《2025年优化探究同步导学案高中化学选择性必修2人教版》

[例 1]
价电子对互斥(VSEPR)理论可有效解释和预测分子(或离子)的空间结构，下列解释均正确的是(B)

答案： B $\mathrm{NH_3}$中N原子形成的$\sigma$键数为3，N原子的孤电子对数为$\frac{5 - 3×1}{2}=1$，因此中心原子上价电子对数$=3 + 1 = 4$，N原子为$\mathrm{sp^3}$杂化，分子的空间结构为三角锥形，A项错误；$\mathrm{PCl_4^+}$中P原子形成的$\sigma$键数为4，P原子的孤电子对数为$\frac{5 - 1 - 4×1}{2}=0$，因此中心原子上价电子对数$=4 + 0 = 4$，P原子为$\mathrm{sp^3}$杂化，分子的空间结构为正四面体形，B项正确；$\mathrm{BeCl_2}$中Be原子形成的$\sigma$键数为2，Be原子的孤电子对数为$\frac{2 - 1×2}{2}=0$，因此中心原子上价电子对数$=2 + 0 = 2$，Be原子为sp杂化，分子的空间结构为直线形，C项错误；$\mathrm{BF_3}$中B原子形成的$\sigma$键数为3，B原子的孤电子对数为$\frac{3 - 3×1}{2}=0$，因此中心原子上价电子对数$=3 + 0 = 3$，B原子为$\mathrm{sp^2}$杂化，分子的空间结构为平面三角形，D项错误。

1. 下列说法正确的是(D)

A.${CO_{2}}$ 和 ${SO_{2}}$ 的空间结构均为直线形
B.${NH_{3}}$ 和 ${H_{2}S}$ 的空间结构均为四面体形
C.${BF_{3}}$ 和 ${NF_{3}}$ 均为非极性分子
D.${SO^{2-}_{3}}$ 与 ${CO^{2-}_{3}}$ 的键角不相等

答案： 1.D $\mathrm{CO_2}$的中心C原子的价电子对数为$2+\frac{4 - 2×2}{2}=2$，无孤电子对，分子为直线形，$\mathrm{SO_2}$的中心S原子的价电子对数为$2+\frac{6 - 2×2}{2}=3$，有1对孤电子对，分子为角形，A错误；$\mathrm{NH_3}$的中心N原子的价电子对数为$3+\frac{5 - 1×3}{2}=4$，有1对孤电子对，分子为三角锥形，$\mathrm{H_2S}$的中心S原子的价电子对数为$2+\frac{6 - 1×2}{2}=4$，有2对孤电子对，分子为角形，B错误；$\mathrm{BF_3}$的中心B原子的价电子对数为$3+\frac{3 - 1×3}{2}=3$，无孤电子对，为平面三角形，是非极性分子；$\mathrm{NF_3}$的中心N原子的价电子对数为$3+\frac{5 - 1×3}{2}=4$，有1对孤电子对，为三角锥形，是极性分子，C错误；$\mathrm{SO_4^{2-}}$的中心S原子的价电子对数为$3+\frac{6 + 2 - 3×2}{2}=4$，$\mathrm{CO_3^{2-}}$的中心C原子的价电子对数为$3+\frac{4 + 2 - 2×3}{2}=3$，键角不相等，D正确。

2. 价电子对互斥理论可以预测某些微粒的空间结构。下列说法不正确的是(C)

A.${SO_{2}}$ 的空间结构为角形，${SO_{3}}$ 的空间结构为平面三角形
B.${PCl_{3}}$、${NCl_{3}}$ 的空间结构都是三角锥形
C.${BF_{3}}$ 和 ${NF_{3}}$ 的中心原子均为 ${sp^{2}}$ 杂化
D.${CO_{2}}$ 与 ${N^{-}_{3}}$ 的键角相等

答案： 2.C $\mathrm{SO_2}$分子中S原子价电子对数为$2+\frac{6 - 2×2}{2}=3$，有1对孤电子对，空间结构为角形，$\mathrm{SO_3}$分子中S原子价电子对数为$3+\frac{6 - 3×2}{2}=3$，无孤电子对，空间结构为平面三角形，选项A正确；$\mathrm{PCl_3}$分子中P原子价电子对数为$3+\frac{5 - 3×1}{2}=4$且含有1对孤电子对，$\mathrm{NCl_3}$中N原子价电子对数为$3+\frac{5 - 3×1}{2}=4$且含有1对孤电子对，两者空间结构都是三角锥形，选项B正确；$\mathrm{BF_3}$分子中B原子价电子对数为$3+\frac{3 - 3×1}{2}=3$，$\mathrm{NF_3}$分子中N原子价电子对数为$3+\frac{5 - 3×1}{2}=4$，B原子采用$\mathrm{sp^2}$杂化、N原子采用$\mathrm{sp^3}$杂化，选项C错误；$\mathrm{CO_2}$和$\mathrm{N_3^-}$互为等电子体，结构相似，所以键角相等，选项D正确。

[例 2]
化学上通常把原子数和价电子总数相等的分子或离子称为等电子体，人们发现等电子体间的结构和性质相似(即等电子原理)，${B_{3}N_{3}H_{6}}$ 被称为无机苯，它与苯是等电子体，则下列说法不正确的是(C)

A.无机苯分子中只含有极性键
B.无机苯能发生加成反应和取代反应
C.无机苯的二氯代物有 3 种同分异构体
D.无机苯不能使酸性 ${KMnO_{4}}$ 溶液褪色

答案：
C 由信息可知，无机苯的结构和性质与苯相似，再结合苯的
分子结构可知无机苯的结构为 ，据此分析。由分析可知，无机苯分子结构中只含有极性键，A项正确；苯可以发生加成反应和取代反应，无机苯的结构和性质与苯相似，也能发生加成反应和取代反应，B项正确；苯分子中环上六个碳原子均是等效的，而无机苯中的环上三个B原子是等效的，三个N原子是等效的，所以该环上共有两种等效氢，故其二氯代物中，两个氯原子分别处在邻位或对位时各一种，而处在间位时，有两种，故其二氯代物有四种同分异构体，C项错误；苯不能使酸性$\mathrm{KMnO_4}$溶液褪色，无机苯的结构和性质与苯相似，也不能使酸性$\mathrm{KMnO_4}$溶液褪色，D项正确。

3. 下列属于等电子体的是(C)

A.${NH_{3}}$ 和 ${H_{2}O}$
B.${C_{2}H_{2}}$ 和 ${N_{2}}$
C.${SO_{3}}$ 和 ${BF_{3}}$
D.${N_{2}H_{4}}$ 和 ${C_{2}H_{4}}$

答案： 3.C $\mathrm{NH_3}$和$\mathrm{H_2O}$原子总数不同，故A错误；$\mathrm{C_2H_2}$和$\mathrm{N_2}$原子总数不一样，故B错误；$\mathrm{SO_3}$有4原子24价电子，$\mathrm{BF_3}$有4原子24价电子，故C正确；$\mathrm{N_2H_4}$有6原子14价电子，$\mathrm{C_2H_4}$有6原子12价电子，二者价电子总数不同，故D错误。

4. 原子数目和价电子总数都相等的分子或离子互为等电子体，等电子体具有相似的空间结构。下列各组分子或离子互为等电子体且空间结构相似的是(A)

A.${CH_{4}}$ 和 ${NH^{+}_{4}}$
B.$NO$ 和 ${O_{2}}$
C.${NO_{2}}$ 和 ${O_{3}}$
D.$HCl$ 和 ${H_{2}O}$

答案： 4.A $\mathrm{CH_4}$的原子数为5，价电子数为8，$\mathrm{NH_4^+}$的原子数为5，价电子数为8，两者互为等电子体，空间结构相似，故A正确；$\mathrm{NO}$的原子数为2，价电子数为11，$\mathrm{O_2}$的原子数为2，价电子数为12，两者不互为等电子体，空间结构不相似，故B错误；$\mathrm{NO_2}$的原子数为3，价电子数为17，$\mathrm{O_3}$的原子数为3，价电子数为18，两者不互为等电子体，空间结构不相似，故C错误；$\mathrm{HCl}$的原子数为2，价电子数为8，$\mathrm{H_2O}$的原子数为3，价电子数为8，两者不互为等电子体，空间结构不相似，故D错误。

5. (2024·山东济南高三模拟)X、Y、Z 为原子序数依次增大的第 3 周期主族元素，可形成的一种离子如图所示，下列说法错误的是(B)



A.该微粒中 X 和 Y 的杂化方式相同
B.X 对应的最高价氧化物与 ${CO_{2}}$ 互为等电子体
C.基态 Y 原子核外电子的空间运动状态有 9 种
D.与 Z 同主族元素中，Z 的最高价氧化物对应的水化物酸性最强

答案： 5.B X、Y、Z为原子序数依次增大的第3周期主族元素，X形成4个共价键，X为Si元素，Y形成2个共价键且该离子带1个负电荷，Y为P元素，Z形成1个共价键，Z为Cl元素，以此解答。该微粒中Si形成4个共价键，且没有孤电子对，Si的杂化方式为$\mathrm{sp^3}$，P原子形成2个共价键，且含有2对孤电子对，P的杂化方式为$\mathrm{sp^3}$，A正确；Si对应的最高价氧化物为$\mathrm{SiO_2}$，与二氧化碳不是等电子体，B错误；基态P原子核外电子排布式为$1s^22s^22p^63s^23p^3$，含有电子的轨道有9个，核外电子的空间运动状态有9种，C正确；与Cl同主族元素中，非金属性：$\mathrm{F＞Cl＞Br＞I}$，非金属性越强，元素最高价氧化物对应的水化物酸性越强，F没有最高价含氧酸，则Cl的最高价氧化物对应的水化物酸性最强，D正确。