2024-2025學(xué)年高中化學(xué)第2章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第2節(jié)第1課時(shí)分子空間結(jié)構(gòu)與價(jià)層電子對(duì)互斥理論作業(yè)含解析新人教版選修3

PAGE7-第1課時(shí)分子空間結(jié)構(gòu)與價(jià)層電子對(duì)互斥理論A級(jí)·基礎(chǔ)鞏固練一、選擇題1．下列分子中，全部原子不行能共處于同一平面上的是(D)A．H2O B．CO2C．CH2O D．CH4解析：H2O為V形分子、CO2為直線形分子、CH2O(甲醛)為平面形分子，而CH4為正四面體形分子，只有CH4分子中的全部原子不行能共處于同一平面上。2．下列分子的立體結(jié)構(gòu)與水分子相像的是(B)A．CO2 B．H2SC．PCl3 D．SiCl4解析：H2S與H2O為等電子體，兩者立體結(jié)構(gòu)相像，均為V形分子；而CO2為直線形分子、PCl3為三角錐形分子、SiCl4為正四面體形分子。3．下列分子中鍵角最大的是(B)A．H2O B．CO2C．CH2O D．NH3解析：H2O分子為V形，鍵角為105°；CO2分子為直線形，鍵角為180°；CH2O分子為平面三角形，鍵角為120°；NH3為三角錐形，鍵角為107°。4．下列敘述正確的是(D)A．NH3分子中N原子處在3個(gè)H原子所組成的三角形的中心B．CCl4分子中C原子處在4個(gè)Cl原子所組成的正方形的中心C．H2O分子中O原子處在2個(gè)H原子所連接的直線的中心D．CO2分子中C原子處在2個(gè)O原子所連接的直線的中心解析：NH3分子為三角錐形分子，N原子位于錐頂，A錯(cuò)誤；CCl4分子為正四面體形分子，B錯(cuò)誤；H2O分子為V形結(jié)構(gòu)，C錯(cuò)誤；CO2分子為直線形，C原子位于兩個(gè)O原子連線的中心，D正確。5．用價(jià)層電子對(duì)互斥理論推想SO3的立體構(gòu)型為(D)A．正四面體形 B．V形C．三角錐形 D．平面三角形解析：SO3分子的中心S原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝3＋eq\f(1,2)(6－3×2)＝3，故VSEPR模型為平面三角形結(jié)構(gòu)；由于S原子沒(méi)有孤電子對(duì)，故SO3分子為平面三角形結(jié)構(gòu)。6．下列分子或離子中，VSEPR模型名稱(chēng)與分子或離子的立體構(gòu)型名稱(chēng)不一樣的是(B)A．CO2 B．H2OC．COeq\o\al(2－,3) D．CCl4解析：CO2分子中每個(gè)O原子和C原子形成2對(duì)共用電子對(duì)，所以C原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)是2，且不含孤電子對(duì)，為直線形結(jié)構(gòu)，VSEPR模型名稱(chēng)與分子立體構(gòu)型名稱(chēng)一樣；水分子中O原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝2＋eq\f(1,2)×(6－2×1)＝4，VSEPR模型名稱(chēng)為四面體形，因含有2對(duì)孤電子對(duì)，所以略去孤電子對(duì)后，其實(shí)際立體構(gòu)型名稱(chēng)是V形，故VSEPR模型名稱(chēng)與分子立體構(gòu)型名稱(chēng)不一樣；COeq\o\al(2－,3)的中心原子C原子形成3個(gè)σ鍵，中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)＝eq\f(1,2)×(4＋2－2×3)＝0，所以COeq\o\al(2－,3)的空間構(gòu)型是平面三角形，VSEPR模型名稱(chēng)與分子立體構(gòu)型名稱(chēng)一樣；CCl4分子的中心原子C原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝σ鍵個(gè)數(shù)＋孤電子對(duì)數(shù)＝4＋eq\f(1,2)×(4－1×4)＝4，VSEPR模型為正四面體形結(jié)構(gòu)，中心原子不含有孤電子對(duì)，分子立體構(gòu)型為正四面體形結(jié)構(gòu)，VSEPR模型名稱(chēng)與分子立體構(gòu)型名稱(chēng)一樣。7．用價(jià)層電子對(duì)互斥理論預(yù)料H2S和NOeq\o\al(－,3)的立體結(jié)構(gòu)，兩個(gè)結(jié)論都正確的是(D)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；平面三角形解析：H2S分子的中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)＝eq\f(1,2)(6－2×1)＝2，因其σ鍵電子對(duì)數(shù)為2，故分子為V形結(jié)構(gòu)；NOeq\o\al(－,3)分子的中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)＝eq\f(1,2)(5＋1－3×2)＝0，因其σ鍵電子對(duì)數(shù)為3，則分子為平面三角形。8．下列分子或離子中中心原子未用來(lái)成鍵的電子對(duì)最多的是(C)A．NHeq\o\al(＋,4) B．NH3C．H2O D．BCl3解析：NHeq\o\al(＋,4)中各原子的最外層電子全部參加成鍵，NH3中N原子的最外層上有1對(duì)電子未參加成鍵，H2O中O原子上有2對(duì)電子未參加成鍵，BCl3的中心原子為B原子，其最外層電子全部參加成鍵。9．若ABn分子的中心原子A上沒(méi)有未用于形成共價(jià)鍵的孤電子對(duì)，依據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論，下列說(shuō)法正確的是(C)A．若n＝2，則分子的立體構(gòu)型為V形B．若n＝3，則分子的立體構(gòu)型為三角錐形C．若n＝4，則分子的立體構(gòu)型為正四面體形D．以上說(shuō)法都不正確解析：若中心原子A上沒(méi)有未用于形成共價(jià)鍵的孤電子對(duì)，則依據(jù)斥力最小的原則，當(dāng)n＝2時(shí)，分子的立體構(gòu)型為直線形；n＝3時(shí)，分子的立體構(gòu)型為平面三角形；當(dāng)n＝4時(shí)，分子的立體構(gòu)型為正四面體形。10．能說(shuō)明CH4分子的5個(gè)原子不在同一平面而為正四面體結(jié)構(gòu)的是(D)①兩個(gè)鍵之間夾角為109°28′②C—H鍵為極性共價(jià)鍵③4個(gè)C—H鍵的鍵能、鍵長(zhǎng)相同④二氯甲烷沒(méi)有同分異構(gòu)體A．①② B．①③C．②③ D．①④解析：CH4分子的空間結(jié)構(gòu)由兩個(gè)鍵之間的夾角確定，只有為正四面體結(jié)構(gòu)，C位于正四面體中心，才有鍵角為109°28′；分子的空間構(gòu)型與共價(jià)鍵的極性無(wú)關(guān)；同樣二氯甲烷沒(méi)有同分異構(gòu)體也說(shuō)明白CH4分子為正四面體結(jié)構(gòu)，假如為平面結(jié)構(gòu)，則二氯甲烷就存在兩種構(gòu)型：；③中因?yàn)橥瑸镃—H鍵，不論分子構(gòu)型如何，它們的鍵能、鍵長(zhǎng)都相等。二、非選擇題11．依據(jù)所學(xué)學(xué)問(wèn)填空：(1)三原子分子常見(jiàn)的立體構(gòu)型有__直線__形(如CO2)和__V__形(如H2O)。(2)四原子分子常見(jiàn)的立體構(gòu)型有__平面三角__形和__三角錐__形，如甲醛(HCHO)分子呈__平面三角__形，鍵角約為_(kāi)_120°__；氨分子呈__三角錐__形，鍵角為_(kāi)_107°__；另外須要留意，特別的白磷(P4)分子呈__正四面體__形，鍵角為_(kāi)_60°__。(3)五原子分子最常見(jiàn)的立體構(gòu)型為_(kāi)_正四面體__形，如常見(jiàn)的CH4鍵角是__109°28′__。解析：(1)CO2是直線形，H2O是V形。(2)甲醛(HCHO)分子呈平面三角形，氨分子呈三角錐形，白磷分子呈正四面體形。(3)CH4分子呈正四面體形。12．(1)寫(xiě)出具有10個(gè)電子、兩個(gè)或兩個(gè)以上原子核的離子的符號(hào)__OH－____、__NHeq\o\al(＋,4)__、__H3O＋__、__NHeq\o\al(－,2)__。(2)寫(xiě)出具有18個(gè)電子的無(wú)機(jī)化合物的化學(xué)式__H2S__、__PH3__、__SiH4__、__HCl__。(3)在(1)(2)題涉及的粒子中，空間構(gòu)型為正四面體形的有__NHeq\o\al(＋,4)、SiH4__；為三角錐形的有__H3O＋、PH3__。解析：(1)其次周期元素的氫化物具有10個(gè)電子，其分子電離出一個(gè)H＋或結(jié)合一個(gè)H＋后，形成陰、陽(yáng)離子所具有的電子數(shù)不變，則有NHeq\o\al(＋,4)、H3O＋、NHeq\o\al(－,2)、OH－。(2)第三周期元素的氫化物分子中具有18個(gè)電子，其次周期元素形成R2Hx型化合物(如C2H6、H2O2等)，也具有18個(gè)電子。符合條件的分子有：H2O2、SiH4、PH3、H2S、HCl。(3)由等電子體原理分析可知，SiH4、NHeq\o\al(＋,4)為正四面體形，PH3、H3O＋為三角錐形。13．(1)利用VSEPR推斷分子或離子的空間構(gòu)型。POeq\o\al(3－,4)__四面體形__；CS2__直線形__；AlBr3(共價(jià)分子)__平面三角形__。(2)有兩種活性反應(yīng)中間體粒子，它們的粒子中均含有1個(gè)碳原子和3個(gè)氫原子。請(qǐng)依據(jù)下面給出的這兩種粒子的球棍模型，寫(xiě)出相應(yīng)的化學(xué)式：__CHeq\o\al(＋,3)__；__CHeq\o\al(－,3)__。(3)按要求寫(xiě)出其次周期非金屬元素構(gòu)成的中性分子的化學(xué)式。平面三角形分子__BF3__，三角錐形分子__NF3__，四面體形分子__CF4__。(4)為了說(shuō)明和預(yù)料分子的空間構(gòu)型，科學(xué)家在歸納了很多已知的分子空間構(gòu)型的基礎(chǔ)上，提出了一種非常簡(jiǎn)潔的理論模型——價(jià)層電子對(duì)互斥模型。這種模型把分子分成兩類(lèi)：一類(lèi)是__中心原子上的價(jià)電子都用于形成共價(jià)鍵__；另一類(lèi)是__中心原子上有孤對(duì)電子__。BF3和NF3都是四個(gè)原子的分子，BF3的中心原子是__B__，NF3的中心原子是__N__；BF3分子的立體構(gòu)型是平面三角形而NF3分子的立體構(gòu)型是三角錐形的緣由是__BF3分子中B原子的3個(gè)價(jià)電子都與F原子形成共價(jià)鍵，而NF3分子中N原子的3個(gè)價(jià)電子與F原子形成共價(jià)鍵，還有一對(duì)未成鍵的電子對(duì)，占據(jù)了N原子四周的空間，參加相互排斥，形成三角錐形__。解析：POeq\o\al(3－,4)是AB4型，成鍵電子對(duì)是4，為四面體形。CS2是AB2型，成鍵電子對(duì)是2，是直線形。AlBr3是AB3型，成鍵電子對(duì)是3，是平面三角形。AB3型分子，中心原子無(wú)孤電子對(duì)的呈平面三角形，有一對(duì)孤電子對(duì)的呈三角錐形，所以分別是CHeq\o\al(＋,3)、CHeq\o\al(－,3)。其次周期非金屬元素構(gòu)成的中性分子的化學(xué)式，呈三角錐形的是NF3，呈平面三角形的是BF3，呈四面體形的是CF4。B級(jí)·實(shí)力提升練一、選擇題1．下列關(guān)于價(jià)電子對(duì)互斥理論的敘述不正確的是(C)A．價(jià)電子對(duì)互斥理論可用來(lái)預(yù)料分子的空間構(gòu)型B．分子中中心原子的價(jià)電子對(duì)的相互排斥作用確定了分子的空間構(gòu)型C．中心原子上的孤電子對(duì)不參加相互排斥作用D．分子中鍵角越大，價(jià)電子對(duì)之間的斥力越小，分子越穩(wěn)定解析：中心原子上的孤電子對(duì)會(huì)占據(jù)中心原子四周的空間，并參加相互排斥作用。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(D)①BeCl2②CH4③NH3④CH2O⑤SO2⑥H2S⑦COeq\o\al(2－,3)⑧NHeq\o\al(＋,4)A．②③⑤⑥⑦ B．③⑦⑧C．④⑥⑧ D．③⑤解析：依據(jù)孤電子對(duì)數(shù)＝eq\f(1,2)(a－xb)，可以計(jì)算出各微粒中心原子的孤電子對(duì)數(shù)分別為0、0、1、0、1、2、0、0，故含有一對(duì)孤電子對(duì)的是③⑤。3．對(duì)SO2與CO2說(shuō)法正確的是(B)A．都是直線形結(jié)構(gòu)B．中心原子的σ鍵電子對(duì)數(shù)都為2C．S原子和C原子上都沒(méi)有孤電子對(duì)D．兩者的立體構(gòu)型都是直線形解析：在SO2與CO2中，中心原子的σ鍵電子對(duì)數(shù)都為2。在SO2分子中，中心S原子的孤電子對(duì)數(shù)為1，而CO2分子中，中心C原子的孤電子對(duì)數(shù)為0，故SO2為V形結(jié)構(gòu)，CO2為直線形結(jié)構(gòu)。4．下列說(shuō)法中正確的是(D)A．NO2、BF3、NCl3分子中沒(méi)有一個(gè)分子中原子的最外層電子都滿(mǎn)意8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)B．P4和CH4都是正四面體形分子且鍵角都為109°28′C．NHeq\o\al(＋,4)的電子式為，離子呈平面正方形結(jié)構(gòu)D．NH3分子中有一對(duì)未成鍵的孤電子對(duì)，它對(duì)成鍵電子的排斥作用較強(qiáng)解析：NCl3分子的電子式為，分子中各原子都滿(mǎn)意8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，A錯(cuò)誤；P4為正四面體形分子，但其鍵角為60°，B錯(cuò)誤；NHeq\o\al(＋,4)為正四面體形結(jié)構(gòu)而非平面正方形結(jié)構(gòu)，C錯(cuò)誤；NH3分子電子式為，有一對(duì)未成鍵電子，由于未成鍵電子對(duì)成鍵電子的排斥作用，使其鍵角為107°，呈三角錐形，D正確。5．已知在CH4中，C—H鍵間的鍵角為109°28′，NH3中，N—H鍵間的鍵角為107°，H2O中O—H鍵間的鍵角為105°，則下列說(shuō)法中正確的是(A)A．孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的斥力大于成鍵電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的斥力B．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C．孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的斥力等于成鍵電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的斥力D．題干中的數(shù)據(jù)不能說(shuō)明孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的斥力與成鍵電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的斥力之間的大小關(guān)系解析：孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的斥力大于成鍵電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的斥力，將成鍵電子對(duì)壓得靠近一點(diǎn)，使其鍵角變小，A項(xiàng)正確。6．能說(shuō)明AB3分子構(gòu)型是平面正三角形而不是三角錐形的依據(jù)是(C)A．共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)相同 B．共價(jià)鍵鍵能相同C．共價(jià)鍵鍵角為120° D．共價(jià)鍵有極性解析：在AB3分子中三個(gè)A—B鍵是完全相同的，因此鍵長(zhǎng)、鍵能和極性鍵都不能作為AB3分子是平面正三角形的依據(jù)。只有當(dāng)其鍵角為120°時(shí)，AB3中四個(gè)原子才能共面，且三個(gè)B原子處于正三角形的三個(gè)頂點(diǎn)。二、非選擇題7．20世紀(jì)50年頭科學(xué)家提出價(jià)層電子對(duì)互斥模型(簡(jiǎn)稱(chēng)VSEPR模型)，用于預(yù)料簡(jiǎn)潔分子的立體結(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為中心原子最外層未參加成鍵的電子對(duì)(稱(chēng)為孤電子對(duì))，(n＋m)稱(chēng)為價(jià)層電子對(duì)數(shù)。分子中的價(jià)層電子對(duì)總是相互排斥，勻稱(chēng)地分布在中心原子四周的空間；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)之間的斥力主要依次為：ⅰ.孤電子對(duì)之間的斥力>孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間的斥力>成鍵電子對(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原子得電子實(shí)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)細(xì)致閱讀上述材料，回答下列問(wèn)題：(1)依據(jù)要點(diǎn)Ⅰ可以畫(huà)出AXnEm的VSEPR志向模型，請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下表：n＋m2__4__VSEPR志向模型__直線形__正四面體形價(jià)層電子對(duì)之間的志向鍵角__180°__109°28′(2)請(qǐng)用VSEPR模型說(shuō)明CO2為直線形分子的緣由__CO2屬于AX2E0，n＋m＝2，故為直線形__。(3)H2O分子的立體構(gòu)型為_(kāi)_V形__，請(qǐng)你預(yù)料水分子中∠H—O—H的大小范圍并說(shuō)明緣由__水分子屬于AX2E2，n＋m＝4，VSEPR志向模型為正四面體，價(jià)層電子對(duì)之間的夾角均為109°28′。依據(jù)題目信息Ⅲ－ⅰ，應(yīng)有∠H—O—H<109°28′__。(4)SO2Cl2和SO2F2都屬于AX4E0型分子，S=O之間以雙鍵結(jié)合，S—Cl、S—F之間以單鍵結(jié)合。請(qǐng)你預(yù)料SO2Cl2和SO2F2分子的立體構(gòu)型：__四面體形__，SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl__>__(填“<”“>”或“＝”)SO2F2分子中∠F—S—F。(5)用價(jià)層電子對(duì)互斥理論(VSEPR)推斷下列分子或離子的立體構(gòu)型(當(dāng)n＋m＝6時(shí)，VSEPR志向模型為正八面體)。分子或離子PbCl2XeF4SnCleq\o\al(2－,6)PF3Cl2HgCleq\o\al(2－,4)立體構(gòu)型_V形__平面正方形__正八面體形__三角雙錐形__正四面體形_解析：(1)因?yàn)閮r(jià)層電子對(duì)總是相互排斥，勻稱(chēng)地分布在中心原子四周的空間，故當(dāng)價(jià)層電子