2.2.1分子结构的测定和多样性 价层电子对互斥模型(课件 教案 学案,共3份)

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第二节 分子的空间结构
基础课时8 分子结构的测定和多样性 价层电子对互斥模型
学习目标 1.了解分子结构的测定方法。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
(一)知识梳理
1.分子结构的现代测定方法
早年的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推测分子的结构。如今,科学家应用红外光谱、晶体X射线衍射等现代仪器和方法测定分子的结构。
2.红外光谱
项目 内容
作用 初步判断分子中含有何种化学键或官能团
原理 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,从而获得分子中含有何种化学键或官能团的信息
原理示意图
示例 未知物质A的红外光谱图为 由上述红外光谱图判断物质A中有O—H、C—H和C—O的振动吸收,推测物质A中含有的官能团是—OH
3.质谱法
(1)目的:测定分子的相对分子质量。
(2)读谱:相对分子质量=最大质荷比。
(3)质谱图示例(以甲苯为例)
由图可得,甲苯的相对分子质量为92。
(二)问题探究
问题1 红外光谱属于原子光谱中的吸收光谱吗?
提示 不属于。原子光谱是原子中的电子在不同能级轨道上跃迁时吸收或释放能量所得到的光谱,红外光谱不是原子光谱,属于分子光谱。
问题2 红外光谱可以推断化学键或官能团的种类,能否确认化学键或官能团的个数?
提示 不能。
问题3 未知物质A的质谱图为
由图可知该物质的相对分子质量是多少?
提示 16。相对分子质量=最大质荷比。
1.可以准确判断有机物分子中含有哪些官能团的分析方法是(  )
A.核磁共振氢谱 B.质谱
C.红外光谱 D.紫外光谱
答案 C
解析 核磁共振氢谱能分析等效氢的种类 ,故A错误;质谱分析相对分子质量,故B错误;红外光谱判断有机物分子中化学键或官能团的信息,故C正确;只根据紫外光谱是不能完全确定物质的分子结构,故D错误。
2.如图是一种分子式为C4H8O2的有机物的红外光谱图,则该有机物可能为(  )
A.CH3COOCH2CH3 B.CH3CH2CH2COOH
C.HCOOCH2CH2CH3 D.(CH3)2CHCH2COOH
答案 A
解析 本题所给选项中有机物的结构简式分别为
。首先排除D项,因D项的分子式为C5H10O2,与题干不符;再由题图可知有不对称—CH3,还有C—O—C,则排除B、C项;而A项存在不对称—CH3、C===O与C—O—C,所以该有机物可能是CH3COOCH2CH3。
3.下图是有机物A的质谱图,则A的相对分子质量是(  )
A.29 B.43
C.57 D.72
答案 D
解析 由有机物A的质谱图可以看出,质荷比最大为72,故A的相对分子质量为72。
【题后归纳】
用红外光谱仪测定化学键或官能团信息。用质谱仪测定分子的相对分子质量,在质谱图中质荷比最大的数据代表所测物质的相对分子质量。
二、多样的分子空间结构
(一)知识梳理
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
(1)三原子分子的空间结构有直线形和V形(又称角形)两种。
(2)实例(CO2和H2O分子的空间结构)
化学式 电子式 结构式 键角 空间结构 空间结 构名称
CO2 O===C===O 180° 直线形
H2O 105° V形
2.四原子分子
(1)大多数四原子分子采取平面三角形和三角锥形两种空间结构。
(2)实例(CH2O和NH3分子的空间结构)
化学式 电子式 结构式 键角 空间结构 空间结 构名称
CH2O 约 120° 平面 三角形
NH3 107° 三角锥形
3.五原子分子
(1)五原子分子的空间结构更多,最常见的是四面体形。
(2)实例(CH4和CCl4分子的空间结构)
化学式 电子式 结构式 键角 空间结构 空间结 构名称
CH4 109°28′ 正四 面体形
CCl4 109°28′ 正四 面体形
(二)问题探究
问题1 四原子分子一定都是平面三角形或三角锥形?
提示 不一定。如乙炔分子(C2H2)是四原子分子,其空间结构为直线形。
问题2 科学家研制出有望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(结构如图所示)。已知该分子中N—N—N键角都是108.1°。试推测四个氮原子围成的空间是正四面体吗?
提示 不是。由于N—N—N键角都是108.1°。所以四个氮原子围成的空间不是正四面体而是三角锥形。
1.下列分子的空间结构错误的是(  )
A.SO2: B.NH3:
C.CS2: D.CH4:
答案 B
解析 NH3的空间结构是三角锥形,B项错误。
2.下列有关键角与分子空间结构的说法不正确的是(  )
A.键角为180°的分子,空间结构是直线形
B.键角为120°的分子,空间结构是平面三角形
C.键角为60°的分子,空间结构可能是正四面体形
D.键角为90°~109°28′之间的分子,空间结构可能是V形
答案 B
解析 键角为180°的分子,空间结构是直线形,例如CO2分子是直线形分子,A正确;苯分子的键角为120°,但其空间结构是平面正六边形,B错误;白磷分子的键角为60°,空间结构为正四面体形,C正确;水分子的键角为105°,空间结构为V形,D正确。
3.填空。
(1)硫化氢(H2S)分子中,两个H—S的夹角接近90°,说明H2S分子的空间结构为____________。
(2)二硫化碳(CS2)分子中,两个C===S的夹角是180°,说明CS2分子的空间结构为____________。
(3)能说明CH4分子不是平面四边形,而是正四面体结构的是____________。
a.两个键之间的夹角为109°28′
b.C—H为极性共价键
c.4个C—H的键能、键长都相等
d.二氯甲烷(CH2Cl2)只有一种结构(不存在同分异构体)
答案 (1)V形 (2)直线形 (3)ad
解析 (1)两个H—S的夹角接近90°,由键角直接判断分子的空间结构为V形;(2)两个C===S的夹角是180°,由键角直接判断分子的空间结构为直线形;(3)五原子分子CH4可能有平面四边形和正四面体形两种空间结构,不管为哪种,b、c两项都成立,不能说明CH4分子结构;若为平面四边形,则键角为90°,CH2Cl2有两种:和;若为正四面体形,则键角为109°28′,CH2Cl2只有一种结构,不存在同分异构体。
三、价层电子对互斥模型
(一)知识梳理
1.价层电子对互斥模型(VSEPR model)
对ABn型的分子或离子,中心原子A的价层电子对(包括成键的σ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。分子的空间结构是中心原子周围的“价层电子对”相互排斥的结果。
2.价层电子对的计算
(1)中心原子价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数。
(2) σ键电子对数的计算
由化学式确定,即中心原子形成几个σ键,就有几对σ键电子对。如H2O分子中, O有2对σ键电子对。NH3分子中, N有3对σ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=(a-xb)
①a表示中心原子的价电子数;
对主族元素:a=最外层电子数;
对于阳离子:a=价电子数-离子所带电荷数;
对于阴离子:a=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。
③b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)
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 离子 σ键电 子对数 孤电子 对数 VSEPR模型 及名称 分子(或离子) 的空间结构 及名称
CO2 2 0 直线形 直线形
CO 3 0 平面三角形 平面三角形
CH4 4 0 正四面体形 正四面体形
(2)中心原子含孤电子对
分子或 离子 价层电 子对数 孤电子 对数 VSEPR模型 及名称 分子的空间 结构及名称
NH3 4 1 四面体形 三角锥形
H2O 4 2 四面体形 V形
SO2 3 1 平面三角形 V形
(二)问题探究
问题1 BF3是共价化合物。BF3中B原子的价层电子对数、VSEPR模型、分子空间结构是怎样的?
提示 BF3的价层电子对数为3,VSEPR模型为平面三角形,分子空间结构为平面三角形。
问题2 PCl3的价层电子对数、VSEPR模型、分子空间结构是怎样的?
提示 PCl3的价层电子对数为4,VSEPR模型为正四面体形,分子空间结构为三角锥形。
问题3 通过1、2两例分析VSEPR模型与分子的空间结构一定相同吗?二者之间有何规律存在?
提示 VSEPR模型与分子的空间结构不一定一致,分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构,不包括孤电子对(未用于形成共价键的电子对)。两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对,当中心原子上无孤电子对时,两者的空间结构一致;当中心原子上有孤电子对时,两者的空间结构不一致。
问题4 NH3的键角小于CH4的键角,这是什么原因?
提示 孤电子对数越多,对成键电子对的斥力越大,键角越小,氨分子中氮原子的孤电子对数为1、甲烷分子中碳原子的孤电子对数为0,所以氨分子的键角小于甲烷分子的键角。
【探究归纳】
1.价层电子对互斥模型归纳
(1)对于ABn型分子中,空间结构主要取决于中心原子A价层电子对的相互排斥。价层电子对数=σ键电子对数+中心原子的孤电子对数。
(2)中心原子的价层电子对数和VSEPR模型的关系
价层电子对数 2 3 4 5 6
VSEPR模型 直线形 平面三角形 正四面体形 三角双锥形 正八面体形
2.价层电子对之间的斥力大小
(1)由于孤电子对比成键电子对更靠近中心原子的原子核,因而价层电子对之间的斥力大小顺序:孤电子对与孤电子对之间的斥力>孤电子对与成键电子对之间的斥力>成键电子对与成键电子对之间的斥力。
(2)孤电子对数越多,与成键电子对斥力越大,成键原子所形成的键角越小。例如H3O+的键角大于H2O分子的键角。
(3)结构相似的物质,中心元素的电负性越大,吸引电子的能力越强,成键电子对距离中心原子较近,成键电子对之间的斥力越大,键角越大。例如NH3、PH3、AsH3中,键角由大到小的顺序为NH3>PH3>AsH3。
3.用价层电子对互斥模型判断共价分子或离子空间结构的步骤
第一步:确定中心原子的价层电子对数;
第二步:根据中心原子价层电子对数确定VSEPR模型;
第三步:略去孤电子对,确定空间结构。
σ键电 子对数 孤电子 对数 价层电 子对数 电子对的 排列方式 VSEPR 模型 分子或离子 的空间结构
2 0 2 直线形 直线形
3 0 3 平面 三角形 平面三角形
2 1 V形
4 0 4 正四面 体形 正四面体形
3 1 三角锥形
2 2 V形
[特别提醒] 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。
1.判断正误(对的在括号内打“√”,错的在括号内打“×”。)
(1)CH2Cl2分子只有一种,可说明CH4的空间结构为正四面体形。(  )
(2)分子的VSEPR模型和相应分子的立体构型是相同的。(  )
(3)根据价层电子对互斥理论,H3O+的立体构型为平面正三角形。(  )
(4)SO2分子与CO2分子的组成相似,故它们都是直线形分子。(  )
答案 (1)√ (2)× (3)× (4)×
2.根据价层电子对互斥理论,H2S、O3、SO2、SO3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.O3 B.H2S
C.SO2 D.SO3
答案 B
解析 H2S分子中,中心原子S的价层电子对数为2+×(6-2×1)=4;O3分子中,中心原子O的价层电子对数为2+×(6-2×2)=3;SO2分子中,中心原子S的价层电子对数为2+×(6-2×2)=3;SO3分子中,中心原子S的价层电子对数为3+×(6-3×2)=3;则与其他分子不同的是H2S,故选B。
3.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,其空间结构为平面三角形
B.BF3键角为120°,SnBr2的键角大于120°
C.SO的键角大于H3O+的键角
D.PCl3、PCl5都是三角锥形的分子
答案 C
解析 SO的中心原子的价层电子对数为4,含1个孤电子对,则SO是三角锥形结构,A错误;BF3分子是平面三角形结构,键角为120°,SnBr2是V形结构,键角小于120°,B错误;SO、H3O+的中心原子价层电子对数均为4,含有孤电子对数分别为0、1,则键角:SO>H3O+,C正确;PCl3是三角锥形分子,PCl5分子中心原子价层电子对数为5,孤电子对数为0,为三角双锥形结构,D错误。
4.用价层电子对互斥模型预测下列粒子的空间结构。
H2Se:____________;CF4:____________;
BCl3:____________;SeO2:____________;
PH3:____________;SO:____________。
答案 V形 正四面体形 平面三角形 V形 三角锥形 正四面体形
解析 题目中的几种分子或离子中心原子的价层电子对数分别是4、4、3、3、4、4,但H2Se中Se上有2个孤电子对,SeO2中Se上有1个孤电子对,PH3中P上有1个孤电子对,所以6种粒子的空间结构分别为V形、正四面体形、平面三角形、V形、三角锥形、正四面体形。
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)分子结构的测定
1.某有机化合物由碳、氢、氧三种元素组成,其红外光谱图只有C—H键、O—H键、C—O键的振动吸收,该有机物的相对分子质量是60,则该有机物的结构简式是(  )
A.CH3CH2OCH3 B.CH3CH(OH)CH3
C.CH3CH2OH D.CH3COOH
答案 B
2.现代化学常用的测定分子的相对分子质量的方法是(  )
A.质谱法 B.晶体X射线衍射法
C.核磁共振氢谱法 D.红外光谱法
答案 A
(二)多样的分子空间结构
3.下列物质分子的几何构型为三角锥形的是(  )
A.CO2 B.P4
C.NH3 D.H2O
答案 C
解析 A.CO2分子空间构型为直线形,故A错误;P4属于正四面体结构,故B错误;NH3分子空间构型为三角锥形,故C正确;H2O分子空间构型为V形,故D错误。
4.下列分子结构为正四面体形的是(  )
①P4 ②NH3 ③CCl4 ④CH4 ⑤SO2
⑥CO2
A.①③④⑤ B.①③④⑤⑥
C.①③④ D.④⑤
答案 C
解析 NH3的空间结构是三角锥形,SO2的空间结构是V形,CO2的空间结构是直线形。
5.下列分子的空间结构模型正确的是(  )
A B C D
CO2 H2O NH3 CH4
答案 D
解析 CO2的空间结构是直线形,A项错误;H2O的空间结构为V形,B项错误;NH3的空间结构为三角锥形,C项错误;CH4是正四面体形,D项正确。
(三)价层电子对互斥模型
6.徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了光棍的快乐——二氧化氮分子、劳动面前人人平等——磷酸分子、有机族的第一代长老——甲烷分子、我在梦中被创造——苯分子、江湖剑客——甲醛分子。下列说法正确的是(  )
A.NO2分子的空间结构为直线形
B.PO离子的空间结构为正四面体形
C.甲烷与氯气反应生成的四种氯代物的空间结构都是正四面体形
D.HCHO价层电子对互斥模型是平面三角形,空间结构是三角锥形
答案 B
解析 NO2分子是V形,A错误;PO离子的空间结构为正四面体形,B正确;甲烷与氯气反应生成的四种氯代物中,只有CCl4的空间结构是正四面体形,C错误;HCHO分子的价层电子对互斥模型是平面三角形,分子的空间结构也是平面三角形,D错误。
7.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个孤电子对
答案 C
解析 根据共价键的方向性和饱和性,每个磷原子都以3个共价键与其他3个磷原子结合,从而形成正四面体结构,所以键角为60°,分子中共有6个共价单键(即6对共用电子对),4个孤电子对。
8.SO的中心原子孤电子对计算公式为(a-xb)/2,下列对应的数值正确的是(  )
A.a=8 x=3 b=2 B.a=6 x=3 b=2
C.a=4 x=2 b=3 D.a=6 x=2 b=3
答案 A
解析 SO的中心原子孤电子对计算公式为(a-xb)/2中,a指中心原子价电子个数,x指与中心原子结合的原子个数,b指与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,因此a=6+2=8,x=3,b=2,故选A。
9.用价层电子对互斥模型可以预测许多分子或离子的空间结构。下列判断正确的是(  )
A.SO2、CS2、HI都是直线形分子
B.BF3键角为120°,SnBr2键角大于120°
C.COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子
D.PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形分子
答案 C
解析 SO2是V形分子,CS2、HI是直线形分子,A错误;BF3键角为120°,是平面三角形结构,在SnBr2中Sn原子上有一个孤电子对,对成键电子对排斥作用较大,使键角小于120°,B错误;COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子,C正确;PCl3、NH3都是三角锥形分子,而PCl5是三角双锥形结构,D错误。
10.2021年9月,我国科学家首次实现了二氧化碳到淀粉的从头合成。反应CO2+2NH3H2O+CO(NH2)2可应用于工业合成尿素。下列表示反应中相关微粒的说法正确的是(  )
A.CO2分子空间构型为V形
B.NH3分子中的中心原子不存在孤电子对
C.H2O分子和NH3分子的空间结构相同
D.CO(NH2)2的结构简式:,其中心原子C原子既能形成σ键,又能形成π键
答案 D
解析 二氧化碳分子结构式为O===C===O,C原子价层电子对个数是2,根据价层电子对互斥理论判断其空间构型为直线形,故A错误;NH3分子中的中心原子为N原子,有1个孤电子对,故B错误;H2O分子的空间结构为V形,NH3分子的空间结构为三角锥形,故C错误;根据结构简式,CO(NH2)2分子中中心原子C原子可形成三个σ键一个π键,故D正确。
11.价层电子对互斥模型可用于预测简单分子的空间结构。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)为价层电子对数。
(1)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分子的空间结构为____________。
(4)用价层电子对互斥模型判断下列分子或离子的空间结构:
分子或离子 PbCl2 PF3Cl2 ClO
空间结构 ________ ________ ________
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分子中n+m=2,故CO2为直线形
(3)V形
(4)
分子或离子 PbCl2 PF3Cl2 ClO
空间结构 V形 三角双锥形 正四面体形
解析 (1)当n+m=4时,VSEPR模型为正四面体形,其键角是109°28′;当n+m=2时, VSEPR模型为直线形,其键角是180°。(2)CO2分子中,n+m=2,故CO2为直线形。(3)H2O分子中,n+m=4,VSEPR模型为正四面体形,但氧原子有2个孤电子对,所以H2O分子的空间结构为V形。(4)PbCl2中中心原子Pb的孤电子对数是(4-1×2)÷2=1,价层电子对数是2+1=3,所以PbCl2的空间结构是V形;PF3Cl2分子中P的价层电子对数是5+0=5,所以PF3Cl2的空间结构是三角双锥形;ClO中Cl的价层电子对数是4+×[7+1-(4×2)]=4,且不含孤电子对,所以ClO的空间结构是正四面体形。
B级 素养培优练
12.我国科学家成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表),经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图所示。从结构角度分析,R中两种阳离子不同之处为(  )
A.中心原子的VSEPR模型
B.中心原子的价层电子对数
C.空间结构
D.共价键类型
答案 C
解析 R中两种阳离子分别是H3O+、NH,二者的中心原子的VSEPR模型都是正四面体形,中心原子的价层电子对数都是4,都是共价键,H3O+、NH的空间结构分别为三角锥形、正四面体形。
13.下列说法正确的是(  )
A.NO2、BF3、NCl3分子中没有一个分子中原子的最外电子层都满足8电子稳定结构
B.SO2的VSEPR模型与分子的空间结构相同
C.NH的电子式为,离子呈正四面体形结构,键角为107°
D.NH3分子中有一个孤电子对,它对成键电子对的排斥作用较强
答案 D
解析 NCl3分子原子的最外电子层都满足8电子稳定结构,故A错误;NH呈正四面体形结构,键角为109°28′,故C错误;分子中,孤电子对对成键电子对的排斥力大于成键电子对间的排斥力,所以NH3分子中的孤电子对对成键电子对的排斥作用较强,故D正确。
14.用短线“—”表示共用电子对,用“¨?”表示未成键孤电子对的式子叫路易斯结构式。R分子的路易斯结构式可以表示为,下列叙述错误的是(  )
A.R与BF3的空间结构相同
B.键角:PH3C.R可以是PH3或AsH3
D.R分子的中心原子上的价层电子对数为4
答案 A
解析 R的空间结构为三角锥形,BF3中心原子价层电子对数为3+0=3,其空间结构是平面三角形,因此其空间结构与BF3不相同,故A错误;PH3、NH3都为三角锥形,键角小于109°28′,而N的电负性大,吸引电子的能力比P强,因此NH3共用电子对之间的排斥力比PH3共用电子对之间的排斥力大,其键角大,所以键角:PH315.已知:①CO2 ②PCl3 ③H2O ④ ⑤H3O+ ⑥NH ⑦BF3
⑧SO2。请回答下列问题:
(1)中心原子没有孤电子对的是____________(填序号,下同)。
(2)空间结构为直线形的分子或离子有____________;空间结构为平面三角形的分子或离子有____________。
(3)空间结构为V形的分子或离子有____________________________________________________________________。
(4)空间结构为三角锥形的分子或离子有____________;空间结构为正四面体形的分子或离子有____________。
答案 (1)①④⑥⑦ (2)① ④⑦ (3)③⑧  (4)②⑤ ⑥
解析 ①CO2的中心原子的价层电子对数=2+=2,不含孤电子对,故为直线形;②PCl3的中心原子的价层电子对数=3+=4,含1个孤电子对,故为三角锥形;③H2O的中心原子的价层电子对数=2+=4,含2个孤电子对,故为V形结构;④的中心原子的价层电子对数为3,不含孤电子对,故为平面三角形;⑤H3O+的中心原子的价层电子对数=3+=4,含1个孤电子对,故为三角锥形;⑥NH的中心原子的价层电子对数=4+=4,不含孤电子对,故为正四面体形;⑦BF3的中心原子的价层电子对数=3+=3,不含孤电子对,故为平面三角形;⑧SO2的中心原子的价层电子对数=2+=3,含1个孤电子对,故为V形结构。第二节 分子的空间结构
基础课时8 分子结构的测定和多样性 价层电子对互斥模型
学习目标 1.了解分子结构的测定方法。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
(一)知识梳理
1.分子结构的现代测定方法
早年的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推测分子的结构。如今,科学家应用红外光谱、        等现代仪器和方法测定分子的结构。
2.红外光谱
项目 内容
作用 初步判断分子中含有何种    或    
原理 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    。通过和已有谱图库比对,或通过量子化学计算,从而获得分子中含有何种    或    的信息
示例 未知物质A的红外光谱图为 由上述红外光谱图判断物质A中有    、    和    的振动吸收,推测物质A中含有的官能团是    
3.质谱法
(1)目的:测定          。
(2)读谱:相对分子质量=最大质荷比。
(3)质谱图示例(以甲苯为例)
由图可得,甲苯的相对分子质量为    。
(二)问题探究
问题1 红外光谱属于原子光谱中的吸收光谱吗
                                       
                                       
问题2 红外光谱可以推断化学键或官能团的种类,能否确认化学键或官能团的个数
                                       
                                       
问题3 未知物质A的质谱图为
由图可知该物质的相对分子质量是多少
                                       
                                       
                
1.可以准确判断有机物分子中含有哪些官能团的分析方法是 (  )
A.核磁共振氢谱 B.质谱
C.红外光谱 D.紫外光谱
2.如图是一种分子式为C4H8O2的有机物的红外光谱图,则该有机物可能为 (  )
A.CH3COOCH2CH3 B.CH3CH2CH2COOH
C.HCOOCH2CH2CH3 D.(CH3)2CHCH2COOH
3.下图是有机物A的质谱图,则A的相对分子质量是 (  )
A.29 B.43
C.57 D.72
【题后归纳】
用红外光谱仪测定化学键或官能团信息。用质谱仪测定分子的相对分子质量,在质谱图中质荷比最大的数据代表所测物质的相对分子质量。
二、多样的分子空间结构
(一)知识梳理
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
(1)三原子分子的空间结构有      形和    形(又称角形)两种。
(2)实例(CO2和H2O分子的空间结构)
化学式 电子式 结构式 键角 空间结构 空间结 构名称
CO2 O==C==O 180° 直线形
H2O H︰︰H 105° V形
2.四原子分子
(1)大多数四原子分子采取      形和      形两种空间结构。
(2)实例(CH2O和NH3分子的空间结构)
化学式 电子式 结构式 键角 空间结构 空间结 构名称
CH2O H︰︰H 约 120° 平面 三角形
NH3 H︰︰H 107° 三角 锥形
3.五原子分子
(1)五原子分子的空间结构更多,最常见的是    形。
(2)实例(CH4和CCl4分子的空间结构)
化学式 电子式 结构式 键角 空间结构 空间结 构名称
CH4 H︰︰H 109°28' 正四 面体形
CCl4 109°28' 正四 面体形
(二)问题探究
问题1 四原子分子一定都是平面三角形或三角锥形
                                       
                                       
问题2 科学家研制出有望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(结构如图所示)。已知该分子中N—N—N键角都是108.1°。试推测四个氮原子围成的空间是正四面体吗
 
 
 
                                       
                                       
1.下列分子的空间结构错误的是 (  )
A.SO2: B.NH3:
C.CS2: D.CH4:
2.下列有关键角与分子空间结构的说法不正确的是 (  )
A.键角为180°的分子,空间结构是直线形
B.键角为120°的分子,空间结构是平面三角形
C.键角为60°的分子,空间结构可能是正四面体形
D.键角为90°~109°28'之间的分子,空间结构可能是V形
3.填空。
(1)硫化氢(H2S)分子中,两个H—S的夹角接近90°,说明H2S分子的空间结构为      。
(2)二硫化碳(CS2)分子中,两个C==S的夹角是180°,说明CS2分子的空间结构为      。
(3)能说明CH4分子不是平面四边形,而是正四面体结构的是      。
a.两个键之间的夹角为109°28'
b.C—H为极性共价键
c.4个C—H的键能、键长都相等
d.二氯甲烷(CH2Cl2)只有一种结构(不存在同分异构体)
三、价层电子对互斥模型
(一)知识梳理
1.价层电子对互斥模型(VSEPR model)
对ABn型的分子或离子,中心原子A的价层电子对(包括成键的σ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。分子的空间结构是中心原子周围的“      ”相互排斥的结果。
2.价层电子对的计算
(1)中心原子价层电子对数=σ键电子对数+      。
(2) σ键电子对数的计算
由化学式确定,即中心原子形成几个σ键,就有几对σ键电子对。如H2O分子中, O有    对σ键电子对。NH3分子中, N有    对σ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=     
①a表示中心原子的价电子数;
对主族元素:a=          ;
对于阳离子:a=          ;
对于阴离子:a=          。
②x表示与          。
③b表示          ,
氢为        ,其他原子=            。
3.价层电子对的空间结构(即VSEPR模型)
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      ,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 离子 σ键电 子对数 孤电子对数 VSEPR模型及名称 分子(或离子)的空间结构 及名称
CO2 2 0 直线形 直线形
C 3 0 平面三角形 平面三角形
CH4 4 0 正四面体形 正四面体形
(2)中心原子含孤电子对
分子或 离子 价层电 子对数 孤电子 对数 VSEPR模型 及名称 分子的空间 结构及名称
NH3 4 1 四面体形 三角锥形
H2O 4 2 四面体形 V形
SO2 3 1 平面三角形 V形
(二)问题探究
问题1 BF3是共价化合物。BF3中B原子的价层电子对数、VSEPR模型、分子空间结构是怎样的
                                       
                                       
问题2 PCl3的价层电子对数、VSEPR模型、分子空间结构是怎样的
                                       
                                       
问题3 通过1、2两例分析VSEPR模型与分子的空间结构一定相同吗 二者之间有何规律存在
                                       
                                       
问题4 NH3的键角小于CH4的键角,这是什么原因
                                       
                                       
【探究归纳】
1.价层电子对互斥模型归纳
(1)对于ABn型分子中,空间结构主要取决于中心原子A价层电子对的相互排斥。价层电子对数=σ键电子对数+中心原子的孤电子对数。
(2)中心原子的价层电子对数和VSEPR模型的关系
价层电子对数 2 3 4 5 6
VSEPR模型 直线形 平面三角形 正四面体形 三角双锥形 正八面体形
2.价层电子对之间的斥力大小
(1)由于孤电子对比成键电子对更靠近中心原子的原子核,因而价层电子对之间的斥力大小顺序:孤电子对与孤电子对之间的斥力>孤电子对与成键电子对之间的斥力>成键电子对与成键电子对之间的斥力。
(2)孤电子对数越多,与成键电子对斥力越大,成键原子所形成的键角越小。例如H3O+的键角大于H2O分子的键角。
(3)结构相似的物质,中心元素的电负性越大,吸引电子的能力越强,成键电子对距离中心原子较近,成键电子对之间的斥力越大,键角越大。例如NH3、PH3、AsH3中,键角由大到小的顺序为NH3>PH3>AsH3。
3.用价层电子对互斥模型判断共价分子或离子空间结构的步骤
第一步:确定中心原子的价层电子对数;
第二步:根据中心原子价层电子对数确定VSEPR模型;
第三步:略去孤电子对,确定空间结构。
σ键电 子对数 孤电子 对数 价层电 子对数 电子对的 排列方式 VSEPR 模型 分子或离子 的空间结构
2 0 2 直线形 直线形
3 0 3 平面 三角形 平面三角形
2 1 V形
4 0 4 正四面 体形 正四面体形
3 1 三角锥形
2 2 V形
[特别提醒] 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。
                
1.判断正误(对的在括号内打“√”,错的在括号内打“×”。)
(1)CH2Cl2分子只有一种,可说明CH4的空间结构为正四面体形。 (  )
(2)分子的VSEPR模型和相应分子的立体构型是相同的。 (  )
(3)根据价层电子对互斥理论,H3O+的立体构型为平面正三角形。 (  )
(4)SO2分子与CO2分子的组成相似,故它们都是直线形分子。 (  )
2.根据价层电子对互斥理论,H2S、O3、SO2、SO3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.O3 B.H2S
C.SO2 D.SO3
3.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.S中心原子的价层电子对数为3,其空间结构为平面三角形
B.BF3键角为120°,SnBr2的键角大于120°
C.S的键角大于H3O+的键角
D.PCl3、PCl5都是三角锥形的分子
4.用价层电子对互斥模型预测下列粒子的空间结构。
H2Se:          ;
CF4:          ;
BCl3:          ;
SeO2:          ;
PH3:          ;
S:          。
:课后完成 第二章 基础课时8(共70张PPT)
第二节 分子的空间结构
基础课时   分子结构的测定和多样性 价层电子对互斥模型
8
第二章
分子结构与性质
1.了解分子结构的测定方法。
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。
学习目标
一、分子结构的测定
二、多样的分子空间结构


CONTENTS
课后巩固训练
三、价层电子对互斥模型
一、分子结构的测定
对点训练
(一)知识梳理
1.分子结构的现代测定方法
早年的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推测分子的结构。如今,科学家应用红外光谱、________________等现代仪器和方法测定分子的结构。
晶体X射线衍射
2.红外光谱
项目 内容
作用 初步判断分子中含有何种________或________
原理 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________。通过和已有谱图库比对,或通过量子化学计算,从而获得分子中含有何种_______或_______的信息
原理示意图
化学键
官能团
吸收峰
化学键
官能团
项目 内容
示例 未知物质A的红外光谱图为
由上述红外光谱图判断物质A中有________、________和________的振动吸收,推测物质A中含有的官能团是________
O—H
C—H
C—O
—OH
3.质谱法
(1)目的:测定____________________。
(2)读谱:相对分子质量=最大质荷比。
(3)质谱图示例(以甲苯为例)
由图可得,甲苯的相对分子质量为______。
分子的相对分子质量
92
(二)问题探究
问题1 红外光谱属于原子光谱中的吸收光谱吗?
提示 不属于。原子光谱是原子中的电子在不同能级轨道上跃迁时吸收或释放能量所得到的光谱,红外光谱不是原子光谱,属于分子光谱。
问题2 红外光谱可以推断化学键或官能团的种类,能否确认化学键或官能团的个数?
提示 不能。
问题3 未知物质A的质谱图为
由图可知该物质的相对分子质量是多少?
提示 16。相对分子质量=最大质荷比。
1.可以准确判断有机物分子中含有哪些官能团的分析方法是(  )
A.核磁共振氢谱 B.质谱
C.红外光谱 D.紫外光谱
解析 核磁共振氢谱能分析等效氢的种类 ,故A错误;质谱分析相对分子质量,故B错误;红外光谱判断有机物分子中化学键或官能团的信息,故C正确;只根据紫外光谱是不能完全确定物质的分子结构,故D错误。
C
2.如图是一种分子式为C4H8O2的有机物的红外光谱图,则该有机物可能为(  )
A.CH3COOCH2CH3 B.CH3CH2CH2COOH
C.HCOOCH2CH2CH3 D.(CH3)2CHCH2COOH
A
3.下图是有机物A的质谱图,则A的相对分子质量是(  )
A.29 B.43 C.57 D.72
解析 由有机物A的质谱图可以看出,质荷比最大为72,故A的相对分子质量为72。
D
【题后归纳】
用红外光谱仪测定化学键或官能团信息。用质谱仪测定分子的相对分子质量,在质谱图中质荷比最大的数据代表所测物质的相对分子质量。
二、多样的分子空间结构
对点训练
(一)知识梳理
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
(1)三原子分子的空间结构有______形和____形(又称角形)两种。
(2)实例(CO2和H2O分子的空间结构)
直线
V
2.四原子分子
(1)大多数四原子分子采取__________形和________形两种空间结构。
(2)实例(CH2O和NH3分子的空间结构)
平面三角
三角锥
3.五原子分子
(1)五原子分子的空间结构更多,最常见的是________形。
(2)实例(CH4和CCl4分子的空间结构)
四面体
(二)问题探究
问题1 四原子分子一定都是平面三角形或三角锥形?
提示 不一定。如乙炔分子(C2H2)是四原子分子,其空间结构为直线形。
问题2 科学家研制出有望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(结构如图所示)。已知该分子中N—N—N键角都是108.1°。试推测四个氮原子围成的空间是正四面体吗?
提示 不是。由于N—N—N键角都是108.1°。所以四个氮原子围成的空间不是正四面体而是三角锥形。
1.下列分子的空间结构错误的是(  )
解析 NH3的空间结构是三角锥形,B项错误。
B
2.下列有关键角与分子空间结构的说法不正确的是(  )
A.键角为180°的分子,空间结构是直线形
B.键角为120°的分子,空间结构是平面三角形
C.键角为60°的分子,空间结构可能是正四面体形
D.键角为90°~109°28′之间的分子,空间结构可能是V形
B
解析 键角为180°的分子,空间结构是直线形,例如CO2分子是直线形分子,A正确;苯分子的键角为120°,但其空间结构是平面正六边形,B错误;白磷分子的键角为60°,空间结构为正四面体形,C正确;水分子的键角为105°,空间结构为V形,D正确。
3.填空。
(1)硫化氢(H2S)分子中,两个H—S的夹角接近90°,说明H2S分子的空间结构为____________。
(2)二硫化碳(CS2)分子中,两个C===S的夹角是180°,说明CS2分子的空间结构为____________。
(3)能说明CH4分子不是平面四边形,而是正四面体结构的是____________。
a.两个键之间的夹角为109°28′
b.C—H为极性共价键
c.4个C—H的键能、键长都相等
d.二氯甲烷(CH2Cl2)只有一种结构(不存在同分异构体)
V形
直线形
ad
三、价层电子对互斥模型
对点训练
(一)知识梳理
1.价层电子对互斥模型(VSEPR model)
对ABn型的分子或离子,中心原子A的价层电子对(包括成键的σ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。分子的空间结构是中心原子周围的“____________”相互排斥的结果。
价层电子对
2.价层电子对的计算
(1)中心原子价层电子对数=σ键电子对数+____________。
(2) σ键电子对数的计算
由化学式确定,即中心原子形成几个σ键,就有几对σ键电子对。如H2O分子中, O有____对σ键电子对。NH3分子中, N有____对σ键电子对。
孤电子对数
2
3
(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=_____________
①a表示中心原子的价电子数;
对主族元素:a=______________;
对于阳离子:a=__________________________;
对于阴离子:a=__________________________。
②x表示与______________________。
③b表示________________________________________,氢为____,其他原子=______________________。
最外层电子数
价电子数-离子所带电荷数
价电子数+离子所带电荷数
中心原子结合的原子数
与中心原子结合的原子最多能接受的电子数
1
8-该原子的价电子数
3.价层电子对的空间结构(即VSEPR模型)
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__________,便可得到分子的空间结构。
孤电子对
分子或离子 σ键电子对数 孤电子对数 VSEPR模型 及名称 分子(或离子)的空间结构
及名称
CO2 2 0 直线形
直线形
CO 3 0 平面三角形
平面三角形
CH4 4 0 正四面体形
正四面体形
(1)中心原子不含孤电子对
(2)中心原子含孤电子对
分子或离子 价层电子对数 孤电子对数 VSEPR模型及名称 分子的空间结构及名称
NH3 4 1 四面体形
三角锥形
H2O 4 2 四面体形
V形
SO2 3 1 平面三角形
V形
(二)问题探究
问题1 BF3是共价化合物。BF3中B原子的价层电子对数、VSEPR模型、分子空间结构是怎样的?
提示 BF3的价层电子对数为3,VSEPR模型为平面三角形,分子空间结构为平面三角形。
问题2 PCl3的价层电子对数、VSEPR模型、分子空间结构是怎样的?
提示 PCl3的价层电子对数为4,VSEPR模型为正四面体形,分子空间结构为三角锥形。
问题3 通过1、2两例分析VSEPR模型与分子的空间结构一定相同吗?二者之间有何规律存在?
提示 VSEPR模型与分子的空间结构不一定一致,分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构,不包括孤电子对(未用于形成共价键的电子对)。两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对,当中心原子上无孤电子对时,两者的空间结构一致;当中心原子上有孤电子对时,两者的空间结构不一致。
问题4 NH3的键角小于CH4的键角,这是什么原因?
提示 孤电子对数越多,对成键电子对的斥力越大,键角越小,氨分子中氮原子的孤电子对数为1、甲烷分子中碳原子的孤电子对数为0,所以氨分子的键角小于甲烷分子的键角。
【探究归纳】
1.价层电子对互斥模型归纳
(1)对于ABn型分子中,空间结构主要取决于中心原子A价层电子对的相互排斥。价层电子对数=σ键电子对数+中心原子的孤电子对数。
(2)中心原子的价层电子对数和VSEPR模型的关系
价层电子对数 2 3 4 5 6
VSEPR模型 直线形 平面三角形 正四面体形 三角双锥形 正八面体形
2.价层电子对之间的斥力大小
(1)由于孤电子对比成键电子对更靠近中心原子的原子核,因而价层电子对之间的斥力大小顺序:孤电子对与孤电子对之间的斥力>孤电子对与成键电子对之间的斥力>成键电子对与成键电子对之间的斥力。
(2)孤电子对数越多,与成键电子对斥力越大,成键原子所形成的键角越小。例如H3O+的键角大于H2O分子的键角。
(3)结构相似的物质,中心元素的电负性越大,吸引电子的能力越强,成键电子对距离中心原子较近,成键电子对之间的斥力越大,键角越大。例如NH3、PH3、AsH3中,键角由大到小的顺序为NH3>PH3>AsH3。
3.用价层电子对互斥模型判断共价分子或离子空间结构的步骤
第一步:确定中心原子的价层电子对数;
第二步:根据中心原子价层电子对数确定VSEPR模型;
第三步:略去孤电子对,确定空间结构。
[特别提醒] 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。
1.判断正误(对的在括号内打“√”,错的在括号内打“×”。)
(1)CH2Cl2分子只有一种,可说明CH4的空间结构为正四面体形。(  )
(2)分子的VSEPR模型和相应分子的立体构型是相同的。(  )
(3)根据价层电子对互斥理论,H3O+的立体构型为平面正三角形。(  )
(4)SO2分子与CO2分子的组成相似,故它们都是直线形分子。(  )

×
×
×
2.根据价层电子对互斥理论,H2S、O3、SO2、SO3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.O3 B.H2S C.SO2 D.SO3
B
3.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(  )
C
4.用价层电子对互斥模型预测下列粒子的空间结构。
V形
正四面体形
平面三角形
V形
三角锥形
正四面体形
解析 题目中的几种分子或离子中心原子的价层电子对数分别是4、4、3、3、4、4,但H2Se中Se上有2个孤电子对,SeO2中Se上有1个孤电子对,PH3中P上有1个孤电子对,所以6种粒子的空间结构分别为V形、正四面体形、平面三角形、V形、三角锥形、正四面体形。
课后巩固训练
A级 合格过关练
选择题只有1个选项符合题意
(一)分子结构的测定
1.某有机化合物由碳、氢、氧三种元素组成,其红外光谱图只有C—H键、O—H键、C—O键的振动吸收,该有机物的相对分子质量是60,则该有机物的结构简式是(  )
B
A.CH3CH2OCH3 B.CH3CH(OH)CH3
C.CH3CH2OH D.CH3COOH
2.现代化学常用的测定分子的相对分子质量的方法是(  )
A.质谱法 B.晶体X射线衍射法
C.核磁共振氢谱法 D.红外光谱法
A
(二)多样的分子空间结构
3.下列物质分子的几何构型为三角锥形的是(  )
A.CO2 B.P4
C.NH3 D.H2O
解析 A.CO2分子空间构型为直线形,故A错误;P4属于正四面体结构,故B错误;NH3分子空间构型为三角锥形,故C正确;H2O分子空间构型为V形,故D错误。
C
4.下列分子结构为正四面体形的是(  )
①P4 ②NH3 ③CCl4 ④CH4 ⑤SO2 ⑥CO2
A.①③④⑤ B.①③④⑤⑥
C.①③④ D.④⑤
解析 NH3的空间结构是三角锥形,SO2的空间结构是V形,CO2的空间结构是直线形。
C
5.下列分子的空间结构模型正确的是(  )
D
A B C D
CO2 H2O NH3
CH4
解析 CO2的空间结构是直线形,A项错误;H2O的空间结构为V形,B项错误;NH3的空间结构为三角锥形,C项错误;CH4是正四面体形,D项正确。
(三)价层电子对互斥模型
6.徐光宪在《分子共和国》一书中介绍了光棍的快乐——二氧化氮分子、劳动面前人人平等——磷酸分子、有机族的第一代长老——甲烷分子、我在梦中被创造——苯分子、江湖剑客——甲醛分子。下列说法正确的是(  )
B
7.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个孤电子对
C
解析 根据共价键的方向性和饱和性,每个磷原子都以3个共价键与其他3个磷原子结合,从而形成正四面体结构,所以键角为60°,分子中共有6个共价单键(即6对共用电子对),4个孤电子对。
A
9.用价层电子对互斥模型可以预测许多分子或离子的空间结构。下列判断正确的是(  )
A.SO2、CS2、HI都是直线形分子
B.BF3键角为120°,SnBr2键角大于120°
C.COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子
D.PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形分子
C
解析 SO2是V形分子,CS2、HI是直线形分子,A错误;BF3键角为120°,是平面三角形结构,在SnBr2中Sn原子上有一个孤电子对,对成键电子对排斥作用较大,使键角小于120°,B错误;COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子,C正确;PCl3、NH3都是三角锥形分子,而PCl5是三角双锥形结构,D错误。
D
解析 二氧化碳分子结构式为O===C===O,C原子价层电子对个数是2,根据价层电子对互斥理论判断其空间构型为直线形,故A错误;NH3分子中的中心原子为N原子,有1个孤电子对,故B错误;H2O分子的空间结构为V形,NH3分子的空间结构为三角锥形,故C错误;根据结构简式,CO(NH2)2分子中中心原子C原子可形成三个σ键一个π键,故D正确。
11.价层电子对互斥模型可用于预测简单分子的空间结构。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)为价层电子对数。
(1)请填写下表:
4
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′
直线形
180°
解析 (1)当n+m=4时,VSEPR模型为正四面体形,其键角是109°28′;当n+m=2时, VSEPR模型为直线形,其键角是180°。
(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____________。
(4)用价层电子对互斥模型判断下列分子或离子的空间结构:
CO2分子中n+m=2,故CO2为直线形
V形
V形
三角双锥形
正四面体形
B级 素养培优练
12.我国科学家成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表),经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图所示。从结构角度分析,R中两种阳离子不同之处为(  )
A.中心原子的VSEPR模型
B.中心原子的价层电子对数
C.空间结构
D.共价键类型
C
13.下列说法正确的是(  )
D
A
(1)中心原子没有孤电子对的是____________(填序号,下同)。
(2)空间结构为直线形的分子或离子有____________;空间结构为平面三角形的分子或离子有____________。
(3)空间结构为V形的分子或离子有_____________。
(4)空间结构为三角锥形的分子或离子有____________;空间结构为正四面体形的分子或离子有____________。
①④⑥⑦

④⑦
③⑧
②⑤

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