价层电子对互斥模型 高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第二章化学反应速率和化学平衡第二节分子的空间结构2.1.1分子结构的测定与多样性价层电子对互斥模型1.了解分子结构的测定方法。2.认识共价分子结构的多样性和复杂性。3.理解价层电子对互斥理论的含义。4.能根据有关理论判断简单分子或离子的空间结构。学习目标思考1、同为三原子分子，CO2和H2O分子的空间构型却不同,同为四原子分子，CH2O与NH3分子的的空间结构也不同为什么？一、分子结构的测定早年科学家主要靠对物质的化学性质进行系统总结得出规律后进行推测，现代科学家应用了许多测定分子结构的现代仪器和方法，如红外光谱、晶体X射线衍射以及质谱仪等红外光谱仪晶体X射线衍射仪1、红外光谱在测定分子结构中的应用(1)红外光谱工作原理分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现吸收峰。通过和已有谱图库比对，或通过量子化学计算，可以得知各吸收峰是由哪种化学键、哪种振动方式引起的，综合这些信息，可分析分子中含有何种化学键或官能团的信息(2)红外光谱仪原理示意图(3)作用可以初步判断有机物中含有何种化学键或官能团测分子体结构：红外光谱仪→吸收峰→分析官能团、化学键。2、质谱法在测定分子相对分子质量中的应用(1)质谱仪的工作原理用高能电子流等轰击样品分子，使该分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子等粒子。分子离子、碎片离子各自具有不同的相对质量，它们在高压电场加速后，通过狭缝进入磁场得以分离，在记录仪上呈现一系列峰，化学家对这些峰进行系统分析，便可得知样品分子的相对分子质量质谱仪(2)质荷比分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷的比值。用质谱法测定分子的相对分子质量，在质谱图中质荷比最大的数据代表所测物质的相对分子质量。如：由图可知，样品分子的相对分子质量为46红外光谱仪质谱仪晶体X射线衍射仪测定化学键或官能团测定相对分子质量测定键长，键角等1、可以准确判断有机物分子中含有哪些官能团的分析方法是()A．核磁共振氢谱B．质谱C．红外光谱D．紫外光谱2、某有机物样品的质荷比如图(假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子多少有关)，则该有机物可能()A．CH3OHB．C3H8C．C2H4 D．CH4C

练一练D

2、为什么分子会呈现不同的空间结构？如何预测分子的空间结构呢？思考二、多样的分子空间结构单原子分子(稀有气体分子)不存在空间结构、双原子分子直线形，多原子(至少三个原子构成)分子中存在原子的几何学关系和形状，即所谓“分子的空间结构”1、双原子分子(直线形)O2HCl直线形键角：180°在多原子构成的分子中，由于原子间排列的空间顺序不一样，于是分子就有了原子的几何学关系和形状2、三原子分子化学式电子式结构式键角分子的空间结构模型空间结构空间充填模型球棍模型CO2

H2O

O:::CO:::::H:OH:::O=C=O180°直线形V形105°3、四原子分子化学式电子式结构式键角分子的空间结构模型空间结构空间充填模型球棍模型CH2O

NH3

H:CO:::::HH:NH:::H120°107°平面三角形三角锥形四原子分子其他立体构型（直线形、正四面体形）C2H2

直线形180°P4正四面体形60°BF3平面正三角形

120°4、五原子分子化学式电子式结构式键角分子的空间结构模型空间结构空间充填模型球棍模型CH4

CCl4109°28'正四面体形H:CH:::HHCl:CCl:::ClCl109°28'正四面体形5、其他多原子分子的空间结构【几点强调】①分子的立体构型与键角的关系分子类型键角立体构型实例(常见)AB2180°直线形CO2、BeCl2、HCN、C2H2、CS2<180°V形H2O、H2S、SO2AB3120°平面三角形BF3、BCl3、SO3、HCHO<120°三角锥形NH3、NX3、H3O＋、PH3、PX3AB4109°28′正四面体形CH4、NH4+、CCl4、SiH4、SiX4其他角度四面体形CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3记住常见分子的空间结构，可类推出同类别物质的空间结构。②分子空间结构与其稳定性【几点强调】a.S8像顶皇冠，如果把其中一个向上的硫原子倒转向下，尽管也可以存在，却不如皇冠式稳定。S—S键的键角为108°，8个S原子形成两层，每层4个S原子。1个S8分子中有S—S键8根b.C6H12椅式比船式稳定。1.下列分子的空间结构模型正确的是(

)A．CO2的空间结构模型：

B．H2O的空间结构模型：

C．NH3的空间结构模型：

D．CH4的空间结构模型：

D练一练2.(1)硫化氢(H2S)分子中，两个H—S的夹角接近90°，说明H2S分子的空间结构为________。(2)二硫化碳(CS2)分子中，两个C==S的夹角是180°，说明CS2分子的空间结构为________。(3)能说明CH4分子不是平面四边形，而是正四面体结构的是__________(填字母)。a．两个键之间的夹角为109°28′b．C—H为极性共价键c．4个C—H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)

V形

直线形

ad

练一练三、价层电子对互斥模型分子的空间结构是中心原子周围的“价层电子对”相互排斥的结果1、价层电子对互斥理论的基本内容(1)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，将使分子的空间结构总是采取电子对相互排斥最弱的那种结构，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(平衡之道)(2)分子中的价层电子对由于斥力作用，而趋向尽可能彼此远离以减小排斥力，分子尽可能采取对称的空间构型(3)电子对之间的夹角越大，相互之间的斥力越小【几点强调】①中心原子：分子或离子中原子数目最少的原子(或与之成键的原子)②中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数③价层电子对在球面上彼此相距最远时，排斥力最小，体系的能量最低④成键电子对：价电子中参与成键的电子对(即：σ键电子对)

未成键电子对：价电子中未参与成键的电子对(即：孤电子对)2、中心原子上价层电子对的计算中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数(1)方法1

①σ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(多重键只计其中的σ键电子对，不计π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，即：ABn型的分子或离子就有n个σ键②中心原子上的孤电子对的计算：中心原子上的孤电子对数＝1/2(a－xb)a．a表示中心原子的价电子数对于主族元素：a＝原子的最外层电子数对于阳离子：a＝中心原子的价电子数－离子的电荷数对于阴离子：a＝中心原子的价电子数＋离子的电荷数(绝对值)b．x表示与中心原子结合的原子数c．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－该原子的价电子数价层电子对数σ键电子对数=中心原子结合的原子数中心原子上的孤电子对数=（a-xb）化学式中心原子axb

价层电子对数中心原子

孤电子对数H2OSO3NH3CO2SF4SF6PCl5PCl3CH4一些分子或离子的中心原子上的孤电子对数OSNCSSPPC233246534665466554121211111434256544201010010化学式中心原子axb

价层电子对数中心原子

孤电子对数HCNSO2NH2－BF3H3O+SiCl4CHCl3NH4+SO42－CO32－CSNBOSiCNS2223344444653644561、3211111、1122343444

44012010000C34230(2)方法2①配位原子是指中心原子以外的其它原子，即：与中心原子结合的原子②若是离子，则应加上或减去与离子所带的电荷数，即：阴加阳减③氧、硫原子若为配位原子，则其化合价规定为"零”，若为中心原子，则价电子数为6分子或离子中心原子价层电子对数σ键电子对中心原子上的孤电子对数SO2S21NH4+N40CO32－C303、以S和P为例，说明如何根据主族元素在周期表中的位置确定它的价电子数4、以N和Cl为例，说明如何根据主族元素在周期表中的位置确定它最多能接受的电子数。S的价电子数是6，P的价电子数是5N最多能接受的电子数是3，Cl最多能接受的电子数1思考3、价层电子对互斥理论判断分子或离子的空间构型的具体方法价层电子对数目23456价层电子对互斥模型直线平面三角形正四面体三角双锥正八面体注意：孤对电子的存在会改变键合电子对的分布方向，从而改变化合物的键角(1)价层电子对互斥理论判断分子或离子的空间构型的具体步骤①计算中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数【注意】有几对孤对电子，在VSEPR模型的基础上就要减去几根键，才能得到真实的空间结构实例σ键电子对数孤电子对数价层电子对数电子对的排列方式VSEPR模型分子的立体构型BeCl2、CO2BF3、BCl3

SO2、SnBr2

、PbCl2NH4＋、SO42-、CH4、CCl4

NH3、PCl3SO32-H3O+H2O232432001012234直线形平面三角形四面体形直线形平面三角形V形正四面体形三角锥形V形常见分子或离子的空间构型【几点强调】①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②价层电子对互斥构型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。两者是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)，当中心原子上无孤电子对时，两者的构型一致；当中心原子上有孤电子对时，两者的构型不一致③价层电子对互斥模型不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子④价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律：孤电子对－孤电子对＞孤电子对－成键电子对＞成键电子对－成键电子对。随着孤电子对数目的增多，成键电子对与成键电子对之间的斥力减小，键角也减小(夹角越小，斥力越大)，如：CH4、NH3和H2O分子中的键角依次减小。⑤由于三键、双键比单键包含的电子多，所以斥力大小顺序：三键＞双键＞单键。⑥由于孤电子对有较大斥力，含孤电子对的分子的实测键角几乎都小于VSEPR模型的预测值⑦常见的分子立体构型：直线形、V形、平面三角形、三角锥形、四面体形等【几点强调】5、H2O、NH3的键角分别是105°、107°，请解释原因。思考H2O、NH3的价层电子对均为4，H2O、NH3的的孤电子对分别为2、1，分子中电子对之间的斥力大小顺序