2020高中化学 第二章 分子结构与性质 第2节 第1课时 价层电子对互斥模型讲义+精练（含解析）新

第1课时价层电子对互斥模型课程目标核心素养建构1.认识共价分子结构的多样性和复杂性。2.理解价层电子对互斥理论的含义。3.能根据有关理论判断简单分子或离子的构型。分子的立体构型常见分子的立体构型分子的立体构型理论―→价层电子对互斥理论中心原子上价层电子对数的计算分子（或离子）立体构型的判断[知识梳理]一、形形色色的分子1.三原子分子立体构型直形线，如CO2分子V形，如H2O分子2.四原子分子立体构型平面三角形，如甲醛分子三角锥形，如氨分子3.五原子分子立体构型：最常见的是正四面体，如CH4，键角为109°28′。【自主思考】下列分子根据其分子立体构型连线。分子A：H2OB：CO2C：NH3D：CH2OE：CH4分子的立体构型①直线形②V形③平面三角形④三角锥形⑤正四面体形答案A—②B—①C—④D—③E—⑤二、价层电子对互斥理论1.价层电子对互斥理论分子的立体构型是“价层电子对”相互排斥的结果。2．价层电子对互斥模型(VSEPR模型)与分子(离子)的立体结构价电子对数成键数孤电子对数电子对空间构型分子空间构型实例220直线形直线形CO2330三角形三角形BF321V形SO2440四面体形正四面体形CH431三角锥形NH322V形H2O【自主思考】如何确定ABn型分子空间构型？答案（1）确定中心原子（A）的价层电子对数。（2）根据计算结果找出理想的VSEPR模型。（3）略去孤电子对在价层电子对互斥模型中占有的空间，剩下的便是分子的立体构型。[效果自测]1.判断正误，正确的打“√”；错误的打“×”。（1）所有的三原子分子都是直线形结构。（）（2）所有的四原子分子都是平面三角形结构。（）（3）五原子分子的空间构型都是正四面体。（）（4）P4和CH4都是正四面体分子且键角都为109°28′。（）（5）NH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强。（）（6）VSEPR模型和分子的立体构型，二者可能是不同的。（）答案（1）×（2）×（3）×（4）×（5）√（6）√2.H2O的中心原子上有对孤电子对，与中心原子上的键电子对相加等于，它们相互排斥形成形VSEPR模型。略去VSEPR模型中的中心原子上的孤电子对，因而H2O分子呈形。答案2σ4四面体V3.用价层电子对互斥模型预测下列粒子的立体结构。（1）H2Se（2）OF2（3）BCl3（4）PCl3（5）CO2（6）SO2（7）H3O＋（8）SO2－4答案（1）V形（2）V形（3）平面三角形（4）三角锥形（5）直线形（6）V形（7）三角锥形（8）正四面体形探究一常见分子的构型【探究讨论】1.分子的立体构型与化学式有必然联系吗？提示没有。AB2（或A2B）型分子可能是直线形分子，也可能是V形分子，AB3（或A3B）型分子可能是平面三角形分子，也可能是三角锥形分子，AB4型分子一定是正四面体形分子。2.分子的稳定性与分子的空间构型有关系吗？提示分子的稳定性与分子的空间构型有关。如C6H12有船式和椅式两种空间构型，其中椅式结构更稳定。【点拨提升】1.常见分子的立体构型类别代表分子结构式分子的立体构型名称双原子分子HCl、N2H—Cl、N≡N直线形三原子分子CO2O===C===O直线形H2OV形四原子分子BF3平面三角形NH3三角锥形五原子分子CH4正四面体形2.分子的立体构型与键角的关系分子类型键角立体构型名称实例AB2180°直线形CO2、BeCl2、CS2＜180°V形H2O、H2SAB3120°平面三角形BF3、BCl3＜120°三角锥形NH3、H3O＋、PH3AB4109°28′正四面体形CH4、NH＋4、CCl4【典题例证1】下列分子的立体结构模型正确的是（）A.CO2的立体结构模型：B.H2O的立体结构模型：C.NH3的立体结构模型：D.CH4的立体结构模型：解析CO2的立体构型为直线形，A不正确；H2O的立体构型为V形，B不正确；NH3的立体构型为三角锥形，C不正确；CH4的立体构型为正四面体形，D正确。答案D【学以致用1】下列分子的立体构型为正四面体形的是（）①P4②NH3③CCl4④CH4⑤H2S⑥CO2A.①③④⑤B.①③④⑤⑥C.①③④D.④⑤解析NH3的立体构型是三角锥形、H2S的立体构型是V形、CO2的立体构型是直线形，故选C。答案C探究二利用价层电子对互斥理论判断分子或离子的立体构型【探究讨论】1.价层电子对互斥模型与分子的立体构型一致吗？提示不一定。（1）价层电子对互斥模型（VSEPR模型）指的是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型，不包括孤电子对。（2）当中心原子无孤电子对时，分子的立体构型与价层电子对的立体构型一致；当中心原子有孤电子对时，分子的立体构型与价层电子对的立体构型不一致。2.分析总结ABn型分子或离子构型的基本思路是什么？提示确定ABn型分子或离子立体构型的思路σ键电子对数＋中心原子上的孤电子对数＝中心原子上的价层电子对数――→价层电子对互斥理论VSEPR模型――→略去中心原子上的孤电子对分子或离子的立体构型。【点拨提升】1.价层电子对互斥理论的基本要点（1）ABn型分子或离子的立体构型取决于中心原子A价层电子对（包括成键电子对即σ键电子对和孤电子对）的相互排斥作用，分子的立体构型采取价层电子对相互排斥作用最小的那种结构。（2）若价层电子对全部是成键电子对（即σ键电子对），为使价层电子对之间斥力最小则尽可能采取对称立体结构，若价层电子对包含孤电子对时，则孤电子对与成键电子对之间、孤电子对之间和成键电子对之间的排斥作用不同，从而影响分子或离子的立体构型。（3）ABn型分子或离子价层电子对数目和价层电子对立体构型的关系：价层电子对数孤电子对数成键电子对数VSEPR模型名称分子或离子立体构型名称202直线形直线形303平面三角形平面三角形312平面三角形V形404四面体形正四面体形413四面体形三角锥形422四面体形V形2.利用VSEPR模型确定ABn型分子或离子立体构型的步骤（1）确定中心原子A的价层电子对数目①σ键电子对数的确定方法：由分子式确定。如H2O分子中的中心原子为O，O有2对σ键电子对。NH3中的中心原子为N，N有3对σ键电子对。②中心原子上的孤电子对数的确定方法：中心原子上的孤电子对数＝12（a－xb）a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－离子电荷数；对于阴离子：a＝价电子数＋|离子电荷数|。x表示与中心原子结合的原子数。b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中心原子A价层电子对数＝σ键电子对数（成键电子对数）＋中心原子上的孤电子对数。（2）确定VSEPR模型（价层电子对立体构型）根据中心原子A的价层电子对数，找出对应的VSEPR模型价层电子对数（n）234VSEPR模型名称直线形平面三角形四面体形（3）确定分子或离子的立体构型①若中心原子A无孤电子对，则分子或离子的立体构型为价层电子对的立体构型（VSEPR模型）。②若中心原子A有孤电子对，则分子或离子的立体构型为略去中心原子孤电子对后的成键电子对的立体构型。【典题例证2】氮元素和硫元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是；酸根呈三角锥形结构的酸是（填化学式）。解析氮元素和硫元素形成的含氧酸有HNO2、HNO3、H2SO3、H2SO4。由于H＋没有电子，所以HNO2与NO－2、HNO3与NO－3、H2SO3与SO2－3、H2SO4与SO2－4中中心原子的价层电子对数是相同的。离子价层电子对数（σ对＋孤对）立体构型名称NO－22＋1＝3V形NO－33＋0＝3平面三角形SO2－33＋1＝4三角锥形SO2－44＋0＝4正四面体形答案HNO2、HNO3H2SO3【学以致用2】用价层电子对互斥理论推测下列分子或离子的空间构型：BeCl2，SCl2，BF3，PF3，NH＋4，SO2－3。解析根据各分子的电子式和结构式，分析中心原子的孤电子对数，依据中心原子连接的原子数和孤电子对数，确定VSEPR模型和分子的空间构型。分子或离子中心原子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空间构型名称BeCl202直线形直线形SCl224四面体形V形BF303平面三角形平面三角形PF314四面体形三角锥形NH＋404正四面体形正四面体形SO2－314四面体形三角锥形答案直线形V形平面三角形三角锥形正四面体形三角锥形1.下列分子或离子中，不含孤电子对的是（）A.H2OB.H3O＋C.NH3D.NH＋4解析分别写出其电子式、、、，即可得出答案。答案D2.用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体构型，两个结论都正确的是（）A.直线形三角锥形B.V形三角锥形C.直线形平面三角形D.V形平面三角形解析H2S分子中心原子S有未用于形成共价键的孤电子对，占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥使H2S分子呈V形；而BF3分子中心原子B的价电子都用于形成共价键，故BF3是平面三角形。答案D3.六氟化硫分子呈正八面体形（如图所示），在高电压下仍有良好的绝缘性，在电器工业方面有着广泛的用途，但逸散到空气中会引起温室效应。下列有关六氟化硫的推测正确的是（）A.六氟化硫易燃烧生成二氧化硫B.六氟化硫中各原子均达到8电子稳定结构C.六氟化硫分子中的S—F键都是σ键，且键长、键能都相等D．六氟化硫分子中S原子的价层电子对数为4解析SF6分子中，S和F的化合价分别是＋6和－1，S的化合价已达到最高价，不会再升高，而F的氧化性比O强，所以六氟化硫不易燃烧，A错误；SF6分子中的硫原子并不是8电子稳定结构，氟原子满足8电子稳定结构，B错误；SF6分子中只有S—F极性共价单键，均为σ键，S原子的价层电子对数为6。答案C4.下列说法中，正确的是（）A.由分子构成的物质中一定含有共价键B.形成共价键的元素不一定是非金属元素C.正四面体结构的分子中的键角一定是109°28′D.CO2和SO2都是直线形分子解析由分子构成的物质中不一定有共价键，如He；AlCl3中Al与Cl间以共价键结合，但Al为金属元素；P4为正四面体结构，键角为60°；CO2分子的中心原子无孤电子对，为直线结构，而SO2分子的中心原子有孤电子对，为V形结构。答案B5.（1）硫化氢（H2S）分子中，两个H—S键的夹角接近90°，说明H2S分子的立体构型为。（2）二氧化碳（CO2）分子中，两个C===O键的夹角是180°，说明CO2分子的立体构型为。（3）能说明CH4分子不是平面四边形，而是正四面体结构的是（双选）。a.两个键之间的夹角为109°28′b.C—H键为极性共价键c.4个C—H键的键能、键长都相等d.二氯甲烷（CH2Cl2）只有一种（不存在同分异构体）解析（1）、（2）中可由键角直接判断分子的立体构型。（3）五原子分子CH4可能有平面四边形和正四面体形两种立体构型，不管为哪种，b、c两项都成立；若为前者，则键角为90°，CH2Cl2有两种：和；若为后者，则键角为109°28′，CH2Cl2只有一种。答案（1）V形（2）直线形（3）ad课时作业基础题组1.下列有关描述正确的是（）A.NO－3为V形分子B.ClO－3的立体构型为平面三角形C.NO－3的VSEPR模型、立体构型均为平面三角形D.ClO－3的VSEPR模型、立体构型相同解析NO－3中N原子的价层电子对数＝3＋12×（5－2×3＋1）＝3，没有孤电子对，故A项错误；C项正确；ClO－3中氯原子的价层电子对数＝3＋12×（7－3×2＋1）＝4，有1对孤电子对，VSEPR模型为四面体形而立体构型为三角锥形，B、D项错误。答案C2.下列分子的立体结构错误的是（）A.SO2：B.NH3：C.CS2：D.CH4：解析NH3的立体结构是三角锥形，B项错误。答案B3.下列分子构型与分子中共价键键角对应正确的是（）A.直线形分子：180°B.平面三角形：120°C.三角锥形：109°28′D.正四面体形