新教材高中化第二章分子结构与性质第二节第一课时分子结构的测定和多样性价层电子对互斥模型课后练习含解析新人教版选择性必修第二册

PAGEPAGE8第一课时分子结构的测定和多样性价层电子对互斥模型课后篇素养形成必备知识基础练1.设H+的质荷比为β,某有机化合物样品的质荷比如图所示(假设离子均带一个单位正电荷,信号强度与该离子的多少有关),则该有机化合物可能是()A.甲醇(CH3OH) B.甲烷C.丙烷 D.乙烯答案B解析从题图中可看出其右边最高质荷比为16,是H+质荷比的16倍,即其相对分子质量为16,该有机物为甲烷。2.下列分子的空间结构与水分子相似的是()A.CO2 B.H2SC.PCl3 D.SiCl4答案B解析H2S与H2O分子的空间结构相似,均为V形分子;而CO2为直线形分子、PCl3为三角锥形分子、SiCl4为正四面体形分子。3.下列分子中键角最大的是()A.H2O B.CO2C.CH2O D.NH3答案B解析H2O分子为V形,键角为105°;CO2分子为直线形,键角为180°;CH2O分子为平面三角形,键角约为120°;NH3分子为三角锥形,键角为107°。4.用价层电子对互斥模型推测SO3的空间结构为()A.正四面体形 B.V形C.三角锥形 D.平面三角形答案D解析SO3分子的中心原子S的价层电子对数=3+(6-3×2)=3,故VSEPR模型为平面三角形结构;由于S原子上没有孤电子对,故SO3分子为平面三角形结构。5.用价层电子对互斥模型预测H2S和N的空间结构,两个结论都正确的是()A.直线形;三角锥形 B.V形;三角锥形C.直线形;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电子对数=(6-2×1)=2,因其σ键电子对数为2,故分子为V形结构;N的中心原子上的孤电子对数=(5+1-3×2)=0,因其σ键电子对数为3,则N的空间结构为平面三角形。6.(1)利用VSEPR模型推断下列分子或离子的空间结构。P;CS2;AlBr3(共价分子)。

(2)有两种化学反应的活性中间体粒子,这两种粒子均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种微粒的球棍模型,写出相应的化学式。;

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(3)按要求写出第二周期非金属元素原子构成的中性分子的分子式。平面三角形分子,三角锥形分子,正四面体形分子。

答案(1)正四面体形直线形平面三角形(2)CC(3)BF3NF3CF4关键能力提升练7.在白磷分子(P4)中,四个P原子分别处于正四面体的四个顶点上,结合有关P原子的成键特点,下列有关白磷分子的说法正确的是()A.白磷分子中的键角为109°28'B.分子中共有4对共用电子对C.白磷分子中的键角为60°D.分子中有6对孤电子对答案C解析根据共价键的方向性和饱和性,每个磷原子都以3个共价键与其他3个磷原子结合,从而形成正四面体结构,所以键角为60°,分子中共有6个共价单键(即6对共用电子对),4对孤电子对。8.下列分子或离子的中心原子上带有一对孤电子对的是()①BeCl2②CH4③NH3④CH2O⑤SO2⑥H2S⑦C⑧NA.①②③⑤⑥⑦ B.③⑦⑧C.④⑥⑧ D.③⑤答案D解析根据孤电子对数=(a-xb),可以计算出各微粒中心原子上的孤电子对数分别为0、0、1、0、1、2、0、0,故含有一对孤电子对的是③⑤。9.已知在CH4分子中C—H间的键角为109°28',NH3分子中N—H间的键角为107°,H2O分子中O—H间的键角为105°,则下列说法正确的是()A.孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力B.孤电子对与成键电子对间的斥力小于成键电子对与成键电子对间的斥力C.孤电子对与成键电子对间的斥力等于成键电子对与成键电子对间的斥力D.题干中的数据不能说明孤电子对与成键电子对间的斥力和成键电子对与成键电子对间的斥力之间的大小关系答案A解析孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力,孤电子对对成键电子对的排斥导致分子中的键角变小,A项正确。10.实验测得BH3为平面三角形(键角均为120°),NH3为三角锥形(键角为107°),推断:①甲基,②甲基碳正离子(C),③甲基碳负离子(C)的键角相对大小顺序为()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个σ键,1个孤电子,VSEPR模型为正四面体,粒子空间结构为三角锥形结构,由于孤电子的影响小于孤电子对,故键角大于107°小于120°;②甲基碳正离子(C)含有3个σ键,没有孤电子对,VSEPR模型为正三角形,该微粒为平面三角形结构,键角为120°;③甲基碳负离子(C)含有3个σ键,1对孤电子对,VSEPR模型为正四面体形,该微粒为三角锥形结构,键角约为107°,故选A。11.(双选)下列说法正确的是()A.NCl3分子中所有原子均满足8电子稳定结构B.P4和CH4都是正四面体结构且键角都为109°28'C.N的电子式为[H]+,呈平面正方形结构D.NH3分子中有1对孤电子对,它对成键电子对的排斥作用较强答案AD解析NCl3分子的电子式为,分子中各原子都满足8电子稳定结构,A正确;P4为正四面体形,但其键角为60°,B错误;N为正四面体形而非平面正方形,C错误;NH3分子的电子式为H,有1对孤电子对,由于孤电子对对成键电子对的排斥作用,使其键角为107°,分子呈三角锥形,D正确。12.(1)俗称光气的氯代甲酰氯分子(COCl2)的空间结构为平面三角形,但C—Cl与CO之间的夹角为124.3°;C—Cl与C—Cl之间的夹角为111.4°,解释其原因:

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(2)氮可以形成多种离子,如N3-、N、N、N2、N2等,已知N2与N2是由中性分子结合质子形成的,类似于N,因此有类似于N的性质。①预测下列微粒的空间结构:N:,:。

②N2的结构式为。

答案(1)CO与C—Cl之间电子对的排斥作用强于C—Cl与C—Cl之间电子对的排斥作用(2)①V形直线形②[]2+解析(1)COCl2的中心原子的价层电子对数为3+×(4-2×1-1×2)=3,成键电子对数=3,孤电子对数=0,所以COCl2为平面三角形分子,但由于CO与C—Cl之间电子对的排斥作用强于C—Cl与C—Cl之间电子对的排斥作用,所以使CO与C—Cl之间的夹角增大(>120°),使C—Cl与C—Cl之间夹角减小(<120°)。(2)①N中N原子价层电子对数为2+×(5+1-1×2)=4,N原子形成2个σ键,有2对孤电子对,故N为V形。应为直线形离子。②类比N可写出N2的结构式为[]2+。13.短周期元素D、E、X、Y、Z的原子序数逐渐增大,它们的最简单氢化物分子的空间结构依次是正四面体形、三角锥形、正四面体形、V形、直线形。回答下列问题:(1)Z的氢化物的结构式为,HZO分子的中心原子价层电子对数的计算式为,该分子的空间结构为。

(2)Y的价层电子排布式为,Y的最高价氧化物的VSEPR模型为。

(3)X与Z形成的最简单化合物的化学式是,该分子中的键角是。

(4)D、E的最简单氢化物的分子空间结构分别是正四面体形与三角锥形,这是因为(填字母)。

a.两种分子的中心原子的价层电子对数不同b.D、E的非金属性不同c.E的氢化物分子中有一对孤电子对,而D的氢化物分子中没有答案(1)H—Cl2+×(6-1×1-1×1)V形(2)3s23p4平面三角形(3)SiCl4109°28'(4)c解析由题意可推出D、E、X、Y、Z分别为C、N、Si、S、Cl。HClO中氧原子是中心原子,其价层电子对数=2+×(6-1×1-1×1)=4,所以HClO分子的空间结构为V形。SO3中硫原子的价层电子对数为3,VSEPR模型为平面三角形。SiCl4是正四面体结构,键角为109°28'。CH4、NH3的中心原子价层电子对数均为4,分子空间结构不同的根本原因是NH3分子中有孤电子对而CH4分子中没有,分子空间结构与元素的非金属性强弱无关。学科素养拔高练14.20世纪50年代,科学家提出价层电子对互斥模型(简称VSEPR模型),用于预测简单分子的空间结构。其要点可以概括为:Ⅰ.用AXnEm表示只含一个中心原子的分子组成,A为中心原子,X为与中心原子相结合的原子,E为中心原子最外层未参与成键的电子对(称为孤电子对),(n+m)称为价层电子对数。分子中的价层电子对总是互相排斥,尽可能均匀地分布在中心原子周围的空间;Ⅱ.分子的空间结构是指分子中的原子在空间的分布,不包括中心原子上未成键的孤电子对;Ⅲ.分子中价层电子对之间的斥力大小顺序为:ⅰ.孤电子对之间的斥力>孤电子对与成键电子对之间的斥力>成键电子对之间的斥力;ⅱ.双键与双键之间的斥力>双键与单键之间的斥力>单键与单键之间的斥力;ⅲ.X原子得电子能力越弱,A—X形成的共用电子对之间的斥力越强;ⅳ.其他……请仔细阅读上述材料,回答下列问题:(1)根据要点Ⅰ可以画出AXnEm的VSEPR理想模型,请填写下表:n+m2VSEPR理想模型正四面体形价层电子对之间的理想键角109°28'(2)请用VSEPR模型解释CO2为直线形分子的原因:。

(3)H2O分子的空间结构为,请你预测水分子中H—O—H键角的大小范围并解释原因:

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(4)SO2Cl2和SO2F2都属于AXnEm型分子,SO之间以双键结合,S—Cl、S—F之间以单键结合。请你预测SO2Cl2和SO2F2分子的空间结构:,SO2Cl2分子中Cl—S—Cl键角(填“<”“>”或“=”)SO2F2分子中F—S—F键角。

(5)用价层电子对互斥模型(VSEPR模型)判断下列分子或离子的空间结构(当n+m=6时,VSEPR理想模型为正八面体)。分子或离子PbCl2XeF4SnCPF3Cl2HgC空间结构答案(1)4直线形180°(2)根据AXnEm模型,CO2分子中n+m=2,故为直线形(3)V形水分子符合AXnEm模型,H2O分子中n+m=4,VSEPR理想模型为正四面体形,价层电子对之间的夹角均为109°28'。根据题目信息Ⅲ-ⅰ,应有H—O—H键角<109°28'(4)四面体形>(5)分子或离子PbCl2XeF4SnCPF3Cl2HgC空间结构V形平面正方形正八面体形三角双锥形正四面体形解析(1)因为价层电子对总是互相排斥,均匀地分布在中心原子周围的空间,故当价层电子对数为2时,两者理想键角为180°,分子呈直线形。当价层电子对数为4时,理想键角为109°28',分子呈正四面体形。(2)CO2分子中C原子的最外层电子都参与成键,没有孤电子对,故CO2符合AXnEm模型,故在AXnEm模型中,n+m=2,故为直线形。(3)在水分子中,O原子上含有2对孤电子对,故H2O分子的空间结构为V形;由于H2O分子符合模型AXnEm中n+m=4,VSEPR理想模型为正四面体,价层电子对之间的夹角均为109°28';根据题目信息Ⅲ-ⅰ,应有H—O—H键角<109°28',实际键角为105°。(4)SO2Cl2和SO2F2都符合模型AXnEm中n+m=4,VSEPR理想模型为正四面体形,而S—Cl和S—F都是单键,且F原子的得电子能力要强于Cl原子,根据题目信息Ⅲ-ⅲ可知,SO2Cl2分子中Cl—S—Cl键角大于SO2F2分子中F—S—F键角。(5)PbCl2符合AXnEm模型中n+m=3,VSEPR理想模型为平面三角