【26版步步高化学人教版选择性必修二学习笔记第二章微专题3分子空间结构与键角的比较

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微专题3　分子空间结构与键角的比较

一、分子空间结构的判断

首先计算出中心原子的价层电子对数，然后构建对应的VSEPR模型，最后略去孤电子对，得到分子的空间结构。

1.下列说法正确的是(　　)

A.CH₂Cl₂分子的空间结构为正四面体形

B.H₂O分子中氧原子的杂化轨道类型为sp²，分子的空间结构为V形

C.CO₂分子中碳原子的杂化轨道类型为sp，分子的空间结构为直线形

D.S的空间结构为平面三角形

2.下列分子中，中心原子杂化类型相同，分子的空间结构也相同的是(　　)

A.BeCl₂、CO₂B.H₂O、SO₂

C.SO₂、CH₄D.NF₃、CH₂O

3.(2024·青岛高二月考)下列说法正确的是(　　)

①CS₂为V形分子　②Cl的空间结构为平面三角形　③SF₆中有6个完全相同的成键电子对　④SiF₄和S的中心原子均采取sp³杂化

A.①②B.②③

C.③④D.①④

4.硼砂是含结晶水的四硼酸钠。以硼砂为原料，可以得到BF₃、BN和硼酸等重要化合物，请回答下列问题：

(1)硼砂中阴离子X^m-(含B、O、H三种元素)的空间结构模型如图所示，则在X^m-中，2号硼原子的杂化类型为；m=(填数字)。 

(2)BN中B的化合价为，请解释原因：__________________________________。 

(3)BF₃和过量NaF作用可生成NaBF₄，B的空间结构为；NaBF₄的电子式为__________________________________。 

二、键角的判断与比较

在多原子分子中，两个相邻共价键之间的夹角称为键角。键角是决定物质分子空间结构的主要因素之一。在高中阶段学习中，影响键角大小的因素主要有三个：一是中心原子的杂化轨道类型；二是中心原子的孤电子对数；三是中心原子的电负性大小。

1.中心原子杂化轨道类型不同的粒子，键角大小为sp杂化>sp²杂化>sp³杂化，如键角：CH≡CH>CH₂CH₂>CH₄。

2.中心原子杂化方式相同的粒子，由于斥力：孤电子对与孤电子对之间>孤电子对与成键电子对之间>成键电子对与成键电子对之间，孤电子对数越多，对成键电子对的斥力越大，键角越小。如键角：CH₄>NH₃>H₂O。

3.中心原子杂化方式相同且孤电子对数目也相同，利用中心原子的电负性大小比较键角大小。如H₂O、H₂S中，中心原子均为sp³杂化，分子空间结构均为V形，由于电负性：O>S，吸引电子的能力：O>S，且键长：O—H       <S—H，使得H< span>        </S—H，使得H<>₂O、H₂S中成键电子对间的斥力逐渐减弱，键角减小，即键角：H₂O(105°)>H₂S(92.1°)。

4.同一粒子中不同共价键的键角，由于斥力：双键间>双键与单键间>单键间，则键角大小不同。如甲醛中：，键角：α>β。

5.下列分子或离子中键角由大到小排列正确的是(　　)

①BCl₃②NH₃③H₂O　④PC⑤BeCl₂

A.⑤④①②③B.④①②⑤③

C.⑤①④②③D.③②④①⑤

6.下列物质的分子中：A.H₂O、B.BF₃、C.H₂S、D.CH₄，键角从大到小的顺序是。 

7.比较下列物质中键角的大小(填“>”“=”或“<”)。

(1)CH₄P₄。 

(2)NH₃PH₃AsH₃。 

(3)PF₃PCl₃。 

(4)光气(COCl₂)中∠Cl—CO__________________________________∠Cl—C—Cl。

8.如图是甲醛分子的空间结构模型，根据该图和所学化学知识回答下列问题：

(1)甲醛分子中碳原子的杂化方式是__________________________________，做出该判断的主要理由是__________________________________。 

(2)下列是对甲醛分子中碳氧键的判断，其中正确的是(填序号)。 

①单键　②双键　③σ键　④π键　⑤σ键和π键

(3)甲醛分子中C—H与C—H间的夹角(填“=”“>”或“<”)120°，出现该现象的主要原因是__________________________________。 

答案精析

一、

跟踪训练

1.C　［CH₄中4个共价键完全相同，为正四面体形，CH₂Cl₂分子的4个共价键不完全相同，所以分子的空间结构不是正四面体形，A错误；H₂O分子中O原子的价层电子对数为2+×(6-1×2)=4，为sp³杂化，含有2个孤电子对，分子的空间结构为V形，B错误；CO₂中C原子的价层电子对数为2+×(4-2×2)=2，为sp杂化，分子的空间结构为直线形，C正确；S中S原子的价层电子对数为3+×(6+2-3×2)=4，为sp³杂化，含1个孤电子对，分子的空间结构为三角锥形，D错误。］

2.A　［根据价层电子对互斥模型可知，H₂O中O原子的孤电子对数为=2，σ键电子对数为2，采取sp³杂化，故H₂O为V形结构，SO₂中S原子的孤电子对数为=1，σ键电子对数为2，采取sp²杂化，故SO₂为V形结构，B项不符合题意；同样分析可知，BeCl₂中Be原子采取sp杂化，BeCl₂是直线形结构，CO₂中C原子采取sp杂化，CO₂是直线形结构，A项符合题意；SO₂中S原子采取sp²杂化，SO₂是V形结构，CH₄中C原子采取sp³杂化，CH₄是正四面体形结构，C项不符合题意；NF₃中N原子采取sp³杂化，NF₃是三角锥形结构，CH₂O中C原子采取sp²杂化，CH₂O是平面三角形结构，D项不符合题意。］

3.C　［①CS₂和CO₂分子的空间结构相同，为直线形分子，错误；②Cl中Cl的价层电子对数为3+×(7+1-2×3)=4，含有1个孤电子对，则Cl的空间结构为三角锥形，错误；③SF₆中含有6个S—F，每个S—F含有1个成键电子对，则SF₆分子中有6个完全相同的成键电子对，正确；④SiF₄中Si的价层电子对数为4+×(4-1×4)=4，S中S的价层电子对数为3+×(6+2-2×3)=4，则SiF₄和S的中心原子均采取sp³杂化，正确。］

4.(1)sp²　2

(2)+3　N的电负性大于B的电负性

(3)正四面体形　

解析(1)根据图示可知，2号B原子的价层电子对数为3，且无孤电子对，故采取sp²杂化；该阴离子的化学式为［H₄B₄O₉］^m-，其中H显+1价、B显+3价、O显-2价，所以m=2。

二、

跟踪训练

5.C　［分析如下：

键角由大到小的顺序为⑤①④②③。］

6.B>D>A>C

7.(1)>　(2)>　>　(3)<　(4)>

8.(1)sp²　甲醛分子的空间结构为平面三角形

(2)②⑤　(3)<　碳氧双键中存在π键，它对C—H的排斥作用较强

解析(1)原子的杂化轨道类型不同，分子的空间结构也不同。由图可知，甲醛分子为平面三角形，所以甲醛分子中的碳原子采取sp²杂化。

(2)甲醛分子中的碳氧键是双键，一般来说，双键是σ键和π键的组合。

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