2020高中化学课时跟踪训练8形形色色的分子价层电子对互斥理论含解析 人教版选修3

2020高中化学课时跟踪训练8形形色色的分子价层电子对互斥理论含解析 人教版选修3

课时跟踪训练(八)‎ ‎[基础巩固]‎ ‎1．(双选)能说明CH4分子的5个原子不在同一平面而为正四面体结构的是(　　)‎ A．两个键之间的夹角为109°28′‎ B．C－H键为极性共价键 C．4个C—H键的键能、键长相同 D．二氯甲烷没有同分异构体 ‎[解析]　CH4分子的空间结构由两个键之间的夹角决定，只有正四面体结构中，键角才为109°28′。分子的空间构型与共价键的极性无关。同样二氯甲烷没有同分异构体也说明了CH4分子为正四面体结构，如果为平面结构，则二氯甲烷就存在两种构型。C项中因为同为C－H键，不论分子构型如何，它们的键能、键长都相等。‎ ‎[答案]　AD ‎2．用VSLPR模型预测下列分子或离子的立体结构，其中不正确的是(　　)‎ A．NH为正四面体形 B．CS2为直线形 C．HCN为V型 D．PCl3为三角锥形 ‎[解析]　NH、CS2、HCN中心原子上的价电子都用于形成共价键，没有孤电子对，所以其构型分别为正四面体形、直线形、直线形；PCl3中心P原子上有一对孤电子对，未用于形成共价键，其空间构型为三角锥形。‎ ‎[答案]　C ‎3．下列分子呈平面三角形的是(　　)‎ A．HgCl2 B．BF3‎ C．TeCl4 D．SF6‎ ‎[解析]　平面三角形的分子构型符合AB3型，这是确定分子构型的一种简单方法。‎ ‎[答案]　B ‎4．据报道，大气中存在一种潜在的温室气体SF5—CF3，虽然其数量有限，但它是已知气体中吸热最高的气体。关于SF5—CF3的说法正确的是(　　)‎ A．分子中有σ键也有π键 B．所有原子在同一平面内 C．CF4与CH4都是正四面体结构 D．0.1 mol SF5－CF3分子中电子数为8 mol ‎[解析]　A项，分子中都是σ键，无π键，错误；B项，碳原子与其相连的四个原子形成四面体结构，不可能所有原子共平面；C项，正确；D项，一个分子中有94个电子，错误。‎ ‎[答案]　C 8‎ ‎5．(双选)六氟化硫分子呈正八面体形(如图所示)，在高电压下仍有良好的绝缘性，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．六氟化硫易燃烧生成二氧化硫 B．六氟化硫中各原子均达到8电子稳定结构 C．六氟化硫分子中的S－F键都是σ键，且键长、键能都相等 D．六氟化硫分子中只含极性键 ‎[解析]　A项，SF6分子中，S和F的化合价分别是＋6和－1，S的化合价已达到最高价，不会再升高，而F的氧化性比O强，所以六氟化硫不易燃烧，A错；B项，SF6分子中的硫原子并不是8电子稳定结构，氟原子满足8电子稳定结构，B错；C项，SF6分子中只有S－F共价单键，均为σ键，C对；D项，SF6分子中的S－F全为极性共价键，D对。‎ ‎[答案]　CD ‎6．用VSEPR模型预测下列分子或离子的立体结构，其中正确的是(　　)‎ A．NH为正四面体形 B．CS2为V形 C．HCN为V形 D．PCl3为平面三角形 ‎[解析]　A项，NH中心原子上的价电子都用于形成共价键，无孤电子对，其价层电子对数为4，其构型为正四面体形，对；B项，CS2中心原子的价层电子对数为2，无孤电子对，其构型为直线形，错；C项，HCN中心原子的价层电子对数为2，无孤电子对，其构型为直线形，错；D项，PCl3中心原子的价层电子对数为4，其中孤电子对数为1，其构型为三角锥形，错。‎ ‎[答案]　A ‎7．若ABn的中心原子A上没有孤电子对，运用价层电子对互斥模型，下列说法正确的是(　　)‎ A．若n＝2，则分子的立体构型为V形 B．若n＝3，则分子的立体构型为三角锥形 C．若n＝4，则分子的立体构型为正四面体形 8‎ D．以上说法都不正确 ‎[解析]　若中心原子A上没有未用于成键的孤电子对，则根据斥力最小的原则，当n＝2时，分子结构为直线形；n＝3时，分子结构为平面三角形；n＝4时，分子结构为正四面体形，这样排列的结果是：周围成键的原子与原子之间、未成键电子与未成键电子之间、成键原子与未成键电子之间距离最大，排斥力最小。‎ ‎[答案]　C ‎8．下列说法中，正确的是(　　)‎ A．由分子构成的物质中一定含有共价键 B．形成共价键的元素不一定是非金属元素 C．正四面体结构的分子中的键角一定是109°28′‎ D．CO2和SO2都是直线形分子 ‎[解析]　由分子构成的物质中不一定有共价键，如He；AlCl3中Al与Cl间以共价键结合，但Al为金属元素；P4为正四面体结构，键角为60°；CO2分子的中心原子无孤电子对，为直线结构，而SO2分子的中心原子有孤电子对，为V形结构。‎ ‎[答案]　B ‎9．下列说法中正确的是(　　)‎ A．NO2、SO2、BF3、NCl3分子中没有一个分子中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 ‎[解析]　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为正四面体分子，但其键角为60°，B错误；NH为正四面体结构而非平面正方形结构，C错误；NH3分子电子式为H∶∶H，有一对未成键电子，由于未成键电子对与成键电子对排斥作用，使其键角为107°，呈三角锥形，D正确。‎ ‎[答案]　D ‎10．下列说法中，正确的是(　　)‎ A．由分子构成的物质中一定含有共价键 B．形成共价键的元素一定是非金属元素 C．正四面体结构的分子中的键角一定是109°28′‎ 8‎ D．不同的原子的化学性质可能相同 ‎[解析]　分子构成的物质中不一定有共价键，如稀有气体。AlCl3中Al与Cl间以共价键结合，但Al为金属元素；白磷(P4)为正四面体结构，键角为60°；同位素的原子，如H、H为不同的原子，但化学性质相同。‎ ‎[答案]　D ‎11．已知A、B、C、D、E代表五种元素。A元素的三价离子3d能级处于半充满；B元素原子的最外层电子数是内层电子总数的2倍；C的原子轨道中有2个未成对的电子，且与B可形成两种常见的气体；D的原子序数小于A，D与C可形成DC2和DC3两种分子，且DC2是极性分子，DC3是非极性分子；E是短周期元素中除了稀有气体外原子半径最大的元素。试回答下列问题：‎ ‎(1)写出A元素基态原子的电子排布式______________________。‎ ‎(2)B、C、D三种元素的电负性由大到小的顺序为________(写元素符号)。‎ ‎(3)E与C以11形成的物质的电子式为________。‎ ‎(4)用VSEPR理论判断DC3分子的空间立体结构为________。‎ ‎(5)元素周期表中第一电离能最大的元素是________(填元素符号)。‎ ‎[解析]　A元素的三价离子3d能级处于半充满，即为3d5，则它的原子价电子构型为3d64s2，故为Fe元素；由“B元素原子的最外层电子数是内层电子总数的2倍”推出，B为C元素；由“C的原子轨道中有2个未成对的电子，且与B可形成两种常见的气体”推出，C为O元素；由“D的原子序数小于A，D与C可形成DC2和DC3两种分子，且DC2是极性分子，DC3是非极性分子”推出，D为S元素；由“E是短周期元素中除了稀有气体外原子半径最大的元素”可推出，E为Na元素。‎ ‎(1)A元素基态原子的电子排布式为1s22s22p63s23p63d64s2。‎ ‎(2)B、C、D分别对应的是C、O、S元素，它们的电负性由大到小的顺序为O>S>C。‎ ‎(3)E与C以11形成的物质是Na2O2。‎ ‎(4)根据VSEPR理论＝3，故SO3的空间立体结构为正三角形。‎ ‎(5)在元素周期表中第一电离能最大的元素是He。‎ ‎[答案]　(1)1s22s22p63s23p63d64s2‎ ‎(2)O＞S＞C ‎(3) ‎ ‎(4)正三角形　(5)He ‎12．(1)写出具有10个电子，两个或两个以上原子核的离子的符号________、________、________、________。‎ 8‎ ‎(2)写出具有18个电子的无机化合物的化学式________、________、________、________。‎ ‎(3)在(1)(2)题涉及的粒子中，空间构型为正四面体形的有________；为三角锥形的有________。‎ ‎[解析]　第二周期元素的氢化物具有10个电子，其分子结合一个H＋或电离出一个H＋后，形成阴阳离子所具有的电子数不变，离子符号为NH、H3O＋、NH、OH－，类比推导或根据等电子原理推出：NH与CH4，H3O＋与NH3，NH与H2O的空间构型分别相同，依次为正四面体形、三角锥形、V形。‎ 第三周期元素的氢化物分子中具有18个电子，第二周期元素形成R2Hx型化合物，如C2H6、H2O2等，也具有18个电子。符合条件的分子有：H2O2、SiH4、PH3、H2S、HCl，由等电子原理分析，SiH4为正四面体形，PH3为三角锥形。‎ ‎[答案]　(1)OH－　NH　H3O＋　NH ‎(2)H2S　PH3　SiH4　HCl ‎(3)NH、SiH4　H3O＋、PH3‎ ‎13．(1)CNS－、NO具有相同的通式：AX2，它们的价电子总数都是16，因此它们的结构与由第二周期两元素组成的________分子的结构相同，呈________形，NO的中心原子的价电子数为________。‎ ‎(2)CO、NO等微粒具有相同的通式：________，它们的价电子总数都是________，因此它们与由第ⅥA族两元素组成的________分子的结构相同，呈________形，CO中心原子的价层电子对数为________。‎ ‎[解析]　互为等电子体应满足的条件：在微粒的组成上，微粒所含原子数目相同；在微粒的构成上，微粒所含价电子数目相同；在微粒的结构上，微粒中原子的空间排列方式相同。(1)中CNS－、NO的原子个数都为3，N－、S的价电子数与O原子相同，均为6，N＋与C原子的价电子数相同，均为4，两者的价电子总数与CO2相同，都是16，所以CNS－、NO与CO2为等电子体。(2)中CO、NO－ 3的原子个数都为4，C2－、N－的价电子数与S原子相同，均为6，所以CO、NO与SO3为等电子体。‎ ‎[答案]　(1)CO2　直线　4　(2)AX3　24　SO3　平面三角　3‎ ‎14．为了解释和预测分子的空间构型，科学家在归纳了许多已知的分子空间构型的基础上，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分子的立体构型是平面三角形，而NF3分子的立体构型是三角锥形的原因是________________________________。‎ ‎[解析]‎ 8‎ ‎　多原子分子的中心原子的价层电子均是未成对电子时，和其他原子全部形成化学键，若有成对电子，则以孤电子对的形式存在，故价层电子对互斥理论把分子按中心原子的成键情况分成两类。BF3的中心原子是B原子，共有三个价电子，全部用于成键，根据价电子对互斥应为平面三角形最稳定；NF3分子的中心原子是N原子，有五个价电子，只用了三个成键，还有一对孤电子对，根据价电子对互斥模型，孤电子对参与价键的排斥，使三个共价键偏离平面三角形而形成三角锥形。‎ ‎[答案]　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　B　N　BF3分子中B原子的3个价电子都与F原子形成共价键而呈平面三角形，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 ‎15．价层电子对互斥理论(简称VSEPR理论)可用于预测简单分子的立体构型。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，均匀地分布在中心原子周围的空间；‎ Ⅱ.分子的空间构型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)根据要点Ⅰ可以画出AXnEm的VSEPR理想模型，请填写下表：‎ n＋m ‎2‎ VSEPR理想模型 正四面体形 价层电子对之间的理想键角 ‎109°28′‎ ‎(2)请用VSEPR模型解释CO2为直线形分子的原因：_________；‎ ‎(3)H2O分子的立体构型为________，请你预测水分子中∠H－O－H的大小范围并解释原因：______________________________；‎ ‎(4)用价层电子对互斥理论(VSEPR)判断下列分子或离子的空间构型：‎ 分子或离子 SnCl2‎ CCl4‎ ClO 立体构型 ‎[解析]　AXnEm中n＋m＝2时，最理想的模型是直线形，键角是180°；若是正四面体，n＋m＝4；CO2属AX2E0，n＋m＝2，故为直线形。水分子属AX2E2，n＋m 8‎ ‎＝4，有两对孤电子对，应是V形。又由于孤电子对的作用力强于成键的共用电子对，所以使其角度小于109°28′。‎ ‎[答案]　(1)‎ n＋m ‎2‎ ‎4‎ VSEPR理想模型 直线形 正四面体形 价层电子对之间的理想键角 ‎180°‎ ‎109°28′‎ ‎(2)CO2属AX2E0，n＋m＝2，故为直线形 ‎(3)V形　水分子属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)‎ 分子或离子 SnCl2‎ CCl4‎ ClO 立体构型 V形 正四面体形 正四面体形 ‎[能力提升]‎ ‎16．科学家最近研制出有望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(如图所示)。已知该分子中N－N－N键角都是108.1°，下列有关N(NO2)3的说法正确的是(　　)‎ A．N(NO2)3分子的立体构型是平面三角形 B．分子中四个氮原子共平面 C．该分子中的中心氮原子上还有一对孤电子对 D．15.2 g该物质含有6.02×1022个原子 ‎[解析]　N(NO2)3分子中的中心原子N上有一对未成键的孤电子对，σ键电子对为3，所以立体构型应为三角锥形，故A错误；N(NO2)3的分子结构与NH3相似，分子中四个氮原子构成三角锥形，故B错误；该分子中N－N－N键角都是108.1°，立体构型为三角锥形，中心氮原子还有一对孤电子对，故C正确；因为1个N(NO2)3分子含有10个原子，15.2 g该物质，即0.1 mol，含有6.02×1023个原子，故D错误。‎ ‎[答案]　C ‎17．用价层电子对互斥模型推测下列分子的立体构型。‎ ‎(1)H2Se________；(2)BBr3________；‎ ‎(3)CHCl3________；(4)SiF4________。 ‎ ‎[解析]　根据原子的最外层电子排布，可以判断出本题中各分子的中心原子上的孤电子对数和σ键电子对数为：‎ 8‎ 化学式 H2Se BBr3‎ CHCl3‎ SiF4‎ 中心原子上的 孤电子对数 ‎2‎ ‎0‎ ‎0‎ ‎0‎ 中心原子的 σ键电子对数 ‎2‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎4‎ 价层电子对数 ‎4‎ ‎3‎ ‎4‎ ‎4‎ H2Se略去两对孤电子对，立体构型均为V形，BBr3为平面三角形；CHCl3分子中由于H原子和Cl原子不同，不能形成正四面体形；SiF4为正四面体形。‎ ‎[答案]　(1)V形　(2)平面三角形　(3)四面体形　(4)正四面体形 8‎