2.2.1价层电子对互斥理论
高中化学选择性必修二 第2章第2节 分子结构的测定和多样性 价层电子对互斥理论(解析版))
第2章分子结构与性质2.2.1 价层电子对互斥理论一．选择题（共12小题）1.用价层电子对互斥理论判断NO3的立体构型( )A．正四面体B．V形C．三角锥形D．平面三角形【答案】D【解析】价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数，σ键个数=配原子个数，孤电子对个数=12(a-x b)，a指中心原子价电子个数，x指配原子个数，b指配原子形成稳定结构需要的电子个数，根据价层电子对个数判断中心原子杂化类型，再判断立体构型。
NO3-中价层电子对个数=3+12(5+1-3×2)=3+0=3，中心N原子采取sp2杂化，VSEPR构型为平面三角形，孤电子对个数为0，NO3-的立体构型为平面三角形，D正确；故选D。
2.根据价层电子对互斥理论，判断下列分子或者离子的空间构型不是平面三角形的是( )A．SO3B．BF3C．CO32-D．PH3【答案】D【解析】A．三氧化硫分子中价层电子对个数=σ键个数+孤电子对个数=3+(6-3×2)/2=3，且不含孤电子对，所以为平面三角形结构，故A不选；B．BF3分子中，中心B原子成3个σ键、没有孤对电子，价层电子对个数=3+(3-3×1)/2=3，故杂化轨道数为3，采取sp2杂化，空间结构为平面正三角形，故B不选；C．CO32-中σ键个数=配原子个数=3，孤电子对个数=(4+2-3×2)/2=0，碳原子的价层电子数=3+(4+2-3×2)/2=3，不含孤电子对，所以C采取sp2杂化，轨道构型为平面正三角形，空间构型为平面正三角形，故C不选；D．NF3分子中，N原子成3个σ键，价层电子对个数=3+(5-3×1)/2=4，故杂化轨道数为4，杂化方式sp3，价层电子对互斥模型为四面体形，含有一个孤电子对，分子的立体构型为三角锥形，故D选；故选D。
3.根据价层电子对互斥理论，判断下列分子或者离子的空间构型是平面三角形的是（）A．CO2B．H3O+C．BF3D．PO43﹣【答案】C【解析】根据价层电子对互斥理论确定其空间构型，价层电子对数=σ 键个数+12（a-xb），a指中心原子价电子个数，x指配原子个数，b指配原子形成稳定结构需要的电子个数，据此分析解答。
价层电子对互斥理论 等电子原理 分子的空间构型
正电荷重心和负电荷重心相重合的分子
Cl
Cl
Cl
Cl
共用电子对
2个Cl原子吸引电子的能力相同，共用 青丝网 电子对不偏向任何一个原子，整个分子的电荷 分布均匀，∴为非极性分子
www .faako .com
只含有非极性键的分子因为共用电 子对无偏向，∴分子是非极性分子
… … … (=@__@=)
～ ○
设计说明
本课件从价层电子对互斥理论、等 电子原理和分子的空间构型等方面学 习分子的结构，着重介绍价层电子对 互斥理论，并配以适当的典型练习， 为高二学生学习物质结构与性质奠定 良好的基础。
巩固练习：下列叙述正确的是（ 2 ）
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8.
凡是含有极性键的分子一定是极性分子。 极性分子中一定含有极性键。 非极性分子中一定含有非极性键。 非极性分子中一定不含有极性键。 极性分子中一定不含有非极性键。 凡是含有极性键的一定是极性分子。 非金属元素之间一定形成共价键。 离子化合物中一定不含有共价键。
Na Mg Al Si P S Cl Ar
在短周期元素组成的物质中，与NO2－互为 等电子体的分子有： O3 、 SO2 。
三、分子的空间构型与分子性质
1.分子的对称性
对称性普遍存在于自
然界。例如五瓣对称的梅 花、桃花，六瓣对称的水 仙花、雪花（轴对称或中 心对称）；建筑物和动物 的镜面对称；美术与文学 中也存在很多对称的概念 。
化学式 结构式 模型 分子立体结构
CO2
CH4
（2）若中心原子A价层电子对包括成键电子对和 孤对电子（中心原子上有孤对电子），则价层电 子对的相对位置不是分子的构型， 如：
第2章：2.2.第1课时 价层电子对互斥理论学案
第二节分子的空间结构第1课时价层电子对互斥理论课程目标1．认识共价分子结构的多样性和复杂性。
2．了解分子结构测定的方法。
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离子或分子的构型。
图说考点基础知识[新知预习]一、分子结构的测定1．红外光谱仪分子中的原子不是固定不动的，而是不断地________的。
当一束红外线透过分子时，分子会________跟它的某些化学键的________频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现吸收峰。
可分析出分子中含有何种________或官能团的信息。
2．质谱仪：现代化学常利用质谱仪测定分子的________。
二、多样的分子空间结构1．三原子分子(AB2型)立体结构化学式结构式比例模型球棍模型键角________ CO2____________________ H2O ________105°2.四原子分子(AB3型)立体结构化学式结构式比例模型球棍模型键角________ ____________________ NH3________ 107°3.五原子分子(AB4型)最常见的为________形，如________、________等，键角为________。
化学式结构式比例模型球棍模型CH4三、价层电子对互斥模型1．内容价层电子对互斥模型认为，分子的空间结构是中心原子周围的________相互排斥的结果。
价层电子对是指分子中的________与结合原子间的________和________________。
2．价层电子对数的确定σ键电子对数可由________确定。
而中心原子上的孤电子对数，确定方法如下：中心原子上的孤电子对数＝________；a为________________；x为________________；b为与中心原子结合的原子________________。
3．VSEPR模型和分子的立体结构H2O的中心原子上有________个孤电子对，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。
高等无机化学第二章
2
八面体
平面正方形
XeF4
7
VP = 5，电子对空间构型为三角双锥， LP占据轴向还是水平方向三角形的某个 顶点？原则：斥力最小。 例如：SF4 VP=5 LP=1 F F F S F S F F F F LP－BP(90o) 3 2 结论：LP占据水平方向三角形, 稳定 分子构型为变形四面体(跷跷板形)。
若考虑电子对间的排斥力类似于稀有气体原子间的Van der Waals力, 排斥力是1/rn函数; 若考虑静电作用, 排斥力与1/r2有 关. 排斥力为1/r2的函数, 则1:5:1排列, 形成五角双锥形(D5h);
排斥力为1/rn的函数, 则1:3:3排列, 形成加冠不规则八面体(第 七个顶点对着八面体一个面的中心)(D3v);
能量
< < =
< <
19
能量
<
<
< <
<
20
3) 决定两种极限构型分子轨道 之间的相互关系以及能量相 对次序,并做出Walsh图.
4) 应用 AH2 分子的Walsh图, 并 根据价层电子数(VE)来预言分 子的几何形状. + VE ≤ 4, 直线型; BeH2, BH2 , HgH2 VE = 5, 弯曲型结构, 键角在 90º 到180º 之间; BH2 VE = 6, 两种组态, 都是弯曲型 CH2 能量较低, 多为弯曲型; VE = 7, 8, 都是弯曲型; NH2, H2O VE = 10, 直线型稳定, 但目前 还没有发现此类分子.
直线形 平面三角形
BF3
CH 4
四面体
三角双锥 八面体
6
PCl5
SF 6
②LP≠0 ：分子的空间构型不同于电子对的 空间构型。 VP LP 3
2-2-1形形色色的分子与价层电子对互斥理论
2．分子式
1 (a－xb) 中心原子的价电子数 与中 2 最多能接受的电子数 V
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心原子结合的原子数 3. 2 σ
4 四面体
第二章 分子结构与性质
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第二章 分子结构与性质
1．用价层电子对互斥(VSEPR)法判断分子空间构型的 要点是哪些内容？ 提示：用VSEPR法判断分子空间构型的要点。 ①共价分子或原子团的几何构型，主要决定于中心原 子价电子对(包括成键电子对和孤对电子)的排斥情况。分子 的几何构型总是采取电子对相互排斥最小(或电子对相距最
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中心原子上的孤电子对数＝________
a为________；x为________； b为与中心原子结合的原子________。
第二章 分子结构与性质
3．VSEPR模型和分子的立体构型 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。
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第二章 分子结构与性质
(2)第三周期元素的氢化物分子中具有18个电子，第二 周期元素形成R2Hx型的化合物，如C2H6、H2O2等，也具有 18个电子。符合条件的分子有：C2H6 、H2O2 、SiH4 、PH3 、人 H2S、HCl，由等电子体原理分析，SiH4为正四面体构型， PH3为三角锥形。 [答案] (1)OH － 、NH4 ＋ 、H3O ＋ 、NH2 － 、 (2)H2S、
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第二章 分子结构与性质
(3)五原子分子：五原子分子最常见的立体结构是四面 体结构。
2.2 价层电子对互斥理论(VSEPR)
（5）价层电子对互相排斥作用的大小，决定于电子对之 间的夹角和电子对的成键情况。一般规律为： ➢ 电子对之间夹角越小，排斥力越大；
➢ 不同价电子对之间排斥作用的顺序为： 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
➢由于重键（双键、叁键）比单键包含的电子数目多，占 据空间大，排斥力也较大，其排斥作用的顺序为：
A的 价电 子
对 数
键 对 数
n
5
54
孤 分子类 A的价电
对数 型
子对的排
m ABnLm 布方式
0 AB5
1 AB4L
分子的
几何构 型
实例
三角 双锥 形
变形 四面 体
PF5,PCl5, AsF5
SF4,TeCl4
3 2 AB3L2
T形 ClF3,BrF3
A的 价电 键 子 对数
对n 数
孤 对 数
分子类 型
m ABnLm
A的价电 子对的排 布方式
分子 的
几何 构型
实例
4 0 AB4 4 3 1 AB3L
四面 体
三角 锥形
CH4,CCl4, SiCl4,NH4+, SO42-,PO43-
NH3,PF3, AsCl3, H3O+,SO32-
2 2 AB2L2
V形
H2O,H2S, SF2,SCl2
22
孤 对数
分子 类型
m ABnL
m
0 AB2
A的价电 分子的
子对的排 几何构
布方式
型
实例
直线形 BeCl2,CO2
3 0 AB3 3
2 1 AB2L
平面 三角 形
价层电子对互斥理论
4 正四面体 2
V形
SP3
SO2
3 平面三角形 1
V形
SP2
小结: 价层电子对互斥模型
代表 中心原子 物 结合的原子数
CO2
2
中心原子
无孤对电子 CH2O
3
CH4
4
分子 类型
空间构型
AB2 直线形
AB3 平面三角形
AB4 正四面体Βιβλιοθήκη 中心原子 H2O2
AB2
V形
有孤对电子 NH3
3
AB3 三角锥形
化学式
原则：
±离子电荷数(
负 正
)]
①A的价电子数 =主族序数；
②配体X：H和卤素每个原子各提供一个价 电子,
规定 ： 氧与硫不提供价电子；
③正离子应减去电荷数,负离子应加上电荷数。
•2、确定电子对的空间构型： n=2 直线形 n=3 平面三角形 n=4 正四面体 n=5 三角双锥 n=6 正八面体
•3、确定中心原子的孤对电子对数，推断 分子的空间构型。
HCN SO2 NH2－ BF3 H3O+ SiCl4 CHCl3 NH4+ SO42－
中心原子 中心原子结 孤对电子数 合的原子数
空间构型
0
2
直线形
1
2
V形
2
2
V型
0
3
平面三角形
1
3
三角锥形
0
4
正四面体
0
4
四面体
0
4
正四面体
0
4
正四面体
基本要点：
•分子或离子的空间构型与中心原子的 价层电子对数目有关。
价层电子对=成键电子对+孤对电子对
教学设计2：2.2.1价层电子对互斥理论
课题：第二节分子的立体构型第1课时价层电子对互斥理论授课班级课时教学目的知识与技能1.认识共价分子的多样性和复杂性2.初步认识价层电子对互斥模型；3.能用VSEPR模型预测简单分子或离子的立体结构；过程与方法情感态度价值观培养学生严谨认真的科学态度和空间想象能力重点分子的立体结构；利用价层电子对互斥模型预测分子的立体结构难点价层电子对互斥理论知识结构与板书设计第二节分子的立体构型一、形形色色的分子1.三原子分子立体结构：有直线形C02、CS2等，V形如H2O、S02等。
2.四原子分子立体结构：平面三角形：如甲醛(CH20)分子等，三角锥形：如氨分子等。
3.五原子分子立体结构：正四面体形如甲烷、P4等。
4.测分子体结构：红外光谱仪→吸收峰→分析。
二、价层电子对互斥模型1.价层电子互斥模型2.价层电子对互斥理论：对ABn型的分子或离子，中心原子A价层电子对（包括用于形成共价键的共用电子对和没有成键的孤对电子）之间存在排斥力，将使分子中的原子处于尽可能远的相对位置上，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低。
3.价层电子对互斥模型：(1)中心原子上的价电子都用于形成共价键：分子中的价电子对相互排斥的结果(2)中心原子上有孤对电子：孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥，使分子的空间结构发生变化。
4. 价层电子对互斥理论的应用(1)确定中心原子A价层电子对数目(2) 价电子对数计算方法(3)确定价层电子对的空间构型(4) 分子空间构型确定教学过程教学步骤、内容教学方法、手段、师生活动[复习]共价键的三个参数。
[过渡]我们知道许多分子都具有一定的空间结构，如：……，是什么原因导致了分子的空间结构不同，与共价键的三个参数有什么关系？我们开始研究分子的立体结构。
[板书]第二节分子的立体构型一、形形色色的分子[讲]大多数分子是由两个以上原子构成的，于是就有了分子中的原子的空间关系问题，这就是所谓“分子的立体结构”。
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活动：
1、利用几何知识分析一下，空间分布的两个点 是否一定在同一直线？
迁移:两个原子构成的分子，将这2个原子看成两 个点，则它们在空间上可能构成几种形状？分别 是什么？
O2
HCl
活动：
2、利用几何知识分析一下，空间分布的三个点 是否一定在同一直线上？
迁移：三个原子构成的分子，将这3个原子看成 三个点，则它们在空间上可能构成几种形状？分 别是什么？
1、理论要点
共价分子中，中心原子周围电子对排布的几 何构型主要取决于中心原子的价层电子对的 数目。价层电子对各自占据的位置倾向于彼 此分离得尽可能的远，此时电子对之间的斥 力最小，整个分子最稳定。 价层电子对包括成键的σ电子对和孤电子对
不包括成键的π电子对 ！
2、价层电子对数计算
价层电子对数 = σ键的个数 + 孤电子对数
分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的 。所谓分子立体结构其实只是分子中的原子处于平衡位置 时的模型。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。通过计算机模拟，可以得知各吸收峰是由哪一 个化学键、哪种振动方式引起的，综合这些信息，可分析 出分子的立体结构。
NH3 三角锥形 107°
P4 正四面 60°
形形色色的分子
CH3CH2OH
5、其它：
CH3COOH
C6H6
C8H8
CH3OH
C60
C20
C40
C70
形形色色的分子
科学视野—分子的立体结构是怎样测定的？
肉眼不能看到分子，那么，科学家是怎样知道分子的 形状的呢?早年的科学家主要靠对物质的宏观性质进行系 统总结得出规律后进行推测，如今，科学家已经创造了许 许多多测定分子结构的现代仪器，红外光谱就是其中的一 种。
形形色色的分子
一、形形色色的分子
1、双原子分子（直线型）
O2
HCl
2、三原子分子立体结构（有直线形和V形）
V形
H2O 105°
直线形
CO2 180°
形形色色的分子
３、四原子分子立体结构（直线形、平面三角形、 三角锥形、正四面体）
C2H2 直线形 180°
CH2O 平面三角形 120° COCl2
4
0
4 四面体 3
1
电子对的 排列方式
分子的 空间构
型
四面体
三角锥
实例
CH4 CCl4 NH4＋ SO42—
NH3 PCl3 SO32－ H3O+
2
2
V—型 H2O
价层电子对互斥理论对几种分子或离子的立体构 型的推测
分子 σ键 孤电 价层电 或离 个 子 子
子 数 对数 对数
VSEPR 模型
立体构 型
ABn 型分子的VSEPR模型和立体结构
电子 对数
目
电子对 的空间
构型
成键 电子 对数
孤电 子
对数
电子对的 排列方式
分子的
空间构 型
实例
2
直线
2
0
直 线形 BeCl2 CO2
3
0
3 三角型
2
1
三角形 BF3 SO3
V形
SnBr2 PbCl2
价层电子对互斥理论
电子 电子对 成键 孤电 对数 的空间 电子 子 目 构型 对数 对 数
第二章 分子结构与性质
第二节 分子的立体构型
学习目标： •认识共价分子的多样性和复杂性； •初步认识价层电子对互斥模型； •能用VSEPR模型预测简单分子或离子的立体结构。
复习回顾
共价键 键参数
σ键 成键方式 “头碰头”,呈轴
对称
π键
成键方式 “肩并肩”,呈镜 像对称
键能
键长 衡量化学键稳定性
键角 描述分子的立体结构的重要 因素
CO2 2 0 SCl2 2 2
BF3 3 0 PH3 3 1
CCl4 4 0 SO42- 4 0
2
直线形 直线形
4 四面体形 V形 3 平面三角形平面三角形 4 四面体形 三角锥形
4 四面体形 正四面体形
4 四面体形 正四面体形
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1、多原子分子的立体结构有多种，三原子分子的立 体结构有＿直＿线＿ 形和 V 形，大多数四原子分子 采取 平面三角 形和 ＿＿三＿角锥 形两种立体结构， 五原子分子的立体结构中最常见的是 正四面体 形。 2 、下列分子或离子中，不含有孤对电子的是 ＿＿D ＿
2
3
4
5
6
价层电子对 构型
直线
平面 三角型
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
电子间斥力大小： 孤对间＞孤对与键合间＞键合间
价层电子对互斥理论
3、确定分子立体构型
在价层电子对构型的基础上，去掉孤电子对 由真实原子形成的构型
价层电子对互斥理论
形形色色的分子
科学视野—分子的立体结构是怎样测定的？
测分子体结构：红外光谱仪→吸收峰→分析。
思考：
同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结构却不 同，什么原因？
同为四原子分子，CH2O与 NH3 分子的的空间结构也 不同，什么原因？
价层电子对互斥理论
二、价层电子对互斥（VSEPR）理论 （ Valence Shell Electron Pair Repulsion ）
CO2
422
0
NH3
53 1
1
SO2
62 2
1
价层电子对数 = σ键的个数 + （a-xb）
2
σ键
CO2
2
NH3
3
SO2
2
H2O
2
SO3
3
NH4+
4
CO32-
3
价层电子对数
0
2
1
4
1
3
2
4
0
3
0
4
0
3
价层电子对互斥理论
②确定价层电子对构型(VSEPR模型)
价层电子对 数目
A、H2O、 B、H3O+、 C、NH3、 D、NH4+ 3 、下列分子①BCl3、②CCl4、③H2O、④CS2中,其 键角由小到大的顺序为＿③ ② ①＿＿④
σ键个数的确定 ： 由分子式确定 中心原子上的孤电子对数的确定 孤电子对数 = —21（a-xb）
a: 中心原子的价电子数 x：中心原子结合的原子数 b：中心原子结合的原子最多能接受的电子数
注意：对于阳离子a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数 对于阴离子a为中心原子的价电子数加上离子的电荷数
孤电子对数 = —21（a-xb）