苏教版高二化学选修3随堂练习题卷:4.1 价层电子对互斥理论等电子原理

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价层电子对互斥理论等电子原理
题组一分子中价电子对数目的确定
1.下列微粒中,含有孤电子对的是( )
A.SiH4B.H2O
C.CH4D.NH+4
答案 B
2.下列分子或离子中,中心原子未用来成键的电子对最多的是( )
A.SF6B.NH3C.H2SD.BCl3
答案 C
3.乙醇分子中氧原子的价电子对数为( )
A.1B.2C.3D.4
答案 D
解析乙醇的结构简式为CH3CH2—O—H,氧与氢原子、碳原子成键,即氧原子有2对σ键电子对。

由于碳原子只拿
出一个电子与氧原子成键,故氧原子的价电子对数=6+1+1
2
=4。

题组二利用价层电子对互斥理论判断分子的空间构型
4.下列关于价层电子对互斥模型的叙述中不正确的是( )
A.价层电子对互斥模型可用来预测分子的空间构型
B.分子中价电子对相互排斥决定了分子的空间构型
C.中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与互相排斥
D.分子中键角越大,价电子对相互排斥力越大,分子越稳定
答案 D
解析价层电子对互斥模型可用来预测分子的空间构型,注意实际空间构型要去掉孤电子对, A正确;空间构型与价电子对相互排斥有关,所以分子中价电子对相互排斥决定了分子的空间构型, B正确;中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与互相排斥,且孤电子对间的排斥力>孤电子对和成键电子对间的排斥力, C正确;分子的稳定性与键角没有关系, D不正确。

5.实验测得BH3为平面三角形(键角均为120°),NH3为三角锥型(键角为107.3°),已知电子数相同的微粒具有相似的结构。

由此推断:①甲基,②甲基碳正离子(CH+3),③甲基碳负离子(CH-3)的键角相对大小顺序为( ) A.②>①>③B.①>②>③
C.③>①>②D.①=②=③
答案 A
解析①甲基(—CH3)含有3个σ键,1个孤电子,碳原子杂化方式是sp3,为三角锥型结构,由于孤电子的影响小于孤电子对,故键角大于107.3°小于120°;
②甲基碳正离子(CH+3)含有3个σ键,没有孤电子对,碳原子杂化方式是sp2,为平面三角形结构,键角为120°;
③甲基碳负离子(CH-3)含有3个σ键,1对孤电子对,碳原子杂化方式是sp3,为三角锥型结构,键角为107.3°,
故选A 。

6.(2018·宁夏校级月考)下列物质的空间构型与NH 3分子相同的是( ) A .H 3O +
B .H 2O
C .CH 4
D .CO 2 答案 A
解析 氨分子中N 原子的价电子对数=5+32=4,含有一对孤电子对,故氨分子为三角锥型结构。

H 3O +
中氧原子的价
电子对数=6+3-12=4,含有一对孤电子对,所以它为三角锥型结构,A 项正确;H 2O 中氧原子的价电子对数=
6+2
2=4,含有2对孤电子对,所以水分子为V 形结构,B 项错误;同理可确定CH 4是正四面体型结构,CO 2为直线形结构,C 、D 项错误。

7.用价层电子对互斥理论预测NO -
2和BF 3的空间构型,两个结论都正确的是( ) A .直线形;三角锥型 B .V 形;三角锥型 C .直线形;平面三角形 D .V 形;平面三角形 答案 D
8.短周期主族元素A 、B 可形成AB 3分子,下列有关叙述正确的是( ) A .若A 、B 为同一周期元素,则AB 3分子一定为平面正三角形 B .若AB 3分子中的价电子个数为24,则AB 3分子可能为平面正三角形 C .若A 、B 为同一主族元素,则AB 3分子一定为三角锥型 D .若AB 3分子为三角锥型,则AB 3分子一定为NH 3 答案 B
解析 A 项,若为PCl 3,则分子为三角锥型,错误;B 项,BCl 3满足要求,其分子为平面正三角形,正确;C 项,若分子为SO 3,则为平面正三角形,错误;D 项,分子不一定为NH 3,也可能为NF 3等。

题组三 等电子原理及其应用
9.下列物质属于等电子体的一组是( ) A .CH 4和NH +
4 B .B 3H 6N 3和C 8H 8 C .F -
和Mg D .H 2O 和CH 4
答案 A
解析 等电子体要具备两个条件:一是微粒的原子总数相同,二是微粒的价电子总数相同。

分析可知A 项正确,C 项中F -和Mg 的价电子总数不同,B 、D 项中的原子总数不相同。

10.等电子体是指原子总数相同、价电子总数也相同的微粒。

下列各选项中的两种微粒不互为等电子体的是( ) A .N 2O 和CO 2 B .O 3和NO -
2 C .CH 4和NH +
4 D .OH -
和NH -
2
答案 D
解析 A 项中的N 2O 和CO 2均含3个原子和16个价电子,B 项中的O 3和NO -
2均含3个原子和18个价电子,C 项中的CH 4和NH +
4均含5个原子和8个价电子,因此,A 、B 、C 三项均符合等电子体的定义;D 项中的OH -
和NH -
2虽然都含有
8个价电子,但二者所含原子总数不相同,不符合等电子体的含义。

11.(2018·四川武侯区校级期末考试)根据等电子原理,下列各对粒子中,空间结构相似的是( )
A.SO2和O3B.CO2和NO2
C.CS2和NO2D.PCl3和BF3
答案 A
解析由题中信息可知,只要算出分子中各原子的最外层电子数之和即可判断。

B的最外层电子数为3;C的最外层电子数为4;N、P的最外层电子数为5;O、S的最外层电子数为6;F、Cl的最外层电子数为7。

12.根据等电子原理判断,下列说法中错误的是( )
A.B3N3H6分子中所有原子均在同一平面上
B.B3N3H6分子中存在双键,可发生加成反应
C.H3O+和NH3互为等电子体,均为三角锥形结构
D.CH4和NH+4互为等电子体,均为正四面体结构
答案 B
解析等电子原理是指具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子具有相同的结构特征。

苯是B3N3H6的等电子体,因此,它们的结构相同。

苯分子中所有的原子均在同一平面上,苯分子中不存在双键,存在大π键,A正确、B错误;H3O+和NH3互为等电子体,NH3为三角锥型结构,则H3O+也是三角锥型结构;CH4和NH+4互为等电子体,CH4是正四面体结构,所以NH+4也是正四面体结构。

13.用价层电子对互斥模型推测下列粒子的空间构型。

(1)H2Se__________;(2)NH-2__________;
(3)BBr3__________;(4)CHCl3__________;
(5)SiF4__________。

答案(1)V形(2)V形(3)平面三角形
(4)四面体型(5)正四面体型
解析根据原子的最外层电子排布,可以判断出本题粒子的中心原子含有的孤电子对数和结合的原子数为
H2Se、NH-2略去两对孤电子对,空间构型为V形,BBr3为平面三角形,CHCl3分子中由于H原子和Cl原子不同,不能形成正四面体型,SiF4为正四面体型。

14.根据等电子原理,回答下列问题。

(1)CO分子的结构式为________。

(2)已知反应CaC 2+2H 2O ―→CH≡CH↑+Ca(OH)2。

CaC 2中C 2-
2与O 2+
2互为等电子体,O 2+
2的电子式可表示为________;1molO 2+
2中含有的π键的数目为_________________________。

(3)二氧化钛(TiO 2)是常用的、具有较高催化活性和稳定性的光催化剂,常用于污染处理。

O 2在其催化作用下,可将CN -
氧化成CNO -
,进而得到N 2。

①写出一种与CN -
互为等电子体的单质分子的结构式__________,根据等电子原理写出HCN 分子的结构式__________。

②与CNO -
互为等电子体的分子、离子化学式分别为____________、____________(各写一种)。

CNO -
的空间构型为______________,CNO -
中σ键与π键的个数比为______________。

答案 (1)C≡O (2)[·
·O ⋮⋮O ··]2+
2N A (3)①N≡N H —C≡N
②CO 2(或N 2O 、CS 2、BeCl 2等) N -
3 直线形 1∶1
解析 根据等电子原理:原子总数、价电子总数相同的分子或离子具有相似的结构特征和许多相近的性质来回答问题。

(1)CO 与N 2互为等电子体,故CO 结构式为C≡O。

(2)由CaC 2与H 2O 反应的产物为CH≡CH,可推知CaC 2中存在C 2-
2,其电子式为[·
·C ⋮⋮C ··]2-
,结构式为[C ≡C]2-
,故C 2-
2
的等电子体O 2+
2的电子式为[·
·O ⋮⋮O ··]2+
,结构式为[O ≡O]2+
,1个O≡O 键中含有1个σ键和2个π键,所以1 mol O 2+
2中含有2N A 个π键。

(3)①用O 原子替换CN -
中的N 原子,同时减少1个负电荷,用N 原子替换CN -
中的C 原子,同时减少1个负电荷,分别得到CN -
的两种等电子体CO 和N 2。

根据等电子体原理可推知CN -
的结构式为[C ≡N]-
,则HCN 的结构式为H —C≡N。

②用O 原子替换CNO -
中的N 原子同时要去掉1个负电荷可得CNO -
的等电子体CO 2,用S 替换CO 2中的O 原子得等电子体CS 2,CO 与N 2互为等电子体,用N 2替换CNO -
中的CO 可得等电子体N -
3,用N 原子替换CNO -
中的C 原子同时要去掉1个负电荷得其等电子体N 2O ,CO 2的结构式为O===C===O ,所以CNO -
的结构式为,空间构型为
直线形,σ键与π键的数目比为2∶2=1∶1。

15.硒是一种非金属,可以用作光敏材料、电解锰行业催化剂。

(1)Se
是元素周期表中第
34
号元素,其基态原子的核外电子排布式为
________________________________________________________________________。

(2)根据价层电子对互斥理论,可以推知SeO 3分子的空间构型为________________,其中Se 原子采用的轨道杂化形式为________。

(3)CSe 2与CO 2结构相似,CSe 2分子内σ键与π键个数之比为________。

CSe 2首次是由H 2Se 与CCl 4反应后制取的,CSe 2分子内的键角________(填“大于”“等于”或“小于”)H 2Se 分子内的键角。

H —Se —H 键角________(填“大于”“等于”或“小于”)AsH 3分子内的H —As —H 键角。

答案 (1)1s 2
2s 2
2p 6
3s 2
3p 6
3d 10
4s 2
4p 4
(或[Ar]3d 10
4s 2
4p 4
) (2)平面三角形 sp 2
(3)1∶1 大于 小于
解析 (1) Se 位于第4周期ⅥA 族,所以其基态原子外围电子排布式为4s 2
4p 4
,然后再写电子排布式。

(2)SeO 3分子中Se 原子的价电子对数为12×(6+0)=3,成键电子对数为3,孤电子对数为0,所以Se 原子采取sp 2
杂化,该分子
为平面三角形。

(3)根据等电子原理和价层电子对互斥理论,CSe 2与CO 2结构相似,CSe 2分子内σ键与π键均为2
个。

CSe2与CO2均为直线形分子,键角为180°,H2Se与H2O互为等电子体,Se采取sp3杂化, H—Se—H键角接近水分子内H—O—H键角(104.5°)。

AsH3与NH3互为等电子体,As采取sp3杂化,H—As—H键角接近107.3°。

根据杂化轨道理论,中心原子采取sp杂化的键角>中心原子采取sp3杂化的键角。

中心原子都采取sp3杂化时,中心原子孤电子对数越多,键角越小。

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