高中化学选择性必修2（人教版2019） 第二章 第二节第一课时　分子结构的测定　多样的分子空间结构　价层电子对互斥模型

 [课 时 分 层 作 业(七)]

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1．2013年诺贝尔化学奖授予美国科学家马丁·卡普拉斯、迈克尔·莱维特、阿里耶·瓦谢勒，以表彰他们“在开发多尺度复杂化学系统模型方面所做的贡献”。这种用电脑取代木棒作试验模型，催生了现代化学研究手段的一次新飞跃。下列不属于现代化学对物质结构进行研究的手段的是(　　 )

A．X射线　　　　　　　 B．天平

C．质谱     D．核磁共振

B　[现代化学测定物质结构的方法有核磁共振、红外光谱、质谱法、X射线等，天平称量不属于现代化学研究重要手段。]

2．下图是有机物A的质谱图，则A的相对分子质量是(　　 )

A．29　　　 B．43　　　

C．57　　　 D．72

D　[由有机物A的质谱图可以看出，质荷比最大为72，故A的相对分子质量为72。]

3．下列分子或离子中中心原子未用来成键的电子对最多的是(　　 )

A．NH     B．NH3

C．H2O     D．BCl3

C　[NH中各原子的最外层电子全部参与成键，NH3中N的最外层上有1对电子未参与成键，H2O中O上有2对电子未参与成键，BCl3的中心原子B的外层电子全部参与成键。]

4．下列分子或离子的中心原子上带有一对孤电子对的是(　　)

①BeCl2　②CH4　③NH3　④CH2O  ⑤SO2　⑥H2S　⑦C　⑧N

A．①②③⑤⑥⑦     B．③⑦⑧

C．④⑥⑧     D．③⑤

D　[①BeCl2中孤电子对数＝＝0；②CH4中孤电子对数＝＝0；③NH3中孤电子对数＝＝1；④CH2O中孤电子对数＝＝0；⑤SO2中孤电子对数＝＝1；⑥H2S中孤电子对数＝＝2；⑦C单质中孤电子对数为0；⑧N原子中孤电子对数为0，分子或离子的中心原子上带有一对孤电子对的是③⑤，故选D。]

5．下列分子中，价层电子对互斥模型与分子的空间结构模型相同的是(　　 )

①CH2O　②CO2　③NCl3　④H2S

A．①②     B．②③

C．③④     D．①④

A　[两种模型相同，说明中心原子的价电子均参与成键，无孤电子对存在。故选A。]

6．下列有关H3O＋与NH的说法正确的是(　　 )

A．价层电子对互斥模型相同

B．中心原子孤电子对数相同

C．空间结构相同

D．键角相同

A　[H3O＋与NH的价层电子对数均为4，A正确；H3O＋与NH中心原子孤电子对数分别为1和0，B错误；H3O＋与NH分别属于三角锥形、正四面体形，C错误；H3O＋与NH分别属于三角锥形、正四面体形，所以键角不同，D错误。]

7．下列说法中正确的是(　　 )

A．NO2、BF3、NCl3分子中原子的最外层电子都不满足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．NH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

D　[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错误；P4为正四面体形分子，但其键角为60°，B错误；NH为正四面体形结构而非平面正方形结构，C错误；NH3分子电子式为，有一对未成键的孤电子对，由于孤电子对对成键电子的排斥作用，使其键角为107°，呈三角锥形，D正确。]

8．硫化氢(H2S)分子中，两个H—S键的夹角都接近90°，说明H2S分子的空间结构为__________；二氧化碳(CO2)分子中，两个C===O键的夹角是180°，说明CO2分子的空间结构为________________；甲烷(CH4)分子中，任意两个C—H键的夹角都是109°28′，说明CH4分子的空间结构为____________________。

解析　用键角可直接判断分子的空间结构。三原子分子键角为180°时为直线形，小于180°时为V形。五原子分子、键角约109°28′时，空间结构为正四面体形。

答案　V形　直线形　正四面体形

9．(1)利用VSEPR模型推断分子或离子的空间结构。

ClO：________；CS2：________；AlBr3(共价分子)：________。

(2)有两种活性反应中间体粒子，它们的粒子中均含有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：

________　　　________

(3)按要求写出第二周期非金属元素的原子构成的中性分子的化学式。

平面形分子______，三角锥形分子______，四面体形分子________。

解析　ClO是AB4型，成键电子对数是4，为正四面体形。CS2是AB2型，成键电子对数是2，是直线形。AlBr3是AB3型，成键电子对数是3，是平面三角形。AB3型，中心原子无孤电子对的呈平面三角形，有1个孤电子对的呈三角锥形，所以分别是CH、CH。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。

答案　(1)正四面体形　直线形　平面三角形　(2)CH　CH　(3)BF3　NF3　CF4

10．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。请回答下列问题：

(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2＋×(6－1×1－1×1)，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

解析　由题意可推知D、E、X、Y、Z分别为C、N、Si、S、Cl。HClO中氧原子是中心原子，价层电子对数＝2＋×(6－1×1－1×1)＝4，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。

答案　(1)H—Cl　V形　(2)3s23p4　平面三角形　(3)SiCl4　109°28′　(4)c

11．硫化羰(分子式为COS)是一种有臭鸡蛋气味的无色气体，可视为由一个硫原子取代了CO2分子中的一个氧原子后形成的，下列有关硫化羰的说法正确的是(　　 )

A．硫化羰的结构式为C===O===S

B．分子中三个原子位于同一直线上

C．中心原子价层电子对数为4

D．分子是V形结构

B　[由题干信息可知，硫化羰的中心原子是碳，结构式为O===C===S，中心原子价层电子对数是2，属于直线形分子，故B项正确。]

12．下列微粒中，VSEPR模型与其他微粒不同的是(　　)

A．H2O     B．PH3

C．CCl4     D．NO

D　[A.H2O中的O原子价层电子对数是2＋＝4，且含有2个孤电子对，VSEPR模型是四面体形；B.PH3中的P原子价层电子对数是3＋＝4，且含有1个孤电子对，VSEPR模型是四面体形；C.CCl4中的C原子价层电子对数是4＋＝4，且不含有孤电子对，VSEPR模型是正四面体形；D.NO中的N原子价层电子对数是3＋＝3，且不含有孤电子对，VSEPR模型是平面三角形；故选D。]

13．下图为常见的分子结构图，据此判断下列说法中正确的是(　　 )

A．正四面体结构的分子中键角一定是109°28′

B．白磷与B12分子中键角相等

C．S8分子中键角大于CO2分子中键角

D．CCl4与CH4均为正四面体分子， 空间填充模型相同

B　[白磷为正四面体，但是键角为60°，A错误；白磷与B12分子中键角均为60°，B正确；S8分子中键角小于180°，而CO2分子为直线形，键角为180°，C错误；CCl4与CH4均为正四面体分子，但是原子半径Cl>C>H，所以空间填充模型不同，D错误。]

14．回答下列问题：

(1)图(a)为S8的结构，其硫原子的杂化轨道类型为____________。

(2)气态三氧化硫以单分子形式存在，其分子的空间结构为__________；固体三氧化硫中存在如图(b)所示的三聚分子，该分子中S原子的杂化轨道类型为__________。

(3)COCl2分子中所有原子均满足8电子构型，COCl2分子中σ键和π键的个数比为____________，中心原子的杂化方式为__________。

(4)As4O6的分子结构如图所示，其中As原子的杂化方式为__________________。

(5)AlH中，Al原子的轨道杂化方式为__________________。

解析　(1)S8的S原子价层电子对数是2＋＝4，所以硫原子的杂化轨道类型为sp3杂化。

(2)SO3的中心原子价层电子对数是3＋＝3，无孤电子对，根据价层电子对互斥理论可判断出气态SO3的立体结构为平面三角形；固体三氧化硫的三聚分子中S原子形成4个化学键，价层电子对数是4，所以在该分子中S原子的杂化轨道类型为sp3杂化。

(3)COCl2分子中所有原子均满足8电子构型，在COCl2分子中含有3个σ键和1个π键，COCl2分子中的σ键和π键个数比为3∶1；在COCl2分子中的中心C原子形成3个σ键，故采用sp2杂化类型。

(4)As4O6的分子中As原子形成3个As—O键，含有1个孤电子对，杂化轨道数目为4，为sp3杂化。

(5)AlH中Al原子孤电子对数＝＝0，杂化轨道数目＝4＋0＝4，为sp3杂化。

答案　(1)sp3　(2)平面三角形　sp3　(3)3∶1　sp2　(4)sp3　(5)sp3