考点05 分子的空间结构——2022-2023学年高二化学下学期期末复习考点精练学案（人教版2019选择性必修2）

必考点05  分子的空间结构

题型一  分子结构的测定和多样性

例1．（2023春·江苏宿迁·高二泗阳县实验高级中学校考阶段练习）已知某有机物A的红外光谱和核磁共振氢谱如图所示，下列说法中错误的是

A．由红外光谱可知，该有机物中至少有三种不同的化学键

B．由核磁共振氢谱可知，该有机物分子中有三种不同化学环境的氢原子

C．仅由A的核磁共振氢谱无法得知其分子中的氢原子总数

D．若A的化学式为C2H6O，则其结构简式为CH3－O－CH3

例2．（2023春·江苏连云港·高二统考期中）仪器分析法对有机化学的研究至关重要。下列说法错误的是

A．元素分析仪是将有机物在氧气中充分燃烧后对燃烧产物进行自动分析，以确定有机物最简式

B．图-1是有机物甲的红外光谱，该有机物中至少有三种不同的化学键

C．图-2是有机物乙的质谱图，有机物乙的相对分子质量为78

D．图-3①和图-3②是分子式为的两种有机物的1H核磁共振谱图，图-3②为二甲醚

例3．（2023·浙江·诸暨中学高二期中）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

例4．（2023秋·四川绵阳·高二四川省绵阳南山中学校考阶段练习）六氟化硫分子呈正八面体结构(如图所示)，在高电压下仍有良好的绝缘性，性质稳定，在电器工业方面有着广泛的用途，但逸散到空气中会引起强温室效应，下列有关六氟化硫的推测正确的是

A．各原子均为8电子稳定结构 B．S原子轨道杂化方式与中的S一样

C．六氟化硫分子中只含极性键 D．键是键，键长可能不相等

【解题技巧提炼】

1．分子结构的测定

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。

红外光谱可分析分子中含有何种化学键或官能团的信息；现代化学常利用质谱仪测定分子的相对分子质量。

2．常见分子空间结构

(1)三原子分子

(2)四原子分子

(3)五原子分子

(4)其他多原子分子的空间结构

题型二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系

例1．（2023秋·海南儋州·高二校考期末）下列关于杂化轨道的说法错误的是(　　)

A．并不是所有的原子轨道都参与杂化

B．同一原子中能量相近的原子轨道参与杂化

C．杂化轨道能量集中，有利于牢固成键

D．杂化轨道都用来成键

例2．（2023春·山东菏泽·高二校考开学考试）下列关于杂化轨道的叙述正确的是(　　)

A．杂化轨道可用于形成σ键，也可用于形成π键

B．杂化轨道可用来容纳未参与成键的孤电子对

C．NH3中N原子的sp3杂化轨道是由N原子的3个p轨道与H原子的1个s轨道杂化而成的

D．在乙烯分子中1个碳原子的3个sp2杂化轨道与3个氢原子的s轨道重叠形成3个C—H σ键

例3．（2023秋·湖北武汉·高二校联考期末）氯元素有多种化合价，可形成等微粒。下列说法错误的是

A．中Cl原子的杂化方式均为杂化

B．基态原子核外电子的空间运动状态有9种

C．键角：

D．的空间构型为V形，分子中的化学键的键长和键角可以通过X射线衍射实验获得

例4．（2023秋·四川绵阳·高二四川省绵阳江油中学校考期中）下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是

A．CO2与SO2 B．CH4与NH3

C．BeCl2与BF3 D．C2H6与C2H2

【解题技巧提炼】

1．杂化轨道类型与分子空间结构的关系

(1)当杂化轨道全部用于形成σ键时，分子或离子的空间结构与杂化轨道的空间结构相同。

(2)当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，孤电子对对成键电子对的排斥作用，会使分子或离子的空间结构与杂化轨道的形状有所不同。

2．判断中心原子杂化轨道类型的三种方法

(1)根据杂化轨道数目判断

杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对，而两个原子之间只能形成一个σ键，故有下列关系：杂化轨道数目＝价层电子对数目＝σ键电子对数目＋中心原子的孤电子对数目，再由杂化轨道数目确定杂化类型。

(2)根据杂化轨道的空间分布判断

①若杂化轨道在空间的分布为正四面体或三角锥形，则中心原子发生sp3杂化。

②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则中心原子发生sp2杂化。

③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则中心原子发生sp杂化。

(3)根据杂化轨道之间的夹角判断

①若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则中心原子发生sp3杂化。

②若杂化轨道之间的夹角为120°，则中心原子发生sp2杂化。

③若杂化轨道之间的夹角为180°，则中心原子发生sp杂化。

题型一  分子结构的测定和多样性

1．（2023秋·四川宜宾·高二校考阶段练习）下列分子的VSEPR模型与分子立体结构模型一致的是

A．NH3 B．CCl4 C．H2O D．PCl3

2．（2023春·高二单元测试）用价层电子对互斥模型可以判断许多分子或离子的空间结构，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是

A．SO中心原子的价层电子对数为3，是平面三角形结构

B．BF3键角为120°，SnBr2的键角大于120°

C．CH2O是平面三角形的分子

D．PCl3、PCl5都是三角锥形的分子

3．（2023秋·四川遂宁·高二遂宁中学校考期中）用价层电子对互斥理论预测H2S和AlCl3的立体结构，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

4．（2023春·重庆江津·高二校考期中）下列说法中正确的是

A．NO2、SO2、BF3、NCl3分子中每原子的最外层电子都满足了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．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

题型二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系

1．（2023秋·重庆沙坪坝·高二重庆八中校考阶段练习）下列描述中错误的是

A．和的中心原子杂化方式不同

B．和的具有相同的空间构型

C．和的中心原子均不满足8电子构型

D．三氧化硫的三聚分子()中S原子的杂化轨道类型为杂化

2．（2023秋·重庆沙坪坝·高二重庆一中校考期中）价电子对互斥模型(模型)可有效解释和预测分子的空间构型，下列解释均正确的是

3．（2023秋·四川内江·高二四川省内江市第六中学校考期中）下列分子或离子的立体构型和中心原子的杂化方式均正确的是

A．AsH3　平面三角形　sp3杂化 B．H3O+　 平面三角形　sp2杂化

C．H2Se　V形　sp3杂化 D．CO　三角锥形　    sp3杂化

4．（2023秋·上海浦东新·高二上海市建平中学校考阶段练习）下列关于杂化轨道的叙述中，不正确的是

A．CH2=CH－CH=CH2分子中所有碳原子均采取sp2杂化成键

B．杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对

C．SO2和C2H4分子中的中心原子S和C是通过sp2杂化轨道成键

D．中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子一定为四面体结构

1．（2021·全国·高二单元测试）下列有机物分子中的碳原子既有sp3杂化又有sp杂化的是

A．CH3CH=CH2 B．CH3-C≡CH C．CH3CH2OH D．CH≡CH

2．下列分子和离子中，中心原子价层电子对的几何构型为四面体型且分子或离子的立体构型为V形的是

A．SO2 B．H3O+ C．BeCl2 D．OF2

3．下列分子中，其空间构型说法错误的是

A．NH3的空间构型属于三角锥形 B．CH4、白磷(P4)的空间构型都属于正四面体形

C．苯、甲苯中所有的原子都共平面 D．乙烯、氯乙烯中所有的原子都共平面

4．（2021·四川省绵阳南山中学高二期中）在半导体生产或灭火剂的使用中，会向空气逸散气体，如、、，它们虽是微量的，有些却是强温室气体，下列推测不正确的是

A．在中的溶解度比在水中大

B．存在手性异构

C．熔点：

D．由价层电子对互斥理论可确定的构型为四面体，原子是杂化

5．下表中各粒子对应的空间结构及杂化方式均正确的是 (　　)

6．（2021·辽宁·沈阳市第一二〇中学高二期中）由短周期前10号元素组成的物质T和X有如图所示的转化。X不稳定，易分解。下列有关说法正确的是

A．为使该转化成功进行，Y可以是酸性KMnO4溶液

B．等物质的量的T、X分子中含有键的数目均为NA

C．T分子中含有p-p键，该键的特征是轴对称，可旋转

D．T分子的空间结构为三角锥形

7．(双选)化合物A是一种新型锅炉水除氧剂,其结构式如图所示:,下列说法正确的是(　　)

A.碳、氮原子的杂化类型相同

B.氮原子与碳原子分别为sp3杂化与sp2杂化

C.1 mol A分子中所含σ键的数目为11NA

D.编号为a的氮原子和与其成键的另外三个原子在同一平面内

8．价电子对互斥(简称VSEPR)理论可用于预测简单分子的空间结构。请回答下列问题：

(1)利用价电子对互斥理论推断下列分子或离子的空间结构：

①___________；  ②___________；   ③___________；

④___________；  ⑤HCHO___________；   ⑥HCN___________。

(2)利用价电子对互斥理论推断键角的大小：

①甲醛分子中的键角___________(填“＞”“＜”或“=”，下同)120°；

②分子中的键角___________120°；

③分子中的键角___________109°28′。

(3)有两种活性反应中间体微粒，它们的微粒中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据图所示的这两种微粒的球棍模型，写出相应的化学式：

A：___________；B：___________。

(4)按要求写出第2周期非金属元素组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___________。

9．回答下列填空：

（1）有下列分子或离子：①CS2，②PCl3，③H2S，④CH2O，⑤H3O＋，⑥NH4+，⑦BF3，⑧SO2。粒子的立体构型为直线形的有________(填序号，下同)；粒子的立体构型为V形的有________；粒子的立体构型为平面三角形的有________；粒子的立体构型为三角锥形的有____；粒子的立体构型为正四面体形的有____。

（2）俗称光气的氯代甲酰氯分子(COCl2)为平面三角形，但C—Cl键与C=O键之间的夹角为124.3°；C—Cl键与C—Cl键之间的夹角为111.4°，解释其原因：____。

10.20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:

(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:  　。 

(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)。