1、价电子对互斥理论 (40分钟70分)一、选择题(本题包括8小题,每小题5分,共40分)1.(2020保定高二检测)下列说法中不正确的是()A.分子中的价电子对(包括成键电子对和孤电子对)之间存在相互排斥作用B.分子中的价电子对之间趋向于彼此远离C.分子在很多情况下并不是尽可能采取对称的空间构型D.当价电子对数目分别是2、3、4时,价电子对分布的几何构型分别为直线形、平面三角形、正四面体形【解析】选C。分子在很多情况下是尽可能采用对称空间构型,以使体系能量最低。2.在以下的分子或离子中,空间结构的几何形状不是三角锥形的是()A.NF3B.CC.CO2D.H3O+【解析】选C。NF3中N原子成3个
2、键,有一对未成键的孤电子对,价电子对数为4,采取sp3型杂化,孤电子对对成键电子的排斥作用较强,NF3分子空间构型是三角锥形,A不符合题意;C中C原子成3个键,有一对未成键的孤电子对,价电子对数为4,采取sp3型杂化,孤电子对对成键电子的排斥作用较强,C空间构型是三角锥形,故B不符合题意; CO2分子中C原子价电子对数是2且不含孤电子对,碳原子采取sp杂化,空间构型为直线形, C符合题意;H3O+中O原子成3个键,有一对未成键的孤电子对,价电子对数为4,采取sp3型杂化,孤电子对对成键电子的排斥作用较强,H3O+分子空间构型是三角锥形,D不符合题意。3.(双选)(2020漯河高二检测)碳酸亚乙
3、酯是锂离子电池低温电解液的重要添加剂,其结构如图。下列有关该物质的说法不正确的是()A.分子式为C3H4O3B.分子中键与键个数之比为31C.分子中既有极性键也有非极性键D.分子中碳原子的杂化方式全部为sp2杂化【解析】选B、D。根据该分子的结构简式可知,碳酸亚乙酯的不饱和度为2,所以分子式为C3H4O3,选项A正确;分子中的单键为键有9个,双键中含1个键和1个键,则分子中键与键个数之比为101,选项B错误;该分子中碳碳单键属于非极性键,CH键、CO键、CO键是极性键,选项C正确;该分子中的两个饱和碳原子为sp3杂化,CO键中碳的杂化方式为sp2杂化,选项D错误。4.(2020西安高二检测)通
4、常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同,则下列有关说法中正确的是()A.CH4和N是等电子体,键角均为60B.N和C是等电子体,均为平面三角形结构C.H3O+和PCl3是等电子体,均为三角锥形结构D.B3N3H6和苯是等电子体,B3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道【解析】选B。CH4和N原子数都是5,价电子数都是8,是等电子体,空间构型为正四面体结构,键角为10928,故A错误;N和C原子数都是4,价电子数都是24,是等电子体,均为平面三角形结构,故B正确; H3O+价电子数是8,PCl3价电子数是26,价电子数不同,不是等电子体,故C错
5、误; B3N3H6和苯是等电子体,苯分子中有键,键是以“肩并肩”式重叠形式构成的,所以B3N3H6分子中存在“肩并肩”式重叠的轨道,故D错误。5.(2020咸阳高二检测)下列分子中,所有原子不可能共处在同一平面上的是()A.C2H2B.CS2C.NH3D.C6H6【解析】选C。C2H2、CS2为直线形分子,NH3为三角锥形分子,C6H6为平面正六边形分子。6.下列叙述中正确的是()A.CS2为角形分子B.Cl的空间构型为平面三角形C.氯化硼(BCl3)的熔点为-107 ,氯化硼液态时能导电而固态时不导电D.SiF4和S的中心原子均为sp3杂化,SiF4分子呈空间正四面体,S呈三角锥形【解析】选
6、D。CS2和CO2相似,为直线形分子,故A不选;Cl的中心原子的价电子对数为3+(7+1-32)=3+1=4,其VSEPR模型为正四面体,略去中心原子上的孤电子对,Cl的空间构型为三角锥形,故B不选;氯化硼(BCl3)的熔点为-107 ,氯化硼为分子晶体,液态和固态时只存在分子,没有离子,所以不能导电,故C不选;SiF4和S的中心原子的价电子对数均为4,所以中心原子均为sp3杂化,SiF4的中心原子为sp3杂化,没有孤电子对,所以分子呈空间正四面体,S有一对孤电子对,所以分子呈三角锥形,故D选。7.(2020武汉高二检测)下列说法正确的是()S8分子中S原子采用的轨道杂化方式为sp3杂化C2H
7、4分子中只有以s轨道与sp2杂化轨道“头碰头”方式重叠而成的键SnBr2分子中SnBr的键角孤电子对与成键电子对间的排斥力成键电子对间的排斥力,导致H3O+中HOH键角比H2O中HOH键角大,故正确。8.氨气分子空间构型是三角锥形,而甲烷是正四面体形,这是因为()A.两种分子的中心原子杂化类型不同,NH3为sp2杂化,而CH4是sp3杂化B.NH3分子中氮原子形成3个杂化轨道,CH4分子中碳原子形成4个杂化轨道C.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.NH3分子中有3个键,而甲烷分子中有4个键【解析】选C。A中 NH3中氮原子为sp3杂化,错误;B中NH3分子中氮原
8、子形成4个杂化轨道,错误;D无法说明两者的分子空间构型不同,错误。二、非选择题(本题包括3小题,共30分)9.(8分)(2020南京高二检测)计算下列微粒中点“”原子的孤电子对数。(1)H2S_;(2)PCl5_;(3)BF3_;(4)NH3_。【解析】根据中心原子的孤电子对数=(a-xb)计算:(1)H2S中的S原子的孤电子对数:(6-21)=2;(2)PCl5中的P原子的孤电子对数:(5-51)=0;(3)BF3中的B原子的孤电子对数:(3-31)=0;(4)NH3中的N原子的孤电子对数:(5-31)=1。答案:(1)2(2)0(3)0(4)110.(12分)(1)利用VSEPR模型推断分
9、子或离子的立体构型。P_;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粒子的球棍模型,写出相应的化学式:_;_。(3)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】P是AB4型,成键电子对数是4,为四面体形。CS2是AB2型,成
10、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型分子,中心原子无孤电子对的呈平面三角形,有一对孤电子对的呈三角锥形,所以分别是C、C。答案:(1)四面体形直线形平面三角形(2)CC(3)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BNBF3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11.(10分)(2020宜宾高二检测) 已知A、B、C、D、E为中学常见的五种物质,均含元素Y,有的还可能含有元素X、Z,元素X、Y、Z
11、的原子序数依次递增。元素Y在A、B、C、D、E中所呈化合价依次递增,其中只有B为单质。常温下将气体D通入水中发生反应,生成C和E。工业上以A、空气和水为原料,通过催化氧化法制成E。请回答以下问题:(1)A分子的空间构型是_;从轨道重叠的方式看,B分子中的共价键类型有_。(2)写出中反应的化学方程式:_。(3)工业上,若输送Cl2的管道漏气,用A进行检验时可观察到大量白烟,同时有B生成,写出有关反应的化学方程式:_。【解析】根据题给信息工业上以A、空气和水为原料,通过催化氧化法制成E,可知工业上用催化氧化制取硝酸,A是氨气,E是硝酸;元素Y在A、B、C、D、E中所呈化合价依次递增,其中只有B为单
12、质,B为氮气;常温下将气体D通入水中发生反应,生成C和硝酸,D中的氮元素化合价大于C而小于E,且D能够和水发生反应,则D是NO2,C是NO;综上所述,元素X、Y、Z的原子序数依次递增,Y为氮,所以X为氢元素、Z为氧元素;(1)A分子是NH3,空间构型为三角锥形;B分子是N2, 从轨道重叠的方式看,有 “头对头”形成的键、“肩并肩”形成的键。(2)NO2与水反应生成硝酸和一氧化氮,反应的化学方程式:3NO2+H2O2HNO3+NO。(3)Cl2与氨气反应生成氯化铵(白烟)和氮气,反应的化学方程式:8NH3+3Cl2N2+6NH4Cl。答案:(1)三角锥形键和键(2)3NO2+H2O2HNO3+N
13、O(3)8NH3+3Cl2N2+6NH4Cl (20分钟30分)一、选择题(本题包括2小题,每小题4分,共8分)12.(2020青岛高二检测)氢元素与其他元素形成的化合物称为氢化物,下列有关氢化物的叙述不正确的是()A.D2O分子的空间构型为直线形B.NH3的结构式为C.HCl分子中含有3对孤电子对D.H2S和H2O分子的中心原子都采用sp3杂化【解析】选A。A.D2O为重水分子,水分子的空间构型不是直线形,为角形结构,故A错误;B.NH3为共价化合物,其分子中存在3个氮氢键,其结构式为,故B正确;C.氯化氢为共价化合物,分子中存在1个共价键,氯化氢的电子式为,含有3对孤电子对,故C正确;D.
14、H2S分子中S原子价电子对数是4且含有2对孤电子对,所以S原子采用sp3杂化,H2O分子中的O原子价电子对数是4且含有2对孤电子对,所以O原子采用sp3杂化,故D正确。13.(双选)下表中各粒子、粒子对应的立体构型及解释均正确的是()选项粒子立体构型解释A氨基负离子(N)直线形N原子采用sp杂化B二氧化硫(SO2)角形S原子采用sp2杂化C碳酸根离子(C)三角锥形C原子采用sp3杂化D碘三正离子()角形I原子采用sp3杂化【解析】选B、D。N中心原子N原子采用sp3杂化但N原子有两对价电子未参与成键,所以分子的立体构型为角形,选项A错误;SO2中S原子的价电子对数=键数+孤电子对数=2+(6-
15、22)=3,含孤电子对数为1,杂化轨道数为3,采取sp2杂化,结构为角形,选项B正确;C中,价电子对数=3+(4+2-32)=3,含孤电子对数为0,杂化轨道数为3,采取sp2杂化,分子构型为平面三角形,选项C错误;碘三正离子()中I原子的价电子对数=键数+孤电子对数=2+(7-1-21)=4,含孤电子对数为2,杂化轨道数为4,采取sp3杂化,结构为角形,选项D正确。二、非选择题(本题包括2小题,共22分)14.(12分)(1)COCl2分子中所有原子均满足8电子构型,COCl2分子中键和键的个数比为_,中心原子的杂化方式为_。(2)As4O6的分子结构如图所示,其中As原子的杂化方式为_。(3
16、)Al中,Al原子的轨道杂化方式为_;列举与Al空间构型相同的一种离子和一种分子:_、_(填化学式)。(4)用价电子对互斥理论推断SnBr2分子中,Sn原子的轨道杂化方式为_。【解析】(1)COCl2分子中有1个CO键和2个CCl键,所以COCl2分子中键的数目为3,键的数目为1,个数比为31,中心原子C价电子对数=3+=3,故中心原子杂化方式为sp2。(2)As4O6的分子中As原子形成3个AsO键,含有1对孤电子对,杂化轨道数目为4,杂化类型为sp3杂化。(3)Al中Al原子孤电子对数=0,杂化轨道数目=4+0=4,Al原子杂化方式为sp3。互为等电子体的微粒空间构型相同。与Al空间构型相
17、同的离子,可以用C原子替换Al原子则不带电荷:CH4;可以用N原子与1个单位正电荷替换Al原子:N。(4)SnBr2分子中Sn原子价电子对数=2+(4-21)=3,所以Sn原子的轨道杂化方式为sp2杂化。答案:(1)31sp2(2)sp3(3)sp3NCH4(合理即可)(4)sp215.(10分)(2020泰安高二检测)(1)据科技日报网报道,南开大学科研团队借助镍和苯基硼酸共催化剂,首次实现烯丙醇高效、绿色合成。烯丙醇的结构简式为CH2CHCH2OH。请回答下列问题:基态镍原子的价电子排布式为_。烯丙醇分子中碳原子的杂化类型是_。(2)乙炔是有机合成的一种重要原料。实验室可用CaC2与水反应
18、得到乙炔。将乙炔通入Cu(NH3)2Cl溶液中生成Cu2C2红棕色沉淀。基态Cu+的核外电子排布式为_。乙炔与HCN反应可得丙烯腈(H2CCHCN),丙烯腈分子中碳原子的杂化轨道类型是_,分子中含有键的数目为_。【解析】(1)根据能量最低原理知基态镍原子的价电子排布式为3d84s2;烯丙醇分子碳碳双键两端的碳原子轨道杂化类型与乙烯分子中碳原子杂化类型相同,为sp2杂化,CH2OH结构中的碳原子与甲烷中碳原子杂化类型相同,为sp3杂化;(2)根据核外电子排布规律得基态Cu+的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d10;丙烯腈分子中碳原子连有双键和三键,碳原子采取sp2和sp杂化;双键中有一个键,三键中有两个键,所以一共含有3个键。答案:(1)3d84s2sp2杂化、sp3杂化(2)1s22s22p63s23p63d10sp2杂化、sp杂化3