第2章-第2节-第1课时-分子结构的测定和多样性-价层电子对互斥模型讲义

第二章分子结构与性质第二节分子的空间结构第课时分子结构的测定和多样性价层电子对互斥模型

11.了解分子结构的测定方法学习导航

2.通过对典型分子空间结构的学习，认识微观结构对分子空间结构的影响，了解共价分子结构的多样性和复杂性

3.通过对价层电子对互斥模型的探究，建立解决复杂分子结构判断的思维模型

一、分子结构的测定教学过程早年科学家主要靠对物质的化学性质进行系统总结得出规律后进行推测，现代科学家应用了许多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

1.红外光谱在测定分子结构中的应用分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现吸收峰通过和已有谱图库比对，或通过量子化学计算，可以得知各吸收峰是由哪种化学键、哪种振动方式引起的，综合这些信息，可分析分子中含有何种化学键或官能团的信息

2.质谱法在测定分子相对分子质量中的应用现代化学常利用质谱仪测定分子的相对分子质量它的基本原理是在质谱仪中使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子等粒子由于生成的离子具有不同的相对质量，它们在高压电场加速后，通过狭缝进入磁场得以分离，在记录仪上呈现一系列峰，化学家对这些峰进行系统分析，便可得知样品分子的相对分子质量

二、多样的分子空间结构单原子分子（稀有气体分子）、双原子分子不存在空间结构，多原子分子中存在原子的几何学关系和形状，即所谓“分子的空间结构

1.三原子分子化学式电子式结构式键角空间结构空间结构名称••••g直线形CO o=c=o180°2CO••••••H OHH/\105°V形2H H••

2.四原子分子

10.CO2H OSO BF

3、HCHO PC13NH；

①③②④②①③④③22【详解】L根据价层电子对互斥理论可知，BF

3、NH、HCHO、CCh的中心原子没有孤对电子；水中氧原子有2对孤对电子，SO2中硫原子有1对孤对电子；PC13中磷原子有1对孤对电子，所以BF

3、HCHO平面三角形；H O.SO22是V型NH是正四面体型；PCI3是三角锥形，CO2是直线型1粒子构型为直线型的为CO2,故答案为CO2；⑵粒子的立体构型为V型的为H2O、SO2,故答案为H2O、SO2；⑶粒子的立体构型为平面三角形的为BF

3、HCHO,故答案为BF

3、HCHO；4粒子的立体构型为三角锥型的为PC13,故答案为PC13；⑸粒子的立体构型为正四面体的为NH,故答案为NH OH.分子中只有键，说明分子中只含有单键，则

①③符合；

②④中分别含有C=O键、C三N键，则含有兀键；分子中所有原子都满足最外层为8个电子结构，应排除氢化物，题中

②符合；分子中含有由两个原子的s轨道重叠形成的键，只有

①，即氢气符合；分子中含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的键，则应含有H原子与其它原子形成的共价键，

③④符合；双氧水中含O-H极性键和0-0非极性键，故答案为

①③；

②④；

②；

①；

③④；

③化学式电子式结构式键角空间结构空间结构名称H/=C\:o:H••CH O约120°平面三角形2••H CHH••H NN/\H H H冶HNH107°三角锥形••

33.五原子分子化学式电子式结构式键角空间结构空间结构名称HE••4BCH HCH109°28r|二正四面体形4二••H・••C1,••C1C C1・C1,••••CC14匡109028/正四面体形

4.其他多原子分子的空间结构

三、价层电子对互斥模型

1.价层电子对互斥模型VSEPR model对AB〃型的分子或离子，中心原子A的价层电子对包括成键的键电子对和未成键的孤电子对之间由于存在排斥力，将使分子的空间结构总是采取电子对相互排斥最弱的那种结构，以使彼此之间斥力最小，分子或离子的体系能量最低，最稳定

2.价层电子对的计算⑴中心原子价层电子对数键电子对数十孤电子对数2键电子对数的计算由化学式确定，即中心原子形成几个键，就有几对键电子对如H2O分子中，O有2对键电子对N%分子中，N有3对键电子对3中心原子上的孤电子对数的计算中心原子上的孤电子对数=%—如

①表示中心原子的价电子数；对主族元素=最外层电子数；对于阳离子=价电子数一离子所带电荷数；对于阴离子〃=价电子数+离子所带电荷数

②X表示与中心原子结合的原子数

③人表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1,其他原子=8—该原子的价电子数

3.价层电子对的空间结构即VSEPR模型价层电子对数目234VSEPR模型直线形平面三角形正四面体形

4.VSEPR模型的应用——预测分子空间结构由价层电子对的相互排斥，得到含有孤电子对的VSEPR模型，然后，略去VSEPR模型中的中心原子上的孤电子对，便可得到分子的空间结构1中心原子不含孤电子对分子或离键电子对孤电子对分子或离子的空间结构及VSEPR模型及名称子数数名称co20多10直线形K|G=直线形2宜平面三角形宜平面三角形cor30eCH40正四面体形42中心原子含孤电子对分子或离价层电子对孤电子对VSEPR模型及名称分子的空间结构及名称子数数靖四面体形NH41推三角锥形3H O421四面体形过关V形2\—4SO231V形平面三角形【归纳总结】分子空间结构的确定思路中心原子价层电子对数n分子的空间结构——略去孤电子对在价层电子对互斥模型中占有的空间课时训练

1.下列叙述中错误的是••A.气态SC3和SO2中心原子的孤电子对数目相等B.某晶体不导电，熔融状态能导电，可以较充分说明该晶体是离子晶体C.H2分子与H+结合成H3O+,0原子的杂化类型未发生改变D.SO离子空间结构正四面体形

2.下列有关NH3和BF3的说法正确的是A.NH3和BF3的空间结构都是三角锥形B.NH3中N原子上的孤电子对数为1,BF3中B原子上无孤电子对c.NH3和BF3形成的化合物NH3-B月中各原子最外层都达到8电子稳定结构D.NH3和BF3的中心原子的价层电子对数均为

43.下列微粒的中心原子的价层电子对数正确的是A.HCHO3B.CS1C.BCh2D.SO

3224.根据价层电子对互斥理论，NCh SO

2、SO

3、BF3的气态分子中，中心原子价层电子对数不同于其他分子的是A.NCI3B.SO2C.SO3D.BF

35.下列分子或高中，VSEPR模型为四面体形，但分子或离子的空间结构为V形的是A.NHB.BF3C.PH D.0F

326.下列表达方式或说法正确的是A.NH

3、H2O、CO

2、HC1四分子中孤电子对最多的是C02HB.氯化钱的电子式[H NH]+crHC.硫离子的核外电子排布式Is22s22P63s23P4D.基态到激发态产生的光谱是发射光谱

7.氮及其化合物的转化过程如图所示，下列说法正确的是A.过程I可表示为N2+3H2―^2NH3,该反应是可逆反应，故产率和原子利用率不可能达到100%B.加入催化剂a可增大单位体积内的活化分子百分数，改变反应的活化能C.催化剂b表面生成的产物与空气接触后生成的红棕色气体为酸性氧化物D.过程I的产物NH的VSEPR模型名称为正四面体形

8.下列说法正确的是A.凡是中心原子采取sp3杂化的分子，其立体构型都是正四面体形B.白磷分子和CH4都是正四面体形分子且键角都为10928C.若ABn型分子的中心原子A上没有孤电子对，则ABn为非极性分子D.NH3和PH3分子的VSEPR模型为正四面体形，PH3中P—H键键角大于NH3中N—H键键角

9.1CO2和CH30H分子中C原子的杂化形式分别为和o2NH4H2PO4中，电负性最高的元素是;P的杂化轨道与O的2p轨道形成键3乙二胺H2NCH2cH2NH2是一种有机化合物，分子中氮、碳的杂化类型分别是___________、4H2s的VSEPR模型为，其分子的空间构型为；结合等电子体的知识判断离子N；的空间构型为O5LiAlH4是有机合成中常用的还原剂，LiAlH4中的阴离子空间构型是_________，中心原子的杂化形式为LiAlH4中，存在填标号A.离子键B.键C.兀键D.氢键o

10.L有下列分子或离子BF

3、H2O、NH、SO

2、HCHO、PCI

3、CO2⑴粒子构型为直线型的为⑵粒子的立体构型为V型的为⑶粒子的立体构型为平面三角形的为4粒子的立体构型为三角锥型的为⑸粒子的立体构型为正四面体的为IL在下列分子中，

①H2,

②C02,

③H2O2,

④HCN填序号分子中只有键的是___________,分子中含有兀键的是，分子中所有原子都满足最外层为8个电子结构的是______________,分子中含有由两个原子的s轨道重叠形成的键的是，分子中含有由一个原子的s轨道与另一个原子的p轨道重叠形成的键的是，分子中既含有极性键又含有非极性键的是_____________________o答案解析

1.A【详解】A.通过公式计算中心原子的孤电子对数SO一*=0，SO-X=

1.所以二者的孤电子对数目2不相等，故A错误；B.离子晶体是电解质，晶体不能导电，但水溶液或熔融状态下能导电，因此，某晶体不导电，熔融状态能导电，可以较充分说明该晶体是离子晶体，故B正确；C.H2分子与H+结合成H3O+,结合前后O原子的杂化类型都为sp3杂化，故C正确；D.SO；中心原子S提供6个电子，氧不提供，得到两个电子，所以电子数为8,孤对电子数为4,空间结构为正四面体形，故D正确；故选Ao

2.B【详解】A.BF3的空间结构为平面三角形，A错误；B.NH3中N原子上的孤电子对数=—义（5—3xl）=l,BF3中B原子上的孤电子对数=，x（3—3xl）=0,22正确，B正确；C.NH3・B月中氢原子形成2电子稳定结构，C错误；D.NH3中N原子的价层电子对数为3+1=4,B月中B原子的价层电子对数为3+0=3,D错误；答案选B

3.A【详解】A.在HCHO中，碳原子形成3个键，孤电子对数为0,故价层电子对数为3,A正确；B.在CS2中，碳原子形成2个键，孤电子对数为0,故价层电子对数为2,B错误；C.在BCL中，B原子形成3个键，孤电子对数为3故价层电子对数为3,C错误；D.在SO3中，S原子形成3个键，孤电子对数为0,故价层电子对数为3,D错误；故合理选项是Ao

4.A【详解】NCb态分子中，中心原子价层电子对数为3+卫！=4,SO2气态分子中，中心原子价层电子对数为22+=3,SO3气态分子中，中心原子价层电子对数为3+一=3,BF3气态分子中，中心原22—X X3—1x3子价层电子对数为3+-----------=3,则与其他分子不同的是NCb,故B正确；2故选Bo

5.D【详解】5-1-PA.NH；的中心原子N的价层电子对数=4+-----------—=4,由于此时N原子不含孤对电子，根据价层电子2对互斥理论知NH；VSEPR模型与实际构型相同，均为正四面体形，A不符合题意；3-P3B.BF3的中心原子B的价层电子对数=3+——=3,由于此时B原子不含孤对电子，根据价层电子对互2斥理论知BF3VSEPR模型与实际构型相同，均为正三角形，B不符合题意；C.PH3的中心原子P的价层电子对数=3+——=4,对应VSEPR模型为四面体形，由于中心P含有1对2孤对电子，故其实际构型为三角锥形，C不符合题意；6-P2D.0F2的中心原子的价层电子对数=2+——=4,对应VSEPR模型为四面体形，由于中心0含有22对孤对电子，故其实际构型为V形，D符合题意；故答案选D

6.A【详解】A.NH3分子中N原子有一对孤电子对，H2分子中原子有两对，HC1分子中C1原子有3对，CCh分子中两个0原子共有2x2=4对，孤电子对最多的是CCh,A正确；H.+[M]B.氯离子最外层有8个电子，电子式应为HH[:8]，B错误；H-C.S2-核外有18个电子,核外电子排布式为Is22s22P63s23P6,C错误；D.基态到激发态需要吸收能量，产生的光谱为吸收光谱，D错误；综上所述答案为Ao

7.B【详解】A.该反应虽然为可逆反应，但是其原子利用率为100%,故A错误；B.加入催化剂a降低反应的活化能，可增大单位体积内的活化分子百分数，故B正确；C.催化剂表面生成的产物为NO,接触空气后生成NO，但NO与碱反应生成NaNC3和NaNC2,不属于酸性氧化物，故C错误；D.NH3中含有3个键和1个孤电子对，故其VSEPR模型不应为正四面体形，而应为四面体形，故D错误故选B

8.C【详解】A.通过sp3杂化形成的中性分子，分子中价层电子对数是4,若不含孤电子对，如CH4或CF4,分子为正四面体结构；分子中价层电子对数是4,若含有一个孤电子对，如NR或NF3,分子为三角锥形结构；分子中价层电子对数是4,若含有两个孤电子对，如H2O,分子为V形结构，A错误；

8.P4的空间结构为正四面体，体中心无原子，键角是60，B错误；C.若ABn型分子的中心原子A上没有孤对电子，则ABn为非极性分子，这是判断极性分子和非极性分子的重要经验规律，C正确；D.由于电负性N强于P,中心原子的电负性越大，成键电子对离中心原子越近，成键电子对之间的距离越小，成键电子对之间的排斥力越大，因此键角变大，即PH3中P—H键键角小于NH3中N—H键键角，D错误；故选C

9.sp sp3O sp3o sp3sp3正四面体型V型直线型正四面体型sp3AB【详解】1对于CO2,根据VSEPR理论，其价层电子对数=2+±2=2,且不含孤电子对，根据杂化轨道理论，C2的杂化方式为sp杂化；CH30H分子中，C形成4根键，所以C的杂化方式为sp3杂化；答案为sp；sp3⑵元素的非金属性越强，其电负性越大，NH4H2P04中元素的非金属性HVPVNV0,则电负性最高的是O；5+3—4x2P原子价层电子对个数=4+—=------------=4且不含孤电子对，根据价层电子对互斥理论判断空间构型为正四2面体结构，中心原子的杂化方式为sp3,杂化轨道只能形成单键，即P的sp3杂化轨道与的2P轨道形成键；答案为O；sp3;Go⑶每个N原子形成的共价键有2个N-H键、1个N-C键，且还含有1个孤电子对；每个C原子形成的共价键有2个C-H键、2个C.N键，所以N、C原子价层电子对个数都是4,根据价层电子对互斥理论判断N、C原子杂化类型分别为sp3,sp3；答案为sp3；sp36]x24H2s中，中心原子S的价层电子对数=2+三壬=2+2=4且含有二对孤电子对，则VSEPR模型为正四面2体型，中心原子S的杂化方式为sp3；在VSEPR模型基础上忽略孤对电子可得分子的空间构型为V型；N-与C02互为等电子体，二者价键结构相似，空间构型相同，C02为直线型，则N]为直线型；答案为正四面体型；V型；直线型3+]—4x15LiAlH4的阴离子4”；中中心原子A1的价层电子对个数=4+------------------=4且不含孤电子对，根据价层电2子对互斥理论判断其空间构型为正四面体型，中心原子杂化方式分sp3杂化；LiAlH4中，阴阳离子之间存在离子键、A1和H原子之间存在极性共价单键、配位键，所以含有的化学键为离子键、键、配位键；答案为正四面体型；sp3；ABo。