2.2.1分子結(jié)構(gòu)的測定和多樣性　價層電子對互斥模型講義高二化學(xué)人教版選擇性必修2

分子結(jié)構(gòu)的測定和多樣性價層電子對互斥模型【核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)】1．結(jié)合實例了解共價分子具有特定的空間結(jié)構(gòu)，并可運用相關(guān)理論和模型進(jìn)行解釋和預(yù)測2．知道分子的結(jié)構(gòu)可以通過波譜等技術(shù)進(jìn)行測定3．理解價層電子對互斥理論的含義，能夠根據(jù)價層電子對互斥理論判斷簡單分子或離子的空間結(jié)構(gòu)【主干知識梳理】一、分子結(jié)構(gòu)的測定早年科學(xué)家主要靠對物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)得出規(guī)律后進(jìn)行推測，現(xiàn)代科學(xué)家應(yīng)用了許多測定分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代儀器和方法，如紅外光譜、晶體X射線衍射等1．紅外光譜在測定分子結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用(1)紅外光譜工作原理：分子中的原子不是固定不動的，而是不斷地振動著的。當(dāng)一束紅外線透過分子時，分子會吸收跟它的某些化學(xué)鍵的振動頻率相同的紅外線，再記錄到圖譜上呈現(xiàn)吸收峰。通過和已有譜圖庫比對，或通過量子化學(xué)計算，可以得知各吸收峰是由哪種化學(xué)鍵、哪種振動方式引起的，綜合這些信息，可分析分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團的信息(2)紅外光譜儀原理示意圖2．質(zhì)譜法在測定分子相對分子質(zhì)量中的應(yīng)用(1)質(zhì)譜儀的工作原理：現(xiàn)代化學(xué)常利用質(zhì)譜儀測定分子的相對分子質(zhì)量。它的基本原理是在質(zhì)譜儀中使分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子等粒子。由于生成的離子具有不同的相對質(zhì)量，它們在高壓電場加速后，通過狹縫進(jìn)入磁場得以分離，在記錄儀上呈現(xiàn)一系列峰，化學(xué)家對這些峰進(jìn)行系統(tǒng)分析，便可得知樣品分子的相對分子質(zhì)量(2)質(zhì)荷比：分子離子、碎片離子的相對質(zhì)量與其電荷的比值。用質(zhì)譜法測定分子的相對分子質(zhì)量，在質(zhì)譜圖中質(zhì)荷比最大的數(shù)據(jù)代表所測物質(zhì)的相對分子質(zhì)量。如：由圖可知，樣品分子的相對分子質(zhì)量為46【對點訓(xùn)練1】1．可以準(zhǔn)確判斷有機物分子中含有哪些官能團的分析方法是()A．核磁共振氫譜B．質(zhì)譜C．紅外光譜 D．紫外光譜2．2002年諾貝爾化學(xué)獎獲得者的貢獻(xiàn)之一是發(fā)明了對有機分子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的質(zhì)譜法。它的方法是讓極少量(10－9g左右)的化合物通過質(zhì)譜儀的離子化室使樣品分子大量離子化，少量分子碎裂成更小的離子。如C2H6離子化后可得到C2Heq\o\al(＋,6)、C2Heq\o\al(＋,5)、C2Heq\o\al(＋,4)……然后測定其質(zhì)荷比β。設(shè)H＋的質(zhì)荷比為1，某有機物樣品的質(zhì)荷比如圖(假設(shè)離子均帶一個單位正電荷，信號強度與該離子多少有關(guān))，則該有機物可能()A．CH3OHB．C3H8C．C2H4 D．CH4二、多樣的分子空間結(jié)構(gòu)單原子分子(稀有氣體分子)、雙原子分子不存在空間結(jié)構(gòu)，多原子分子中存在原子的幾何學(xué)關(guān)系和形狀，即所謂“分子的空間結(jié)構(gòu)”1．三原子分子化學(xué)式電子式結(jié)構(gòu)式鍵角空間填充模型球棍模型空間結(jié)構(gòu)名稱CO2O=C=O180°直線形H2O105°V形2．四原子分子化學(xué)式電子式結(jié)構(gòu)式鍵角空間填充模型球棍模型空間結(jié)構(gòu)名稱CH2O約120°平面三角形NH3107°三角錐形3．五原子分子化學(xué)式電子式結(jié)構(gòu)式鍵角空間填充模型球棍模型空間結(jié)構(gòu)名稱CH4109°28′正四面體形CCl4109°28′正四面體形4．其他多原子分子的空間結(jié)構(gòu)【對點訓(xùn)練2】1．下列分子的空間結(jié)構(gòu)模型正確的是()A．CO2的空間結(jié)構(gòu)模型：B．H2O的空間結(jié)構(gòu)模型：C．NH3的空間結(jié)構(gòu)模型：D．CH4的空間結(jié)構(gòu)模型：2．(1)硫化氫(H2S)分子中，兩個H—S的夾角接近90°，說明H2S分子的空間結(jié)構(gòu)為________(2)二硫化碳(CS2)分子中，兩個C=S的夾角是180°，說明CS2分子的空間結(jié)構(gòu)為________(3)能說明CH4分子不是平面四邊形，而是正四面體結(jié)構(gòu)的是__________a．兩個鍵之間的夾角為109°28′b．C—H為極性共價鍵c．4個C—H的鍵能、鍵長都相等d．二氯甲烷(CH2Cl2)只有一種(不存在同分異構(gòu)體)三、價層電子對互斥模型(VSEPRmodel)1．價層電子對互斥理論的基本內(nèi)容：價層電子對互斥模型認(rèn)為，分子的空間結(jié)構(gòu)是中心原子周圍的“價層電子對”相互排斥的結(jié)果(1)對ABn型的分子或離子，中心原子A的價層電子對(包括成鍵的σ鍵電子對和未成鍵的孤電子對)之間由于存在排斥力，將使分子的空間結(jié)構(gòu)總是采取電子對相互排斥最弱的那種結(jié)構(gòu)，以使彼此之間斥力最小，分子或離子的體系能量最低，最穩(wěn)定(2)分子中的價層電子對由于斥力作用，而趨向盡可能彼此遠(yuǎn)離以減小排斥力，分子盡可能采取對稱的空間構(gòu)型(3)電子對之間的夾角越大，相互之間的斥力越小【微點撥】=1\*GB3①中心原子：分子或離子中原子數(shù)目最少的原子(或與之成鍵的原子)=2\*GB3②中心原子價層電子對數(shù)＝σ鍵電子對數(shù)＋孤電子對數(shù)=3\*GB3③價層電子對在球面上(如右圖)彼此相距最遠(yuǎn)時，排斥力最小，體系的能量最低=4\*GB3④成鍵電子對：價電子中參與成鍵的電子對，即σ鍵電子對未成鍵電子對：價電子中未參與成鍵的電子對，即孤電子對2．中心原子上價層電子對的計算【方法I】(1)中心原子價層電子對數(shù)＝σ鍵電子對數(shù)＋孤電子對數(shù)(2)σ鍵電子對數(shù)的計算由化學(xué)式確定，即中心原子形成幾個σ鍵，就有幾對σ鍵電子對，如：H2O分子中，O有2對σ鍵電子對，NH3分子中，N有3對σ鍵電子對，即：ABn型的分子或離子就有n個σ鍵(3)中心原子上的孤電子對的計算：中心原子上的孤電子對數(shù)＝eq\f(1,2)(a－xb)①a表示中心原子的價電子數(shù)對于主族元素：a＝原子的最外層電子數(shù)對于陽離子：a＝中心原子的價電子數(shù)－離子的電荷數(shù)對于陰離子：a＝中心原子的價電子數(shù)＋離子的電荷數(shù)(絕對值)②x表示與中心原子結(jié)合的原子數(shù)③b表示與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù)，氫為1，其他原子＝8－該原子的價電子數(shù)幾種分子或離子的中心原子上的孤電子對數(shù)分子或離子中心原子axb 中心原子上的孤電子對數(shù)SO2S6221NHeq\o\al(＋,4)N5－1＝4410COeq\o\al(2－,3)C4＋2＝6320【方法II】【微點撥】=1\*GB3①配位原子是指中心原子以外的其它原子，即：與中心原子結(jié)合的原子=2\*GB3②若是離子，則應(yīng)加上或減去與離子所帶的電荷數(shù)，即：陰加陽減=3\*GB3③氧、硫原子若為配位原子，則其化合價規(guī)定為“零”，若為中心原子，則價電子數(shù)為6分子或離子中心原子價層電子對數(shù)σ鍵電子對 中心原子上的孤電子對數(shù)SO2S21NHeq\o\al(＋,4)N40COeq\o\al(2－,3)C303．價層電子對互斥理論判斷分子或離子的空間構(gòu)型的具體方法以“CH4、NH3、H2O”為例CH4、NH3、H2O的價層電子對數(shù)均為4，根據(jù)價層電子對互斥理論，為確保電子對之間的斥力最小，電子的排列方式應(yīng)為，由此可推知VSEPR模型為均四面體形()，CH4的中心原子上無孤對電子對，NH3的中心原子上有1個孤對電子對，H2O的中心原子上有2個孤對電子對，在分子或離子的空間構(gòu)型中必須略去VSEPR模型中的中心原子上的孤電子對，因此NH3由VSEPR模型為四面體形()略去1個孤對電子對變成了空間構(gòu)型為三角錐形()，H2O由VSEPR模型為四面體形()略去2個孤對電子對變成了空間構(gòu)型為V形()(1)價層電子對互斥理論判斷分子或離子的空間構(gòu)型的具體步驟中心原子價層電子對數(shù)＝σ鍵電子對數(shù)＋孤電子對數(shù)由電子的排列方式VSEPR模型分子或離子的空間結(jié)構(gòu)(2)VSEPR模型的應(yīng)用——預(yù)測分子空間結(jié)構(gòu)的具體思路價層電子對數(shù)電子對的排列方式VSEPR模型及名稱孤電子對數(shù)略去孤電子對的空間結(jié)構(gòu)分子(或離子)的空間結(jié)構(gòu)名稱實例2直線形0直線形BeCl2、CO21直線形3平面三角形0平面三角形BF3、CH2O1V形SO2、PbCl22直線形4四面體形0正四面體形CH4、CCl41三角錐形NH3、PCl32V形H2O、H2S3直線形ClO－【微點撥】=1\*GB3①若ABn型分子中，A與B之間通過兩對或三對電子(即通過雙鍵或三鍵)結(jié)合而成，則價層電子對互斥理論把雙鍵或三鍵作為一對電子對看待=2\*GB3②由于孤電子對有較大斥力，含孤電子對的分子的實測鍵角幾乎都小于VSEPR模型的預(yù)測值。價層電子對之間相互排斥作用大小的一般規(guī)律：孤電子對－孤電子對＞孤電子對－成鍵電子對＞成鍵電子對－成鍵電子對。隨著孤電子對數(shù)目的增多，成鍵電子對與成鍵電子對之間的斥力減小，鍵角也減小，如：CH4、NH3和H2O分子中的鍵角依次減小。=3\*GB3③價層電子對互斥構(gòu)型是價層電子對的立體構(gòu)型，而分子的立體構(gòu)型指的是成鍵電子對的立體構(gòu)型，不包括孤電子對。兩者是否一致取決于中心原子上有無孤電子對(未用于形成共價鍵的電子對)，當(dāng)中心原子上無孤電子對時，兩者的構(gòu)型一致；當(dāng)中心原子上有孤電子對時，兩者的構(gòu)型不一致=4\*GB3④價層電子對互斥模型不能用于預(yù)測以過渡金屬為中心原子的分子=5\*GB3⑤常見的分子立體構(gòu)型：直線形、V形、平面三角形、三角錐形、四面體形、三角雙錐及正八面體形等常見的分子或離子的空間構(gòu)型的判斷方法分子或離子中心原子價層電子對數(shù)σ鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)電子對構(gòu)型分子或離子的空間構(gòu)型CO2C220直線形直線形CS2C220直線形直線形BeCl2Be220直線形直線形BF3B330平面三角形平面三角形BCl3B330平面三角形平面三角形SO3S330平面三角形平面三角形SO2S321平面三角形V形CH4C440四面體形正四面體形CCl4C440四面體形正四面體形NH3N431四面體形三角錐形NF3N431四面體形三角錐形PCl3P431四面體形三角錐形H2OO422四面體形V形H2SS422四面體形V形NOeq\o\al(－,3)N330平面三角形平面三角形SOeq\o\al(2－,3)S431四面體形三角錐形SOeq\o\al(2－,4)S440四面體形正四面體形NHeq\o\al(＋,4)N440四面體形正四面體形POeq\o\al(3－,4)P440四面體形正四面體形H3O+O431四面體形三角錐形COeq\o\al(2－,3)C330平面三角形平面三角形ClOeq\o\al(－,3)Cl431四面體形三角錐形PCl5P550SF6S660XeF4Xe642IF5I651【對點訓(xùn)練3】1．下列關(guān)于價層電子對互斥模型的敘述中不正確的是()A．價層電子對互斥模型可用來預(yù)測分子的空間結(jié)構(gòu)B．分子中價層電子對相互排斥決定了分子的空間結(jié)構(gòu)C．中心原子上的孤電子對不參與互相排斥D．分子中鍵角越大，價層電子對相互排斥力越小，分子越穩(wěn)定2．下列微粒中心原子的價層電子對數(shù)正確的是()A．CH44B．CO21C．BF32D．SO323．甲酸分子(HCOOH)中碳原子的價層電子對數(shù)為()A．1B．2C．3D．44．下列關(guān)于BeF2和SF2的說法錯誤的是()A．BeF2分子中，中心原子Be的價層電子對數(shù)等于2，成鍵電子對數(shù)也等于2B．BeF2分子的孤電子對數(shù)為0C．SF2分子中，中心原子S的價層電子對數(shù)等于4，其空間結(jié)構(gòu)為四面體形，成鍵電子對數(shù)等于2，沒有孤電子對D．在氣相中，BeF2是直線形而SF2是V形5．價層電子對互斥理論(VSEPR)可用于預(yù)測H2S和COCl2的立體結(jié)構(gòu)，則其立體結(jié)構(gòu)分別為()A．V形、平面三角形 B．V形、三角錐形C．直線形、平面三角形 D．直線形、三角錐形6．根據(jù)VSEPR模型判斷，下列微粒中所有原子都在同一平面上的是()A．SO3和NOeq\o\al(－,3)B．NH3和NOeq\o\al(－,2)C．BF3和CH4 D．H2O和PCl37．有X、Y兩種活性反應(yīng)中間體微粒，均含有1個碳原子和3個氫原子，其球棍模型如圖所示：，。下列說法錯誤的是()A．X的組成為CHeq\o\al(＋,3)B．Y的組成為CHeq\o\al(－,3)C．X的價層電子對數(shù)為4D．Y中鍵角小于120°8．用價層電子對互斥模型(VSEPR)可以預(yù)測許多分子或離子的空間結(jié)構(gòu)，有時也能用來推測鍵角大小，下列判斷正確的是()A．SO2、CS2、HI都是直線形分子B．BF3鍵角為120°，SnF2鍵角大于120°C．COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子D．PCl3、NH3、PCl5都是三角錐形分子9．下列描述正確的是()A．BeCl2為V形分子B．ClOeq\o\al(－,4)的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形C．P4和CH4都是正四面體分子且鍵角都為109°28′D．H2O和COeq\o\al(2－,3)空間結(jié)構(gòu)均為平面三角形10．下列分子的VSEPR模型與分子的空間結(jié)構(gòu)相同的是()A．CCl4B．SO2C．NH3D．H2O11．若ABn型分子的中心原子A上沒有未用于形成共價鍵的孤電子對，運用價層電子對互斥模型，判斷下列說法中正確的是()A．若n＝2，則分子的空間結(jié)構(gòu)為V形B．若n＝3，則分子的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形C．若n＝4，則分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形D．以上說法都不正確【課時跟蹤檢測】1．TBC的一種標(biāo)準(zhǔn)譜圖如圖所示，它是()A．核磁共振氫譜B．質(zhì)譜C．紅外光譜D．紫外光譜2．下列有關(guān)價層電子對互斥理論的描述正確的是()A．價層電子對就是σ鍵電子對B．孤電子對數(shù)由分子式來確定C．分子的空間結(jié)構(gòu)是價層電子對互斥的結(jié)果D．孤電子對數(shù)等于π鍵數(shù)3．下列分子的空間結(jié)構(gòu)錯誤的是()A．SO2： B．NH3：C．CS2： D．CH4：4．下列分子的空間結(jié)構(gòu)中，屬于H2O的分子結(jié)構(gòu)模型的是()ABCD5．下列敘述正確的是()A．NH3分子中N原子處在3個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H原子所連接的直線的中央D．CO2分子中C原子處在2個O原子所連接的直線的中央6．下列有關(guān)描述正確的是()A．NOeq\o\al(－,3)為V形微粒B．ClOeq\o\al(－,3)的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形C．NOeq\o\al(－,3)的價層電子對互斥模型、空間結(jié)構(gòu)均為平面三角形D．ClOeq\o\al(－,3)的價層電子對互斥模型、空間結(jié)構(gòu)相同7．下列說法中正確的是()A．NO2、BF3、NCl3分子中沒有一個分子中原子的最外電子層都滿足了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分子中有一對未成鍵的孤電子對，它對成鍵電子的排斥作用較強8．下列物質(zhì)中，化學(xué)鍵類型和分子空間構(gòu)型皆相同的是()A．CO2和SO3 B．CH4和SiH4C．BF3和PH3 D．HCl和NH4Cl9．下列描述正確的是()A．CO2分子的空間結(jié)構(gòu)為V形B．ClOeq\o\al(－,3)的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形C．SF6中每個原子均滿足最外層8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)D．SiF4和SOeq\o\al(2－,4)的中心原子無孤電子對10．用價層電子對互斥理論(VSEPR)可以預(yù)測許多分子或離子的空間構(gòu)型，也可推測鍵角大小，下列判斷正確的是()A．BF3與PCl3為三角錐形B．SO3與COeq\o\al(2－,3)為平面三角形C．SO2鍵角等于120°D．SOCl2是平面三角形11．下列分子或離子中，中心原子的價層電子對的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形且分子或離子的空間結(jié)構(gòu)為V形的是()A．NOeq\o\al(－,2)B．PH3C．H3O＋D．OF212．下列物質(zhì)的分子與O3分子的結(jié)構(gòu)最相似的是()A．H2OB．CO2C．SO2D．BeCl213．下列各組分子或離子的空間結(jié)構(gòu)不相似的是()A．NHeq\o\al(＋,4)、CH4B．H3O＋、NH3C．COeq\o\al(2－,3)、BF3D．CO2、SO214．下列對應(yīng)關(guān)系不正確的是()選項ABCD中心原子所在族ⅣAⅤAⅣAⅥA分子通式AB4AB3AB2AB2空間結(jié)構(gòu)正四面體形平面三角形直線形V形15．第ⅤA族元素的原子R與A原子結(jié)合形成RA3氣態(tài)分子，其空間結(jié)構(gòu)呈三角錐形。RCl5在氣態(tài)和液態(tài)時，分子結(jié)構(gòu)如下圖所示，下列關(guān)于RCl5分子的說法中不正確的是()A．每個原子都達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)B．鍵角(Cl－R－Cl)有90°、120°、180°幾種C．RCl5受熱后會分解生成分子空間結(jié)構(gòu)呈三角錐形的RCl3D．分子中5個R－Cl鍵能不都相同16．H2O2的結(jié)構(gòu)式為H－O－O－H，下列有關(guān)H2O2的說法正確的是()A．是直線形分子B．是三角錐形分子C．氧原子有1對孤電子對D．氧原子的價層電子對數(shù)為417．科學(xué)家最近研制出有望成為高效火箭推進(jìn)劑的N(NO2)3(如圖所示)。已知該分子中N－N－N鍵角都是108.1°，下列有關(guān)N(NO2)3的說法正確的是()A．分子中N、O原子間形成的共價鍵是非極性鍵B．分子中四個氮原子共平面C．該物質(zhì)既有氧化性又有還原性D．分子中四個氮原子圍成一個空間正四面體18．下列分子或離子中鍵角由大到小排列的順序是()①BCl3②NH3③H2O④PCleq\o\al(＋,4)⑤HgCl2A．⑤④①②③B．⑤①④②③C．④①②⑤③D．③②④①⑤19．下列分子中，價層電子對互斥模型與分子的立體結(jié)構(gòu)模型相同的是()①CH2O②CO2③NCl3④H2SA．①②B．②③C．③④D．①④20．根據(jù)價層電子對互斥模型，判斷下列分子或者離子的空間結(jié)構(gòu)不是三角錐形的是()A．PCl3B．H3O＋C．HCHOD．PH321．已知：①CS2②PCl3③H2S④CH2O⑤H3O＋⑥NHeq\o\al(＋,4)⑦BF3⑧SO2。請回答下列問題：(1)中心原子沒有孤電子對的是________(填序號，下同)。(2)立體構(gòu)型為直線形的分子或離子有________；立體構(gòu)型為平面三角形的分子或離子有________(3)立體構(gòu)型為V形的分子或離子有________(4)立體構(gòu)型為三角錐形的分子或離子有________。立體構(gòu)型為正四面體形的分子或離子有________22．按要求題空(1)利用VSEPR模型推斷分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。POeq\o\al(3－,4)________；CS2________；AlBr3(共價分子)______(2)按要求寫出第二周期非金屬元素構(gòu)成的中性分子的化學(xué)式。平面三角形分子________，三角錐形分子________，四面體形分子________(3)為了解釋和預(yù)測分子的空間結(jié)構(gòu)，科學(xué)家在歸納了許多已知的分子空間結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，提出了一種十分簡單的理論模型——價層電子對互斥模型。這種模型把分子分成兩類：一類是____________________________；另一類是______________________。BF3和NF3都是四個原子的分子，BF3的中心原子是________，NF3的中心原子是________；BF3分子的空間結(jié)構(gòu)是平面三角形而NF3分子的空間結(jié)構(gòu)是三角錐形的原因是________________________________________________________________________________________________________23．短周期元素D、E、X、Y、Z的原子序數(shù)逐漸增大，它們的最簡單氫化物分子的空間結(jié)構(gòu)依次是正四面體形、三角錐形、正四面體形、V形、直線形?；卮鹣铝袉栴}：(1)Z的氫化物的結(jié)構(gòu)式為____________，HZO分子的中心原子價層電子對數(shù)的計算式為________________，該分子的空間結(jié)構(gòu)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(xué)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(jié)構(gòu)分別是正四面體形與三角錐形，這是因為____________a．兩種分子的中心原子的價層電子對數(shù)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24．20世紀(jì)50年代科學(xué)家提出價層電子對互斥模型(簡稱VSEPR模型)，用于預(yù)測簡單分子空間結(jié)構(gòu)。其要點可以概括：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(jié)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(shù)。分子中的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；Ⅱ．分子的空間結(jié)構(gòu)是指分子中的原子在空間中的排布，不包括中心原子未成鍵的孤電子對；Ⅲ．分子中價層電子對之間的斥力主要順序為ⅰ.孤電子對之間的斥力>孤電子對與共用電子對之間的斥力>共用電子對之間的斥力；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(xì)閱讀上述材料，回答下列問題：(1)根據(jù)要點Ⅰ可以畫出AXnEm的VSEPR理想模型，請?zhí)顚懴卤恚簄＋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(jié)構(gòu)為________，請你預(yù)測水分子中∠H—O—H的大小范圍并解釋原因：______________________________________________________________________________________________(4)SO2Cl2和SO2F2都屬AX4E0型分子，S與O之間以雙鍵結(jié)合，S與Cl、S與F之間以單鍵結(jié)合。請你預(yù)測SO2Cl2和SO2F2分子的空間結(jié)構(gòu)：________________，SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl________(填“<”“>”或“＝”)SO2F2分子中∠F—S—F25．按要求題空(1)用VSEPR模型推測下列分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。①HCN(H—C≡N)：②AlBr3(共價分子)：③COeq\o\al(2－,3)：④SOeq\o\al(2－,4)：=5\*GB3⑤ClOeq\o\al(－,3)(2)按要求寫出第二周期非金屬元素構(gòu)成的中性分子的化學(xué)式①平面三角形分子：②三角錐形分子：③四面體形分子：(3)有兩種活性反應(yīng)中間體，它們的粒子中均含有1個碳原子和3個氫原子，依據(jù)圖中給出的這兩種粒子的球棍模型，寫出這兩種活性反應(yīng)中間體的相應(yīng)化學(xué)式：(4)計算下列中心原子的價層電子對數(shù)①SCl2分子中的中心原子的價層電子對數(shù)是②NOeq\o\al(－,3)中的中心原子的價層電子對數(shù)是③PCl5分子中的中心原子的價層電子對數(shù)是(5)計算下列分子或離子中點“·”原子的價層電子對數(shù)。①eq\o(C,\s\do4(·))Cl4________②eq\o(B,\s\do4(·))eCl2________③eq\o(B,\s\do4(·))Cl3________④eq\o(P,\s\do4(·))Cl3________(6)計算下列微粒中點“·”原子的孤電子對數(shù)。①H2eq\o(S,\s\do4(·))________②eq\o(P,\s\do4(·))Cl5________③eq\o(B,\s\do4(·))F3________④eq\o(N,\s\do4(·))H3________(7)三原子分子或離子的常見空間結(jié)構(gòu)有________形和________形兩種；四原子分子或離子的常見空間結(jié)構(gòu)有________形和________形兩種；五原子分子或離子最常見的空間結(jié)構(gòu)是________形。COeq\o\al(2－,3)是平面三角形結(jié)構(gòu)，則離子中的鍵角是________；CBr4分子中，兩個相鄰C—Br鍵的夾角是109°28′，說明CBr4分子的空間結(jié)構(gòu)為________形【分子結(jié)構(gòu)的測定和多樣性價層電子對互斥模型】答案【對點訓(xùn)練1】1．C。解析核磁共振氫譜能分析等效氫的種類，故A錯誤；質(zhì)譜分析相對分子質(zhì)量，故B錯誤；紅外光譜判斷有機物分子中官能團的種類，故C正確；只根據(jù)紫外光譜是不能完全確定物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)，故D錯誤。2．D。解析：有機物樣品的質(zhì)荷比的最大值為該物質(zhì)的相對分子質(zhì)量，根據(jù)有機物樣品的質(zhì)荷比圖可知該物質(zhì)的相對分子質(zhì)量為16，甲醇、丙烷、乙烯、甲烷的相對分子質(zhì)量分別為32、44、28、16，因此該有機物是甲烷?！緦c訓(xùn)練2】1．D。解析：CO2的空間結(jié)構(gòu)為直線形，A不正確；H2O的空間結(jié)構(gòu)為V形，B不正確；NH3的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，C不正確；CH4的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形，D正確。2．(1)V形(2)直線形(3)ad解析：(1)、(2)中可由鍵角直接判斷分子的空間結(jié)構(gòu)。(3)五原子分子CH4可能有平面四邊形和正四面體兩種空間結(jié)構(gòu)，不管為哪種，b、c兩項都成立；若為前者，則鍵角為90°，CH2Cl2有兩種：和；若為后者，則鍵角為109°28′，CH2Cl2只有一種。【對點訓(xùn)練3】1．C。解析：價層電子對互斥模型可用來預(yù)測分子的空間結(jié)構(gòu)，注意實際空間結(jié)構(gòu)要去掉孤電子對，A正確；空間結(jié)構(gòu)與價層電子對相互排斥有關(guān)，所以分子中價層電子對相互排斥決定了分子的空間結(jié)構(gòu)，B正確；中心原子上的孤電子對也要占據(jù)中心原子周圍的空間并參與互相排斥，且孤電子對間排斥力>孤電子對和成對電子對間的排斥力，C錯誤；在多原子分子內(nèi)，兩個共價鍵之間的夾角越大，價層電子對相互排斥力越小，分子越穩(wěn)定，D正確。2．A。解析：根據(jù)價層電子對互斥理論可知，分子中的中心原子的價層電子對數(shù)＝與中心原子結(jié)合的原子數(shù)＋中心原子孤電子對數(shù)。CH4中中心原子的價層電子對數(shù)＝4＋eq\f(1,2)×(4－4×1)＝4；CO2中中心原子的價層電子對數(shù)＝2＋eq\f(1,2)×(4－2×2)＝2；BF3中中心原子的價層電子對數(shù)＝3＋eq\f(1,2)×(3－3×1)＝3；SO3中中心原子的價層電子對數(shù)＝3＋eq\f(1,2)×(6－3×2)＝3。3．C。解析：該有機物中碳原子不存在孤電子對，價層電子對數(shù)＝σ鍵數(shù)，故選C。4．C。解析：SF2分子中，中心原子S的孤電子對數(shù)為eq\f(6－1×2,2)＝2，成鍵電子對數(shù)為2，故價層電子對數(shù)為4，分子的空間結(jié)構(gòu)為V形。5．A。解析：H2S中S原子價層電子對個數(shù)＝2＋eq\f(6－2×1,2)＝4且S原子含有2個孤電子對，則該分子為V形結(jié)構(gòu)；COCl2中C原子價層電子對個數(shù)＝3＋eq\f(4－1×2－2×1,2)＝3且C原子不含孤電子對，該分子為平面三角形結(jié)構(gòu)。6．A3為平面三角形結(jié)構(gòu)，所有原子共平面；NOeq\o\al(－,3)3空間構(gòu)型為三角錐形，該分子中所有原子共平面；NOeq\o\al(－,2)3為平面三角形結(jié)構(gòu)，所有原子共平面；CH42O為V形結(jié)構(gòu)，所有原子共平面；PCl3空間構(gòu)型為三角錐形，該分子中所有原子不共平面，故D錯誤。7．C。解析：由圖可知，X為平面三角形結(jié)構(gòu)，其碳原子應(yīng)該有三對價層電子對，其組成為CHeq\o\al(＋,3)，A項正確、C項錯誤；Y為三角錐形，其碳原子有四對價層電子對，故其組成為CHeq\o\al(－,3)，鍵角比120°小，B、D項正確。8．C。解析：SO2分子中含有孤電子對，不是直線形分子，是V形分子，A錯誤；BF3鍵角為120°，SnF2中有兩個成鍵電子對，一個孤電子對，孤電子對會產(chǎn)生斥力，所以鍵角小于120°，B錯誤；PCl3、NH3是三角錐形分子，PCl5是三角雙錐形分子，D錯誤。9．B。解析：BeCl2分子中，鈹原子含有兩個共價單鍵，不含孤電子對，所以價層電子對數(shù)是2，分子的空間結(jié)構(gòu)為直線形，故A錯誤；由價層電子對互斥模型可知ClOeq\o\al(－,4)中Cl原子的價層電子對數(shù)為4＋eq\f(1,2)×(7＋1－4×2)＝4，無孤電子對，所以ClOeq\o\al(－,4)是正四面體形，故B正確；P4鍵角為60°，CH4鍵角為109°28′，二者都是正四面體分子，故C錯誤；水分子中氧原子形成2個O—H、含有2個孤電子對，空間結(jié)構(gòu)為V形，COeq\o\al(2－,3)的中心原子C原子上含有3個σ鍵，中心原子上的孤電子對數(shù)為eq\f(1,2)×(4＋2－2×3)＝0，所以空間結(jié)構(gòu)為平面三角形，故D錯誤。10．A。解析：CCl4中碳原子價層電子對數(shù)＝4＋eq\f(1,2)×(4－4×1)＝4，所以VSEPR模型為正四面體結(jié)構(gòu)，不含有孤電子對，所以其空間結(jié)構(gòu)為正四面體結(jié)構(gòu)，VSEPR模型與分子空間結(jié)構(gòu)模型一致，故A正確；SO2中孤電子對數(shù)為eq\f(6－2×2,2)＝1，σ鍵電子對數(shù)為2，價層電子對數(shù)＝1＋2＝3，VSEPR模型為平面三角形結(jié)構(gòu)，含有1對孤電子對，空間結(jié)構(gòu)為V形，VSEPR模型與分子空間結(jié)構(gòu)模型不一致，故B錯誤；氨氣分子中氮原子的價層電子對數(shù)＝σ鍵電子對數(shù)＋孤電子對數(shù)＝3＋eq\f(1,2)×(5－3×1)＝4，VSEPR模型為正四面體結(jié)構(gòu)，含有1對孤電子對，所以其空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，VSEPR模型與分子空間結(jié)構(gòu)模型不一致，故C錯誤；水分子中氧原子的價層電子對數(shù)＝2＋eq\f(1,2)×(6－2×1)＝4，VSEPR模型為正四面體結(jié)構(gòu)，含有2對孤電子對，空間結(jié)構(gòu)是V形，VSEPR模型與分子空間結(jié)構(gòu)模型不一致，故D錯誤。11．C。解析：若中心原子A上沒有未用于形成共價鍵的孤電子對，則不存在σ鍵電子對與孤電子對之間的相互排斥。當(dāng)n＝2時，分子的空間結(jié)構(gòu)為直線形；n＝3時，分子的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形；n＝4時，分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形。【課時跟蹤檢測】1．C。解析：核磁共振氫譜用于測定H原子的種類和數(shù)目；質(zhì)譜用于測定有機物的相對分子質(zhì)量；紅外光譜橫坐標(biāo)為波數(shù)，紫外光譜橫坐標(biāo)為波長。2．C。解析：價層電子對數(shù)是σ鍵電子對數(shù)與中心原子上的孤電子對數(shù)之和，中心原子上的孤電子對數(shù)是指沒有成鍵的價電子對數(shù)，其與中心原子價層電子總數(shù)、與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù)及與中心原子結(jié)合的原子數(shù)有關(guān)，A、B、D項錯誤。3．B。解析：NH3的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形。4．D。解析：H2O的價層電子對數(shù)＝σ鍵數(shù)＋eq\f(1,2)(a－xb)＝2＋eq\f(1,2)(6－2×1)＝2＋2＝4，VSEPR模型為正四面體形，去掉孤電子對數(shù)2，空間結(jié)構(gòu)呈V形。5．D。解析：NH3分子為三角錐形分子，N原子位于錐頂，A錯誤；CCl4分子為正四面體形分子，B錯誤；H2O分子為V形結(jié)構(gòu)，C錯誤；CO2分子為直線形，C原子位于兩個O原子連線的中央，D正確。6．C。解析：NOeq\o\al(－,3)中N原子的價層電子對數(shù)為3＋eq\f(1,2)(5＋1－3×2)＝3，沒有孤電子對，NOeq\o\al(－,3)為平面三角形微粒，故A項錯誤、C項正確；ClOeq\o\al(－,3)中氯原子的價層電子對數(shù)為3＋eq\f(1,2)(7＋1－3×2)＝4，孤電子對數(shù)為1，價層電子對互斥模型為四面體形而空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，B、D項錯誤。7．D。解析：NCl3分子原子的最外電子層都滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故A錯誤；白磷的鍵角是60°，故B錯誤；NHeq\o\al(＋,4)呈正四面體形結(jié)構(gòu)，故C錯誤；分子中，孤電子對對成鍵電子對的排斥力大于成鍵電子對對成鍵電子對的排斥力，所以NH3分子中有一對未成鍵的孤電子對，它對成鍵電子的排斥作用較強，故D正確。8．B。解析：CO2和SO3都含有共價鍵，但CO2為直線形分子，SO3為平面三角形，故A錯誤；CH4和SiH4都含有共價鍵，且都是正四面體形，故B正確；BF3和PH3都含有共價鍵，BF3為平面三角形，PH3為三角錐形，故C錯誤；HCl只含共價鍵，NH4Cl含有離子鍵和共價鍵，故D錯誤。9．D。解析：CO2分子中C原子形成2個σ鍵，孤電子對數(shù)為0，為直線形分子，A錯誤；ClOeq\o\al(－,3)中Cl原子形成3個σ鍵，孤電子對數(shù)為eq\f(（7＋1）－（3×2）,2)＝1，為三角錐形離子，B錯誤；SF6中S原子最外層電子數(shù)為6×2＝12，C錯誤；SiF4分子中Si原子形成4個σ鍵，孤電子對數(shù)為0，SOeq\o\al(2－,4)中S原子形成4個σ鍵，孤電子對數(shù)為eq\f(（6＋2）－（4×2）,2)＝0，D正確。10．B3中B原子價層電子對個數(shù)＝3＋eq\f(3－3×1,2)＝3且不含孤電子對，PCl3中P原子價層電子對個數(shù)＝3＋eq\f(5－3×1,2)3分子中S原子價層電子對個數(shù)＝3＋eq\f(6－3×2,2)＝3，不含孤電子對，COeq\o\al(2－,3)離子中C原子價層電子對個數(shù)＝3＋eq\f(4＋2－3×2,2)＝3，不含孤電子對，所以其空間構(gòu)型都是平面三角形，故B正確；C.二氧化硫分子中S原子價層電子對個數(shù)＝2＋eq\f(6－2×2,2)＝3，該分子中含有一個孤電子對，孤電子對和成鍵電子對之間的排斥力大于成鍵電子對之間的排斥力，所以其鍵角小于120°，故C錯誤；D.該分子中S原子價層電子對個數(shù)＝3＋eq\f(6－1×2－2×1,2)＝4且含有一個孤電子對，所以其空間構(gòu)型為三角錐形，故D錯誤。11．D。解析：NOeq\o\al(－,2)的價層電子對的空間結(jié)構(gòu)呈平面三角形，A錯誤；PH3的空間結(jié)構(gòu)呈三角錐形，B錯誤；H3O＋的空間結(jié)構(gòu)呈三角錐形，C錯誤；OF2中心原子的價層電子對的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形且分子的空間結(jié)構(gòu)為V形，D正確。12．C。解析：H2O分子中氧原子采用sp3雜化方式；CO2中碳原子采用sp雜化方式；BeCl2中Be原子采用sp雜化方式。13．D。解析：NHeq\o\al(＋,4)中N原子價層電子對數(shù)為4＋eq\f(5－1－4×1,2)＝4，不含孤電子對，CH4中C原子價層電子對數(shù)為4＋eq\f(4－4×1,2)＝4，不含孤電子對，所以二者都是正四面體結(jié)構(gòu)，故不選A；H3O＋中O原子價層電子對數(shù)為3＋eq\f(6－1－3×1,2)＝4，含有1個孤電子對，NH3中N原子價層電子對數(shù)為3＋eq\f(5－3×1,2)＝4，含有1個孤電子對，所以二者都是三角錐形，故不選B；COeq\o\al(2－,3)中C原子價層電子對數(shù)為3＋eq\f(4＋2－3×2,2)＝3，不含孤電子對，BF3中B原子價層電子對數(shù)為3＋eq\f(3－3×1,2)＝3，不含孤電子對，所以二者都是平面三角形，故不選C；二氧化碳是直線形分子，二氧化硫分子中S原子價層電子對數(shù)為2＋eq\f(6－2×2,2)＝3，含有1個孤電子對，為V形結(jié)構(gòu)，二者結(jié)構(gòu)不相似，故選D。14．B。解析：當(dāng)中心原子在ⅤA族時，AB3分子應(yīng)是三角錐形。當(dāng)中心原子在ⅣA族時，AB4分子是正四面體形，當(dāng)中心原子在ⅣA族時，AB2分子是直線形，當(dāng)中心原子在ⅥA族時，AB2分子是V形。15．A。解析：R原子最外層有5個電子，形成5對共用電子對，所以RCl5中R的最外層電子數(shù)為10，不滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故選A；上下兩個頂點與中心R原子形成的鍵角為180°，中間為平面三角形，構(gòu)成三角形的鍵角為120°，頂點與平面形成的鍵角為90°，所以鍵角(Cl—R—Cl)有90°、120°、180°幾種，故不選B；RCl5eq\o(=,\s\up7(△))RCl3＋Cl2↑，則RCl5受熱后會分解生成分子空間結(jié)構(gòu)呈三角錐形的RCl3，故不選C；鍵長越短，鍵能越大，鍵長不同，所以鍵能不同，故不選D。16．D。解析：H2O2中的每個氧原子有6個價電子，形成了2個σ鍵，故還有4個電子沒有成鍵，孤電子對數(shù)為2，價層電子對數(shù)為4，C項錯誤、D項正確；以氧為中心的三個原子呈V形結(jié)構(gòu)，H2O2中相當(dāng)于有兩個V形結(jié)構(gòu)，故不可能是直線形或三角錐形分子，A、B項錯誤。17．C18．B。解析：①BCl3中中心B原子為sp2雜化，鍵角為120°；②NH3中中心N原子為sp3雜化，NH3分子中有孤電子對存在，使鍵角小于109°28′；③H2O中中心O原子為sp3雜化，H2O分子中存在兩個孤電子對，使鍵角比NH3分子的鍵角還??；④PCleq\o\al(＋,4)中中心P原子為sp3雜化，鍵角為109°28′；⑤HgCl2中中心Hg原子為sp雜化，鍵角為180°；綜上，鍵角由大到小的順序為⑤①④②③。19．A。解析：兩種模型相同，說明中心原子的價電子均參與成鍵，無孤電子對存在。20．C。解析：PCl3中P原子含有的孤電子對數(shù)是eq\f(5－1×3,2)＝1，σ鍵電子對數(shù)為3，P的價層電子對數(shù)為4，VSEPR模型為正四面體形，PCl3的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，不選A；H3O＋中O原子含有的孤電子對數(shù)是eq\f(6－1－1×3,2)＝1，σ鍵電子對數(shù)為3，O的價層電子對數(shù)為4，VSEPR模型為正四面體形，H3O＋的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，不選B；HCHO中碳原子含有的孤電子對數(shù)是eq\f(4－1×2－2×1,2)＝0，σ鍵電子對數(shù)為3，C的價層電子對數(shù)為3，VSEPR模型為平面三角形，甲醛的空間結(jié)構(gòu)是平面三角形，選C；PH3中P原子含有的孤電子對數(shù)是eq\f(5－1×3,2)＝1，σ鍵電子對數(shù)為3，P的價層電子對數(shù)為4，VSEPR模型為正四面體形，PH3的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形，不選D。21．(1)①④⑥⑦(2)①④⑦(3)③⑧(4)②⑤⑥解析：