2026版高中化学人教版选择性必修2《物质结构与性质》第二章规范答题(二)　用VSEPR模型预测或解释分子空间结构

规范答题(二)用VSEPR模型预测或解释分子空间结构1.20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为中心原子价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,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排布,不包括中心原子未成键的孤电子对。Ⅲ.分子中价层电子对之间的斥力的主要顺序为:ⅰ.孤电子对之间的斥力>孤电子对与共用电子对之间的斥力>共用电子对之间的斥力;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)由AXnEm的VSEPR模型填写下表:n+m2①

VSEPR模型②

四面体形价层电子对之间的键角③

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的大小范围并解释原因:

。

(4)SO2Cl2和SO2F2都属于AX4E0型分子,S、O之间以双键结合,S与Cl、S与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(填“>”“<”或“=”)SO2F2分子中∠F—S—F。

答案(1)①4②直线形③180°(2)CO2中C原子价层电子对数为2,由VSEPR模型知,两对成键电子对应尽量远离,故为直线形结构(3)V形水分子属于AX2E2,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Ⅲ中的ⅰ,应有∠H—O—H<109°28'(4)四面体形>解析(1)当n+m=2时,VSEPR模型为直线形,键角为180°;当n+m=4时,VSEPR模型为四面体形,键角为109°28'。(3)水分子中氧原子的价层电子对数为4,孤对电子对数为2,所以分子的空间构型为V形;(4)当n+m=4时,VSEPR模型为四面体形,SO2Cl2和SO2F2中硫原子均无孤电子对,所以分子构型为四面体形,F原子的电负性大于氯原子,因为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,所以SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl>SO2F2分子中∠F—S—F。2.回答下列问题。(1)《中华本草》等中医典籍中,记载了炉甘石(ZnCO3)入药,可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。ZnCO3中,阴离子空间结构为。

(2)根据价层电子对互斥模型,H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是。

(3)亚砷酸(H3AsO3)分子中,中心原子砷的VSEPR模型是。

(4)按要求写出由第二周期非金属元素的原子构成的中性分子的化学式。平面三角形分子:,三角锥形分子:,正四面体形分子:。

答案(1)平面三角形(2)H2S(3)四面体形(4)BF3NF3CF4解析(1)ZnCO3中阴离子为CO32-,依据价层电子对互斥理论模型,C为中心原子,σ键电子对数为3,孤电子对数为12×(4+2-3×2)=0,所以CO32-的空间结构为平面三角形;(2)根据价层电子对互斥模型,H2S中S为中心原子,σ键电子对数为2,孤电子对数为12×(6-2×1)=2;SO2中S为中心原子,σ键电子对数为2,孤电子对数为12×(6-2×2)=1;SO3中S为中心原子,σ键电子对数为3,孤电子对数为12×(6-3×2)=0;即H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数分别是4、3、3;所以,H2S、SO2、SO3的气态分子中,中心原子价层电子对数不同于其他分子的是H2S;(3)亚砷酸(H3AsO3)分子中,AsO33-中心原子为As,依据价层电子对互斥理论模型,σ键电子对数为3,孤电子对数为12×(5+3-3×2)=1,所以砷的VSEPR模型是四面体形;(4)第二周期非金属元素有硼、碳、氮、氧、氟,平面三角形分子为BF3(中心原子价层电子对数是3,没有孤电子对),三角锥形分子为NF3(中心原子价层电子对数是4,有13.(1)乙酸分子()中键角1(填“大于”“等于”或“小于”)键角2,原因是

。

(2)CH3NH3+中H—N—H的键角比NH3中H—N—H的键角(填“大”或“小”),理由是。

(3)CH4、NH3、H2O的VSEPR模型都是,键角分别是、、;分析它们键角差异的原因:

。

(4)比较SO42-和H2O分子中的键角大小并给出相应解释:。

(5)NH3、PH3、AsH3的键角由大到小的顺序为。

答案(1)大于C==O对C—C的斥力大于C—O对C—C的斥力(2)大CH3NH3+中N形成4个σ键,而NH3分子中N有1个孤电子对,孤电子对对H—N的排斥力更大,H—N—H的键角变小(3)四面体形109°28'107°105°CH4中键与键之间的排斥力一样,是正四面体形,键角为109°28';而其他两个分子均有未成键的孤电子对,孤电子对间的排斥力>孤电子对与σ键电子对间的排斥力>σ键电子对间的排斥力。由于孤电子对对成键电子的排斥作用,使得成键电子间夹角变小,H2O中有两个孤电子对,NH3中有一个孤电子对,故H2O中键角比NH3更小(4)SO42-的键角大于H2O的。SO42-中中心原子S的价层电子对数为4、孤电子对数为0,其离子的空间结构为正四面体形,H2O分子中中心原子O的价层电子对数为4、孤电子对数为2,该分子的空间结构为V形解析(5)同主族元素,从上到下原子半径依次增大,三种分子中键长大小顺序为N—H<P—H<As—H,元素电负性的大小顺序为N>P>As,三种分子中键的极性大小顺序为N—H>P—H>As—H,所以分子中成键电子对之间的斥力:NH3>PH3>AsH3,则键角的大小顺序为NH3>PH3>AsH3。4.完成下列问题。(1)已知氯与硫均有多种含氧微粒,S有:SO2、SO32-、SO3、SO42-;Cl有:HClO、ClO2-、ClO3-、ClO4-,其中立体构型为V形的微粒有;(2)已知: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,而且孤电子对越多,对成键电子对的斥力越大,所以含有孤电子对的分子其键角要小于VSEPR模型中的键角;不含孤电子对的分子中,原子间形成化学键越多,斥力越大: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。①SiH4、PH3、H2S分子中H—Si—H、H—P—H、H—S—H的键角大小顺序为。

②SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角120°。

③PCl3分子中Cl—P—Cl的键角109.5°。

④俗称光气的氯代甲酰氯分子(COCl2)形状为,其分子中有两种键角:124.3°、111.4°,其中Cl—C—Cl的键角为。

答案(1)SO2、HClO、ClO2-SO32-、ClO3-SO3SO42-、ClO4-(2)①H—Si—H>H—P—H>H—S—H解析(1)SO2中心原子孤电子对数为12×(6-2×2)=1,立体构型为V形;SO32-中心原子孤电子对数为12×(6+2-3×2)=1,立体构型为三角锥形;SO3中心原子孤电子对数为12×(6-3×2)=0,立体构型为平面正三角形;SO42-中心原子孤电子对数为12×(6+2-4×2)=0,立体构型为正四面体形;HClO中心原子孤电子对数为12×(6-1-1)=2,立体构型为V形;ClO2-中心原子孤电子对数为12×(7+1-2×2)=2,立体构型为V形;ClO3-中心原子孤电子对数为12×(7+1-3×2)=1,立体构型为三角锥形;ClO4-中心原子孤电子对数为12×(7+1-4×2)=0,立体构型为正四面体形;(2)由电子式SiH4:H︰Si‥H‥H︰H、PH3:H︰P‥H‥︰H、H2S:H︰S‥‥︰H可知:三种微粒VSEPR均为四面体形,立体构型分别为正四面体形,三角锥形和V形,SiH4不含孤电子对,PH3有个孤电子对,H2S有2个孤电子对。由于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,而且孤电子对越多,对成键电子对的斥力越大,所以含有孤电子对的分子其键角要小于VSEPR模型