PAGEPAGE8第一課時分子結構的測定和多樣性價層電子對互斥模型課后篇素養形成必備知識基礎練1.設H+的質荷比為β,某有機化合物樣品的質荷比如圖所示(假設離子均帶一個單位正電荷,信號強度與該離子的多少有關),則該有機化合物可能是()A.甲醇(CH3OH) B.甲烷C.丙烷 D.乙烯答案B解析從題圖中可看出其右邊最高質荷比為16,是H+質荷比的16倍,即其相對分子質量為16,該有機物為甲烷。2.下列分子的空間結構與水分子相似的是()A.CO2 B.H2SC.PCl3 D.SiCl4答案B解析H2S與H2O分子的空間結構相似,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()A.H2O B.CO2C.CH2O D.NH3答案B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,鍵角約為120°;NH3分子為三角錐形,鍵角為107°。4.用價層電子對互斥模型推測SO3的空間結構為()A.正四面體形 B.V形C.三角錐形 D.平面三角形答案D解析SO3分子的中心原子S的價層電子對數=3+(6-3×2)=3,故VSEPR模型為平面三角形結構;由于S原子上沒有孤電子對,故SO3分子為平面三角形結構。5.用價層電子對互斥模型預測H2S和N的空間結構,兩個結論都正確的是()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D解析H2S分子的中心原子上的孤電子對數=(6-2×1)=2,因其σ鍵電子對數為2,故分子為V形結構;N的中心原子上的孤電子對數=(5+1-3×2)=0,因其σ鍵電子對數為3,則N的空間結構為平面三角形。6.(1)利用VSEPR模型推斷下列分子或離子的空間結構。P;CS2;AlBr3(共價分子)。

(2)有兩種化學反應的活性中間體粒子,這兩種粒子均含有1個碳原子和3個氫原子。請依據下面給出的這兩種微粒的球棍模型,寫出相應的化學式。;

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(3)按要求寫出第二周期非金屬元素原子構成的中性分子的分子式。平面三角形分子,三角錐形分子,正四面體形分子。

答案(1)正四面體形直線形平面三角形(2)CC(3)BF3NF3CF4關鍵能力提升練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對孤電子對答案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對孤電子對。8.下列分子或離子的中心原子上帶有一對孤電子對的是()①BeCl2②CH4③NH3④CH2O⑤SO2⑥H2S⑦C⑧NA.①②③⑤⑥⑦ B.③⑦⑧C.④⑥⑧ D.③⑤答案D解析根據孤電子對數=(a-xb),可以計算出各微粒中心原子上的孤電子對數分別為0、0、1、0、1、2、0、0,故含有一對孤電子對的是③⑤。9.已知在CH4分子中C—H間的鍵角為109°28',NH3分子中N—H間的鍵角為107°,H2O分子中O—H間的鍵角為105°,則下列說法正確的是()A.孤電子對與成鍵電子對間的斥力大于成鍵電子對與成鍵電子對間的斥力B.孤電子對與成鍵電子對間的斥力小于成鍵電子對與成鍵電子對間的斥力C.孤電子對與成鍵電子對間的斥力等于成鍵電子對與成鍵電子對間的斥力D.題干中的數據不能說明孤電子對與成鍵電子對間的斥力和成鍵電子對與成鍵電子對間的斥力之間的大小關系答案A解析孤電子對與成鍵電子對間的斥力大于成鍵電子對與成鍵電子對間的斥力,孤電子對對成鍵電子對的排斥導致分子中的鍵角變小,A項正確。10.實驗測得BH3為平面三角形(鍵角均為120°),NH3為三角錐形(鍵角為107°),推斷:①甲基,②甲基碳正離子(C),③甲基碳負離子(C)的鍵角相對大小順序為()A.②>①>③ B.①>②>③C.③>①>② D.①=②=③答案A解析①甲基(—CH3)含有3個σ鍵,1個孤電子,VSEPR模型為正四面體,粒子空間結構為三角錐形結構,由于孤電子的影響小于孤電子對,故鍵角大于107°小于120°;②甲基碳正離子(C)含有3個σ鍵,沒有孤電子對,VSEPR模型為正三角形,該微粒為平面三角形結構,鍵角為120°;③甲基碳負離子(C)含有3個σ鍵,1對孤電子對,VSEPR模型為正四面體形,該微粒為三角錐形結構,鍵角約為107°,故選A。11.(雙選)下列說法正確的是()A.NCl3分子中所有原子均滿足8電子穩定結構B.P4和CH4都是正四面體結構且鍵角都為109°28'C.N的電子式為[H]+,呈平面正方形結構D.NH3分子中有1對孤電子對,它對成鍵電子對的排斥作用較強答案AD解析NCl3分子的電子式為,分子中各原子都滿足8電子穩定結構,A正確;P4為正四面體形,但其鍵角為60°,B錯誤;N為正四面體形而非平面正方形,C錯誤;NH3分子的電子式為H,有1對孤電子對,由于孤電子對對成鍵電子對的排斥作用,使其鍵角為107°,分子呈三角錐形,D正確。12.(1)俗稱光氣的氯代甲酰氯分子(COCl2)的空間結構為平面三角形,但C—Cl與CO之間的夾角為124.3°;C—Cl與C—Cl之間的夾角為111.4°,解釋其原因:

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(2)氮可以形成多種離子,如N3-、N、N、N2、N2等,已知N2與N2是由中性分子結合質子形成的,類似于N,因此有類似于N的性質。①預測下列微粒的空間結構:N:,:。

②N2的結構式為。

答案(1)CO與C—Cl之間電子對的排斥作用強于C—Cl與C—Cl之間電子對的排斥作用(2)①V形直線形②[]2+解析(1)COCl2的中心原子的價層電子對數為3+×(4-2×1-1×2)=3,成鍵電子對數=3,孤電子對數=0,所以COCl2為平面三角形分子,但由于CO與C—Cl之間電子對的排斥作用強于C—Cl與C—Cl之間電子對的排斥作用,所以使CO與C—Cl之間的夾角增大(>120°),使C—Cl與C—Cl之間夾角減小(<120°)。(2)①N中N原子價層電子對數為2+×(5+1-1×2)=4,N原子形成2個σ鍵,有2對孤電子對,故N為V形。應為直線形離子。②類比N可寫出N2的結構式為[]2+。13.短周期元素D、E、X、Y、Z的原子序數逐漸增大,它們的最簡單氫化物分子的空間結構依次是正四面體形、三角錐形、正四面體形、V形、直線形。回答下列問題:(1)Z的氫化物的結構式為,HZO分子的中心原子價層電子對數的計算式為,該分子的空間結構為。

(2)Y的價層電子排布式為,Y的最高價氧化物的VSEPR模型為。

(3)X與Z形成的最簡單化合物的化學式是,該分子中的鍵角是。

(4)D、E的最簡單氫化物的分子空間結構分別是正四面體形與三角錐形,這是因為(填字母)。

a.兩種分子的中心原子的價層電子對數不同b.D、E的非金屬性不同c.E的氫化物分子中有一對孤電子對,而D的氫化物分子中沒有答案(1)H—Cl2+×(6-1×1-1×1)V形(2)3s23p4平面三角形(3)SiCl4109°28'(4)c解析由題意可推出D、E、X、Y、Z分別為C、N、Si、S、Cl。HClO中氧原子是中心原子,其價層電子對數=2+×(6-1×1-1×1)=4,所以HClO分子的空間結構為V形。SO3中硫原子的價層電子對數為3,VSEPR模型為平面三角形。SiCl4是正四面體結構,鍵角為109°28'。CH4、NH3的中心原子價層電子對數均為4,分子空間結構不同的根本原因是NH3分子中有孤電子對而CH4分子中沒有,分子空間結構與元素的非金屬性強弱無關。學科素養拔高練14.20世紀50年代,科學家提出價層電子對互斥模型(簡稱VSEPR模型),用于預測簡單分子的空間結構。其要點可以概括為:Ⅰ.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)稱為價層電子對數。分子中的價層電子對總是互相排斥,盡可能均勻地分布在中心原子周圍的空間;Ⅱ.分子的空間結構是指分子中的原子在空間的分布,不包括中心原子上未成鍵的孤電子對;Ⅲ.分子中價層電子對之間的斥力大小順序為:ⅰ.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形成的共用電子對之間的斥力越強;ⅳ.其他……請仔細閱讀上述材料,回答下列問題:(1)根據要點Ⅰ可以畫出AXnEm的VSEPR理想模型,請填寫下表:n+m2VSEPR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,請你預測水分子中H—O—H鍵角的大小范圍并解釋原因:

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(4)SO2Cl2和SO2F2都屬于AXnEm型分子,SO之間以雙鍵結合,S—Cl、S—F之間以單鍵結合。請你預測SO2Cl2和SO2F2分子的空間結構:,SO2Cl2分子中Cl—S—Cl鍵角(填“<”“>”或“=”)SO2F2分子中F—S—F鍵角。

(5)用價層電子對互斥模型(VSEPR模型)判斷下列分子或離子的空間結構(當n+m=6時,VSEPR理想模型為正八面體)。分子或離子PbCl2XeF4SnCPF3Cl2HgC空間結構答案(1)4直線形180°(2)根據AXnEm模型,CO2分子中n+m=2,故為直線形(3)V形水分子符合AXnEm模型,H2O分子中n+m=4,VSEPR理想模型為正四面體形,價層電子對之間的夾角均為109°28'。根據題目信息Ⅲ-ⅰ,應有H—O—H鍵角<109°28'(4)四面體形>(5)分子或離子PbCl2XeF4SnCPF3Cl2HgC空間結構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)因為價層電子對總是互相排斥,均勻地分布在中心原子周圍的空間,故當價層電子對數為2時,兩者理想鍵角為180°,分子呈直線形。當價層電子對數為4時,理想鍵角為109°28',分子呈正四面體形。(2)CO2分子中C原子的最外層電子都參與成鍵,沒有孤電子對,故CO2符合AXnEm模型,故在AXnEm模型中,n+m=2,故為直線形。(3)在水分子中,O原子上含有2對孤電子對,故H2O分子的空間結構為V形;由于H2O分子符合模型AXnEm中n+m=4,VSEPR理想模型為正四面體,價層電子對之間的夾角均為109°28';根據題目信息Ⅲ-ⅰ,應有H—O—H鍵角<109°28',實際鍵角為105°。(4)SO2Cl2和SO2F2都符合模型AXnEm中n+m=4,VSEPR理想模型為正四面體形,而S—Cl和S—F都是單鍵,且F原子的得電子能力要強于Cl原子,根據題目信息Ⅲ-ⅲ可知,SO2Cl2分子中Cl—S—Cl鍵角大于SO2F2分子中F—S—F鍵角。(5)PbCl2符合AXnEm模型中n+m=3,VSEPR理想模型為平面三角