高中化学第二章分子结构与性质21形形色色分子价层电子对互斥理论教学案高二化学教学案

【第一课时林林总总的分子价层电子对互斥理论】之小船创作学习目标：1.认识共价分子构造的多样性和复杂性。2.能依据相关理论判断简单分子或离子的构型。3.能说明简单配合物的成键状况。[知识回首]1．键能：气态基态原子形成1_mol化学键开释的最低能量。键能越大，化学键越稳固。2．键长：形成共价键的两个原子之间的核间距。键长越短，键能越大，共价键越稳固。3．键角：在原子数超出2的分子中，两个共价键的夹角。键角是描绘分子立体构造的重要参数。4．等电子体是指原子总数相等、价电子总数同样的微粒，其电子总数不必定同样。[重点梳理]1．林林总总的分子三原子分子(AB2型)四原子分子(AB3型)五原子分子(AB4型)最常有的为正四周体形，如CH4、CCl4等，键角为109°28′。化学式构造式比率模型球棍模型CH4价层电子对互斥理论内容价层电子对互斥理论以为，分子的立体构造是“价层电子对”相互排挤的结果。价层电子对是指分子中的中心原子上的电子对，包含σ键电子对和中心原子上的孤电子对。价层电子对数确实定σ键电子对数可由分子式确立。而中心原子上的孤电子对数，确立方法以下：1中心原子上的孤电子对数＝2(a－xb)；a为中心原子的价电子数；x为与中心原子联合的原子数；b为与中心原子联合的原子最多能接受的电子数。(3)VSEPR模型和分子的立体构造H2O的中心原子上有2对孤电子对，与中心原子上的σ键电子对相加等于4，它们相互排挤形成四周体形VSEPR模型。略去VSEPR模型中的中心原子上的孤电子对，因此H2O的立体构造为V形。知识点一常有分子的立体构型1．分子的键角和空间构造分子种类分子的立体构造键角A－－A2直线(对称)形－AB直线(非对称)形－AB2AB直线(对称)形180°2或AB2折线(不对称)形<180°2AB正三角(对称)形120°3AB三角锥(不对称)形<120°3AB4正四周体(对称)形109°28′2.其余分子的空间构型(立体构造)[问题研究]1．四原子分子都为平面三角形或三角锥形吗？[答案]不是。H2O2分子的构型近似于一本打开的书，两个氧原子在两页书的交接处，两个H原子分别在打开的书的两页上，如图1所示：再如白磷(P4)分子为正四周体形，如图2所示。2．五原子分子都是正四周体构造吗？[答案]不是，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等，虽为四周体构造，但因为碳原子所连的四个原子不同样，四个原子电子云的排挤力不一样，使四个键的键角不全相等，所以其实不是正四周体构造。1．常有直线形分子：双原子分子、HCN构造式为(H－C≡N)、乙炔(H－C≡C－H)。2．四原子分子中，CH2O分子中的C===O、C－H键的键长不一样，其分子构型为等腰三角形；SO3、BF3为平面正三角形；P4(白磷)为正四周体形()，键角为60°。3．AB4型分子或离子：CX4(X为卤素原子或氢原子)、SiCl4、＋2－SiH4、NH4、SO4。同为三原子或四原子分子，其分子空间构型不一样，是因为分子中的成键电子对和中心原子上的孤电子对相互排挤，结果趋势尽可能相互远离，进而在空间平均散布，达到斥力最小。1．硫化氢(H2S)分子中，两个H－S键的夹角靠近90°，说明H2S分子的空间构型为________；二氧化碳(CO2)分子中，两个

C===O键的夹角为

180°，说明

CO2分子的空间构型为________；甲烷

(CH4)

分子中，随意两个

C－H

键的夹角都为109°28′，说明CH4分子的空间构型为________。[分析]此题考察利用已学知识剖析分子的空间构造。解题时，要亲密联系所学的化学键、键参数、元素的性质和递变规律等来解题。用键角可直接判断分子的空间构型。S、O同主族，所以H2S和H2O分子的空间构型相像，为V形。其他分子的空间构型参照知识点进行判断。[答案]V形直线形正四周体形2．以下各组的几种分子中全部原子都可能处于同一平面的是()A．CH4、CS2、BF3B．CO2、H2O、NH3C．C2H4、C2H2、C6H6D．CCl4、BeCl2、PH3[分析]题中的CH4和CCl4为正四周体形分子，NH3和PH3为三角锥形分子，这几种分子的全部原子不行能都在同一平面上，CS2、CO2、C2H2和BeCl2为直线形分子，C2H4为平面形分子，C6H6为平面正六边形分子，这些分子都是平面形构造，应选C。[答案]C知识点二价层电子对互斥理论1．确立中心原子A的价层电子对数量中心原子A的价电子数与配体X供给共用的电子数之和的一半，即中心原子A价层电子对数量。n＝中心原子的价电子数＋每个配位原子供给的价电子数×m2，计算时注意：氧族元素原子作为配位原子时，可以为不供给电子，但作中心原子时可以为它供给全部的6个价电子。假如议论的是离子，则应加上或减去与离子电荷相3－中P原子价层电子数应加上＋中应的电子数。如PO43，而NH4N原子的价层电子数应减去1。2．分子空间构型确实定依据分子中成键电子对数和孤电子对数，能够确立相应的较稳固的分子几何构型。各样分子的空间构型以下表：电子对电子对的成键电孤电子电子对的分子的实例数量空间构型子对数对数摆列方式空间构型HgCl22直线形20直线形BeCl2CO2BF330三角形BCl33三角形SnBr221V形PbCl2正四4CH40面体形CCl44四周体形三角3NH31锥形PCl322V形HO2三角三角PCl5550双锥形双锥SbCl5正八60SF6面体形6八面体形42正方形XeF4[问题研究]1．应用价层电子对互斥模型怎样将分子分类？[答案]应用价层电子对互斥模型将分子分红两大类：一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键，如CO2、CH2O、CH4平分子中的C原子，它们的立体构型可应用中心原子四周的原子数来展望；一类是中心原子上有孤电子对(未用于形成共价键的电子对)的分子，如H2O和NH3中心原子上的孤电子对也要占有中心原子四周的空间，并参加相互排挤，因此H2O分子呈V形，NH3分子呈三角锥形。2．怎样确立2－＋的中心原子的孤电子对数？CO和NH34[答案]阳离子：a为中心原子的价电子数减去离子的＋中中心原子为N，＝5－1，＝1，电荷数(绝对值)，故NH4ab11x＝4，所以中心原子孤电子对数＝2(a－xb)＝2(4－4×1)＝0。阴离子：a为中心原子的价电子数加上离子的电荷数(绝2－中中心原子为C，＝4＋2，＝2，＝3，所对值)，故CO31a－xb)＝1以中心原子孤电子对数＝2(2(6－3×2)＝0。价层电子对互斥模型中心中心原子结分子代表物空间构型原子合的原子数模型CO2AB直线形22无孤CHO3AB平面三角形23对电子CH4AB正四周体44有孤H2O2AB2V形对电子333三角锥形NHAB使用价层电子对互斥理论判断分子空间构型时需注意：价层电子对互斥构型是价层电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键电子对的空间构型，不包含孤电子对。两者能否一致取决于中心原子上有无孤电子对未用于形成共价键的电子对，中间心原子上无孤电子对时，二者的构型一致；中间心原子上有孤电子对时，二者的构型不一致。1．计算

CO2、CH4、NH3、HCl····

中心原子上的孤电子对数

(

点“·”的原子为中心原子)。[答案]CO中C原子的孤电子对数＝12(4－2×2)＝0；21CH4中

C原子的孤电子对数＝

2(4

－1×4)＝

0；NH3中

N原子的1孤电子对数＝2(5－1×3)＝1；HCl中Cl原子的孤电子对数12(7－1×1)＝3。2．用价层电子对互斥模型推测以下分子或离子的空间构型：BeCl2________，SCl2________，BF3________，＋2－________。PF3________，NH4________，SO3[分析]依据各分子的电子式和构造式，剖析中心原子的孤电子对数，依照中心原子连结的原子数和孤电子对数，确立VSEPR模型和分子的空间构型。中心原

分子或离分子或

VSEPR

空间构造式

子孤电

子的价层离子

模型

构型子对数

电子对数BeCl2Cl—Be—Cl02直线形直线形四周SCl224V形体形平面平面303BF三角形三角形四周三角PF314体形锥形正四正四＋044NH面体形面体形四周三角2－143SO体形锥形[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关于ABn型分子空间构型确立的一般步骤为①确立中心原子(A)的价层电子对数。②依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，剩下的即是分子的立体构型。(2)AB

n型分子空间构型迅速判断方法①n＝2

时，中心原子无孤对电子的是直线形，

中心原子有孤对电子为

V形，如

CO2直线形，

H2O为

V形。②n＝3

时，中心原子无孤对电子的为平面三角形，

有孤对电子的为三角锥形。BF3为平面三角形，H3O＋为三角锥形。③n＝4时，为正四周体。[知识脉络]分子的立体构型：直线形、V形、平面三角形、三角锥形、正四周体形等。价层电子对互斥模型：分子中“价层电子对”相互排挤的结果。[核心重点]1．常有分子、离子的立体构型：

CO2呈直线形，

H2O呈

V形，HCHO呈平面三角形，NH3呈三角锥形，CH4呈正四周体形，2－呈平面三角形，＋呈正四周体形。SO呈V形，CONH2342．价层电子对是指中心原子上的电子对，包含

σ键电子对和中心原子上的孤电子对，中心原子形成几个

σ键就有几对σ键电子对，而中心原子上的孤电子对数可由下式1计算：2(a－xb)，此中a表示中心原子的价电子数，x表示与中心原子联合的原子数，b表示与中心原子联合的原子最多能接受的电子数。3．价层电子对为2时，VSEPR模型为直线形，价层电子对为3时，呈平面三角形，价层电子对为4时，呈正四周体形，由此可推测分子的立体构型。1．以下分子或离子中，不含孤电子对的是()A．H2OB．H3O＋C．NH3＋D．NH4[分析]分别写出其电子式，即可得出答案。[答案]D2．在以下的分子或离子中，空间构造的几何形状不是三角锥形的是()A．NF3－3B．CHC．CO2D．H3O＋[分析]－＋中的中心原子价层电子对数为4，NF3、CH3、H3O分别有孤电子对数为1，它们均为三角锥形，CO2为直线形。[答案]C3．以下分子中，全部原子不行能共处在同一平面上的是()A．C2H2B．CS2C．NH3D．C6H6[分析]熟习常有物质的空间构型：C2H2、CS2是直线形分子，C6H6为平面正六边形分子，NH3为三角锥形分子，全部原子不行能处在同一平面上。[答案]C4．用价层电子对互斥理论展望H2S和BF3的立体构型，两个结论都正确的选项是()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[分析]H2S分子中心原子S有未用于形成共价键的孤电子对，占有中心原子四周的空间，并参加相互排挤使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]D5．判断以下离子的几何构型。(1)CO23－________；(2)SO24－________；(3)[AlF6]3－________。[分析]此题可由VSEPR理论进行推测(酸根离子中配位原子O、S可看为不供给共用电子)。(1)C：价层电子数4，负电荷相当于两个电子。共6个2－电子。所以价层电子对数量为3，故离子CO3为平面三角形。2－(2)中心原子S的价层电子对数为(6＋2)/2＝4，故SO4离子为正四周体形。(3)价层电子数：中心原子Al的价电子数为3,6个F提供6个电子，负电荷相当于3个电子，共3＋6＋3＝12，价层电子对数为6。故离子构型为正八面体形。[答案](1)平面三角形(2)正四周体形(3)正八面体形6．用VSEPR模型展望SO2、H3O＋的立体构造。分子构造式VSEPR模型分子的立体构造SO2O===S===O________________＋_________