高二化学选择性必修第二册第二章讲义

第一节共价键第1课时共价键[核心素养发展目标]1.能从微观角度分析形成共价键的微粒、类型，能辨识物质中含有的共价键。2.理解共价键中σ键和π键的区别，建立σ键和π键的思维模型，熟练判断分子中σ键和π键的存在及个数。一、共价键的形成与特征1．共价键的形成(1)概念：原子间通过共用电子对所形成的相互作用，叫做共价键。(2)成键的粒子：一般为非金属原子(相同或不相同)或金属原子与非金属原子。(3)本质：原子间通过共用电子对(即原子轨道重叠)产生的强烈作用。2．共价键的特征(1)饱和性按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋状态相反的电子配对成键，这就是共价键的饱和性。(2)方向性除s轨道是球形对称外，其他原子轨道在空间都具有一定的分布特点。在形成共价键时，原子轨道重叠的越多，电子在核间出现的概率越大，所形成的共价键就越牢固，因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，所以共价键具有方向性。如图所示。(1)形成共价键后体系的能量降低，趋于稳定()(2)共价键的饱和性是由成键原子的未成对电子数决定的()(3)共价键的饱和性决定了分子内部原子的数量关系()(4)共价键的方向性是由成键原子轨道的方向性决定的()(5)原子轨道在空间都具有方向性()答案(1)√(2)√(3)√(4)√(5)×1．NH3分子中N原子为什么是1个，而H原子为3个？提示N和H原子的电子式分别为和H·，N原子最外层有3个未成对电子，H原子有1个未成对电子，形成共价键时每个N原子只需与3个H原子分别形成3对共用电子对即可达到稳定状态，共价键达到饱和，从而决定了分子中H原子个数。2．从电负性角度理解共价键、离子键的形成条件，完成表中内容。原子NaClHClCO电负性0.93.02.13.02.53.5电负性之差(绝对值)结论：当原子的电负性相差很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成的将是________键；而________键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。答案2.10.91.0离子共价3．从电负性的角度来判断下列元素的原子之间易形成共价键的是()A．Na和Cl B．H和FC．K和F D．Ca和O答案B解析一般电负性相差不大的原子之间容易形成共价键，H和F都是非金属元素的原子，形成的是共价键。二、共价键类型(按成键原子的原子轨道的重叠方式分类)1．σ键形成由两个原子的s轨道或p轨道“头碰头”重叠形成类型s-s型s-p型p-p型特征以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作，共价键电子云的图形不变，这种特征称为轴对称；σ键的强度较大2.π键形成由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成p-pπ键特征π键的电子云具有镜面对称性，即每个π键的电子云由两块组成，分别位于由两原子核构成平面的两侧，如果以它们之间包含原子核的平面为镜面，它们互为镜像；π键不能旋转；不如σ键牢固，较易断裂3.判断σ键、π键的一般规律共价单键为σ键；共价双键中有一个σ键、一个π键；共价三键由一个σ键和两个π键组成。(1)σ键和π键都只存在于共价分子中()(2)两个原子间可以只形成σ键，但不能只形成π键()(3)H原子只能形成π键，N原子可以形成σ键和π键()答案(1)×(2)√(3)×1．观察下图乙烷、乙烯和乙炔分子的结构，并回答下列问题。(1)乙烷中有________个σ键，乙烯、乙炔中σ键与π键的个数之比分别为________、________。(2)乙烯和乙炔的化学性质为什么比乙烷活泼？答案(1)75∶13∶2(2)乙烯的碳碳双键和乙炔的碳碳三键中分别含1个和2个π键，π键原子轨道重叠程度小，不稳定，容易断裂。而乙烷中没有π键，σ键稳定，不易断裂。2．有以下物质：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(H—C≡N)。(1)只有σ键的是________________(填序号，下同)；既有σ键又有π键的是__________。(2)含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的是_____________________________________。(3)含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是______________。(4)含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的是__________。答案(1)①②③⑥⑦⑧④⑤⑨(2)⑦(3)①③⑤⑥⑧⑨(4)②④⑤⑥⑧⑨解析(1)单键只有σ键，双键或三键才含有π键，故只有σ键的是①②③⑥⑦⑧；既有σ键又有π键的是④⑤⑨。(2)H原子只有s轨道，题给物质中含有由两个原子的s轨道重叠形成的σ键的只有H2。(3)含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键的有①③⑤⑥⑧⑨。(4)含有由一个原子的p轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的σ键，说明构成这种σ键的原子中一定没有H原子，故正确答案为②④⑤⑥⑧⑨。共价键的分类eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(按共用电子对的数目\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(共价单键——σ键,共价双键——1个σ键、1个π键,共价三键——1个σ键、2个π键)),按电子云重叠方式\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(σ键\o(→,\s\up7(特征))电子云呈轴对称,π键\o(→,\s\up7(特征))电子云呈镜面对称))))1．下图表示氢原子的电子云重叠示意图。以下各种说法中错误的是()A．图中电子云重叠意味着电子在核间出现的机会多B．氢原子的核外的s轨道重叠形成共价键C．氢原子的核外电子呈云雾状，在两核间分布得密一些，将两核吸引D．氢原子之间形成σ键，s-sσ键没有方向性答案C解析电子云是对核外电子运动状态的一种形象描述，并不是指电子呈云雾状，图中“小黑点”的疏密只表示电子出现概率的大小，A正确；氢原子的核外的s轨道重叠形成共价键，B正确；根据A中分析可知C错误；因s轨道是球形的，故s轨道和s轨道形成σ键时，无方向性，即s-sσ键没有方向性，D正确。2．下列分子中存在的共价键类型完全相同(从σ键、π键的形成方式角度分析)的是()A．CH4与NH3 B．C2H6与C2H4C．H2与Cl2 D．Cl2与N2答案A解析分子中全是s-pσ键，A正确；C2H6只存在σ键，而C2H4存在σ键和π键，B错误；H2为s-sσ键，Cl2为p-pσ键，C错误；Cl2中只存在σ键，而N2中存在σ键和π键，D错误。3．下列四组物质中只含有共价键的是()A．H2、O3、C60、N60、B．Cl2、S8、NaCl、Na2O2、NaHCO3C．P4、Br2、H2O2、Xe、XeF4D．NH4HCO3、N2H4、NH3、、KNO3答案A解析一般活泼的金属和活泼的非金属容易形成离子键，非金属元素的原子间容易形成共价键。则五种物质均只有共价键，A正确；NaCl、Na2O2、NaHCO3中均含有离子键，B错误；Xe分子中不存在化学键，C错误；NH4HCO3、KNO3中均含有离子键，D错误。4．在N2F2分子中，所有原子均符合8电子稳定结构，则该分子中两个氮原子之间的键型构成是()A．仅有一个σ键B．仅有一个π键C．一个σ键，一个π键D．一个σ键，两个π键答案C解析由题给条件所有原子均符合8电子稳定结构可知，其结构式应为F—N=N—F，则两个氮原子之间为氮氮双键，含有一个σ键，一个π键。5．分析下列化学式中画有横线的元素，选出符合要求的物质，填空。A．NH3B．H2OC．HClD．CH4E．C2H6F．N2(1)所有的价电子都参与形成共价键的是______________________________________。(2)只有一个价电子参与形成共价键的是______________________________________。(3)最外层有未参与成键的电子对的是________________________________________。(4)既有σ键又有π键的是__________________________________________________。答案(1)D、E(2)C(3)A、B、C、F(4)F解析NH3中氮原子与3个氢原子形成3个σ键，还有一对不成键电子；H2O中氧原子与2个氢原子形成2个σ键，还有两对不成键电子；HCl中氯原子与1个氢原子形成1个σ键，还有三对不成键电子；CH4中碳原子与4个氢原子形成4个σ键，所有价电子都参与成键；C2H6中碳原子分别与3个氢原子及另1个碳原子形成4个σ键，所有电子都参与成键；N2中1个氮原子与另1个氮原子形成1个σ键，2个π键，还有一对不成键电子。一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。1．原子间形成分子时，决定各原子相互结合的数量关系的是()A．共价键的方向性 B．共价键的饱和性C．共价键原子的大小 D．共价键的稳定性答案B解析原子间形成分子时，形成了共价键，共价键具有饱和性和方向性，方向性决定分子的空间结构，饱和性则决定原子形成分子时相互结合的数量关系，B正确。2．下列有关σ键和π键的说法错误的是()A．含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者B．当原子形成分子时，首先形成σ键，可能形成π键C．有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键，不能形成π键D．在分子中，化学键可能只有π键而没有σ键答案D解析π键不稳定，易断裂，则含有π键的分子在反应时，π键是化学反应的积极参与者，故A正确；原子形成分子，优先头碰头重叠，则先形成σ键，可能形成π键，故B正确；单键为σ键，而双键、三键中有σ键和π键，则有些原子在与其他原子形成分子时只能形成σ键，不能形成π键，如HCl，故C正确；共价键中一定含σ键，则在分子中，化学键可能只有σ键，而没有π键，故D错误。3．下列有关σ键的说法错误的是()A．如果电子云图像是由两个s电子重叠形成的，即形成s-sσ键B．s电子与p电子形成s-pσ键C．p电子和p电子不能形成σ键D．HCl分子中含有一个s-pσ键答案C解析σ键是指由两个相同或不相同的原子轨道沿轨道对称轴方向相互重叠而形成的共价键；包括s-sσ键、s-pσ键、p-pσ键等类型，C描述不正确。4．下列说法正确的是()A．Cl2是双原子分子，H2S是三原子分子，这是由共价键的方向性决定的B．H2O与H2S的空间结构一样是由共价键的饱和性决定的C．并非所有的共价键都有方向性D．两原子轨道发生重叠后，电子在两核间出现的概率减小答案C解析Cl2是双原子分子，H2S是三原子分子，这是由共价键的饱和性决定的，A不正确；H2O与H2S的空间结构一样是由中心原子含有的孤电子对决定的，与共价键的饱和性无关系，B不正确；例如氢气中的共价键没有方向性，C正确；两原子轨道发生重叠后，电子在两核间出现的概率增大，D不正确。5．具有下列电子排布式的原子中，不能形成π键的是()A．1s22s22p63s23p4 B．1s22s22p3C．1s22s22p63s1 D．1s22s22p2答案C解析根据电子排布式可知四种原子分别是S、N、Na、C，其中Na是活泼金属，在化学反应中易失去一个电子，形成的是离子键，而π键是共价键中的一种，S、N、C均能形成π键。6．下列分子既不存在s-pσ键，也不存在p-pπ键的是()A．HCl B．HFC．SO2 D．SCl2答案D解析共价键是两个原子轨道以“头碰头”或“肩并肩”重叠形成的，s和p轨道以“头碰头”重叠可形成s-pσ键，p轨道之间以“头碰头”重叠可形成p-pσ键，p轨道之间以“肩并肩”重叠可形成p-pπ键。HCl分子中存在s-pσ键，故A错误；HF分子中存在s-pσ键，故B错误；SO2分子中存在p-pσ键和p-pπ键，故C错误；SCl2分子中只存在p-pσ键，故D正确。7．下列物质的化学式和结构式中，从成键情况看不合理的是()A．CH3N：B．CH4S：C．CH2SeO：D．CH4Si：答案D解析根据价键理论，C、Si需要形成四个价键，N、P形成三个价键，O、Se形成两个价键，H、Cl、F、Br形成一个价键。二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。8．(2020·镇康县第一中学高二月考)对三硫化四磷分子的结构研究表明，该分子中没有不饱和键，且各原子的最外层均已达到了8个电子的稳定结构。则一个三硫化四磷分子中含有的共价键个数是()A．7个 B．9个C．19个 D．不能确定答案B解析三硫化四磷分子中没有不饱和键，且各原子的最外层均已达到了8电子的稳定结构，P元素可形成3个共价键，S元素可形成2个共价键，因此一个三硫化四磷分子中含有的共价键个数为eq\f(3×4＋2×3,2)＝9个。9．P元素的价电子排布为3s23p3，P与Cl形成的化合物有PCl3、PCl5，对此判断正确的是()A．磷原子最外层有三个未成对电子，故只能结合三个氯原子形成PCl3B．PCl3分子中的P—Cl键含有π键C．PCl5分子中的P—Cl键都是π键D．磷原子最外层有三个未成对电子，但是能形成PCl5，说明传统的价键理论存在缺陷答案D解析PCl3的电子式为，P—Cl键都是σ键。PCl5分子中有5个P—Clσ键，这违背了传统价键理论饱和性原则，说明传统价键理论不能解释PCl5的结构，即传统价键理论存在缺陷。10．下列表示原子间形成共价键的化学用语正确的是()A．B．C.D．答案CD解析H2O2为共价化合物，电子式不应带“[]”，不为阴、阳离子，选项A错误；HF为共价化合物，电子式不应带“[]”，不为阴、阳离子，选项B错误；NH3为共价化合物，结构式中未共用的孤电子对不用画出，选项C正确；H2O为共价化合物，氢氧原子各形成一对共用电子对，选项D正确。11．下列电子式书写错误的是()A．甲烷B．氟化钠C．过氧化氢D．BF3答案BD解析甲烷为共价化合物，碳原子与氢原子之间形成1对电子对，A正确；氟化钠为离子化合物，钠原子失去1个电子变为钠离子，而氟原子得到1个电子最外层变为8电子，带有1个单位的负电荷，应为，B错误；过氧化氢为共价化合物，两个氧原子成键形成1对电子对，氧原子与氢原子形成1对电子对，C正确；三氟化硼是共价化合物，没有电子的得失，D错误。三、非选择题12．(1)如下图所示的分子中，有________个σ键，________个π键。(2)X、Y、Z是元素周期表中的短周期元素，其中X、Y同周期，Y、Z同主族，Y原子最外层p轨道上的电子数等于前一电子层电子总数，X原子最外层的p能级中只有一个轨道填充了2个电子，而且这三种元素可以形成化合物YX2、ZX2。根据上述信息回答下列问题：①写出下列元素符号：X________，Y________，Z________。②YX2分子中含________个σ键，含________个π键。答案(1)103(2)①OCSi②22解析(1)该分子中有6个C—H、2个C—C、1个C=C、1个C≡C，单键全是σ键，双键中有1个σ键和1个π键，三键中有1个σ键和2个π键，故该分子中共有10个σ键和3个π键，故选C。(2)①X、Y、Z元素的符号分别是O、C、Si。②CO2分子的结构式为O=C=O，故其中含2个σ键，含2个π键。13．a、b、c、d为四种由短周期元素组成的中性粒子，它们都有14个电子，且b、c、d都是共价型分子。回答下列问题：(1)a单质可由原子直接构成，a单质可用作半导体材料，其原子核外电子排布式为________。(2)b是双核化合物，常温下为无色无味气体，b的化学式为________________。人一旦吸入b气体后，就易引起中毒，是因为________________而中毒。(3)c是双核单质，写出其电子式________________。c分子中所含共价键的类型为________(填“极性键”或“非极性键”)。(4)d是四核化合物，其结构式为____________________；d分子内所含σ键的数目是_____，π键的数目是______，σ键的强度比π键的强度________，原因是________________________________________________________________________________________________。答案(1)1s22s22p63s23p2(2)COCO一旦被吸入肺里后，会与血液中的血红蛋白结合，使血红蛋白丧失输送氧气的能力(3)非极性键(4)H—C≡C—H32大形成σ键的原子轨道的重叠程度比π键的重叠程度大，形成的共价键强解析(1)a单质可由原子直接构成，a单质可用作半导体材料，因此是单质硅。(2)b是双核化合物，常温下为无色无味气体，则b是一氧化碳，化学式为CO。(3)c是双核单质，因此c是氮气。(4)d是四核化合物，有14个电子，d是乙炔，其结构式为H—C≡C—H。14．有三种物质AC2、B2C2、AD4，元素A在自然界中形成的物质种类最多；元素B的单质能在C的气态单质中剧烈燃烧，火焰呈黄色，并生成淡黄色固体B2C2；元素D的负一价阴离子的电子层结构与氩原子相同，则：(1)A、B、C、D的元素名称分别是________、________、________、________。(2)AD4分子中含有的共价键类型为________(填“σ键”或“π键”)。(3)D的负一价阴离子的电子排布式为________，B2C2的电子式为________，属于________(填“离子化合物”或“共价化合物”)。答案(1)碳钠氧氯(2)σ键(3)1s22s22p63s23p6离子化合物解析A在自然界中形成的物质种类最多，是碳元素；淡黄色固体B2C2是Na2O2，即B为Na，C为氧；元素D的负一价阴离子电子层结构与氩原子相同，D为Cl，据此回答问题。15．有A、B、C、D四种元素。已知：①它们均为元素周期表中前20号元素，C、D在同一周期，A、B在同一主族；②它们可以组成化合物B2C2、A2C、DC2等；③B的阳离子与C的阴离子的核外电子排布相同；④B2C2同A2C或DC2反应都生成气体C2，B与A2C反应产生气体A2，A2与气体C2按体积之比为2∶1混合后点燃能发生爆炸，其产物是一种无色无味的液体(在常温下)。请回答下列问题：(1)写出A、B、C、D四种元素的元素符号：A________、B________、C________、D________。(2)在B2C2、A2C和DC2中，属于离子化合物的是______，其电子式是__________________，属于共价化合物的是________________，其结构式是________________。答案(1)HNaOC(2)Na2O2H2O、CO2、O=C=O解析原子序数均小于20的A、B、C、D四种元素，相互间可形成B2C2、A2C、DC2等化合物，A2与气体C2按体积比2∶1混合后点燃能发生爆炸，其产物是一种无色无味的液体(在常温下)，则A2C为水，B2C2与A2C或DC2反应都生成C2气体，则A为氢元素、B为钠元素、C为氧元素、D为碳元素，均符合C、D在同一周期，A、B在同一主族及B的阳离子与C的阴离子的核外电子排布相同；由以上分析可以知道，A为H、B为Na、C为O、D为C，据此回答问题。

第2课时键参数——键能、键长与键角[核心素养发展目标]1.了解共价键键参数的含义，能用键能、键长、键角说明简单分子的某些性质。2.通过认识共价键的键参数对物质性质的影响，探析微观结构对宏观性质的影响。一、键能1．概念气态分子中1_mol化学键解离成气态原子所吸收的能量。它通常是298.15K、100kPa条件下的标准值，单位是kJ·mol－1。2．应用(1)判断共价键的稳定性原子间形成共价键时，原子轨道重叠程度越大，释放能量越多，所形成的共价键键能越大，共价键越稳定。(2)判断分子的稳定性一般来说，结构相似的分子，共价键的键能越大，分子越稳定。(3)利用键能计算反应热ΔH＝反应物总键能－生成物总键能(1)共价键的键能越大，共价键越牢固，由该键形成的分子越稳定()(2)N—H键能是很多分子中的N—H键能的平均值()(3)O—H键能是指在298.15K、100kPa下，1mol气态分子中1molO—H键解离成气态原子所吸收的能量()(4)C=C键能等于C—C键能的2倍()答案(1)√(2)√(3)√(4)×1．根据价键理论分析氮气分子中的成键情况，并解释N2通常很稳定的原因。提示两个氮原子各自用三个p轨道分别形成一个σ键和两个π键。N2分子中存在N≡N，键能大，破坏它需要消耗较高的能量，因而N2通常很稳定。2．N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强，从键能的角度如何理解这一化学事实。(利用课本表2－1的相应数据分析)提示从表2－1的数据可知，N—H、O—H与H—F的键能依次增大，意味着形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越来越稳定。所以N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强。3．某些化学键的键能(kJ·mol－1)如下表所示。化学键H—HCl—ClBr—BrI—IH—ClH—BrH—I键能436242.7193151431.8363297(1)1molH2在2molCl2中燃烧，放出热量________kJ。(2)在一定条件下，1molH2与足量的Cl2、Br2、I2分别反应，放出热量由多到少的顺序是________(填字母)。a．Cl2＞Br2＞I2 b．I2＞Br2＞Cl2c．Br2＞I2＞Cl2预测1molH2在足量F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热________(填“多”或“少”)。答案(1)184.9(2)a多解析(1)根据键能数据可得，H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝436kJ·mol－1＋242.7kJ·mol－1－431.8kJ·mol－1×2＝－184.9kJ·mol－1，1molH2在2molCl2中燃烧，参加反应的H2和Cl2都是1mol，生成2molHCl，故放出的热量为184.9kJ。(2)由表中数据计算知1molH2在Cl2中燃烧放热最多，在I2中燃烧放热最少；由以上结果分析，生成物越稳定，放出热量越多。因稳定性：HF＞HCl，故1molH2在F2中燃烧比在Cl2中燃烧放热多。二、键长和键角1．键长(1)概念：构成化学键的两个原子的核间距，因此原子半径决定共价键的键长，原子半径越小，共价键的键长越短。(2)应用：共价键的键长越短，往往键能越大，表明共价键越稳定，反之亦然。2．键角(1)概念：在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角。(2)应用：在多原子分子中键角是一定的，这表明共价键具有方向性，因此键角影响着共价分子的空间结构。(3)试根据空间结构填写下列分子的键角分子的空间结构键角实例正四面体形109°28′CH4、CCl4平面形120°苯、乙烯、BF3等三角锥形107°NH3V形(角形)105°H2O直线形180°CO2、CS2、CH≡CH(4)部分键角图解(1)分子中通常键能越大，键长越短，分子越稳定()(2)键角是描述分子空间结构的重要参数()(3)键长H—I＞H—Br＞H—Cl；C—C＞C=C＞C≡C()答案(1)√(2)√(3)√1．为什么F—F键长比Cl—Cl键长短，但键能却比Cl—Cl键能小？提示氟原子的半径很小，因而F—F键长比Cl—Cl键长短，但也是由于F—F键长短，两个氟原子在形成共价键时，原子核之间的距离就小，排斥力大，因此键能比Cl—Cl键能小。2．(2019·山西省实验中学高二月考)下表是从实验中测得的不同物质中的键长和键能数据：O—O键Oeq\o\al(2－,2)Oeq\o\al(－,2)O2Oeq\o\al(＋,2)键长/(10－12m)149128121112键能/(kJ·mol－1)xya＝494b＝628其中x、y的键能数据尚未测定，但可根据规律推导键能大小的顺序是b>a>y>x，该规律性是()A．成键时，电子数越多，键能越大B．键长越短，键能越大C．成键所用的电子数越少，键能越小D．成键时电子对越偏移，键能越大答案B解析观察表中数据发现，测定的化学键都是O—O，因此不存在成键时电子数多少的问题，也不存在电子对偏移的问题，但是O2与Oeq\o\al(＋,2)比较，键能大的对应的键长短，据此分析Oeq\o\al(2－,2)的键长比Oeq\o\al(－,2)的键长长，所以Oeq\o\al(2－,2)中O—O的键能比Oeq\o\al(－,2)的小。若按照此规律，键长由短到长的顺序为Oeq\o\al(＋,2)＜O2＜Oeq\o\al(－,2)＜Oeq\o\al(2－,2)，键能大小的顺序应为b＞a＞y＞x，与题意吻合，所以B项正确。3．如图白磷和甲烷均为正四面体结构它们的键角是否相同，为什么？提示不同，白磷分子的键角是指P—P之间的夹角，为60°；而甲烷分子的键角是指C—H的夹角，为109°28′。(1)键长与分子空间结构的关系：键长是影响分子空间结构的因素之一。如CH4分子的空间结构是正四面体，而CH3Cl只是四面体而不是正四面体，原因是C—H和C—Cl的键长不相等。(2)定性判断键长的方法①根据原子半径进行判断。在其他条件相同时，成键原子的半径越小，键长越短。②根据共用电子对数判断。就相同的两原子形成的共价键而言，当两个原子形成双键或者三键时，由于原子轨道的重叠程度增大，原子之间的核间距减小，键长变短，故单键键长＞双键键长＞三键键长。1．(2020·云南省禄丰县第一中学高二月考)下列各说法中正确的是()A．分子中键能越高，键长越长，则分子越稳定B．元素周期表中的ⅠA族(除H外)和ⅦA族元素的原子间不能形成共价键C．水分子可表示为H—O—H，分子中键角为180°D．H—O的键能为463kJ·mol－1，即18gH2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×463kJ答案B解析分子中键长越短，键能越高，则分子越稳定，键长越长，键能越低，则分子越不稳定，A不正确；元素周期表中的ⅠA族(除H外)和ⅦA族元素都是典型的金属和非金属元素，所以形成的化学键是离子键，B正确；水分子的结构是V形，键角是105°，C不正确；H—O的键能为463kJ·mol－1，18gH2O即1molH2O分解成2molH和1molO时消耗的能量为2×463kJ，故D错误。2．(2019·四川雅安中学高二月考)键长、键角和键能是描述共价键的三个重要参数，下列叙述正确的是()A．键角是描述分子空间结构的重要参数B．因为H—O的键能小于H—F的键能，所以O2、F2与H2反应的能力逐渐减弱C．H—F的键长是H—X中最长的D．碳碳三键和碳碳双键的键能分别是单键键能的3倍和2倍答案A解析当物质分子内有多个化学键时，化学键之间的夹角叫键角，它反映了分子内原子的空间分布情况，因此键角是描述分子空间结构的重要参数，A正确；O2分子内两个O原子形成2对共用电子对，结合力强，断裂吸收的能量高，而F2内的2个F原子形成1对共用电子对，结合力相对O2来说弱，断裂吸收的能量低，因此与H2反应F2更容易发生反应，而O2相对来说弱，即F2比O2与H2反应的能力强，B错误。3．已知H—H的键能为436kJ·mol－1，O=O的键能为497.3kJ·mol－1，Cl—Cl的键能为242.7kJ·mol－1，N≡N的键能为946kJ·mol－1，则下列叙述中正确的是()A．N—N的键能为eq\f(1,3)×946kJ·mol－1＝315.3kJ·mol－1B．氮气分子中的共价键的键长比氢气分子中的短C．氧气分子中氧原子是以共价单键结合的D．氮气分子比氯气分子稳定答案D解析在N2分子中，N原子间以N≡N结合，其中有一个σ键和两个π键，但σ键的键能大于π键的键能，故A项错误；共价键的键长和成键原子的半径有关，由于原子半径r(H)<r(N)，所以H—H的键长小于N≡N，故B项错误；氧气分子中的化学键由一个σ键和一个π键组成，故C项错误；由于N≡N的键能很大，所以N2比Cl2稳定。4．能说明BF3分子中四个原子在同一平面的理由是()A．任意两个键的夹角为120°B．B—F是非极性共价键C．三个B—F的键能相同D．三个B—F的键长相等答案A解析当键角为120°时，BF3的空间结构为平面三角形，故分子中四个原子共面。5．已知某些共价键的键能、键长数据如表所示：共价键Cl—ClBr—BrI—IH—FH—ClH—BrH—IH—O键能/(kJ·mol－1)242.7193.7152.7568431.8366298.7462.8键长/pm19822826796共价键C—CC=CC≡CC—HN—HN=OO—OO=O键能/(kJ·mol－1)347.7615812413.4390.8607142497.3键长/pm154133120109101(1)下列推断正确的是________(填字母，下同)。A．热稳定性：HF>HCl>HBr>HIB．氧化性：I2>Br2>Cl2C．沸点：H2O>NH3D．还原性：HI>HBr>HCl>HF(2)在HX(X＝F、Cl、Br、I)分子中，键长最短的是______，最长的是________；O—O的键长________(填“大于”“小于”或“等于”)O=O的键长。答案(1)ACD(2)HFHI大于解析(1)根据表中数据知，同主族元素从上至下气态氢化物的键能逐渐减小，热稳定性逐渐减弱，A项正确；从键能看，氯气、溴单质、碘单质的热稳定性逐渐减弱，由原子结构知，氧化性也逐渐减弱，B项错误；H2O在常温下为液态，NH3在常温下为气态，则H2O的沸点比NH3的高，C项正确；还原性与得失电子能力有关，还原性：HI>HBr>HCl>HF，D项正确。一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。1．下列事实不能用键能的大小来解释的是()A．N元素的电负性较大，但N2的化学性质很稳定B．稀有气体一般难发生化学反应C．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性逐渐减弱D．F2比O2更容易与H2反应答案B解析由于N2分子中存在三键，键能很大，破坏共价键需要很大的能量，所以N2的化学性质很稳定；稀有气体都为单原子分子，分子内部没有化学键；卤族元素从F到I原子半径逐渐增大，其氢化物中的化学键键长逐渐变长，键能逐渐变小，所以热稳定性逐渐减弱；由于H—F的键能大于H—O，所以二者相比较，更容易生成HF。2．根据π键的成键特征判断C=C的键能是C—C的键能的()A．2倍 B．大于2倍C．小于2倍 D．无法确定答案C解析由于π键的键能比σ键键能小，双键中有一个π键和一个σ键，所以双键的键能小于单键的键能的2倍。3．下列单质分子中，键长最长，键能最小的是()A．H2B．Cl2C．Br2D．I2答案D解析键长与原子的半径有关，原子半径越大，形成的分子的键长越长；键能与得失电子的难易有关，得电子越容易，键能越大。四种原子中，I的原子半径最大，且得电子最难，故D项正确。4．关于键长、键能和键角，下列说法错误的是()A．键角是描述分子空间结构的重要参数B．键长是形成共价键的两原子间的核间距C．键能越大，键长越长，共价化合物越稳定D．键角的大小与键长、键能的大小无关答案C解析键角是描述分子空间结构的重要参数，如CO2中的2个C=O的键角为180°，故分子为直线形分子，A正确；键长是形成共价键的两个原子间的核间距，B正确；键能越大，键长越短，共价键越强，共价化合物越稳定，故C错误；键角的大小取决于成键原子轨道的夹角，D正确。5．H2和I2在一定条件下能发生反应：H2(g)＋I2(g)2HI(g)ΔH＝－akJ·mol－1，下列说法正确的是()已知：(a、b、c均大于零)A．H2、I2和HI分子中的化学键都是非极性共价键B．断开2molHI分子中的化学键所需能量约为(c＋b＋a)kJC．相同条件下，1molH2(g)和1molI2(g)总能量小于2molHI(g)的总能量D．向密闭容器中加入2molH2(g)和2molI2(g)，充分反应后放出的热量为2akJ答案B解析HI分子中共价键是由不同种非金属形成的，属于极性共价键，A错误；反应热等于断键吸收的能量与形成化学键放出的能量的差值，则－a＝b＋c－2x，解得x＝eq\f(a＋b＋c,2)，所以断开2molHI分子中的化学键所需能量约为(c＋b＋a)kJ，B正确；该反应是放热反应，则相同条件下，1molH2(g)和1molI2(g)总能量大于2molHI(g)的总能量，C错误；该反应是可逆反应，则向密闭容器中加入2molH2(g)和2molI2(g)，充分反应后放出的热量小于2akJ，D错误。6．已知N2＋O2=2NO为吸热反应，ΔH＝＋180kJ·mol－1，其中N≡N、O=O的键能分别为946kJ·mol－1、498kJ·mol－1，则N—O的键能为()A．1264kJ·mol－1 B．632kJ·mol－1C．316kJ·mol－1 D．1624kJ·mol－1答案B解析反应热就是断键吸收的能量和形成化学键所放出的能量的差值，即946kJ·mol－1＋498kJ·mol－1－2x＝180kJ·mol－1，解得x＝632kJ·mol－1。二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。7．三氯化磷分子的空间结构不是平面正三角形，其理由叙述中正确的是()A．PCl3分子中3个共价键的键角均相等B．PCl3分子中P—Cl属于极性共价键C．PCl3分子中3个共价键的键长均相等D．PCl3分子中P—Cl的3个键角都是100.1°答案D解析PCl3分子若是平面正三角形，键角应为120°。8．氨分子、水分子、甲烷分子中共价键的键角分别为a、b、c，则a、b、c的大小关系为()A．a<b<c B．c<b<aC．b<c<a D．b<a<c答案D解析甲烷是正四面体形分子，键角为109°28′，氨分子是三角锥形分子，键角为107°，水分子是V形分子，键角为105°，若氨分子、水分子、甲烷分子中共价键的键角分别为a、b、c，则b<a<c。9．对比以下几个反应式：Cl＋Cl→Cl2ΔH1＝－247kJ·mol－1；O＋O→O2ΔH2＝－493kJ·mol－1；N＋N→N2ΔH3＝－946kJ·mol－1。可以得出的结论是()A．在常温下氮气比氧气和氯气稳定B．氮、氧和氯的单质常温下为气体C．氮、氧和氯都是双原子分子D．氮气、氧气和氯气的密度不同答案A解析成键释放出能量时，ΔH3最小，常温下氮气最稳定，A正确；常温下三种物质均为气体，与上述反应式无关，B错误；气体的密度与上述反应式无关，D错误。10．下图为元素周期表前4周期的一部分，下列有关R、W、X、Y、Z五种元素的叙述中，正确的是()A．W、R元素单质分子内都存在非极性键B．X、Z元素都能形成双原子分子C．第一电离能：X>Y>WD．键长：X—H<W—H，键能：X—H＞W—H答案BD解析由元素在周期表中的位置可知，X为N、W为P、Y为S、R为Ar、Z为Br。白磷单质中存在非极性键，但稀有气体分子为单原子分子，分子中没有化学键，A错误；氮气、溴单质都是双原子分子，B正确；第一电离能应是N>P>S，C错误；原子半径：W>X，故键长：W—H>X—H，键长越短，键能越大，故键能：W—H<X—H，D正确。三、非选择题11．有A、B、C、D、E、F六种元素，已知：①它们位于三个不同的短周期，核电荷数依次增大。②E元素的电离能数据见下表(kJ·mol－1)：I1I2I3I4……496456269129540……③B与F同主族。④A、E分别都能与D按原子个数比为1∶1或2∶1形成化合物。⑤B、C分别都能与D按原子个数比为1∶1或1∶2形成化合物。请回答下列问题：(1)写出只含有A、B、D、E四种元素的两种无机盐的化学式：________、________。(2)B2A2分子中存在________个σ键，________个π键。(3)人们通常把拆开1mol某化学键所吸收的能量看成该化学键的键能，键能的大小可以衡量化学键的强弱，也可以用于计算化学反应的反应热ΔH，化学反应的反应热等于反应物的键能之和与生成物的键能之和的差，下表列出了上述部分元素形成的化学键的键能：化学键F—DF—FB—BB=DD=D键能/(kJ·mol－1)452226347.7745497.3①1mol下列三种物质所具有的化学键全部断裂所需要的能量由高到低的顺序为________(用a、b、c表示)。a．B与D形成的稳定化合物b．F的单质c．F与D形成的化合物②试计算1molF单质燃烧时的反应热ΔH＝________(已知1molF原子可以形成2molF—F)。解析由题意可知，E为碱金属，A、E均能与D形成原子个数比为1∶1或2∶1的化合物，说明D为O，E为Na，A为H。B、C都能与O形成原子个数比为1∶1或1∶2的化合物，则B为C，C为N。B与F同主族，则F为Si。(1)H、C、O、Na四种元素可形成NaHCO3或CH3COONa等盐。(2)1个C2H2分子中含有1个三键和2个单键，有3个σ键和2个π键。(3)②反应热等于反应物的键能总和减去生成物的键能总和：ΔH＝2ESi—Si＋EO=O－4ESi—O＝2×226kJ·mol－1＋497.3kJ·mol－1－4×452kJ·mol－1＝－858.7kJ·mol－1。12．下表是一些键能数据(单位：kJ·mol－1)：化学键键能化学键键能化学键键能化学键键能H—H436Cl—Cl243H—Cl432H—O467S=S255H—S339C—F427C—O347C—Cl330C—I218H—F565回答下列问题：(1)①由表中数据能否得出下列结论：半径越小的原子形成的共价键越牢固(即键能越大)________(填“能”或“不能”，下同)；非金属性越强的原子形成的共价键越牢固________。②能否从数据中找出一些规律，请写出一条：________________________________________；试预测C—Br的键能范围：________kJ·mol－1＜C—Br键能＜________kJ·mol－1。(2)由热化学方程式H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－185kJ·mol－1并结合上表数据可推知一个化学反应的反应热(设反应物和生成物均为气态)与反应物和生成物的键能之间的关系是_______________________________________________________________________________，由热化学方程式2H2(g)＋S2(s)=2H2S(g)ΔH＝－224.5kJ·mol－1和表中数值可计算出1molS2(s)气化时将________(填“吸收”或“放出”)________kJ的热量。(3)卤代烃RX在同样条件下发生碱性水解反应时，RF、RCl、RBr、RI(R相同)的反应活性由大到小的顺序是________________。答案(1)①不能不能②与相同原子结合时同主族元素形成的共价键，原子半径越小，共价键越牢固(其他合理答案也可)218330(2)化学反应的反应热等于反应物的键能之和与生成物的键能之和的差吸收4.5(3)RI＞RBr＞RCl＞RF13．根据氢气分子的形成过程示意图(如下图)回答问题：(1)H—H的键长为________，①～⑤中，体系能量由高到低的顺序是________。(2)下列说法中正确的是________(填字母)。A．氢气分子中含有一个π键B．由①到④，电子在核间出现的几率增大C．由④到⑤，必须消耗外界的能量D．氢气分子中含有一个极性共价键(3)几种常见化学键的键能如下表：化学键Si—OH—OO=OSi—SiSi—C键能/(kJ·mol－1)460464498176x请回答下列问题：①比较Si—Si与Si—C的键能大小：x________(填“>”“<”或“＝”)176。②H2被称为21世纪人类最理想的燃料，而更有科学家提出硅是“21世纪的能源”“未来的石油”的观点。试计算：每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为________；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为________。答案(1)74pm①⑤②③④(2)BC(3)①>②121500kJ990kJ解析(1)可以直接从题图上有关数据得出，H—H的键长为74pm；体系能量由高到低的顺序是①⑤②③④。(2)氢气分子中含有1个σ键，A错；共价键的本质就是高概率地出现在原子间的电子与原子间的电性作用，B正确；④已经达到稳定状态，C正确；氢气分子中含有一个非极性共价键，D错。(3)①Si—Si的键长比Si—C的键长长、键能小。②由题图可知H—H的键能为436kJ·mol－1，每千克H2燃烧(生成水蒸气)放出的热量约为1000g÷2g·mol－1×(464kJ·mol－1×2－436kJ·mol－1－498kJ·mol－1×eq\f(1,2))＝121500kJ；每摩尔硅完全燃烧放出的热量约为460kJ·mol－1×4mol－498kJ·mol－1×1mol－176kJ·mol－1×2mol＝990kJ。

第二节分子的空间结构第1课时分子结构的测定和多样性价层电子对互斥模型[核心素养发展目标]1.了解分子结构的测定方法。2.通过对典型分子空间结构的学习，认识微观结构对分子空间结构的影响，了解共价分子结构的多样性和复杂性。3.通过对价层电子对互斥模型的探究，建立解决复杂分子结构判断的思维模型。一、分子结构的测定早年科学家主要靠对物质的化学性质进行系统总结得出规律后进行推测，现代科学家应用了许多测定分子结构的现代仪器和方法，如红外光谱、晶体X射线衍射等。1．红外光谱在测定分子结构中的应用分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现吸收峰。通过和已有谱图库比对，或通过量子化学计算，可以得知各吸收峰是由哪种化学键、哪种振动方式引起的，综合这些信息，可分析分子中含有何种化学键或官能团的信息。2．质谱法在测定分子相对分子质量中的应用现代化学常利用质谱仪测定分子的相对分子质量。它的基本原理是在质谱仪中使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子等粒子。由于生成的离子具有不同的相对质量，它们在高压电场加速后，通过狭缝进入磁场得以分离，在记录仪上呈现一系列峰，化学家对这些峰进行系统分析，便可得知样品分子的相对分子质量。1．可以准确判断有机物分子中含有哪些官能团的分析方法是()A．核磁共振氢谱 B．质谱C．红外光谱 D．紫外光谱答案C解析核磁共振氢谱能分析等效氢的种类，故A错误；质谱分析相对分子质量，故B错误；红外光谱判断有机物分子中官能团的种类，故C正确；只根据紫外光谱是不能完全确定物质的分子结构，故D错误。2．2002年诺贝尔化学奖获得者的贡献之一是发明了对有机分子的结构进行分析的质谱法。其方法是让极少量(10－9g左右)的化合物通过质谱仪的离子化室使样品分子大量离子化，少量分子碎裂成更小的离子。如C2H6离子化后可得到C2Heq\o\al(＋,6)、C2Heq\o\al(＋,5)、C2Heq\o\al(＋,4)……然后测定其质荷比β。设H＋的质荷比为1，某有机物样品的质荷比如图(假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子多少有关)，则该有机物可能()A．CH3OH B．C3H8C．C2H4 D．CH4答案D解析有机物样品的质荷比的最大值为该物质的相对分子质量，根据有机物样品的质荷比图可知该物质的相对分子质量为16，甲醇、丙烷、乙烯、甲烷的相对分子质量分别为32、44、28、16，因此该有机物是甲烷。二、多样的分子空间结构单原子分子(稀有气体分子)、双原子分子不存在空间结构，多原子分子中存在原子的几何学关系和形状，即所谓“分子的空间结构”。1．三原子分子化学式电子式结构式键角空间结构空间结构名称CO2O=C=O180°直线形H2O105°V形2.四原子分子化学式电子式结构式键角空间结构空间结构名称CH2O约120°平面三角形NH3107°三角锥形3．五原子分子化学式电子式结构式键角空间结构空间结构名称CH4109°28′正四面体形CCl4109°28′正四面体形4.其他多原子分子的空间结构(1)四原子分子一定都是平面三角形或三角锥形()(2)正四面体形的键角均为109°28′()(3)SiCl4、SiH4、NHeq\o\al(＋,4)、CH3Cl均为正四面体结构()(4)SF6分子的空间结构为正八面体形()(5)椅式C6H12比船式C6H12稳定()答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√1．下列分子的空间结构模型正确的是()A．CO2的空间结构模型：B．H2O的空间结构模型：C．NH3的空间结构模型：D．CH4的空间结构模型：答案D解析CO2的空间结构为直线形，A不正确；H2O的空间结构为V形，B不正确；NH3的空间结构为三角锥形，C不正确；CH4的空间结构为正四面体形，D正确。2．(2020·南京调研)(1)硫化氢(H2S)分子中，两个H—S的夹角接近90°，说明H2S分子的空间结构为________。(2)二硫化碳(CS2)分子中，两个C=S的夹角是180°，说明CS2分子的空间结构为________。(3)能说明CH4分子不是平面四边形，而是正四面体结构的是__________(填字母)。a．两个键之间的夹角为109°28′b．C—H为极性共价键c．4个C—H的键能、键长都相等d．二氯甲烷(CH2Cl2)只有一种(不存在同分异构体)答案(1)V形(2)直线形(3)ad解析(1)、(2)中可由键角直接判断分子的空间结构。(3)五原子分子CH4可能有平面四边形和正四面体两种空间结构，不管为哪种，b、c两项都成立；若为前者，则键角为90°，CH2Cl2有两种：和；若为后者，则键角为109°28′，CH2Cl2只有一种。三、价层电子对互斥模型1．价层电子对互斥模型(VSEPRmodel)：对ABn型的分子或离子，中心原子A的价层电子对(包括成键的σ键电子对和未成键的孤电子对)之间由于存在排斥力，将使分子的空间结构总是采取电子对相互排斥最弱的那种结构，以使彼此之间斥力最小，分子或离子的体系能量最低，最稳定。2．价层电子对的计算(1)中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数。(2)σ键电子对数的计算由化学式确定，即中心原子形成几个σ键，就有几对σ键电子对。如H2O分子中，O有2对σ键电子对。NH3分子中，N有3对σ键电子对。(3)中心原子上的孤电子对数的计算中心原子上的孤电子对数＝eq\f(1,2)(a－xb)①a表示中心原子的价电子数；对主族元素：a＝最外层电子数；对于阳离子：a＝价电子数－离子所带电荷数；对于阴离子：a＝价电子数＋离子所带电荷数。②x表示与中心原子结合的原子数。③b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子＝8－该原子的价电子数。3．价层电子对的空间结构(即VSEPR模型)价层电子对数目：234VSEPR模型：直线形平面三角形正四面体形4．VSEPR模型的应用——预测分子空间结构由价层电子对的相互排斥，得到含有孤电子对的VSEPR模型，然后，略去VSEPR模型中的中心原子上的孤电子对，便可得到分子的空间结构。(1)中心原子不含孤电子对分子或离子σ键电子对数孤电子对数VSEPR模型及名称分子(或离子)的空间结构及名称CO220直线形直线形COeq\o\al(2－,3)30平面三角形平面三角形CH440正四面体形正四面体形(2)中心原子含孤电子对分子或离子价层电子对数孤电子对数VSEPR模型及名称分子的空间结构及名称NH341四面体形三角锥形H2O42四面体形V形SO231平面三角形V形(1)若ABn型分子中，A与B之间通过两对或三对电子(即通过双键或三键)结合而成，则价层电子对互斥模型把双键或三键作为一对电子对看待。(2)由于孤电子对有较大斥力，含孤电子对的分子的实测键角几乎都小于VSEPR模型的预测值。价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律：孤电子对－孤电子对＞孤电子对－成键电子对＞成键电子对－成键电子对。随着孤电子对数目的增多，成键电子对与成键电子对之间的斥力减小，键角也减小。(3)价层电子对互斥模型不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子。(1)分子的VSEPR模型和相应分子的空间结构是相同的()(2)所有的三原子分子都是直线形结构()(3)SO2与CO2的分子组成相似，故它们分子的空间结构相同()(4)由价层电子对互斥模型可知SnBr2分子中Sn—Br的键角小于180°()(5)根据价层电子对互斥模型可以判断H3O＋与NH3的分子(或离子)的空间结构一致()答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√1．试解释CH4键角(109°28′)、NH3键角(107°)、H2O键角(105°)依次减小的原因。提示CH4分子中的C原子没有孤电子对，NH3分子中N原子上有1对孤电子对，H2O分子中O原子上有2对孤电子对，对成键电子对的排斥作用增大，故键角减小。2．用价层电子对互斥模型完成下列问题(点“·”的原子为中心原子)。σ键电子对数孤电子对数空间结构H2Seq\o(e,\s\do4(·))eq\o(B,\s\do4(·))Cl3eq\o(P,\s\do4(·))Cl3eq\o(S,\s\do4(·))O2eq\o(S,\s\do4(·))Oeq\o\al(2－,4)eq\o(O,\s\do4(·))F2eq\o(C,\s\do4(·))lFeq\o\al(＋,2)答案σ键电子对数孤电子对数空间结构H2Seq\o(e,\s\do4(·))22V形eq\o(B,\s\do4(·))Cl330平面三角形eq\o(P,\s\do4(·))Cl331三角锥形eq\o(S,\s\do4(·))O221V形eq\o(S,\s\do4(·))Oeq\o\al(2－,4)40正四面体形eq\o(O,\s\do4(·))F222V形eq\o(C,\s\do4(·))lFeq\o\al(＋,2)22V形分子空间结构的确定思路中心原子价层电子对数n⇓⇓分子的空间结构——略去孤电子对在价层电子对互斥模型中占有的空间1．下列物质中，分子的空间结构与氨分子相似的是()A．CO2B．H2SC．PCl3D．SiCl4答案C解析氨分子是三角锥形，H2S分子是V形，CO2是直线形，PCl3是三角锥形，SiCl4是正四面体形。2．下列微粒中，中心原子含有孤电子对的是()A．SiH4 B．H2OC．CH4 D．NHeq\o\al(＋,4)答案B3．若ABn型分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对，运用价层电子对互斥模型，判断下列说法中正确的是()A．若n＝2，则分子的空间结构为V形B．若n＝3，则分子的空间结构为三角锥形C．若n＝4，则分子的空间结构为正四面体形D．以上说法都不正确答案C解析若中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对，则不存在σ键电子对与孤电子对之间的相互排斥。当n＝2时，分子的空间结构为直线形；n＝3时，分子的空间结构为平面三角形；n＝4时，分子的空间结构为正四面体形。4．有X、Y两种活性反应中间体微粒，均含有1个碳原子和3个氢原子，其球棍模型如图所示：，。下列说法错误的是()A．X的组成为CHeq\o\al(＋,3)B．Y的组成为CHeq\o\al(－,3)C．X的价层电子对数为4D．Y中键角小于120°答案C解析由图可知，X为平面三角形结构，其碳原子应该有三对价层电子对，其组成为CHeq\o\al(＋,3)，A项正确、C项错误；Y为三角锥形，其碳原子有四对价层电子对，故其组成为CHeq\o\al(－,3)，键角比120°小，B、D项正确。5．美国化学家鲍林教授具有独特的化学想象力：只要给他物质的分子式，他就能大体上想象出这种物质的分子结构模型。多核离子所带电荷可以认为是中心原子得失电子所致，根据VSEPR模型，下列离子中所有原子都在同一平面上的一组是()A．NOeq\o\al(－,2)和NHeq\o\al(＋,4) B．H3O＋和ClOeq\o\al(－,3)C．NOeq\o\al(－,3)和COeq\o\al(2－,3) D．POeq\o\al(3－,4)和SOeq\o\al(2－,4)答案C解析NOeq\o\al(－,2)中心原子的价层电子对数＝2＋eq\f(5＋1－2×2,2)＝3，含有一对孤电子对，空间结构为V形，NHeq\o\al(＋,4)中心原子的价层电子对数＝4＋eq\f(5－1－4×1,2)＝4，没有孤电子对，空间结构为正四面体形，故A不选；H3O＋中心原子的价层电子对数＝3＋eq\f(6－1－3×1,2)＝4，含有一对孤电子对，空间结构为三角锥形，ClOeq\o\al(－,3)中心原子的价层电子对数＝3＋eq\f(7＋1－3×2,2)＝4，含有一对孤电子对，空间结构为三角锥形，故B不选；NOeq\o\al(－,3)中心原子的价层电子对数＝3＋eq\f(5＋1－3×2,2)＝3，没有孤电子对，空间结构为平面三角形，COeq\o\al(2－,3)中心原子的价层电子对数＝3＋eq\f(4＋2－2×3,2)＝3，没有孤电子对，空间结构为平面三角形，故C选；POeq\o\al(3－,4)中心原子的价层电子对数＝4＋eq\f(5＋3－4×2,2)＝4，没有孤电子对，空间结构为正四面体形，SOeq\o\al(2－,4)中心原子的价层电子对数＝4＋eq\f(6＋2－4×2,2)＝4，没有孤电子对，空间结构为正四面体形，故D不选。6．(1)利用VSEPR模型推断分子或离子的空间结构。POeq\o\al(3－,4)________；CS2________；AlBr3(共价分子)______。(2)按要求写出第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式。平面三角形分子________，三角锥形分子________，四面体形分子________。(3)为了解释和预测分子的空间结构，科学家在归纳了许多已知的分子空间结构的基础上，提出了一种十分简单的理论模型——价层电子对互斥模型。这种模型把分子分成两类：一类是________________；另一类是________________。BF3和NF3都是四个原子的分子，BF3的中心原子是________，NF3的中心原子是________；BF3分子的空间结构是平面三角形而NF3分子的空间结构是三角锥形的原因是________。答案(1)正四面体形直线形平面三角形(2)BF3NF3CF4(3)中心原子上的价电子都用于形成共价键中心原子上有孤电子对BNBF3分子中B原子的3个价电子都与F原子形成共价键，而NF3分子中N原子的3个价电子与F原子形成共价键，还有一对未成键的电子对，占据了N原子周围的空间，参与相互排斥，形成三角锥形解析(1)POeq\o\al(3－,4)是AB4型，成键电子对是4，为正四面体形。CS2是AB2型，成键电子对是2，是直线形。AlBr3是AB3型，成键电子对是3，是平面三角形。(2)第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式，呈三角锥形的是NF3，呈平面三角形的是BF3，呈四面体形的是CF4。一、选择题：每小题只有一个选项符合题意。1．下列关于价层电子对互斥模型的叙述中不正确的是()A．价层电子对互斥模型可用来预测分子的空间结构B．分子中价层电子对相互排斥决定了分子的空间结构C．中心原子上的孤电子对不参与互相排斥D．分子中键角越大，价层电子对相互排斥力越小，分子越稳定答案C解析价层电子对互斥模型可用来预测分子的空间结构，注意实际空间结构要去掉孤电子对，A正确；空间结构与价层电子对相互排斥有关，所以分子中价层电子对相互排斥决定了分子的空间结构，B正确；中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与互相排斥，且孤电子对间排斥力>孤电子对和成对电子对间的排斥力，C错误；在多原子分子内，两个共价键之间的夹角越大，价层电子对相互排斥力越小，分子越稳定，D正确。2．SOeq\o\al(2－,3)离子的中心原子孤对电子计算公式为eq\f(a－xb,2)中，下列对应的数值正确的是()A．a＝8x＝3b＝2B．a＝6x＝3b＝2C．a＝4x＝2b＝3D．a＝6x＝2b＝3答案A3．用价层电子对互斥模型判断SO3分子的空间结构为()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中心原子S的孤电子对数＝eq\f(1,2)×(6－3×2)＝0，没有孤对电子，只有3对σ键电子对，故其分子空间结构为平面三角形。4．(2019·乌鲁木齐市第二十三中学高二月考)根据价层电子对互斥模型，判断下列分子或者离子的空间结构不是三角锥形的是()A．PCl3 B．H3O＋C．HCHO D．PH3答案C解析PCl3中P原子含有的孤电子对数是eq\f(5－1×3,2)＝1，σ键电子对数为3，P的价层电子对数为4，VSEPR模型为四面体形，PCl3的空间结构为三角锥形，A不选；H3O＋中O原子含有的孤电子对数是eq\f(6－1－1×3,2)＝1，σ键电子对数为3，O的价层电子对数为4，VSEPR模型为四面体形，H3O＋的空间结构为三角锥形，B不选；HCHO中碳原子含有的孤电子对数是eq\f(4－1×2－2×1,2)＝0，σ键电子对数为3，C的价层电子对数为3，VSEPR模型为平面三角形，甲醛的空间结构是平面三角形，C选；PH3中P原子含有的孤电子对数是eq\f(5－1×3,2)＝1，σ键电子对数为3，P的价层电子对数为4，VSEPR模型为四面体形，PH3的空间结构为三角锥形，D不选。5．下列描述中正确的是()A．CS2为V形分子B．ClOeq\o\al(－,3)的空间结构为平面三角形C．SF6中有6对完全相同的成键电子对D．SiF4和SOeq\o\al(2－,3)的中心原子均无孤电子对答案C解析CS2为直线形分子；ClOeq\o\al(－,3)中心原子的价层电子对数为3＋eq\f(7＋1－2×3,2)＝4，根据化学式知成键电子对数为3，所以有1对孤电子对，故空间结构为三角锥形；SiF4无孤电子对，而SOeq\o\al(2－,3)有1对孤电子对，D错误。6．(2019·三亚华侨学校高二期中)下列分子的VSEPR模型与分子的空间结构相同的是()A．CCl4 B．SO2C．NH3 D．H2O答案A解析CCl4中碳原子价层电子对数＝4＋eq\f(1,2)×(4－4×1)＝4，所以VSEPR模型为正四面体结构，不含有孤电子对，所以其空间结构为正四面体结构，VSEPR模型与分子空间结构模型一致，故A正确；SO2中孤电子对数为eq\f(6－2×2,2)＝1，σ键电子对数为2，价层电子对数＝1＋2＝3，VSEPR模型为平面三角形结构，含有1对孤电子对，空间结构为V形，VSEPR模型与分子空间结构模型不一致，故B错误；氨气分子中氮原子的价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数＝3＋eq\f(1,2)×(5－3×1)＝4，VSEPR模型为正四面体结构，含有1对孤电子对，所以其空间结构为三角锥形，VSEPR模型与分子空间结构模型不一致，故C错误；水分子中氧原子的价层电子对数＝2＋eq\f(1,2)×(6－2×1)＝4，VSEPR模型为正四面体结构，含有2对孤电子对，空间结构是V形，VSEPR模型与分子空间结构模型不一致，故D错误。7．用价层电子对互斥模型分别预测H2S和BF3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解析根据价层电子对互斥模型，H2S的中心原子上的价层电子对数为4，孤电子对数为2，孤电子对和σ键电子对相互排斥而形成V形结构；BF3的中心原子上的价层电子对数为3，孤电子对数为0，故为平面三角形结构。8．下列对应关系不正确的是()选项ABCD中心原子所在族ⅣAⅤAⅣAⅥA分子通式AB4AB3AB2AB2空间结构正四面体形平面三角形直线形V形答案B解析当中心原子在ⅤA族时，AB3分子应是三角锥形。当中心原子在ⅣA族时，AB4分子是正四面体形，当中心原子在ⅣA族时，AB2分子是直线形，当中心原子在ⅥA族时，AB2分子是V形。二、选择题：每小题有一个或两个选项符合题意。9．短周期主族元素A、B可形成AB3分子，下列有关叙述正确的是()A．若A、B为同一周期元素，则AB3分子一定为平面正三角形B．若AB3分子中的价电子个数为24个，则AB3分子可能为平面正三角形C．若A、B为同一主族元素，则AB3分子一定为三角锥形D．若AB3分子为三角锥形，则AB3分子一定为NH3答案B10．下列说法中正确的是()A．NO2、BF3、NCl3分子中没有一个分子中原子的最外电子层都满足了8电子稳定结构B．P4和CH4都是正四面体形分子且键角都为109°28′C．NHeq\o\al(＋,4)的电子式为，离子呈平面正方形结构D．NH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强答案D解析NCl3分子原子的最外电子层都满足8电子稳定结构，故A错误；白磷的键角是60°，故B错误；NHeq\o\al(＋,4)呈正四面体形结构，故C错误；分子中，孤电子对对成键电子对的排斥力大于成键电子对对成键电子对的排斥力，所以NH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强，故D正确。11．第ⅤA族元素的原子R与A原子结合形成RA3气态分子，其空间结构呈三角锥形。RCl5在气态和液态时，分子结构如下图所示，下列关于RCl5分子的说法中不正确的是()A．每个原子都达到8电子稳定结构B．键角(Cl—R—Cl)有90°、120°、180°几种C．RCl5受热后会分解生成分子空间结构呈三角锥形的RCl3D．分子中5个R—Cl键能相同答案AD解析R原子最外层有5个电子，形成5对共用电子对，所以RCl5中R的最外层电子数为10，不满足8电子稳定结构，故选A；上下两个顶点与中心R原子形成的键角为180°，中间为平面三角形，构成三角形的键角为120°，顶点与平面形成的键角为90°，所以键角(Cl—R—Cl)有90°、120°、180°几种，故不选B；RCl5eq\o(=,\s\up7(△))RCl3＋Cl2↑，则RCl5受热后会分解生成分子空间结构呈三角锥形的RCl3，故不选C；键长越短，键能越大，键长不同，所以键能不同，故选D。12．H2O2的结构式为H—O—O—H，下列有关H2O2的说法正确的是()A．是直线形分子B．是三角锥形分子C．氧原子有2对孤电子对D．氧原子的价层电子对数为4答案CD解析H2O2中的每个氧原子有6个价电子，形成了2个σ键，故还有4个电子没有成键，孤电子对数为2，价层电子对数为4，C、D项正确；以氧为中心的三个原子呈V形结构，H2O2中相当于有两个V形结构，故不可能是直线形或三角锥形分子，A、B项错误。三、非选择题13．(1)计算下列分子或离子中点“·”原子的价层电子对数。①eq\o(C,\s\do4(·))Cl4________；②eq\o(B,\s\do4(·))eCl2________；③eq\o(B,\s\do4(·))Cl3________；④eq\o(P,\s\do4(·))Cl3________。(2)计算下列微粒中点“·”原子的孤电子对数。①H2eq\o(S,\s\do4(·