1、研究与实践：制作分子的空间结构模型(针对教材P49“研究与实践”)材料一、分子结构表示分子的空间构型，如 DNA 的空间结构就是双螺旋结构。分子一般是由多个原子构成的，而原子之间不是简单的堆积成分子，而是有一定的顺序，具有空间结构。如甲烷分子(CH4)，它呈现一个空间正四面体的结构，碳原子位于四面体的中心，四个氢分布在四个角上，每个甲烷分子都是这样相同的结构。如图所示是用橡皮泥、牙签制作的 CH4、H2O、CO2、NH3 分子的空间结构。材料二、氯化物是重要的化工原料，其中 PCl3、PCl5 是有机合成中重要的催化剂。PCl5 分子的空间构型为三角双锥形，“三角”是一个正三角形的三个顶点，等
2、价的三个点，“双锥”是对称的两个锥顶(如图所示)。材料三、锡是第A 族的元素，是一种略带蓝白色的具有金属光泽的低熔点金属元素。早在远古时代，人们便发现并使用锡了。在我国的一些古墓中，便常发掘到一些锡壶、锡烛台之类锡器。据考证，我国周朝时，锡器的使用已十分普遍了。在埃及的古墓中，也发现有锡制的日常用品。虽然锡和碳一样能生成四氯化物如SnCl4，但 SnCl4 又不同于 CCl4 而有两种可能的立体结构。(1)甲烷是五原子分子，五原子分子都是正四面体结构吗？分子的立体构型与化学式有必然联系吗？提示：不是，没有。如 CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3 等虽为四面体结构，但由于碳原子所连的四个原子有
3、所不同，四个原子电子云的排斥力不同，使四个键的键角不全相等，所以并不是正四面体结构；AB2(或 A2B)型分子可能是直线形分子，也可能是 V 形分子，AB3(或 A3B)型分子可能是平面三角形分子，也可能是三角锥形分子，AB4 型分子一定是正四面体形分子。(2)磷的氯化物有 PCl3 和 PCl5，PCl3 分子的 VSEPR 模型和空间构型分别是什么形状？白磷在过量氯气(其分子有三种 35Cl2、37Cl2、35Cl37Cl 分子)中燃烧时，根据 PCl5分子的空间构型为三角双锥形，推断产物 PCl5 共有几种不同分子？提示：四面体形、三角锥形、12。PCl3 分子的 VSEPR 模型和分子
4、空间构型分别是四面体形，中心原子有一对孤电子对，PCl3 分子的空间构型是三角锥形。白磷与氯气的 35Cl2、37Cl2、35Cl37Cl 分子反应生成的五氯化磷有：P35Cl5(1 种)、P35Cl374Cl(2种，有 37Cl 的一取代物可在角上和锥顶上共 2 种情况)；P35Cl373Cl2(3 种，有 37Cl的二取代物可在两个角上、两个锥顶上和一个角一个锥顶上 3 种情况)；利用对称性，三取代物、四取代物与二取代物、一取代物是相同的。共计有(123)212 种。(3)根据材料三提出的 SnCl4 两种可能的立体结构，这两种空间结构可能是什么立体结构？提示：正四面体结构和正方形结构。S
5、nCl4 不同于 CCl4，SnCl4 两种可能的立体结构是正四面体结构和正方形结构(如图所示)。1试回答下列问题：(1)利用价层电子对互斥模型推断下列分子或离子的立体构型：SeO3_；SCl2_；NO2_；NO2_；HCHO_；HCN_。(2)利用价电子对互斥模型推断键角的大小：甲醛中 HCH 的键角_120(填“”“”或“”，下同)；SnBr2 分子中 BrSnBr 的键角_120；PCl3 分子中，ClPCl 的键角_10928。【解析】(1)SeO3 中，Se 的价层电子对数为 312(632)3，孤电子对数为 0，SeO3 为平面三角形；SCl2 中，S 的价层电子对数为 212(6
6、21)4，孤电子对数为 2，SCl2 为 V 形；NO2中，N 的价层电子对数为 212(5221)2，孤电子对数为 0，NO2为直线形；NO2中，N 的价层电子对数为 212(5221)3，孤电子对数为 1，NO2为 V 形；HCHO 分子中有1 个双键，看作 1 对成键电子，2 个 CH 单键为 2 对成键电子，C 原子的价层电子对数为 3，且无孤电子对，所以 HCHO 分子的空间构型为平面三角形；HCN 分子的结构式为 HCN，含有 1 个 CN 三键，看作 1 对成键电子，1 个 CH 单键为 1 对成键电子，故 C 原子的价层电子对数为 2，且无孤电子对，所以 HCN 分子的空间构型
7、为直线形。(2)甲醛为平面形分子，由于C=O与CH之间的排斥作用大于2个CH之间的排斥作用，所以甲醛分子中CH键与CH键的夹角小于 120。SnBr2 分子中，Sn 原子的成键电子对数2，孤电子对数1，由于孤电子对与 SnBr 键的排斥作用大于 SnBr 键之间的排斥作用，故键角120。PCl3 分子中，P 的价层电子对数为 312(531)4，含有 1 对孤电子对，由于孤电子对与 PCl 键的排斥作用大于PCl 键间的排斥作用，所以 ClPCl 的键角小于 10928。答案：(1)平面三角形 V 形 直线形 V 形 平面三角形 直线形(2)2(1)利用 VSEPR 模型推断分子或离子的立体构
8、型。PO34_；CS2_；BBr3_。(2)为了解释和预测分子的立体构型，科学家在归纳了许多已知的分子立体构型的基础上，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】(1)PO34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。BBr3 是 AB3 型，成键电子对数是 3，是平面三角形。(2)第二周期非金属元素构成的
9、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)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 NF3 分子中 N 原子的 3 个价电子与 F 原子形成共价键，还有一对未成键的孤电子对，占据了 N 原子周围的空间，参与相互排斥，形成三角锥形3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构型依次是正四面体形、三角锥形、正四面体形、V 形、直线形。回答下列问题：(1)Z 的氢化物的结构式
10、为_，HZO 分子的中心原子价层电子对数的计算式为_，该分子的立体构型为_。(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构型分别是正四面体形与三角锥形，这是因为_(填序号)。a两种分子的中心原子的价层电子对数不同bD、E 的非金属性不同cE 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】由题意可推出 D、E、X、Y、Z 分别为 C、N、Si、S、Cl。(1)HClO 中氧原子是中心原子，价层电子对数212(61111)4，该分子的立体构型为
11、 V 形。(2)SO3 中硫原子的价层电子对数为 3，VSEPR 模型为平面三角形。(3)SiCl4 是正四面体结构，键角为 10928。(4)CH4、NH3 的中心原子的价层电子对数均为 4，分子构型不同的根本原因是 NH3 分子中有孤电子对而 CH4分子中没有，分子构型与元素的非金属性强弱无关。答案：(1)HCl 212(61111)4 V 形(2)3s23p4 平面三角形(3)SiCl4 10928(4)c【补偿训练】用价层电子对互斥模型判断下列分子或离子的空间结构：(1)PbCl2：_；ClO4_。(2)Na3AsO4 可作杀虫剂，AsO34的立体构型为_。(3)BF3 和过量 NaF
12、 作用可生成 NaBF4，BF4的立体构型为_。(4)V2O5 常用作 SO2 转化为 SO3 的催化剂。SO2 分子中 S 原子价层电子对数是_对，分子的立体构型为_；V2O5 溶解在 NaOH 溶液中，可得到钒酸钠(Na3VO4)，该盐阴离子的立体构型为_；也可以得到偏钒酸钠，其阴离子呈如图所示的无限链状结构，则偏钒酸钠的化学式为_。【解析】(1)PbCl2 中中心原子 Pb 的孤电子对数是(412)21，价层电子对数是 213，所以 PbCl2 的空间结构是 V 形；ClO4中 Cl 的价层电子对数是 412(7142)4，且不含孤电子对，所以 ClO4的空间结构是正四面体形。(2)AsO34中 As 无孤电子对，立体构型为正四面体形。(3)BF4的中心原子 B 价层电子对数是 412(3141)4，且 B 原子上无孤电子对，所以 BF4的立体构型为正四面体形。(4)SO2 分子中 S 原子价层电子对数是 3 对，分子的立体构型为 V 形；VO34中，V 形成 4 个 键，孤电子对数为534220，为正四面体结构；由链状结构可知每个 V 与 3 个 O 形成阴离子，且 V 的化合价为5，则形成的化合物的化学式为 NaVO3。答案：(1)V 形 正四面体形(2)正四面体形(3)正四面体形(4)3 V 形 正四面体形 NaVO3
