解题策略分子的空间结构及判断方法-高二化学课件（人教版2019选择性必修2）

人教版选择性必修2网科学【备课无忧】2021-2022学年高二化学同步优质课件人教版选择性必修2网科学第二章分子结构与性质学习目标1．学会用价层电子对互斥模型来判断分子的立体构型。2．学会利用杂化轨道类型来判断分子的立体构型。3．学会利用键角来判断分子的立体构型。4.学会利用等电子原理来判断分子的立体构型。

分子的空间结构及判断方法第二节分子的空间结构分子或离子的立体构型是指分子或离子中的原子在空间的排布，由键长和键角共同决定。在高中阶段，判断分子或离子的空间构型，常见的判断方法有4种。1.利用价层电子对互斥模型(VSEPR)价层电子对互斥理论的核心是中心原子的价层电子对相互排斥，这种排斥力使价层电子对尽可能远离，从而使分子或离子呈现出一定的空间构型。根据价层电子对互斥理论，可以把分子分成以下两大类：(1)中心原子上的价电子都用于形成共价键的分子。为使价电子对之间的斥力最小，就要求尽可能采取对称结构。ABn型分子立体构型实例n＝2直线形CO2、CS2n＝3平面三角形BF3、CH2On＝4正四面体形CH4、CCl4(2)中心原子上有孤电子对的分子，中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥，最终形成的分子构型符合孤电子对与σ键电子对斥力最小的稳定构型。电子对数σ键电子对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BeCl2330平面三角形三角形BF321V形SO2440四面体四面体形CH431三角锥形NH322V形H2O价层电子对互斥模型说明价层电子对的排斥作用对分子空间结构的影响，而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构，不包括孤电子对。(1)当中心原子无孤电子对时，分子的空间结构与VSEPR模型一致。(2)当中心原子有孤电子对时，分子的空间结构与VSEPR模型不一致。方法模型分子的空间结构

中心原子“价层电子对”相互排斥

成键σ键电子对

未成键孤电子对VSEPR模型预测ABnn＋II中心原子上的价层电子对数【典例1】有下列分子或子:①CS2,②PCl3,③H2S,④CH2O,⑤H3O+,⑥NH4+,⑦BF3,⑧SO2。微粒立体构型选项序号直线形V形平面三角形三角锥形正四面体形【解题指南】解答本题需要注意以下两点:(1)利用价层电子对互斥理论判断分子或离子的立体构型;(2)成键电子对与孤电子对共同决定微粒的立体构型。答案:微粒立体构型选项序号直线形①V形③⑧平面三角形④⑦三角锥形②⑤正四面体形⑥【母题追问】(1)题给八种微粒中,价层电子的立体构型和分子(或离子)的立体构型一致的是________。

提示:当中心原子孤电子对数为0时,价层电子的立体构型与分子(或离子)的立体构型一致,符合的有CS2、CH2O、N和BF3。答案:①④⑥⑦(2)PCl3、H2S、NH4+

的价层电子对数相同,VSEPR模型相同,键角从大到小的顺序为________。

提示:VSEPR模型相同的微粒,中心原子孤电子对数目越多,键角越小。答案:NH4+、PCl3、H2S。【典例2】多核离子所带电荷可以认为是中心原子得到或失去电子导致,根据VSEPR模型,下H列离子中所有原子都在同一平面的一组是(

)A.NO2-

和NH2- B.H3O+和ClO3-

C.NO3-

和CH3- D.PO43-和SO42-

【解析】选A。根据三点共面,A项正确;根据价层电子对互斥理论,B项H3O+中的氧原子上有一对孤电子对,故H3O+为三角锥形;ClO3-

中的氯原子有一对孤电子对,故ClO3-

为三角锥形,C项中CH3-中C原子上有一对孤电子对,CH3-亦为三角锥形;D项中的PO43-

、SO42-

均为正四面体形。【典例3】(双选)下列有关描述正确的是(

)A．NO3-为V形分子B．ClO3-的空间结构为平面三角形C．NO3-的VSEPR模型、空间结构均为平面三角形D．ClO3-的VSEPR模型、空间结构不相同中心原子上孤电子对数及粒子的立体构型如下表。ABn中心原子孤电子对数分子或离子分子或离子的立体构型AB20CS2直线形AB3CH2O、BF3平面三角形AB4

正四面体形AB21SO2V形AB3PCl3、H3O+三角锥形AB22H2SV形【方法规律】确定ABm型分子或离子立体构型的思路1.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

VSEPR模型分子或离子的立体构型。2.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。【三言两语话重点】

(1)1个公式:中心原子的价层电子对数=σ键电子对数+(a-xb)。(2)2个对应:价层电子对数→VSEPR模型;VSEPR模型→分子构型。(3)5个形状:直线形、V形、三角锥、平面三角形、四面体形。2．利用杂化轨道类型由于杂化轨道类型不同，杂化轨道间的夹角也不相同，其成键时键角也就不相同，故杂化轨道类型与分子空间构型有关。分子的构型与杂化类型如下表：杂化类型spsp2sp3轨道组成1个ns和1个np1个ns和2个np1个ns和3个np轨道夹角180°120°109°28′实例CO2BF3CH4【典例1】下列分子中,中心原子杂化轨道类型相同,分子的空间结构也相同的是(

)A.H2O、SO2 B.BeCl2、CO2C.H2O、NH3 D.NH3、CH2O答案B解析各选项分子中中心原子的杂化轨道类型和分子空间结构分别为:A项,H2O分子中心原子采取sp3杂化,V形;SO2分子中心原子采取sp2杂化,V形。B项中BeCl2和CO2分子中心原子都是采取sp杂化,直线形。C项,NH3分子中心原子采取sp3杂化,三角锥形;H2O分子中心原子采取sp3杂化,V形。D项,CH2O分子中心原子采取sp2杂化,平面三角形;NH3分子中心原子采取sp3杂化,三角锥形。【典例2】下列分子的空间结构可用sp2杂化轨道来解释的是(

)①BF3

②CH2===CH2

③

④CH≡CH⑤NH3

⑥CH4A．①②③

B．①⑤⑥C．②③④

D．③⑤⑥A

[sp2杂化轨道形成夹角为120°的平面三角形，①BF3为平面三角形且B—F夹角为120°；②C2H4中碳原子以sp2杂化，且未杂化的2p轨道形成π键；③同②相似；④乙炔中的碳原子为sp杂化；⑤NH3中的氮原子为sp3杂化；⑥CH4中的碳原子为sp3杂化。]【典例3】已知某XY2分子属于V形分子，下列说法正确的是(

)A．X原子一定是sp2杂化B．X原子一定是sp3杂化C．X原子上一定存在孤电子对D．VSEPR模型一定是平面三角形C

[若X原子无孤电子对，则它一定是直线形分子，若X有一对孤电子对或两对孤电子对，则XY2一定为V形分子，此种情况下X的原子轨道可能为sp2杂化，也可能是sp3杂化，A、B项错误，C项正确；若X有两对孤电子对，则该分子的VSEPR模型为四面体形，D项错误。]【典例4】下列分子中，中心原子杂化类型相同，分子的空间结构也相同的是(

)A．BeCl2、CO2 B．H2O、SO2C．SO2、CH4 D．NF3、CH2O思维建模判断分子空间结构及中心原子杂化类型的方法判断分子或离子的空间结构时,要能够正确计算价层电子对数:一是运用计算式推导出价层电子对数。二是看配位原子数;如下表:价层电子对数杂化类型配位原子数孤电子对数价电子对空间结构分子空间结构实例2sp20直线形直线形BeCl23sp230三角形三角形BF321V形SnBr24sp340四面体形正四面体形CH431三角锥形NH322V形H2O3．利用键角判断一般来说，高中阶段知道了多原子分子中的键角数据，就可确定该分子的空间几何构型。常见分子的键角与分子构型如下表：分子硫化氢水氨甲烷二氧化碳键角约90°105°107°109°28′180°分子构型V形V形三角锥形正四面体形直线形分子白磷三氯化硼乙烯乙炔苯键角60°120°120°180°120°分子构型正四面体形平面三角形平面形直线形平面正六边形【典例1】下列有关键角与分子空间结构的说法不正确的是(

)A.键角为180°的分子,空间结构是直线形B.键角为120°的分子,空间结构是平面三角形C.键角为60°的分子,空间结构可能是正四面体形D.键角为90°~109°28'之间的分子,空间结构可能是V形答案B解析键角为180°的分子,空间结构是直线形,如CO2分子是直线形分子,A正确;苯分子的键角为120°,但其空间结构是平面正六边形,B错误;白磷分子的键角为60°,空间结构为正四面体形,C正确;水分子的键角为105°,空间结构为V形,D正确。【典例2】用价层电子对互斥理论预测COCl2和BBr3的立体构型,两个结论都正确的是 (

)A.四面体形三角锥形B.平面三角形平面三角形C.平面正方形平面三角形D.平面正方形三角锥形【解析】选B。COCl2和BBr3的中心原子的价层电子对数均为3,所以VSEPR模型都为平面三角形,而且二者中心原子均没有孤电子对,所以分子的空间构型与VSEPR模型相同。

【典例3】BF3是典型的平面三角形分子,它溶于氢氟酸或NaF溶液中都形成BF4-,则BF3和BF4-中B的原子的杂化轨道类型分别是 (

)

A.sp2、sp2 B.sp3、sp3C.sp2、sp3 D.sp、sp2【解析】选C。BF3中硼原子的价层电子对数为3,所以为sp2杂化,BF4-

中硼原子的价层电子对数为4,所以为sp3杂化。规律总结分子或离子的空间结构与键角的关系

分子类型键角空间结构实例AB2180°直线形CO