CH2O分子中心原子C的σ鍵數(shù)目為3，孤電子對數(shù)為0，C原子采用的是sp2雜化，由于碳氧雙鍵的存在，故空間構型為平面三角形；⑦BF3分子中心原子B的σ鍵數(shù)目為3，孤電子對數(shù)為0，B原子采用的是sp2雜化，故空間構型為平面正三角型；(4)③PCl3分子中σ鍵數(shù)目為3，孤電子對數(shù)為1，，則價層電子對數(shù)為4，則P原子采用的是sp3雜化，由于有1個孤電子對，故空間構型為三角錐型；⑤H3O+分子中心原子O的σ健數(shù)目為3，孤電子對數(shù)為1，O原子采用的是sp3雜化，由于有1個孤電子對，故空間構型為三角錐形；(5)⑥分子中心原子N的σ健數(shù)目為4，孤電子對數(shù)為0，N原子采用的是sp3雜化，故空間構型為正四面體形?？键c二VSEPR模型【例2】（2021·山西·渾源縣第七中學校高二階段練習）計算下列各微粒中心原子的雜化軌道數(shù)(價層電子對數(shù))，判斷中心原子的雜化軌道類型，寫出VSEPR模型名稱。(1)CS2_______、_______、_______；(2)NH3_______、_______、_______；(3)H2O_______、_______、_______；(4)PCl3_______、_______、_______；(5)BCl3_______、_______、_______；(6)前四周期中，未成對電子最多是_______(填元素符號)?！敬鸢浮浚?）2sp直線形4sp3正四面體形4sp3四面體形4sp3四面體形3sp2平面三角形Cr【解析】(1)CS2中心原子S的雜化軌道數(shù)是，中心原子的雜化軌道類型為sp雜化，VSEPR模型名稱是直線形；(2)NH3中心原子N的雜化軌道數(shù)，中心原子的雜化軌道類型為sp3雜化，VSEPR模型名稱是四面體形；(3)H2O中心原子O的雜化軌道數(shù)，中心原子的雜化軌道類型為sp3雜化，VSEPR模型名稱是四面體形；(4)PCl3中心原子P的雜化軌道數(shù)，中心原子的雜化軌道類型為sp3雜化，VSEPR模型名稱是四面體形；(5)BCl3中心原子B的雜化軌道數(shù)，中心原子的雜化軌道類型為sp2雜化，VSEPR模型名稱平面三角形；(6)前四周期中，未成對電子最多是Cr，價電子排布圖是，有6個未成對電子。【一隅三反】1．（2021·浙江·諸暨中學高二期中）下列關于價層電子對互斥模型(VSEPR模型)的敘述中不正確的是A．VSEPR模型可用預測分子的立體構型B．VSEPR模型不能用于預測以過渡金屬為中心原子的分子C．中心原子上的孤電子對也要占據中心原子周圍的空間并參與互相排斥D．分子中鍵角越大，價層電子對相互排斥力越大，分子越穩(wěn)定【答案】D【解析】A．VSEPR模型可用來預測分子的立體構型，注意實際空間構型要去掉孤電子對，A正確；B．VSEPR模型可用于預測簡單分子的空間結構，不能用于預測以過渡金屬為中心原子的分子，B正確；C．中心原子上的孤對電子也要占據中心原子周圍的空間并參與互相排斥，且孤電子對間排斥力＞孤電子對和成對電子對間的排斥力，C正確；D．分子的穩(wěn)定性與鍵角沒有關系，與化學鍵強弱有關，D錯誤；綜上所述答案為D。2．（2021·全國·高二課時練習）下列分子或離子的中心原子上未用于成鍵的價電子對最多的是A．H2O B．HCl C． D．PCl3【答案】A【解析】A．氧原子未成鍵的價電子對=2，氧原子有兩對未成鍵的價電子對；B．HCl分子屬于AB型分子，沒有中心原子；C．氮原子未成鍵的價電子對=0，的中心原子的價電子全部參與成鍵；D．磷原子未成鍵的價電子對=1，磷原子有一對未成鍵的價電子對；未用于成鍵的價電子對最多的是A，故答案選A?？键c三VSEPR模型與空間分子結構綜合【例3】（2021·北京市第十三中學高二期中）下列粒子的VSEPR模型為四面體，且空間構型結構為V型的是A．H2O B．NF3 C．H3O+ D．SO2【答案】A【解析】A．水分子中氧原子的價層電子對數(shù)為4，孤對電子對數(shù)為2，則分子的VSEPR模型為四面體形，空間構型結構為V形，故A正確；B．三氟化氮分子中氮原子的價層電子對數(shù)為4，孤對電子對數(shù)為1，則分子的VSEPR模型為四面體形，空間構型結構為三角錐形，故B錯誤；C．水合氫離子中氧原子的價層電子對數(shù)為4，孤對電子對數(shù)為1，則離子的VSEPR模型為四面體形，空間構型結構為三角錐形，故C錯誤；D．二氧化硫分子中硫原子的價層電子對數(shù)為3，孤對電子對數(shù)為1，則分子的VSEPR模型為三角形，空間構型結構為V形，故D錯誤；故選A?！疽挥缛础?．（2021·北京西城·高二期末）下列分子或離子中，VSEPR模型和空間結構不一致的是A．CO2 B．SO C．BeCl2 D．NH3【答案】D【解析】A．CO2分子中價層電子對數(shù)=σ鍵電子對數(shù)+孤電子對數(shù)=2+=2，不含孤電子對，VSEPR模型是直線形，空間構型是直線形，故A不選；B．SO中S原子價層電子對數(shù)=4+=4且不含孤電子對，VSEPR模型是正四面體形，空間構型是正四面體形，故B不選；C．BeCl2中Be的價層電子對數(shù)==2，且不含孤電子對，VSEPR模型、空間構型都是直線形，故C不選；D．NH3分子中N原子的價層電子對數(shù)是3+=4，包括一對孤電子對，則VSEPR模型為四面體形，空間結構為三角錐形，故D選；故選：D。2．（2021·四川省綿陽第一中學高二期中）下列分子或離子的VSEPR模型與空間立體構型一致的是A．NH3 B．CCl4 C．H2O D．ClO【答案】B【解析】A．該分子中N原子價層電子對個數(shù)=3+=4，含有一個孤電子對，VSEPR模型為四面體形，立體構型為三角錐形，A不符合題意；B．CCl4該分子中C原子價層電子對個數(shù)=4+=4，且不含孤電子對，其VSEPR模型和立體構型相同，均為四面體形，B符合題意；C．該分子中O原子價層電子對個數(shù)=2+=4，且含有兩個孤電子對，VSEPR模型為四面體形，立體構型為V形，C不符合題意；D．該離子中Cl原子價層電子對個數(shù)=3+=4，且含有一個孤電子對，VSEPR模型為四面體形，立體構型為三角錐形，D不符合題意；故合理選項是B。3（2021·全國·高二課時練習）下列粒子的VSEPR模型為四面體且其空間結構為Ⅴ形的是。A． B． C． D．【答案】D【解析】A．二氧化硫分子中硫原子的價層電子對數(shù)為3，孤對電子對數(shù)為1，則分子的VSEPR模型為三角形，空間構型結構為V形，A錯誤；B．三氟化氮分子中氮原子的價層電子對數(shù)為4，孤對電子對數(shù)為1，則分子的VSEPR模型為四面體形，空間構型結構為三角錐形，B錯誤；C．水合氫離子中氧原子的價層電子對數(shù)為4，孤對電子對數(shù)為1，則離子的VSEPR模型為四面體形，空間構型結構為三角錐形，C錯誤；D．OF2分子中價層電子對為2+2=4，孤對電子對數(shù)為2，則分子的VSEPR模型為四面體形，空間構型結構為V形，D正確；故選D?？键c四雜化軌道理論【例4-1】（2021·四川·鄰水實驗學校高二階段練習）關于原子軌道的說法正確的是A．凡是中心原子采取sp3雜化的分子，其幾何構型都是正四面體B．CH4分子中的sp3雜化軌道是由4個H原子的1s軌道和C原子的2p軌道混合形成C．sp3雜化軌道是由同一個原子中能量相近的s軌道和p軌道雜化形成的一組新軌道D．凡AB型的共價化合物，其中中心原子A均采用sp3雜化軌道成鍵【答案】C【解析】A．凡是中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子其幾何構型不一定都是正四面體，如NH3，屬于三角錐形，A錯誤；B．sp3雜化軌道指一個原子同一電子層內由一個ns軌道和三個np軌道發(fā)生雜化形成的軌道，不是不同原子的雜化，B錯誤；C．sp3雜化軌道的定義就是由同一個原子中能量相近的s軌道和p軌道混合起來形成的一組新軌道，C正確；D．AB型分子不需要雜化，直接形成s-pσ鍵，D錯誤；故選C【例4-2】（2021·黑龍江·綏化市第一中學高二期中）下列分子或離子的中心原子為sp3雜化，且雜化軌道容納1對孤電子對的是A．CH4、NH3、H2O B．CO2、BBr3、SOC．C2H4、SO2、BeCl2 D．NH3、PCl3、H3O+【答案】D【解析】A．CH4、NH3、H2O的中心原子價層電子對數(shù)都是4，都采用sp3雜化，CH4、NH3、H2O的中心原子上的孤電子對數(shù)分別是0、1、2，A不符合題意；B．CO2、BBr3、SO中的中心原子價層電子對數(shù)分別是2、3、4，且CO2、BBr3、SO中孤電子對數(shù)分別是0、0、1，B不符合題意；C．C2H4、SO2、BeCl2中的中心原子價層電子對數(shù)分別是3、3、2，且C2H4、SO2、BeCl2中孤電子對數(shù)分別是0、1、0，C不符合題意；D．NH3、PCl3、H3O+的中心原子價層電子對數(shù)都是4，采用sp3雜化，中心原子上的孤電子對數(shù)都是1，D符合題意；故合理選項是D。【例4-3】．（2021·吉林·長春市榆樹高級中學高二期中）在分子中，羰基碳原子與甲基碳原子成鍵時所采取的雜化方式分別為A．sp2雜化；sp2雜化 B．sp3雜化；sp3雜化C．sp2雜化；sp3雜化 D．sp雜化；sp3雜化【答案】C【解析】在分子中，羰基碳原子形成3個σ鍵，孤電子對==0，雜化軌道數(shù)=價層電子對數(shù)=3，采用sp2雜化；甲基碳原子形成4個σ鍵，孤電子對==0，雜化軌道數(shù)=價層電子對數(shù)=4，采用sp3雜化，故選C?！疽挥缛础?．（2021·全國·高二課時練習）下列關于雜化軌道的敘述正確的是A．雜化軌道可用于形成σ鍵，也可用于形成π鍵B．雜化軌道可用來容納未參與成鍵的孤電子對C．NH3中N原子的sp3雜化軌道是由N原子的3個p軌道與H原子的1個s軌道雜化而成的D．在乙烯分子中1個碳原子的3個sp2雜化軌道與3個氫原子的s軌道重疊形成3個C—Hσ鍵【答案】B【解析】A．雜化軌道只用于形成σ鍵或用來容納未參與成鍵的孤電子對，不能用來形成π鍵，選項A不正確；B．雜化軌道只用于形成σ鍵或用來容納未參與成鍵的孤電子對，不能用來形成π鍵，選項B正確；C．NH3中N原子的sp3雜化軌道是由N原子的1個s軌道和3個p軌道雜化而成的，選項C不正確；D．在乙烯分子中，1個碳原子的3個sp2雜化軌道中的2個sp2雜化軌道與2個氫原子的s軌道重疊形成2個C—Hσ鍵，剩下的1個sp2雜化軌道與另一個碳原子的sp2雜化軌道重疊形成1個C—Cσ鍵，選項D不正確。答案選B。2．（2021·全國·高二單元測試）下列有機物分子中的碳原子既有sp3雜化又有sp雜化的是A．CH3CH=CH2 B．CH3-C≡CH C．CH3CH2OH D．CH≡CH【答案】B【解析】A．CH3CH=CH2中雙鍵碳為sp2、單鍵碳為sp3，故不選A；B．CH3-C≡CH中三鍵碳為sp、單鍵碳為sp3，故選B；C．CH3CH2OH中碳原子均為sp3雜化，故不選C；D．CH≡CH中碳原子只有sp雜化，故不選D；選B。3．（2021·天津河北·高二期末）下列分子的中心原子的雜化軌道類型為sp3雜化的是A．CO2 B．SO2 C．BF3 D．NH3【答案】D【解析】A．CO2中心C原子價層電子對數(shù)為，為sp雜化，故A不符合題意；B．SO2中心S原子價層電子對數(shù)為，為sp2雜化，故B不符合題意；C．BF3中心B原子價層電子對數(shù)為，為sp2雜化，故C不符合題意；D．NH3中心N原子價層電子對數(shù)為，為sp3雜化，故D符合題意；綜上所述答案為D。4．（2021·江蘇·泗陽縣實驗高級中學高二階段練習）有機物H3CH=H—≡CH中標有“·”的碳原子的雜化方式依次為A．sp3、sp2、sp B．sp、sp2、sp3C．sp2、sp、sp3 D．sp3、sp、sp2【答案】A【解析】根據價層電子對互斥理論判斷C原子雜化方式，價層電子對個數(shù)=σ鍵個數(shù)+孤電子對個數(shù)，如果價層電子對個數(shù)是4，則C原子采用sp3雜化，如果價層電子對個數(shù)是3，則C原子采用sp2雜化，如果價層電子對個數(shù)是2，則C原子采用sp雜化，甲基上C原子含有4個σ鍵，則C原子采用sp3雜化，碳碳雙鍵兩端的C原子含有3個σ鍵，則C原子采用sp2雜化，碳碳三鍵兩端的C原子含有2個σ鍵，則C原子采用sp雜化，答案選A。5．（2021·吉林·汪清縣汪清第四中學高二階段練習）下列分子或離子的中心原子的雜化軌道類型和空間結構不正確的是A．中B原子采取雜化，為平面三角形結構B．中P原子采取雜化，為正四面體形結構C．中Be原子采取sp雜化，為V形結構D．中N原子采取雜化，為V形結構【答案】C【解析】A．中B原子的孤對電子數(shù)為，價層電子對數(shù)為3+0=3，則為雜化，為平面三角形結構，故A不選；B．中P原子的孤對電子數(shù)為，價層電子對數(shù)為4，則p原子采取雜化，為正四面體形結構，故B不選；C．BeCl2中Be原子的孤對電子數(shù)為，價層電子對數(shù)為2+0=2，則為sp雜化，為直線型結構，故選C；D．中N原子的孤對電子數(shù)為，價層電子對數(shù)為2+2=4，采取雜化，為V形結構，故D不選；答案選C考點五綜合運用【例5】（2021·河北·石家莊市第十五中學高二階段練習）下列分子中中心原子的雜化方式和分子的空間構型均正確的是A．C2H2：sp2、直線形 B．：sp3、三角錐形C．BF3：sp2、平面三角形 D．H2O：sp3、V形【答案】C【解析】A．乙炔的結構式為H?C≡C?H，每個碳原子價層電子對個數(shù)是2且不含孤電子對，所以C原子采用sp雜化，為直線形結構，故A錯誤；B．中價層電子對數(shù)=σ鍵個數(shù)+=4+=4，含孤電子對數(shù)為0，雜化軌道數(shù)4，采取sp3雜化，為正四面體形，故B錯誤；C．BF3分子中硼原子價層電子對=3+0=3，雜化軌道數(shù)為3，所以采取sp2雜化，含孤電子對數(shù)為0，所以其空間構型為平面三角形，故C正確；D．H2O分子中價層電子對=2+2=4，所以中心原子原子軌道為sp3雜化，其VSEPR模型為正四面體，該分子中含有兩個孤電子對，所以其空間構型為V形，故D錯誤；故答案為C。【一隅三反】1（2021·吉林·梅河口市第五中學高二期中）氯化亞硫(SOCl2)是一種很重要的化學試劑，可以作為氯化劑和脫水劑。下列關于氯化亞硫分子的VSEPR模型、空間結構和中心原子(S)采取何種雜化方式的說法正確的是A．四面體形、三角錐形、sp3 B．平面三角形、平面三角形、sp2C．四面體形、平面三角形、sp3 D．四面體形、三角錐形、sp2【答案】A【解析】SOCl2的中心原子(S原子)的價層電子對數(shù)=3+=4，孤對電子數(shù)為1，所以中心原子(S)采取sp3雜化，分子的VSEPR模型為四面體形，空間結構為三角錐形，故A正確；答案選A。2．（2021·全國·高二課時練習）下列說法中，正確的是A．雜化軌道只用于形成鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對B．凡是中心原子采取雜化的分子，其空間結構都是正四面體形C．凡是型的共價化合物，其中心原子A均采用雜化軌道成鍵D．屬于型共價化合物，中心原子S采取雜化軌道成鍵【答案】A【解析】A．雜化軌道只用于形成鍵或用于容納未參與成鍵的孤電子對，故A正確；B．中心原子采取雜化的分子，其空間結構不一定是正四面體形，如果