第一節共價鍵第1課時共價鍵[核心素養發展目標]1.能從微觀角度分析形成共價鍵的微粒、類型，能辨識物質中含有的共價鍵。2.理解共價鍵中σ鍵和π鍵的區別，建立σ鍵和π鍵的思維模型，熟練判斷分子中σ鍵和π鍵的存在及個數。一、共價鍵的形成與特征1．共價鍵的形成(1)概念：原子間通過共用電子對所形成的相互作用，叫做共價鍵。(2)成鍵的粒子：一般為非金屬原子(相同或不相同)或金屬原子與非金屬原子。(3)本質：原子間通過共用電子對(即原子軌道重疊)產生的強烈作用。2．共價鍵的特征(1)飽和性按照共價鍵的共用電子對理論，一個原子有幾個未成對電子，便可和幾個自旋狀態相反的電子配對成鍵，這就是共價鍵的飽和性。(2)方向性除s軌道是球形對稱外，其他原子軌道在空間都具有一定的分布特點。在形成共價鍵時，原子軌道重疊的越多，電子在核間出現的概率越大，所形成的共價鍵就越牢固，因此共價鍵將盡可能沿著電子出現概率最大的方向形成，所以共價鍵具有方向性。如圖所示。(1)形成共價鍵后體系的能量降低，趨于穩定()(2)共價鍵的飽和性是由成鍵原子的未成對電子數決定的()(3)共價鍵的飽和性決定了分子內部原子的數量關系()(4)共價鍵的方向性是由成鍵原子軌道的方向性決定的()(5)原子軌道在空間都具有方向性()答案(1)√(2)√(3)√(4)√(5)×1．NH3分子中N原子為什么是1個，而H原子為3個？提示N和H原子的電子式分別為和H·，N原子最外層有3個未成對電子，H原子有1個未成對電子，形成共價鍵時每個N原子只需與3個H原子分別形成3對共用電子對即可達到穩定狀態，共價鍵達到飽和，從而決定了分子中H原子個數。2．從電負性角度理解共價鍵、離子鍵的形成條件，完成表中內容。原子NaClHClCO電負性0.93.02.13.02.53.5電負性之差(絕對值)結論：當原子的電負性相差很大，化學反應形成的電子對不會被共用，形成的將是________鍵；而________鍵是電負性相差不大的原子之間形成的化學鍵。答案2.10.91.0離子共價3．從電負性的角度來判斷下列元素的原子之間易形成共價鍵的是()A．Na和Cl B．H和FC．K和F D．Ca和O答案B解析一般電負性相差不大的原子之間容易形成共價鍵，H和F都是非金屬元素的原子，形成的是共價鍵。二、共價鍵類型(按成鍵原子的原子軌道的重疊方式分類)1．σ鍵形成由兩個原子的s軌道或p軌道“頭碰頭”重疊形成類型s-s型s-p型p-p型特征以形成化學鍵的兩原子核的連線為軸做旋轉操作，共價鍵電子云的圖形不變，這種特征稱為軸對稱；σ鍵的強度較大2.π鍵形成由兩個原子的p軌道“肩并肩”重疊形成p-pπ鍵特征π鍵的電子云具有鏡面對稱性，即每個π鍵的電子云由兩塊組成，分別位于由兩原子核構成平面的兩側，如果以它們之間包含原子核的平面為鏡面，它們互為鏡像；π鍵不能旋轉；不如σ鍵牢固，較易斷裂3.判斷σ鍵、π鍵的一般規律共價單鍵為σ鍵；共價雙鍵中有一個σ鍵、一個π鍵；共價三鍵由一個σ鍵和兩個π鍵組成。(1)σ鍵和π鍵都只存在于共價分子中()(2)兩個原子間可以只形成σ鍵，但不能只形成π鍵()(3)H原子只能形成π鍵，N原子可以形成σ鍵和π鍵()答案(1)×(2)√(3)×1．觀察下圖乙烷、乙烯和乙炔分子的結構，并回答下列問題。(1)乙烷中有________個σ鍵，乙烯、乙炔中σ鍵與π鍵的個數之比分別為________、________。(2)乙烯和乙炔的化學性質為什么比乙烷活潑？答案(1)75∶13∶2(2)乙烯的碳碳雙鍵和乙炔的碳碳三鍵中分別含1個和2個π鍵，π鍵原子軌道重疊程度小，不穩定，容易斷裂。而乙烷中沒有π鍵，σ鍵穩定，不易斷裂。2．有以下物質：①HF，②Cl2，③H2O，④N2，⑤C2H4，⑥C2H6，⑦H2，⑧H2O2，⑨HCN(H—C≡N)。(1)只有σ鍵的是________________(填序號，下同)；既有σ鍵又有π鍵的是__________。(2)含有由兩個原子的s軌道重疊形成的σ鍵的是_____________________________________。(3)含有由一個原子的s軌道與另一個原子的p軌道重疊形成的σ鍵的是______________。(4)含有由一個原子的p軌道與另一個原子的p軌道重疊形成的σ鍵的是__________。答案(1)①②③⑥⑦⑧④⑤⑨(2)⑦(3)①③⑤⑥⑧⑨(4)②④⑤⑥⑧⑨解析(1)單鍵只有σ鍵，雙鍵或三鍵才含有π鍵，故只有σ鍵的是①②③⑥⑦⑧；既有σ鍵又有π鍵的是④⑤⑨。(2)H原子只有s軌道，題給物質中含有由兩個原子的s軌道重疊形成的σ鍵的只有H2。(3)含有由一個原子的s軌道與另一個原子的p軌道重疊形成的σ鍵的有①③⑤⑥⑧⑨。(4)含有由一個原子的p軌道與另一個原子的p軌道重疊形成的σ鍵，說明構成這種σ鍵的原子中一定沒有H原子，故正確答案為②④⑤⑥⑧⑨。共價鍵的分類eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(按共用電子對的數目\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(共價單鍵——σ鍵,共價雙鍵——1個σ鍵、1個π鍵,共價三鍵——1個σ鍵、2個π鍵)),按電子云重疊方式\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(σ鍵\o(→,\s\up7(特征))電子云呈軸對稱,π鍵\o(→,\s\up7(特征))電子云呈鏡面對稱))))1．下圖表示氫原子的電子云重疊示意圖。以下各種說法中錯誤的是()A．圖中電子云重疊意味著電子在核間出現的機會多B．氫原子的核外的s軌道重疊形成共價鍵C．氫原子的核外電子呈云霧狀，在兩核間分布得密一些，將兩核吸引D．氫原子之間形成σ鍵，s-sσ鍵沒有方向性答案C解析電子云是對核外電子運動狀態的一種形象描述，并不是指電子呈云霧狀，圖中“小黑點”的疏密只表示電子出現概率的大小，A正確；氫原子的核外的s軌道重疊形成共價鍵，B正確；根據A中分析可知C錯誤；因s軌道是球形的，故s軌道和s軌道形成σ鍵時，無方向性，即s-sσ鍵沒有方向性，D正確。2．下列分子中存在的共價鍵類型完全相同(從σ鍵、π鍵的形成方式角度分析)的是()A．CH4與NH3 B．C2H6與C2H4C．H2與Cl2 D．Cl2與N2答案A解析分子中全是s-pσ鍵，A正確；C2H6只存在σ鍵，而C2H4存在σ鍵和π鍵，B錯誤；H2為s-sσ鍵，Cl2為p-pσ鍵，C錯誤；Cl2中只存在σ鍵，而N2中存在σ鍵和π鍵，D錯誤。3．下列四組物質中只含有共價鍵的是()A．H2、O3、C60、N60、B．Cl2、S8、NaCl、Na2O2、NaHCO3C．P4、Br2、H2O2、Xe、XeF4D．NH4HCO3、N2H4、NH3、、KNO3答案A解析一般活潑的金屬和活潑的非金屬容易形成離子鍵，非金屬元素的原子間容易形成共價鍵。則五種物質均只有共價鍵，A正確；NaCl、Na2O2、NaHCO3中均含有離子鍵，B錯誤；Xe分子中不存在化學鍵，C錯誤；NH4HCO3、KNO3中均含有離子鍵，D錯誤。4．在N2F2分子中，所有原子均符合8電子穩定結構，則該分子中兩個氮原子之間的鍵型構成是()A．僅有一個σ鍵B．僅有一個π鍵C．一個σ鍵，一個π鍵D．一個σ鍵，兩個π鍵答案C解析由題給條件所有原子均符合8電子穩定結構可知，其結構式應為F—N=N—F，則兩個氮原子之間為氮氮雙鍵，含有一個σ鍵，一個π鍵。5．分析下列化學式中畫有橫線的元素，選出符合要求的物質，填空。A．NH3B．H2OC．HClD．CH4E．C2H6F．N2(1)所有的價電子都參與形成共價鍵的是______________________________________。(2)只有一個價電子參與形成共價鍵的是______________________________________。(3)最外層有未參與成鍵的電子對的是________________________________________。(4)既有σ鍵又有π鍵的是__________________________________________________。答案(1)D、E(2)C(3)A、B、C、F(4)F解析NH3中氮原子與3個氫原子形成3個σ鍵，還有一對不成鍵電子；H2O中氧原子與2個氫原子形成2個σ鍵，還有兩對不成鍵電子；HCl中氯原子與1個氫原子形成1個σ鍵，還有三對不成鍵電子；CH4中碳原子與4個氫原子形成4個σ鍵，所有價電子都參與成鍵；C2H6中碳原子分別與3個氫原子及另1個碳原子形成4個σ鍵，所有電子都參與成鍵；N2中1個氮原子與另1個氮原子形成1個σ鍵，2個π鍵，還有一對不成鍵電子。一、選擇題：每小題只有一個選項符合題意。1．原子間形成分子時，決定各原子相互結合的數量關系的是()A．共價鍵的方向性 B．共價鍵的飽和性C．共價鍵原子的大小 D．共價鍵的穩定性答案B解析原子間形成分子時，形成了共價鍵，共價鍵具有飽和性和方向性，方向性決定分子的空間結構，飽和性則決定原子形成分子時相互結合的數量關系，B正確。2．下列有關σ鍵和π鍵的說法錯誤的是()A．含有π鍵的分子在反應時，π鍵是化學反應的積極參與者B．當原子形成分子時，首先形成σ鍵，可能形成π鍵C．有些原子在與其他原子形成分子時只能形成σ鍵，不能形成π鍵D．在分子中，化學鍵可能只有π鍵而沒有σ鍵答案D解析π鍵不穩定，易斷裂，則含有π鍵的分子在反應時，π鍵是化學反應的積極參與者，故A正確；原子形成分子，優先頭碰頭重疊，則先形成σ鍵，可能形成π鍵，故B正確；單鍵為σ鍵，而雙鍵、三鍵中有σ鍵和π鍵，則有些原子在與其他原子形成分子時只能形成σ鍵，不能形成π鍵，如HCl，故C正確；共價鍵中一定含σ鍵，則在分子中，化學鍵可能只有σ鍵，而沒有π鍵，故D錯誤。3．下列有關σ鍵的說法錯誤的是()A．如果電子云圖像是由兩個s電子重疊形成的，即形成s-sσ鍵B．s電子與p電子形成s-pσ鍵C．p電子和p電子不能形成σ鍵D．HCl分子中含有一個s-pσ鍵答案C解析σ鍵是指由兩個相同或不相同的原子軌道沿軌道對稱軸方向相互重疊而形成的共價鍵；包括s-sσ鍵、s-pσ鍵、p-pσ鍵等類型，C描述不正確。4．下列說法正確的是()A．Cl2是雙原子分子，H2S是三原子分子，這是由共價鍵的方向性決定的B．H2O與H2S的空間結構一樣是由共價鍵的飽和性決定的C．并非所有的共價鍵都有方向性D．兩原子軌道發生重疊后，電子在兩核間出現的概率減小答案C解析Cl2是雙原子分子，H2S是三原子分子，這是由共價鍵的飽和性決定的，A不正確；H2O與H2S的空間結構一樣是由中心原子含有的孤電子對決定的，與共價鍵的飽和性無關系，B不正確；例如氫氣中的共價鍵沒有方向性，C正確；兩原子軌道發生重疊后，電子在兩核間出現的概率增大，D不正確。5．具有下列電子排布式的原子中，不能形成π鍵的是()A．1s22s22p63s23p4 B．1s22s22p3C．1s22s22p63s1 D．1s22s22p2答案C解析根據電子排布式可知四種原子分別是S、N、Na、C，其中Na是活潑金屬，在化學反應中易失去一個電子，形成的是離子鍵，而π鍵是共價鍵中的一種，S、N、C均能形成π鍵。6．下列分子既不存在s-pσ鍵，也不存在p-pπ鍵的是()A．HCl B．HFC．SO2 D．SCl2答案D解析共價鍵是兩個原子軌道以“頭碰頭”或“肩并肩”重疊形成的，s和p軌道以“頭碰頭”重疊可形成s-pσ鍵，p軌道之間以“頭碰頭”重疊可形成p-pσ鍵，p軌道之間以“肩并肩”重疊可形成p-pπ鍵。HCl分子中存在s-pσ鍵，故A錯誤；HF分子中存在s-pσ鍵，故B錯誤；SO2分子中存在p-pσ鍵和p-pπ鍵，故C錯誤；SCl2分子中只存在p-pσ鍵，故D正確。7．下列物質的化學式和結構式中，從成鍵情況看不合理的是()A．CH3N：B．CH4S：C．CH2SeO：D．CH4Si：答案D解析根據價鍵理論，C、Si需要形成四個價鍵，N、P形成三個價鍵，O、Se形成兩個價鍵，H、Cl、F、Br形成一個價鍵。二、選擇題：每小題有一個或兩個選項符合題意。8．(2020·鎮康縣第一中學高二月考)對三硫化四磷分子的結構研究表明，該分子中沒有不飽和鍵，且各原子的最外層均已達到了8個電子的穩定結構。則一個三硫化四磷分子中含有的共價鍵個數是()A．7個 B．9個C．19個 D．不能確定答案B解析三硫化四磷分子中沒有不飽和鍵，且各原子的最外層均已達到了8電子的穩定結構，P元素可形成3個共價鍵，S元素可形成2個共價鍵，因此一個三硫化四磷分子中含有的共價鍵個數為eq\f(3×4＋2×3,2)＝9個。9．P元素的價電子排布為3s23p3，P與Cl形成的化合物有PCl3、PCl5，對此判斷正確的是()A．磷原子最外層有三個未成對電子，故只能結合三個氯原子形成PCl3B．PCl3分子中的P—Cl鍵含有π鍵C．PCl5分子中的P—Cl鍵都是π鍵D．磷原子最外層有三個未成對電子，但是能形成PCl5，說明傳統的價鍵理論存在缺陷答案D解析PCl3的電子式為，P—Cl鍵都是σ鍵。PCl5分子中有5個P—Clσ鍵，這違背了傳統價鍵理論飽和性原則，說明傳統價鍵理論不能解釋PCl5的結構，即傳統價鍵理論存在缺陷。10．下列表示原子間形成共價鍵的化學用語正確的是()A．B．C.D．答案CD解析H2O2為共價化合物，電子式不應帶“[]”，不為陰、陽離子，選項A錯誤；HF為共價化合物，電子式不應帶“[]”，不為陰、陽離子，選項B錯誤；NH3為共價化合物，結構式中未共用的孤電子對不用畫出，選項C正確；H2O為共價化合物，氫氧原子各形成一對共用電子對，選項D正確。11．下列電子式書寫錯誤的是()A．甲烷B．氟化鈉C．過氧化氫D．BF3答案BD解析甲烷為共價化合物，碳原子與氫原子之間形成1對電子對，A正確；氟化鈉為離子化合物，鈉原子失去1個電子變為鈉離子，而氟原子得到1個電子最外層變為8電子，帶有1個單位的負電荷，應為，B錯誤；過氧化氫為共價化合物，兩個氧原子成鍵形成1對電子對，氧原子與氫原子形成1對電子對，C正確；三氟化硼是共價化合物，沒有電子的得失，D錯誤。三、非選擇題12．(1)如下圖所示的分子中，有________個σ鍵，________個π鍵。(2)X、Y、Z是元素周期表中的短周期元素，其中X、Y同周期，Y、Z同主族，Y原子最外層p軌道上的電子數等于前一電子層電子總數，X原子最外層的p能級中只有一個軌道填充了2個電子，而且這三種元素可以形成化合物YX2、ZX2。根據上述信息回答下列問題：①寫出下列元素符號：X________，Y________，Z________。②YX2分子中含________個σ鍵，含________個π鍵。答案(1)103(2)①OCSi②22解析(1)該分子中有6個C—H、2個C—C、1個C=C、1個C≡C，單鍵全是σ鍵，雙鍵中有1個σ鍵和1個π鍵，三鍵中有1個σ鍵和2個π鍵，故該分子中共有10個σ鍵和3個π鍵，故選C。(2)①X、Y、Z元素的符號分別是O、C、Si。②CO2分子的結構式為O=C=O，故其中含2個σ鍵，含2個π鍵。13．a、b、c、d為四種由短周期元素組成的中性粒子，它們都有14個電子，且b、c、d都是共價型分子。回答下列問題：(1)a單質可由原子直接構成，a單質可用作半導體材料，其原子核外電子排布式為________。(2)b是雙核化合物，常溫下為無色無味氣體，b的化學式為________________。人一旦吸入b氣體后，就易引起中毒，是因為________________而中毒。(3)c是雙核單質，寫出其電子式________________。c分子中所含共價鍵的類型為________(填“極性鍵”或“非極性鍵”)。(4)d是四核化合物，其結構式為____________________；d分子內所含σ鍵的數目是_____，π鍵的數目是______，σ鍵的強度比π鍵的強度________，原因是________________________________________________________________________________________________。答案(1)1s22s22p63s23p2(2)COCO一旦被吸入肺里后，會與血液中的血紅蛋白結合，使血紅蛋白喪失輸送氧氣的能力(3)非極性鍵(4)H—C≡C—H32大形成σ鍵的原子軌道的重疊程度比π鍵的重疊程度大，形成的共價鍵強解析(1)a單質可由原子直接構成，a單質可用作半導體材料，因此是單質硅。(2)b是雙核化合物，常溫下為無色無味氣體，則b是一氧化碳，化學式為CO。(3)c是雙核單質，因此c是氮氣。(4)d是四核化合物，有14個電子，d是乙炔，其結構式為H—C≡C—H。14．有三種物質AC2、B2C2、AD4，元素A在自然界中形成的物質種類最多；元素B的單質能在C的氣態單質中劇烈燃燒，火焰呈黃色，并生成淡黃色固體B2C2；元素D的負一價陰離子的電子層結構與氬原子相同，則：(1)A、B、C、D的元素名稱分別是________、________、________、________。(2)AD4分子中含有的共價鍵類型為________(填“σ鍵”或“π鍵”)。(3)D的負一價陰離子的電子排布式為________，B2C2的電子式為________，屬于________(填“離子化合物”或“共價化合物”)。答案(1)碳鈉氧氯(2)σ鍵(3)1s22s22p63s23p6離子化合物解析A在自然界中形成的物質種類最多，是碳元素；淡黃色固體B2C2是Na2O2，即B為Na，C為氧；元素D的負一價陰離子電子層結構與氬原子相同，D為Cl，據此回答問題。15．有A、B、C、D四種元素。已知：①它們均為元素周期表中前20號元素，C、D在同一周期，A、B在同一主族；②它們可以組成化合物B2C2、A2C、DC2等；③B的陽離子與C的陰離子的核外電子排布相同；④B2C2同A2C或DC2反應都生成氣體C2，B與A2C反應產生氣體A2，A2與氣體C2按體積之比為2∶1混合后點燃能發生爆炸，其產物是一種無色無味的液體(在常溫下)。請回答下列問題：(1)寫出A、B、C、D四種元素的元素符號：A________、B________、C________、D________。(2)在B2C2、A2C和DC2中，屬于離子化合物的是______，其電子式是__________________，屬于共價化合物的是________________，其結構式是________________。答案(1)HNaOC(2)Na2O2H2O、CO2、O=C=O解析原子序數均小于20的A、B、C、D四種元素，相互間可形成B2C2、A2C、DC2等化合物，A2與氣體C2按體積比2∶1混合后點燃能發生爆炸，其產物是一種無色無味的液體(在常溫下)，則A2C為水，B2C2與A2C或DC2反應都生成C2氣體，則A為氫元素、B為鈉元素、C為氧元素、D為碳元素，均符合C、D在同一周期，A、B在同一主族及B的陽離子與C的陰離子的核外電子排布相同；由以上分析可以知道，A為H、B為Na、C為O、D為C，據此回答問題。

第2課時鍵參數——鍵能、鍵長與鍵角[核心素養發展目標]1.了解共價鍵鍵參數的含義，能用鍵能、鍵長、鍵角說明簡單分子的某些性質。2.通過認識共價鍵的鍵參數對物質性質的影響，探析微觀結構對宏觀性質的影響。一、鍵能1．概念氣態分子中1_mol化學鍵解離成氣態原子所吸收的能量。它通常是298.15K、100kPa條件下的標準值，單位是kJ·mol－1。2．應用(1)判斷共價鍵的穩定性原子間形成共價鍵時，原子軌道重疊程度越大，釋放能量越多，所形成的共價鍵鍵能越大，共價鍵越穩定。(2)判斷分子的穩定性一般來說，結構相似的分子，共價鍵的鍵能越大，分子越穩定。(3)利用鍵能計算反應熱ΔH＝反應物總鍵能－生成物總鍵能(1)共價鍵的鍵能越大，共價鍵越牢固，由該鍵形成的分子越穩定()(2)N—H鍵能是很多分子中的N—H鍵能的平均值()(3)O—H鍵能是指在298.15K、100kPa下，1mol氣態分子中1molO—H鍵解離成氣態原子所吸收的能量()(4)C=C鍵能等于C—C鍵能的2倍()答案(1)√(2)√(3)√(4)×1．根據價鍵理論分析氮氣分子中的成鍵情況，并解釋N2通常很穩定的原因。提示兩個氮原子各自用三個p軌道分別形成一個σ鍵和兩個π鍵。N2分子中存在N≡N，鍵能大，破壞它需要消耗較高的能量，因而N2通常很穩定。2．N2、O2、F2與H2的反應能力依次增強，從鍵能的角度如何理解這一化學事實。(利用課本表2－1的相應數據分析)提示從表2－1的數據可知，N—H、O—H與H—F的鍵能依次增大，意味著形成這些鍵時放出的能量依次增大，化學鍵越來越穩定。所以N2、O2、F2與H2的反應能力依次增強。3．某些化學鍵的鍵能(kJ·mol－1)如下表所示。化學鍵H—HCl—ClBr—BrI—IH—ClH—BrH—I鍵能436242.7193151431.8363297(1)1molH2在2molCl2中燃燒，放出熱量________kJ。(2)在一定條件下，1molH2與足量的Cl2、Br2、I2分別反應，放出熱量由多到少的順序是________(填字母)。a．Cl2＞Br2＞I2 b．I2＞Br2＞Cl2c．Br2＞I2＞Cl2預測1molH2在足量F2中燃燒比在Cl2中燃燒放熱________(填“多”或“少”)。答案(1)184.9(2)a多解析(1)根據鍵能數據可得，H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝436kJ·mol－1＋242.7kJ·mol－1－431.8kJ·mol－1×2＝－184.9kJ·mol－1，1molH2在2molCl2中燃燒，參加反應的H2和Cl2都是1mol，生成2molHCl，故放出的熱量為184.9kJ。(2)由表中數據計算知1molH2在Cl2中燃燒放熱最多，在I2中燃燒放熱最少；由以上結果分析，生成物越穩定，放出熱量越多。因穩定性：HF＞HCl，故1molH2在F2中燃燒比在Cl2中燃燒放熱多。二、鍵長和鍵角1．鍵長(1)概念：構成化學鍵的兩個原子的核間距，因此原子半徑決定共價鍵的鍵長，原子半徑越小，共價鍵的鍵長越短。(2)應用：共價鍵的鍵長越短，往往鍵能越大，表明共價鍵越穩定，反之亦然。2．鍵角(1)概念：在多原子分子中，兩個相鄰共價鍵之間的夾角。(2)應用：在多原子分子中鍵角是一定的，這表明共價鍵具有方向性，因此鍵角影響著共價分子的空間結構。(3)試根據空間結構填寫下列分子的鍵角分子的空間結構鍵角實例正四面體形109°28′CH4、CCl4平面形120°苯、乙烯、BF3等三角錐形107°NH3V形(角形)105°H2O直線形180°CO2、CS2、CH≡CH(4)部分鍵角圖解(1)分子中通常鍵能越大，鍵長越短，分子越穩定()(2)鍵角是描述分子空間結構的重要參數()(3)鍵長H—I＞H—Br＞H—Cl；C—C＞C=C＞C≡C()答案(1)√(2)√(3)√1．為什么F—F鍵長比Cl—Cl鍵長短，但鍵能卻比Cl—Cl鍵能小？提示氟原子的半徑很小，因而F—F鍵長比Cl—Cl鍵長短，但也是由于F—F鍵長短，兩個氟原子在形成共價鍵時，原子核之間的距離就小，排斥力大，因此鍵能比Cl—Cl鍵能小。2．(2019·山西省實驗中學高二月考)下表是從實驗中測得的不同物質中的鍵長和鍵能數據：O—O鍵Oeq\o\al(2－,2)Oeq\o\al(－,2)O2Oeq\o\al(＋,2)鍵長/(10－12m)149128121112鍵能/(kJ·mol－1)xya＝494b＝628其中x、y的鍵能數據尚未測定，但可根據規律推導鍵能大小的順序是b>a>y>x，該規律性是()A．成鍵時，電子數越多，鍵能越大B．鍵長越短，鍵能越大C．成鍵所用的電子數越少，鍵能越小D．成鍵時電子對越偏移，鍵能越大答案B解析觀察表中數據發現，測定的化學鍵都是O—O，因此不存在成鍵時電子數多少的問題，也不存在電子對偏移的問題，但是O2與Oeq\o\al(＋,2)比較，鍵能大的對應的鍵長短，據此分析Oeq\o\al(2－,2)的鍵長比Oeq\o\al(－,2)的鍵長長，所以Oeq\o\al(2－,2)中O—O的鍵能比Oeq\o\al(－,2)的小。若按照此規律，鍵長由短到長的順序為Oeq\o\al(＋,2)＜O2＜Oeq\o\al(－,2)＜Oeq\o\al(2－,2)，鍵能大小的順序應為b＞a＞y＞x，與題意吻合，所以B項正確。3．如圖白磷和甲烷均為正四面體結構它們的鍵角是否相同，為什么？提示不同，白磷分子的鍵角是指P—P之間的夾角，為60°；而甲烷分子的鍵角是指C—H的夾角，為109°28′。(1)鍵長與分子空間結構的關系：鍵長是影響分子空間結構的因素之一。如CH4分子的空間結構是正四面體，而CH3Cl只是四面體而不是正四面體，原因是C—H和C—Cl的鍵長不相等。(2)定性判斷鍵長的方法①根據原子半徑進行判斷。在其他條件相同時，成鍵原子的半徑越小，鍵長越短。②根據共用電子對數判斷。就相同的兩原子形成的共價鍵而言，當兩個原子形成雙鍵或者三鍵時，由于原子軌道的重疊程度增大，原子之間的核間距減小，鍵長變短，故單鍵鍵長＞雙鍵鍵長＞三鍵鍵長。1．(2020·云南省祿豐縣第一中學高二月考)下列各說法中正確的是()A．分子中鍵能越高，鍵長越長，則分子越穩定B．元素周期表中的ⅠA族(除H外)和ⅦA族元素的原子間不能形成共價鍵C．水分子可表示為H—O—H，分子中鍵角為180°D．H—O的鍵能為463kJ·mol－1，即18gH2O分解成H2和O2時，消耗能量為2×463kJ答案B解析分子中鍵長越短，鍵能越高，則分子越穩定，鍵長越長，鍵能越低，則分子越不穩定，A不正確；元素周期表中的ⅠA族(除H外)和ⅦA族元素都是典型的金屬和非金屬元素，所以形成的化學鍵是離子鍵，B正確；水分子的結構是V形，鍵角是105°，C不正確；H—O的鍵能為463kJ·mol－1，18gH2O即1molH2O分解成2molH和1molO時消耗的能量為2×463kJ，故D錯誤。2．(2019·四川雅安中學高二月考)鍵長、鍵角和鍵能是描述共價鍵的三個重要參數，下列敘述正確的是()A．鍵角是描述分子空間結構的重要參數B．因為H—O的鍵能小于H—F的鍵能，所以O2、F2與H2反應的能力逐漸減弱C．H—F的鍵長是H—X中最長的D．碳碳三鍵和碳碳雙鍵的鍵能分別是單鍵鍵能的3倍和2倍答案A解析當物質分子內有多個化學鍵時，化學鍵之間的夾角叫鍵角，它反映了分子內原子的空間分布情況，因此鍵角是描述分子空間結構的重要參數，A正確；O2分子內兩個O原子形成2對共用電子對，結合力強，斷裂吸收的能量高，而F2內的2個F原子形成1對共用電子對，結合力相對O2來說弱，斷裂吸收的能量低，因此與H2反應F2更容易發生反應，而O2相對來說弱，即F2比O2與H2反應的能力強，B錯誤。3．已知H—H的鍵能為436kJ·mol－1，O=O的鍵能為497.3kJ·mol－1，Cl—Cl的鍵能為242.7kJ·mol－1，N≡N的鍵能為946kJ·mol－1，則下列敘述中正確的是()A．N—N的鍵能為eq\f(1,3)×946kJ·mol－1＝315.3kJ·mol－1B．氮氣分子中的共價鍵的鍵長比氫氣分子中的短C．氧氣分子中氧原子是以共價單鍵結合的D．氮氣分子比氯氣分子穩定答案D解析在N2分子中，N原子間以N≡N結合，其中有一個σ鍵和兩個π鍵，但σ鍵的鍵能大于π鍵的鍵能，故A項錯誤；共價鍵的鍵長和成鍵原子的半徑有關，由于原子半徑r(H)<r(N)，所以H—H的鍵長小于N≡N，故B項錯誤；氧氣分子中的化學鍵由一個σ鍵和一個π鍵組成，故C項錯誤；由于N≡N的鍵能很大，所以N2比Cl2穩定。4．能說明BF3分子中四個原子在同一平面的理由是()A．任意兩個鍵的夾角為120°B．B—F是非極性共價鍵C．三個B—F的鍵能相同D．三個B—F的鍵長相等答案A解析當鍵角為120°時，BF3的空間結構為平面三角形，故分子中四個原子共面。5．已知某些共價鍵的鍵能、鍵長數據如表所示：共價鍵Cl—ClBr—BrI—IH—FH—ClH—BrH—IH—O鍵能/(kJ·mol－1)242.7193.7152.7568431.8366298.7462.8鍵長/pm19822826796共價鍵C—CC=CC≡CC—HN—HN=OO—OO=O鍵能/(kJ·mol－1)347.7615812413.4390.8607142497.3鍵長/pm154133120109101(1)下列推斷正確的是________(填字母，下同)。A．熱穩定性：HF>HCl>HBr>HIB．氧化性：I2>Br2>Cl2C．沸點：H2O>NH3D．還原性：HI>HBr>HCl>HF(2)在HX(X＝F、Cl、Br、I)分子中，鍵長最短的是______，最長的是________；O—O的鍵長________(填“大于”“小于”或“等于”)O=O的鍵長。答案(1)ACD(2)HFHI大于解析(1)根據表中數據知，同主族元素從上至下氣態氫化物的鍵能逐漸減小，熱穩定性逐漸減弱，A項正確；從鍵能看，氯氣、溴單質、碘單質的熱穩定性逐漸減弱，由原子結構知，氧化性也逐漸減弱，B項錯誤；H2O在常溫下為液態，NH3在常溫下為氣態，則H2O的沸點比NH3的高，C項正確；還原性與得失電子能力有關，還原性：HI>HBr>HCl>HF，D項正確。一、選擇題：每小題只有一個選項符合題意。1．下列事實不能用鍵能的大小來解釋的是()A．N元素的電負性較大，但N2的化學性質很穩定B．稀有氣體一般難發生化學反應C．HF、HCl、HBr、HI的熱穩定性逐漸減弱D．F2比O2更容易與H2反應答案B解析由于N2分子中存在三鍵，鍵能很大，破壞共價鍵需要很大的能量，所以N2的化學性質很穩定；稀有氣體都為單原子分子，分子內部沒有化學鍵；鹵族元素從F到I原子半徑逐漸增大，其氫化物中的化學鍵鍵長逐漸變長，鍵能逐漸變小，所以熱穩定性逐漸減弱；由于H—F的鍵能大于H—O，所以二者相比較，更容易生成HF。2．根據π鍵的成鍵特征判斷C=C的鍵能是C—C的鍵能的()A．2倍 B．大于2倍C．小于2倍 D．無法確定答案C解析由于π鍵的鍵能比σ鍵鍵能小，雙鍵中有一個π鍵和一個σ鍵，所以雙鍵的鍵能小于單鍵的鍵能的2倍。3．下列單質分子中，鍵長最長，鍵能最小的是()A．H2B．Cl2C．Br2D．I2答案D解析鍵長與原子的半徑有關，原子半徑越大，形成的分子的鍵長越長；鍵能與得失電子的難易有關，得電子越容易，鍵能越大。四種原子中，I的原子半徑最大，且得電子最難，故D項正確。4．關于鍵長、鍵能和鍵角，下列說法錯誤的是()A．鍵角是描述分子空間結構的重要參數B．鍵長是形成共價鍵的兩原子間的核間距C．鍵能越大，鍵長越長，共價化合物越穩定D．鍵角的大小與鍵長、鍵能的大小無關答案C解析鍵角是描述分子空間結構的重要參數，如CO2中的2個C=O的鍵角為180°，故分子為直線形分子，A正確；鍵長是形成共價鍵的兩個原子間的核間距，B正確；鍵能越大，鍵長越短，共價鍵越強，共價化合物越穩定，故C錯誤；鍵角的大小取決于成鍵原子軌道的夾角，D正確。5．H2和I2在一定條件下能發生反應：H2(g)＋I2(g)2HI(g)ΔH＝－akJ·mol－1，下列說法正確的是()已知：(a、b、c均大于零)A．H2、I2和HI分子中的化學鍵都是非極性共價鍵B．斷開2molHI分子中的化學鍵所需能量約為(c＋b＋a)kJC．相同條件下，1molH2(g)和1molI2(g)總能量小于2molHI(g)的總能量D．向密閉容器中加入2molH2(g)和2molI2(g)，充分反應后放出的熱量為2akJ答案B解析HI分子中共價鍵是由不同種非金屬形成的，屬于極性共價鍵，A錯誤；反應熱等于斷鍵吸收的能量與形成化學鍵放出的能量的差值，則－a＝b＋c－2x，解得x＝eq\f(a＋b＋c,2)，所以斷開2molHI分子中的化學鍵所需能量約為(c＋b＋a)kJ，B正確；該反應是放熱反應，則相同條件下，1molH2(g)和1molI2(g)總能量大于2molHI(g)的總能量，C錯誤；該反應是可逆反應，則向密閉容器中加入2molH2(g)和2molI2(g)，充分反應后放出的熱量小于2akJ，D錯誤。6．已知N2＋O2=2NO為吸熱反應，ΔH＝＋180kJ·mol－1，其中N≡N、O=O的鍵能分別為946kJ·mol－1、498kJ·mol－1，則N—O的鍵能為()A．1264kJ·mol－1 B．632kJ·mol－1C．316kJ·mol－1 D．1624kJ·mol－1答案B解析反應熱就是斷鍵吸收的能量和形成化學鍵所放出的能量的差值，即946kJ·mol－1＋498kJ·mol－1－2x＝180kJ·mol－1，解得x＝632kJ·mol－1。二、選擇題：每小題有一個或兩個選項符合題意。7．三氯化磷分子的空間結構不是平面正三角形，其理由敘述中正確的是()A．PCl3分子中3個共價鍵的鍵角均相等B．PCl3分子中P—Cl屬于極性共價鍵C．PCl3分子中3個共價鍵的鍵長均相等D．PCl3分子中P—Cl的3個鍵角都是100.1°答案D解析PCl3分子若是平面正三角形，鍵角應為120°。8．氨分子、水分子、甲烷分子中共價鍵的鍵角分別為a、b、c，則a、b、c的大小關系為()A．a<b<c B．c<b<aC．b<c<a D．b<a<c答案D解析甲烷是正四面體形分子，鍵角為109°28′，氨分子是三角錐形分子，鍵角為107°，水分子是V形分子，鍵角為105°，若氨分子、水分子、甲烷分子中共價鍵的鍵角分別為a、b、c，則b<a<c。9．對比以下幾個反應式：Cl＋Cl→Cl2ΔH1＝－247kJ·mol－1；O＋O→O2ΔH2＝－493kJ·mol－1；N＋N→N2ΔH3＝－946kJ·mol－1。可以得出的結論是()A．在常溫下氮氣比氧氣和氯氣穩定B．氮、氧和氯的單質常溫下為氣體C．氮、氧和氯都是雙原子分子D．氮氣、氧氣和氯氣的密度不同答案A解析成鍵釋放出能量時，ΔH3最小，常溫下氮氣最穩定，A正確；常溫下三種物質均為氣體，與上述反應式無關，B錯誤；氣體的密度與上述反應式無關，D錯誤。10．下圖為元素周期表前4周期的一部分，下列有關R、W、X、Y、Z五種元素的敘述中，正確的是()A．W、R元素單質分子內都存在非極性鍵B．X、Z元素都能形成雙原子分子C．第一電離能：X>Y>WD．鍵長：X—H<W—H，鍵能：X—H＞W—H答案BD解析由元素在周期表中的位置可知，X為N、W為P、Y為S、R為Ar、Z為Br。白磷單質中存在非極性鍵，但稀有氣體分子為單原子分子，分子中沒有化學鍵，A錯誤；氮氣、溴單質都是雙原子分子，B正確；第一電離能應是N>P>S，C錯誤；原子半徑：W>X，故鍵長：W—H>X—H，鍵長越短，鍵能越大，故鍵能：W—H<X—H，D正確。三、非選擇題11．有A、B、C、D、E、F六種元素，已知：①它們位于三個不同的短周期，核電荷數依次增大。②E元素的電離能數據見下表(kJ·mol－1)：I1I2I3I4……496456269129540……③B與F同主族。④A、E分別都能與D按原子個數比為1∶1或2∶1形成化合物。⑤B、C分別都能與D按原子個數比為1∶1或1∶2形成化合物。請回答下列問題：(1)寫出只含有A、B、D、E四種元素的兩種無機鹽的化學式：________、________。(2)B2A2分子中存在________個σ鍵，________個π鍵。(3)人們通常把拆開1mol某化學鍵所吸收的能量看成該化學鍵的鍵能，鍵能的大小可以衡量化學鍵的強弱，也可以用于計算化學反應的反應熱ΔH，化學反應的反應熱等于反應物的鍵能之和與生成物的鍵能之和的差，下表列出了上述部分元素形成的化學鍵的鍵能：化學鍵F—DF—FB—BB=DD=D鍵能/(kJ·mol－1)452226347.7745497.3①1mol下列三種物質所具有的化學鍵全部斷裂所需要的能量由高到低的順序為________(用a、b、c表示)。a．B與D形成的穩定化合物b．F的單質c．F與D形成的化合物②試計算1molF單質燃燒時的反應熱ΔH＝________(已知1molF原子可以形成2molF—F)。解析由題意可知，E為堿金屬，A、E均能與D形成原子個數比為1∶1或2∶1的化合物，說明D為O，E為Na，A為H。B、C都能與O形成原子個數比為1∶1或1∶2的化合物，則B為C，C為N。B與F同主族，則F為Si。(1)H、C、O、Na四種元素可形成NaHCO3或CH3COONa等鹽。(2)1個C2H2分子中含有1個三鍵和2個單鍵，有3個σ鍵和2個π鍵。(3)②反應熱等于反應物的鍵能總和減去生成物的鍵能總和：ΔH＝2ESi—Si＋EO=O－4ESi—O＝2×226kJ·mol－1＋497.3kJ·mol－1－4×452kJ·mol－1＝－858.7kJ·mol－1。12．下表是一些鍵能數據(單位：kJ·mol－1)：化學鍵鍵能化學鍵鍵能化學鍵鍵能化學鍵鍵能H—H436Cl—Cl243H—Cl432H—O467S=S255H—S339C—F427C—O347C—Cl330C—I218H—F565回答下列問題：(1)①由表中數據能否得出下列結論：半徑越小的原子形成的共價鍵越牢固(即鍵能越大)________(填“能”或“不能”，下同)；非金屬性越強的原子形成的共價鍵越牢固________。②能否從數據中找出一些規律，請寫出一條：________________________________________；試預測C—Br的鍵能范圍：________kJ·mol－1＜C—Br鍵能＜________kJ·mol－1。(2)由熱化學方程式H2(g)＋Cl2(g)=2HCl(g)ΔH＝－185kJ·mol－1并結合上表數據可推知一個化學反應的反應熱(設反應物和生成物均為氣態)與反應物和生成物的鍵能之間的關系是_______________________________________________________________________________，由熱化學方程式2H2(g)＋S2(s)=2H2S(g)ΔH＝－224.5kJ·mol－1和表中數值可計算出1molS2(s)氣化時將________(填“吸收”或“放出”)________kJ的熱量。(3)鹵代烴RX在同樣條件下發生堿性水解反應時，RF、RCl、RBr、RI(R相同)的反應活性由大到小的順序是________________。答案(1)①不能不能②與相同原子結合時同主族元素形成的共價鍵，原子半徑越小，共價鍵越牢固(其他合理答案也可)218330(2)化學反應的反應熱等于反應物的鍵能之和與生成物的鍵能之和的差吸收4.5(3)RI＞RBr＞RCl＞RF13．根據氫氣分子的形成過程示意圖(如下圖)回答問題：(1)H—H的鍵長為________，①～⑤中，體系能量由高到低的順序是________。(2)下列說法中正確的是________(填字母)。A．氫氣分子中含有一個π鍵B．由①到④，電子在核間出現的幾率增大C．由④到⑤，必須消耗外界的能量D．氫氣分子中含有一個極性共價鍵(3)幾種常見化學鍵的鍵能如下表：化學鍵Si—OH—OO=OSi—SiSi—C鍵能/(kJ·mol－1)460464498176x請回答下列問題：①比較Si—Si與Si—C的鍵能大小：x________(填“>”“<”或“＝”)176。②H2被稱為21世紀人類最理想的燃料，而更有科學家提出硅是“21世紀的能源”“未來的石油”的觀點。試計算：每千克H2燃燒(生成水蒸氣)放出的熱量約為________；每摩爾硅完全燃燒放出的熱量約為________。答案(1)74pm①⑤②③④(2)BC(3)①>②121500kJ990kJ解析(1)可以直接從題圖上有關數據得出，H—H的鍵長為74pm；體系能量由高到低的順序是①⑤②③④。(2)氫氣分子中含有1個σ鍵，A錯；共價鍵的本質就是高概率地出現在原子間的電子與原子間的電性作用，B正確；④已經達到穩定狀態，C正確；氫氣分子中含有一個非極性共價鍵，D錯。(3)①Si—Si的鍵長比Si—C的鍵長長、鍵能小。②由題圖可知H—H的鍵能為436kJ·mol－1，每千克H2燃燒(生成水蒸氣)放出的熱量約為1000g÷2g·mol－1×(464kJ·mol－1×2－436kJ·mol－1－498kJ·mol－1×eq\f(1,2))＝121500kJ；每摩爾硅完全燃燒放出的熱量約為460kJ·mol－1×4mol－498kJ·mol－1×1mol－176kJ·mol－1×2mol＝990kJ。

第二節分子的空間結構第1課時分子結構的測定和多樣性價層電子對互斥模型[核心素養發展目標]1.了解分子結構的測定方法。2.通過對典型分子空間結構的學習，認識微觀結構對分子空間結構的影響，了解共價分子結構的多樣性和復雜性。3.通過對價層電子對互斥模型的探究，建立解決復雜分子結構判斷的思維模型。一、分子結構的測定早年科學家主要靠對物質的化學性質進行系統總結得出規律后進行推測，現代科學家應用了許多測定分子結構的現代儀器和方法，如紅外光譜、晶體X射線衍射等。1．紅外光譜在測定分子結構中的應用分子中的原子不是固定不動的，而是不斷地振動著的。當一束紅外線透過分子時，分子會吸收跟它的某些化學鍵的振動頻率相同的紅外線，再記錄到圖譜上呈現吸收峰。通過和已有譜圖庫比對，或通過量子化學計算，可以得知各吸收峰是由哪種化學鍵、哪種振動方式引起的，綜合這些信息，可分析分子中含有何種化學鍵或官能團的信息。2．質譜法在測定分子相對分子質量中的應用現代化學常利用質譜儀測定分子的相對分子質量。它的基本原理是在質譜儀中使分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子等粒子。由于生成的離子具有不同的相對質量，它們在高壓電場加速后，通過狹縫進入磁場得以分離，在記錄儀上呈現一系列峰，化學家對這些峰進行系統分析，便可得知樣品分子的相對分子質量。1．可以準確判斷有機物分子中含有哪些官能團的分析方法是()A．核磁共振氫譜 B．質譜C．紅外光譜 D．紫外光譜答案C解析核磁共振氫譜能分析等效氫的種類，故A錯誤；質譜分析相對分子質量，故B錯誤；紅外光譜判斷有機物分子中官能團的種類，故C正確；只根據紫外光譜是不能完全確定物質的分子結構，故D錯誤。2．2002年諾貝爾化學獎獲得者的貢獻之一是發明了對有機分子的結構進行分析的質譜法。其方法是讓極少量(10－9g左右)的化合物通過質譜儀的離子化室使樣品分子大量離子化，少量分子碎裂成更小的離子。如C2H6離子化后可得到C2Heq\o\al(＋,6)、C2Heq\o\al(＋,5)、C2Heq\o\al(＋,4)……然后測定其質荷比β。設H＋的質荷比為1，某有機物樣品的質荷比如圖(假設離子均帶一個單位正電荷，信號強度與該離子多少有關)，則該有機物可能()A．CH3OH B．C3H8C．C2H4 D．CH4答案D解析有機物樣品的質荷比的最大值為該物質的相對分子質量，根據有機物樣品的質荷比圖可知該物質的相對分子質量為16，甲醇、丙烷、乙烯、甲烷的相對分子質量分別為32、44、28、16，因此該有機物是甲烷。二、多樣的分子空間結構單原子分子(稀有氣體分子)、雙原子分子不存在空間結構，多原子分子中存在原子的幾何學關系和形狀，即所謂“分子的空間結構”。1．三原子分子化學式電子式結構式鍵角空間結構空間結構名稱CO2O=C=O180°直線形H2O105°V形2.四原子分子化學式電子式結構式鍵角空間結構空間結構名稱CH2O約120°平面三角形NH3107°三角錐形3．五原子分子化學式電子式結構式鍵角空間結構空間結構名稱CH4109°28′正四面體形CCl4109°28′正四面體形4.其他多原子分子的空間結構(1)四原子分子一定都是平面三角形或三角錐形()(2)正四面體形的鍵角均為109°28′()(3)SiCl4、SiH4、NHeq\o\al(＋,4)、CH3Cl均為正四面體結構()(4)SF6分子的空間結構為正八面體形()(5)椅式C6H12比船式C6H12穩定()答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√1．下列分子的空間結構模型正確的是()A．CO2的空間結構模型：B．H2O的空間結構模型：C．NH3的空間結構模型：D．CH4的空間結構模型：答案D解析CO2的空間結構為直線形，A不正確；H2O的空間結構為V形，B不正確；NH3的空間結構為三角錐形，C不正確；CH4的空間結構為正四面體形，D正確。2．(2020·南京調研)(1)硫化氫(H2S)分子中，兩個H—S的夾角接近90°，說明H2S分子的空間結構為________。(2)二硫化碳(CS2)分子中，兩個C=S的夾角是180°，說明CS2分子的空間結構為________。(3)能說明CH4分子不是平面四邊形，而是正四面體結構的是__________(填字母)。a．兩個鍵之間的夾角為109°28′b．C—H為極性共價鍵c．4個C—H的鍵能、鍵長都相等d．二氯甲烷(CH2Cl2)只有一種(不存在同分異構體)答案(1)V形(2)直線形(3)ad解析(1)、(2)中可由鍵角直接判斷分子的空間結構。(3)五原子分子CH4可能有平面四邊形和正四面體兩種空間結構，不管為哪種，b、c兩項都成立；若為前者，則鍵角為90°，CH2Cl2有兩種：和；若為后者，則鍵角為109°28′，CH2Cl2只有一種。三、價層電子對互斥模型1．價層電子對互斥模型(VSEPRmodel)：對ABn型的分子或離子，中心原子A的價層電子對(包括成鍵的σ鍵電子對和未成鍵的孤電子對)之間由于存在排斥力，將使分子的空間結構總是采取電子對相互排斥最弱的那種結構，以使彼此之間斥力最小，分子或離子的體系能量最低，最穩定。2．價層電子對的計算(1)中心原子價層電子對數＝σ鍵電子對數＋孤電子對數。(2)σ鍵電子對數的計算由化學式確定，即中心原子形成幾個σ鍵，就有幾對σ鍵電子對。如H2O分子中，O有2對σ鍵電子對。NH3分子中，N有3對σ鍵電子對。(3)中心原子上的孤電子對數的計算中心原子上的孤電子對數＝eq\f(1,2)(a－xb)①a表示中心原子的價電子數；對主族元素：a＝最外層電子數；對于陽離子：a＝價電子數－離子所帶電荷數；對于陰離子：a＝價電子數＋離子所帶電荷數。②x表示與中心原子結合的原子數。③b表示與中心原子結合的原子最多能接受的電子數，氫為1，其他原子＝8－該原子的價電子數。3．價層電子對的空間結構(即VSEPR模型)價層電子對數目：234VSEPR模型：直線形平面三角形正四面體形4．VSEPR模型的應用——預測分子空間結構由價層電子對的相互排斥，得到含有孤電子對的VSEPR模型，然后，略去VSEPR模型中的中心原子上的孤電子對，便可得到分子的空間結構。(1)中心原子不含孤電子對分子或離子σ鍵電子對數孤電子對數VSEPR模型及名稱分子(或離子)的空間結構及名稱CO220直線形直線形COeq\o\al(2－,3)30平面三角形平面三角形CH440正四面體形正四面體形(2)中心原子含孤電子對分子或離子價層電子對數孤電子對數VSEPR模型及名稱分子的空間結構及名稱NH341四面體形三角錐形H2O42四面體形V形SO231平面三角形V形(1)若ABn型分子中，A與B之間通過兩對或三對電子(即通過雙鍵或三鍵)結合而成，則價層電子對互斥模型把雙鍵或三鍵作為一對電子對看待。(2)由于孤電子對有較大斥力，含孤電子對的分子的實測鍵角幾乎都小于VSEPR模型的預測值。價層電子對之間相互排斥作用大小的一般規律：孤電子對－孤電子對＞孤電子對－成鍵電子對＞成鍵電子對－成鍵電子對。隨著孤電子對數目的增多，成鍵電子對與成鍵電子對之間的斥力減小，鍵角也減小。(3)價層電子對互斥模型不能用于預測以過渡金屬為中心原子的分子。(1)分子的VSEPR模型和相應分子的空間結構是相同的()(2)所有的三原子分子都是直線形結構()(3)SO2與CO2的分子組成相似，故它們分子的空間結構相同()(4)由價層電子對互斥模型可知SnBr2分子中Sn—Br的鍵角小于180°()(5)根據價層電子對互斥模型可以判斷H3O＋與NH3的分子(或離子)的空間結構一致()答案(1)×(2)×(3)×(4)√(5)√1．試解釋CH4鍵角(109°28′)、NH3鍵角(107°)、H2O鍵角(105°)依次減小的原因。提示CH4分子中的C原子沒有孤電子對，NH3分子中N原子上有1對孤電子對，H2O分子中O原子上有2對孤電子對，對成鍵電子對的排斥作用增大，故鍵角減小。2．用價層電子對互斥模型完成下列問題(點“·”的原子為中心原子)。σ鍵電子對數孤電子對數空間結構H2Seq\o(e,\s\do4(·))eq\o(B,\s\do4(·))Cl3eq\o(P,\s\do4(·))Cl3eq\o(S,\s\do4(·))O2eq\o(S,\s\do4(·))Oeq\o\al(2－,4)eq\o(O,\s\do4(·))F2eq\o(C,\s\do4(·))lFeq\o\al(＋,2)答案σ鍵電子對數孤電子對數空間結構H2Seq\o(e,\s\do4(·))22V形eq\o(B,\s\do4(·))Cl330平面三角形eq\o(P,\s\do4(·))Cl331三角錐形eq\o(S,\s\do4(·))O221V形eq\o(S,\s\do4(·))Oeq\o\al(2－,4)40正四面體形eq\o(O,\s\do4(·))F222V形eq\o(C,\s\do4(·))lFeq\o\al(＋,2)22V形分子空間結構的確定思路中心原子價層電子對數n??分子的空間結構——略去孤電子對在價層電子對互斥模型中占有的空間1．下列物質中，分子的空間結構與氨分子相似的是()A．CO2B．H2SC．PCl3D．SiCl4答案C解析氨分子是三角錐形，H2S分子是V形，CO2是直線形，PCl3是三角錐形，SiCl4是正四面體形。2．下列微粒中，中心原子含有孤電子對的是()A．SiH4 B．H2OC．CH4 D．NHeq\o\al(＋,4)答案B3．若ABn型分子的中心原子A上沒有未用于形成共價鍵的孤電子對，運用價層電子對互斥模型，判斷下列說法中正確的是()A．若n＝2，則分子的空間結構為V形B．若n＝3，則分子的空間結構為三角錐形C．若n＝4，則分子的空間結構為正四面體形D．以上說法都不正確答案C解析若中心原子A上沒有未用于形成共價鍵的孤電子對，則不存在σ鍵電子對與孤電子對之間的相互排斥。當n＝2時，分子的空間結構為直線形；n＝3時，分子的空間結構為平面三角形；n＝4時，分子的空間結構為正四面體形。4．有X、Y兩種活性反應中間體微粒，均含有1個碳原子和3個氫原子，其球棍模型如圖所示：，。下列說法錯誤的是()A．X的組成為CHeq\o\al(＋,3)B．Y的組成為CHeq\o\al(－,3)C．X的價層電子對數為4D．Y中鍵角小于120°答案C解析由圖可知，X為平面三角形結構，其碳原子應該有三對價層電子對，其組成為CHeq\o\al(＋,3)，A項正確、C項錯誤；Y為三角錐形，其碳原子有四對價層電子對，故其組成為CHeq\o\al(－,3)，鍵角比120°小，B、D項正確。5．美國化學家鮑林教授具有獨特的化學想象力：只要給他物質的分子式，他就能大體上想象出這種物質的分子結構模型。多核離子所帶電荷可以認為是中心原子得失電子所致，根據VSEPR模型，下列離子中所有原子都在同一平面上的一組是()A．NOeq\o\al(－,2)和NHeq\o\al(＋,4) B．H3O＋和ClOeq\o\al(－,3)C．NOeq\o\al(－,3)和COeq\o\al(2－,3) D．POeq\o\al(3－,4)和SOeq\o\al(2－,4)答案C解析NOeq\o\al(－,2)中心原子的價層電子對數＝2＋eq\f(5＋1－2×2,2)＝3，含有一對孤電子對，空間結構為V形，NHeq\o\al(＋,4)中心原子的價層電子對數＝4＋eq\f(5－1－4×1,2)＝4，沒有孤電子對，空間結構為正四面體形，故A不選；H3O＋中心原子的價層電子對數＝3＋eq\f(6－1－3×1,2)＝4，含有一對孤電子對，空間結構為三角錐形，ClOeq\o\al(－,3)中心原子的價層電子對數＝3＋eq\f(7＋1－3×2,2)＝4，含有一對孤電子對，空間結構為三角錐形，故B不選；NOeq\o\al(－,3)中心原子的價層電子對數＝3＋eq\f(5＋1－3×2,2)＝3，沒有孤電子對，空間結構為平面三角形，COeq\o\al(2－,3)中心原子的價層電子對數＝3＋eq\f(4＋2－2×3,2)＝3，沒有孤電子對，空間結構為平面三角形，故C選；POeq\o\al(3－,4)中心原子的價層電子對數＝4＋eq\f(5＋3－4×2,2)＝4，沒有孤電子對，空間結構為正四面體形，SOeq\o\al(2－,4)中心原子的價層電子對數＝4＋eq\f(6＋2－4×2,2)＝4，沒有孤電子對，空間結構為正四面體形，故D不選。6．(1)利用VSEPR模型推斷分子或離子的空間結構。POeq\o\al(3－,4)________；CS2________；AlBr3(共價分子)______。(2)按要求寫出第二周期非金屬元素構成的中性分子的化學式。平面三角形分子________，三角錐形分子________，四面體形分子________。(3)為了解釋和預測分子的空間結構，科學家在歸納了許多已知的分子空間結構的基礎上，提出了一種十分簡單的理論模型——價層電子對互斥模型。這種模型把分子分成兩類：一類是________________；另一類是________________。BF3和NF3都是四個原子的分子，BF3的中心原子是________，NF3的中心原子是________；BF3分子的空間結構是平面三角形而NF3分子的空間結構是三角錐形的原因是________。答案(1)正四面體形直線形平面三角形(2)BF3NF3CF4(3)中心原子上的價電子都用于形成共價鍵中心原子上有孤電子對BNBF3分子中B原子的3個價電子都與F原子形成共價鍵，而NF3分子中N原子的3個價電子與F原子形成共價鍵，還有一對未成鍵的電子對，占據了N原子周圍的空間，參與相互排斥，形成三角錐形解析(1)POeq\o\al(3－,4)是AB4型，成鍵電子對是4，為正四面體形。CS2是AB2型，成鍵電子對是2，是直線形。AlBr3是AB3型，成鍵電子對是3，是平面三角形。(2)第二周期非金屬元素構成的中性分子的化學式，呈三角錐形的是NF3，呈平面三角形的是BF3，呈四面體形的是CF4。一、選擇題：每小題只有一個選項符合題意。1．下列關于價層電子對互斥模型的敘述中不正確的是()A．價層電子對互斥模型可用來預測分子的空間結構B．分子中價層電子對相互排斥決定了分子的空間結構C．中心原子上的孤電子對不參與互相排斥D．分子中鍵角越大，價層電子對相互排斥力越小，分子越穩定答案C解析價層電子對互斥模型可用來預測分子的空間結構，注意實際空間結構要去掉孤電子對，A正確；空間結構與價層電子對相互排斥有關，所以分子中價層電子對相互排斥決定了分子的空間結構，B正確；中心原子上的孤電子對也要占據中心原子周圍的空間并參與互相排斥，且孤電子對間排斥力>孤電子對和成對電子對間的排斥力，C錯誤；在多原子分子內，兩個共價鍵之間的夾角越大，價層電子對相互排斥力越小，分子越穩定，D正確。2．SOeq\o\al(2－,3)離子的中心原子孤對電子計算公式為eq\f(a－xb,2)中，下列對應的數值正確的是()A．a＝8x＝3b＝2B．a＝6x＝3b＝2C．a＝4x＝2b＝3D．a＝6x＝2b＝3答案A3．用價層電子對互斥模型判斷SO3分子的空間結構為()A．正四面體形 B．V形C．三角錐形 D．平面三角形答案D解析SO3中心原子S的孤電子對數＝eq\f(1,2)×(6－3×2)＝0，沒有孤對電子，只有3對σ鍵電子對，故其分子空間結構為平面三角形。4．(2019·烏魯木齊市第二十三中學高二月考)根據價層電子對互斥模型，判斷下列分子或者離子的空間結構不是三角錐形的是()A．PCl3 B．H3O＋C．HCHO D．PH3答案C解析PCl3中P原子含有的孤電子對數是eq\f(5－1×3,2)＝1，σ鍵電子對數為3，P的價層電子對數為4，VSEPR模型為四面體形，PCl3的空間結構為三角錐形，A不選；H3O＋中O原子含有的孤電子對數是eq\f(6－1－1×3,2)＝1，σ鍵電子對數為3，O的價層電子對數為4，VSEPR模型為四面體形，H3O＋的空間結構為三角錐形，B不選；HCHO中碳原子含有的孤電子對數是eq\f(4－1×2－2×1,2)＝0，σ鍵電子對數為3，C的價層電子對數為3，VSEPR模型為平面三角形，甲醛的空間結構是平面三角形，C選；PH3中P原子含有的孤電子對數是eq\f(5－1×3,2)＝1，σ鍵電子對數為3，P的價層電子對數為4，VSEPR模型為四面體形，PH3的空間結構為三角錐形，D不選。5．下列描述中正確的是()A．CS2為V形分子B．ClOeq\o\al(－,3)的空間結構為平面三角形C．SF6中有6對完全相同的成鍵電子對D．SiF4和SOeq\o\al(2－,3)的中心原子均無孤電子對答案C解析CS2為直線形分子；ClOeq\o\al(－,3)中心原子的價層電子對數為3＋eq\f(7＋1－2×3,2)＝4，根據化學式知成鍵電子對數為3，所以有1對孤電子對，故空間結構為三角錐形；SiF4無孤電子對，而SOeq\o\al(2－,3)有1對孤電子對，D錯誤。6．(2019·三亞華僑學校高二期中)下列分子的VSEPR模型與分子的空間結構相同的是()A．CCl4 B．SO2C．NH3 D．H2O答案A解析CCl4中碳原子價層電子對數＝4＋eq\f(1,2)×(4－4×1)＝4，所以VSEPR模型為正四面體結構，不含有孤電子對，所以其空間結構為正四面體結構，VSEPR模型與分子空間結構模型一致，故A正確；SO2中孤電子對數為eq\f(6－2×2,2)＝1，σ鍵電子對數為2，價層電子對數＝1＋2＝3，VSEPR模型為平面三角形結構，含有1對孤電子對，空間結構為V形，VSEPR模型與分子空間結構模型不一致，故B錯誤；氨氣分子中氮原子的價層電子對數＝σ鍵電子對數＋孤電子對數＝3＋eq\f(1,2)×(5－3×1)＝4，VSEPR模型為正四面體結構，含有1對孤電子對，所以其空間結構為三角錐形，VSEPR模型與分子空間結構模型不一致，故C錯誤；水分子中氧原子的價層電子對數＝2＋eq\f(1,2)×(6－2×1)＝4，VSEPR模型為正四面體結構，含有2對孤電子對，空間結構是V形，VSEPR模型與分子空間結構模型不一致，故D錯誤。7．用價層電子對互斥模型分別預測H2S和BF3的空間結構，兩個結論都正確的是()A．直線形三角錐形 B．V形三角錐形C．直線形平面三角形 D．V形平面三角形答案D解析根據價層電子對互斥模型，H2S的中心原子上的價層電子對數為4，孤電子對數為2，孤電子對和σ鍵電子對相互排斥而形成V形結構；BF3的中心原子上的價層電子對數為3，孤電子對數為0，故為平面三角形結構。8．下列對應關系不正確的是()選項ABCD中心原子所在族ⅣAⅤAⅣAⅥA分子通式AB4AB3AB2AB2空間結構正四面體形平面三角形直線形V形答案B解析當中心原子在ⅤA族時，AB3分子應是三角錐形。當中心原子在ⅣA族時，AB4分子是正四面體形，當中心原子在ⅣA族時，AB2分子是直線形，當中心原子在ⅥA族時，AB2分子是V形。二、選擇題：每小題有一個或兩個選項符合題意。9．短周期主族元素A、B可形成AB3分子，下列有關敘述正確的是()A．若A、B為同一周期元素，則AB3分子一定為平面正三角形B．若AB3分子中的價電子個數為24個，則AB3分子可能為平面正三角形C．若A、B為同一主族元素，則AB3分子一定為三角錐形D．若AB3分子為三角錐形，則AB3分子一定為NH3答案B10．下列說法中正確的是()A．NO2、BF3、NCl3分子中沒有一個分子中原子的最外電子層都滿足了8電子穩定結構B．P4和CH4都是正四面體形分子且鍵角都為109°28′C．NHeq\o\al(＋,4)的電子式為，離子呈平面正方形結構D．NH3分子中有一對未成鍵的孤電子對，它對成鍵電子的排斥作用較強答案D解析NCl3分子原子的最外電子層都滿足8電子穩定結構，故A錯誤；白磷的鍵角是60°，故B錯誤；NHeq\o\al(＋,4)呈正四面體形結構，故C錯誤；分子中，孤電子對對成鍵電子對的排斥力大于成鍵電子對對成鍵電子對的排斥力，所以NH3分子中有一對未成鍵的孤電子對，它對成鍵電子的排斥作用較強，故D正確。11．第ⅤA族元素的原子R與A原子結合形成RA3氣態分子，其空間結構呈三角錐形。RCl5在氣態和液態時，分子結構如下圖所示，下列關于RCl5分子的說法中不正確的是()A．每個原子都達到8電子穩定結構B．鍵角(Cl—R—Cl)有90°、120°、180°幾種C．RCl5受熱后會分解生成分子空間結構呈三角錐形的RCl3D．分子中5個R—Cl鍵能相同答案AD解析R原子最外層有5個電子，形成5對共用電子對，所以RCl5中R的最外層電子數為10，不滿足8電子穩定結構，故選A；上下兩個頂點與中心R原子形成的鍵角為180°，中間為平面三角形，構成三角形的鍵角為120°，頂點與平面形成的鍵角為90°，所以鍵角(Cl—R—Cl)有90°、120°、180°幾種，故不選B；RCl5eq\o(=,\s\up7(△))RCl3＋Cl2↑，則RCl5受熱后會分解生成分子空間結構呈三角錐形的RCl3，故不選C；鍵長越短，鍵能越大，鍵長不同，所以鍵能不同，故選D。12．H2O2的結構式為H—O—O—H，下列有關H2O2的說法正確的是()A．是直線形分子B．是三角錐形分子C．氧原子有2對孤電子對D．氧原子的價層電子對數為4答案CD解析H2O2中的每個氧原子有6個價電子，形成了2個σ鍵，故還有4個電子沒有成鍵，孤電子對數為2，價層電子對數為4，C、D項正確；以氧為中心的三個原子呈V形結構，H2O2中相當于有兩個V形結構，故不可能是直線形或三角錐形分子，A、B項錯誤。三、非選擇題13．(1)計算下列分子或離子中點“·”原子的價層電子對數。①eq\o(C,\s\do4(·))Cl4________；②eq\o(B,\s\do4(·))eCl2________；③eq\o(B,\s\do4(·))Cl3________；④eq\o(P,\s\do4(·))Cl3________。(2)計算下列微粒中點“·”原子的孤電子對數。①H2eq\o(S,\s\do4(·