第二章-第二节-第1课时-价层电子对互斥理论(教师版)

学习同遗忘作斗争第1页共10页第二节分子的立体构型第1课时价层电子对互斥理论一、形形色色的分子1．三原子分子的立体构型有直线形和V形两种，如化学式电子式结构式键角立体构型立体构型名称CO2O==C==O180°直线形H2O105°V形2.大多数四原子分子采取平面三角形和三角锥形两种立体构型，如化学式电子式结构式键角立体构型立体构型名称CH2O约120°平面三角形NH3107°三角锥形3.五原子分子的可能立体构型更多，最常见的是正四面体形，如化学式电子式结构式键角立体构型立体构型名称CH4109°28′正四面体形CCl4109°28′正四面体形判断正误(1)CS2分子的立体构型是V形()(2)NF3分子的立体构型是四面体形()(3)键长、键角不同是导致分子构型不同的主要原因()(4)正四面体形分子一定是五原子分子()答案(1)×(2)×(3)√(4)×学习同遗忘作斗争第2页共10页应用体验1．下面四种说法①两个键之间的夹角为109°28′②C—H键为极性共价键③4个C—H键的键能、键长相同④碳原子的价电子都参与成键能说明CH4分子中的五个原子不在同一平面而呈正四面体结构的是__①__(填序号)。2．下列分子构型与分子中共价键键角对应一定正确的是()A．直线形分子：180°B．平面正三角形：120°C．三角锥形：109°28′D．正四面体形：109°28′答案B解析A项，HCl是直线形分子，因只有一个共价键，故不存在键角，A项错误；氨分子呈三角锥形，键角为107°，C项错误；甲烷与白磷分子均是正四面体形分子，但键角分别为109°28′、60°，D项错误。特别提醒1四原子分子不一定都是平面三角形或三角锥形。如白磷P4分子，四个磷原子位于正四面体的四个顶点，键角为60°，且该正四面体的构型和键角与CH4的正四面体构型和键角均不同。2常见的AB4型分子或离子：CX4X为卤素原子或氢原子、SiCl4、SiH4、NH＋4。AB4型分子如CH4中的1～3个B原子被其他原子取代后仍为四面体形，但不是正四面体形结构。3记住一些常见分子的立体构型及键角，则可推测组成相似的其他分子的立体构型。如CO2与CS2、H2O与H2S、NH3与PH3、CH4与CCl4等。二、价层电子对互斥理论1．价层电子对互斥理论(VSEPRtheory)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，将使分子的立体构型总是采取电子对相互排斥最弱的那种构型，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。2．价层电子对数的计算(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分子式确定，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＝12(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．价层电子对的立体构型(即VSEPR模型)学习同遗忘作斗争第3页共10页4．VSEPR模型的应用——预测分子立体构型(1)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，便可得到分子的立体构型。(2)常见分子的立体构型分子或离子中心原子上的孤电子对数分子或离子的价层电子对数VSEPR模型名称分子或离子的立体构型名称CO202直线形直线形SO213平面三角形V形CO2－303平面三角形平面三角形CH404正四面体形正四面体形判断正误(1)分子的VSEPR模型和相应分子的立体构型是相同的()(2)根据价层电子对互斥理论，H3O＋的立体构型为平面正三角形()(3)SO2分子与CO2分子的组成相似，故它们都是直线形分子()(4)SnBr2分子中Sn—Br键的键角等于180°()(5)SO2的中心原子为S原子，S原子的价电子数为6，则a＝6；与中心原子S相结合的O原子数为2，则x＝2；与中心原子结合的O原子最多能接受的电子数为2，则b＝2，所以SO2中心原子S的孤电子对数＝12×(6－2×2)＝1()(6)对于阳离子来说，a为中心原子的价电子数加上离子所带的电荷数，x和b的计算方法不变()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)×应用体验根据价层电子对互斥理论填空：(1)OF2分子中，中心原子上的σ键电子对数为____，孤电子对数为____，价层电子对数为______，VSEPR构型为____________，分子的立体构型为____________。(2)BF3分子中，中心原子上的σ键电子对数为____，孤电子对数为____，价层电子对数为______，VSEPR构型为____________，分子的立体构型为____________。(3)SO2－4中，中心原子上的σ键电子对数为____，孤电子对数为____，价层电子对数为____，VSEPR构型为____________，分子的立体构型为____________。答案(1)224四面体形V形(2)303平面正三角形平面正三角形(3)404正四面体形正四面体形解析(1)O原子最外层有6个电子，F原子最外层有7个电子。OF2分子中，O和F之间形成单键，中心原子为O原子，其与2个F原子形成σ键，故σ键电子对数为2，孤电子对数为6－2×12＝2，价层电子对数为σ键电子对数与孤电子对数之和，即2＋2＝4，VSEPR构型为四面体形，分子的立体构型为V形。(2)B的最外层有3个电子，F的最外层有7个电子。BF3分子中，中心原子上的σ键电子对数为3，孤电子对数为0，学习同遗忘作斗争第4页共10页价层电子对数为3，VSEPR构型为平面正三角形，分子的立体构型为平面正三角形。(3)SO2－4中，中心原子为S原子，其与4个O原子形成σ键，故σ键电子对数为4，孤电子对数为6＋2－4×22＝0，价层电子对数为4＋0＝4，VSEPR构型为正四面体形，分子的立体构型为正四面体形。归纳总结利用VSEPR模型确定分子或离子的立体构型的注意事项(1)对于ABn型分子，成键电子对数等于配位原子的原子个数。(2)若ABn型分子中，A与B之间通过两对或三对电子(即通过双键或三键)结合而成，则价层电子对互斥理论把双键或三键作为一对电子对看待。(3)分子的中心原子的孤电子对数为0时，VSEPR模型与分子立体构型相同，分子均为空间对称性结构。(4)分子的立体构型与分子类型有关，如AB2型分子只能为直线形或V形结构，AB3型分子只能为平面正三角形或三角锥形结构，故由分子类型(ABn型)和孤电子对数就能很快确定分子的立体构型。随堂验收练习1．甲酸分子(HCOOH)中碳原子的价层电子对数为()A．1B．2C．3D．4答案C解析甲酸中，碳原子形成3个σ键，故价层电子对数＝3＋12×(4－1×1－1×2－1×1)＝3，C项正确。2．用价层电子对互斥理论判断SO3的立体构型为()A．正四面体形B．V形C．三角锥形D．平面三角形答案D解析SO3的中心原子硫原子的价电子数为6，与中心原子结合的原子数为3，氧原子最多能接受的电子数为2，则中心原子的孤电子对数＝12×(6－3×2)＝0，故价层电子对数＝σ键电子对数＝3，SO3的立体构型与其VSEPR模型一致，为平面三角形。3．(2020·成都高二期末)用VSEPR理论预测下列粒子的立体构型，其中正确的是()A．NO－3为平面三角形B．SO2为直线形C．BeCl2为V形D．BF3为三角锥形答案A解析NO－3的σ键电子对数是3，孤电子对数＝12×(5＋1－2×3)＝0，所以NO－3为平面三角形，A正确；SO2的σ键电子对数是2，孤电子对数＝12×(6－2×2)＝1，所以SO2的VSEPR模型是平面三角形，略去孤电子对，SO2为V形，B错误；BeCl2的σ键电子对数是2，孤电子对数＝12×(2－2×1)＝0，所以BeCl2为直线形，C错误；BF3的σ键电子对数是3，孤电子对数＝12×(3－1×3)＝0，所以BF3为平面三角形，D错误。4．(2019·福建高二期中)下列粒子的立体构型相同的是()A．PCl3、BCl3B．H3O＋、SO3C．BeCl2、CS2D．NH3、CH4答案C解析PCl3中P价层电子对数＝3＋12×(5－3×1)＝4,P存在1对孤电子对，因而PCl3的立体构型为三角锥形，BCl3中B价层电子对数＝3＋12×(3－3×1)＝3,B价电子均成键，因而BCl3的立体构型是平面三角形，A学习同遗忘作斗争第5页共10页错误；H3O＋中O价层电子对数＝3＋12×(6－1－3×1)＝4，且O含有1对孤电子对，H3O＋的立体构型为三角锥形，SO3中S价层电子对数＝3＋12×(6－3×2)＝3，不存在孤对电子，SO3的立体构型为平面三角形，B错误；BeCl2中Be价层电子对数＝2＋12×(2－2×1)＝2，不存在孤电子对，BeCl2立体构型为直线形，CS2的中C价层电子对数＝2＋12×(4－2×2)＝2，不存在孤电子对，CS2的立体构型为直线形，C正确；NH3中N价层电子对数＝3＋12×(5－3×1)＝4,N含有1对孤电子对，NH3的立体构型为三角锥形，CH4中C价层电子对数＝4＋12×(4－4×1)＝4，不存在孤电子对，CH4的立体构型为正四面体形，D错误。5．下列离子的VSEPR模型与其立体构型一致的是()A．SO2－3B．ClO－4C．NO－2D．ClO－3答案B解析SO2－3的价层电子对数为4，其中含有一对孤电子对，所以其VSEPR模型为四面体形，而SO2－3的立体构型为三角锥形，A项错误；ClO－4的价层电子对数为4，不含孤电子对，所以其VSEPR模型与其立体构型一致，B项正确；NO－2的价层电子对数为3，其中含有一对孤电子对，其VSEPR模型与其立体构型不一致，C项错误；ClO－3的价层电子对数为4，其中含有一对孤电子对，其VSEPR模型与其立体构型不一致，D项错误。6．运用价层电子对互斥模型推测下列分子或离子的立体构型：(1)BeCl2_____________________________________________________________________。(2)SCl2______________________________________________________________________。(3)SO2－3______________________________________________________________________。(4)PF3_______________________________________________________________________。答案(1)直线形(2)V形(3)三角锥形(4)三角锥形解析分子或离子价层电子对数成键电子对数孤电子对数立体构型BeCl2220直线形SCl2422V形SO2－3431三角锥形PF3431三角锥形课时对点练对点训练题组一常见分子立体构型的判断1．(2020·大连调研)下列分子对应的立体结构模型或键角正确的是()A．CO2B．NH3120°C．H2SD．CH4109°28′答案D解析CO2的立体构型是直线形，A项错误；NH3的立体构型为三角锥形，键角为107°，B项错误；H2S与H2O的立体构型相似，均为V形，C项错误；CH4的立体构型为正四面体形，键角为109°28′，D项正确。学习同遗忘作斗争第6页共10页2．下列分子构型为正四面体形的是(C)①P4②NH3③CCl4④CH4⑤H2S⑥CO2A．①③④⑤B．①②④⑤⑥C．①③④D．④⑤3．下列分子的立体结构模型正确的是(