高中化学 选修3 第二章 分子结构与性质第2节分子的立体构型第1课时价层电子对互斥理论学生使用

选修3 第一章原子结构与性质第2节分子的立体构型第1课时价层电子对互斥理论学习目标：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。

教学难点：1、理解价层电子对互斥理论的含义2、能根据有关理论判断简单分子或离子的构型教学重点：1、理解价层电子对互斥理论的含义2、能根据有关理论判断简单分子或离子的构型教学过程：知识回顾:1．分析下列化学式中画有横线的元素，选出符合要求的物质并填空。

A．NH3B．H2O C．HCl D．CH4E．C2H6F．N2(1)所有的价电子都参与形成共价键的是______；(2)只有一个价电子参与形成共价键的是______；(3)最外层有未参与成键的电子对的是______；(4)既有σ键，又有π键的是______；(5)既有极性键又有非极性键的是__________；(6)分子构型为正四面体的是____________。

【解析】A．NH3中N原子与3个H原子形成3个σ键，还有一对不成键电子；B．H2O中O原子与2个H原子形成2个σ键，还有两对不成键电子；C．HCl中Cl原子与1个H原子形成1个σ键，还有三对不成键电子；D．CH4中C原子与4个H原子形成4个σ键，所有价电子都参与成键，其分子构型为正四面体形；E．C2H6中C原子分别与3个H原子及另1个C原子形成4个σ键，所有价电子都参与成键；C—H为极性键，C—C为非极性键；F．N2中N原子与另1个N原子形成1个σ键，2个π键，还有一对不成键电子。

答案(1)DE (2)C (3)ABCF (4)F (5)E (6)D2．常见分子的立体构型通常有两种表示方法，一是比例模型，二是球棍模型。

请你用短线将下列几种分子的比例模型、球棍模型连接起来。

【解析】 本题主要考查常见分子的立体构型。

H 2O 分子为三原子分子呈V 形，应选E—c ；NH 3分子为四原子分子呈三角锥形，应选B—d ； CCl 4分子为五原子分子呈正四面体形，应选C—a ； CO 2分子为三原子分子呈直线形，应选A—b 。

答案 ①—E—c ②—B—d ③—D—e ④—C—a ⑤—A—b 学习·探究区：探究点一 常见分子的立体构型1． 写出下列物质分子的电子式和结构式，并根据键角确定其分子构型：1．三原子分子的立体构型有直线形和V 形两种，如四原子分子大多数采取平面三角形和三角锥形两种立体构型，如3.五原子分子的可能立体构型更多，最常见的是正四面体形，如特别提醒(1)四原子分子不一定都是平面三角形或三角锥形。

如白磷(P4)分子，四个磷原子位于正四面体的四个顶点，键角为60°，且该正四面体的构型和键角与CH4的正四面体构型和键角均不同。

(2)常见的AB4型分子或离子：CX4(X为卤素原子或氢原子)、SiCl4、SiH4、NH＋4。

AB4型分子(如CH4)中的1～3个B原子被其他原子取代后仍为四面体形，但不是正四面体形结构。

(3)记住一些常见分子的立体构型及键角，则可推测组成相似的其他分子的立体构型。

如CO2与CS2、H2O与H2S、NH3与PH3、CH4与CCl4等。

[归纳总结](1)分子构型不同的原因：共价键的方向性与饱和性，由此产生的键长、键角的不同。

(2)依据元素周期律推测立体结构相似的分子，如CO2与CS2、H2O与H2S、NH3与PH3、CH4与CCl4等；CH4和CCl4都是五原子型正四面体，CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3是四面体构型但不是正四面体，而白磷是四原子型正四面体，它与CH4等五原子型正四面体的构型、键角是不同的(P4分子中的键角为60°)。

(3)典型有机物分子的立体结构：C2H4、苯(C6H6)、CH2==CH—CH==CH2(丁二烯)、CH2==CH—C≡CH(乙烯基乙炔)等都是平面形分子；C2H2为直线形分子。

学习·探究区[活学活用]例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：【考点】常见分子的立体构型【题点】微粒立体构型的判断方法：要记住和掌握常见分子的立体构型和分子形状名称；做题才快和省时；【解析】A项：CO2的立体构型为直线形，A不正确；B项：H2O的立体构型为V形，B不正确；C项：NH3的立体构型为三角锥形，C不正确；D项：CH4的立体构型为正四面体形，D正确。

答案D例2、(2018·江苏盐城月考)(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)二硫化碳(CS2)分子中，两个C==S键的夹角是180°，说明CS2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(CH 2Cl 2)只有一种(不存在同分异构体)【考点】 常见分子的立体构型 【题点】 键角与分子立体构型的关系 【解析】(1)硫化氢(H 2S)分子中，两个H—S 键的夹角接近90°， 说明H 2S 分子的立体构型为V 形；(2)二硫化碳(CS 2)分子中，两个C==S 键的夹角是180°；S==C==S ；键角180°呈一条直线；说明CS 2分子的立体构型为直线形； 答案：直线形(3) 五原子分子CH 4可能有平面四边形和正四面体两种立体构型，不管为哪种，b 、c 两项都成立；若为前者，则键角为90°，CH 2Cl 2有两种：和；若为后者，则键角为109°28′，CH 2Cl 2只有一种。

正确选项为ad 答案；ad答案 (1)V 形 (2)直线形 (3) ad 探究点二、层电子对互斥理论1．价层电子对互斥理论的基本内容：分子中的 价电子对 ——成键电子对和孤电子对 由于相互 排斥 作用，尽可能趋向彼此远离。

(1)当中心原子的价电子全部参与成键时，为使价电子 斥力最小 ，就要求尽可能采取 对称 结构。

(2)当中心原子的价电子部分参与成键时，未参与成键的孤电子对与成键电子对之间及孤电子对之间、成键电子对之间的 斥力不同 ，从而影响分子构型。

(3)电子对之间的夹角 越大 ，相互之间的斥力 越小 。

2．价层电子对互斥理论与分子立体构型(1)分析中心原子中的价电子全部参与形成共价键的分子的立体构型并完成下表(由中心原子周围的原子数n AB n 立体构型 范例 n ＝2 直线形 CO 2、BeCl 2 n ＝3 平面三角形 CH 2O 、BF 3 n ＝4 正四面体形 CH 4、CCl 4 n ＝5 三角双锥形PCl 5n ＝6正八面体SF 6(2)中心原子上有孤电子对(价电子中未参与形成共价键的电子对)的分子的立体构型：中心原子上的 占据中心原子周围的空间，与 孤电子对 互相排斥，使分子的立体构型发生变化，如：①H 2O 为AB 2型分子，氧原子上的 两对孤电子对 参与互相排斥，所以H 2O 分子的立体构型为V 形而不是直线形。

②NH 3分子中氮原子上有 一对孤电子对 参与互相排斥，故NH 3的立体构型不能为平面三角形。

S H H直线形平面三角形正四面体形三角双锥形 正八面体形3．价层电子对互斥模型(VSEPR models)(1) 价层电子对互斥理论(VSEPR theory)：对AB n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，将使分子的立体构型总是采取电子对相互排斥最弱的那种构型，以使彼此之间斥力最小，分子或离子的体系能量最低，最稳。

(2)．价层电子对的计算①中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数。

②σ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。

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。

③中心原子上的孤电子对数的计算中心原子上的孤电子对数＝12(a－xb)Ⅰ、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－离子所带电荷数；对于阴离子：a＝价电子数＋离子所带电荷数。

Ⅱx表示与中心原子结合的原子数。

Ⅲb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)．价层电子对的立体构型(即VSEPR模型)电子对数目：234H2O NH3VSEPR模型：直线形平面三角形正四面体形(4)．VSEPR模型的应用——预测分子立体构型①由价层电子对的相互排斥，得到含有孤电子对的VSEPR模型，然后，略去VSEPR模型中的中心原子上的孤电子对，便可得到分子的立体构型。

②常见分子的立体构型归纳总结：利用VSEPR模型确定分子或离子的立体构型的注意事项(1)对于AB n型分子，成键电子对数等于配位原子的原子个数。

(2)若AB n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。

(3)分子的中心原子的孤电子对数为0时，VSEPR模型与分子立体构型相同，分子均为空间对称性结构。

(4)分子的立体构型与分子类型有关，如AB2型分子只能为直线形或V形结构，AB3型分子只能为平面正三角形或三角锥形结构，故由分子类型(AB n型)和孤电子对数就能很快确定分子的立体构型。

学习·探究区[活学活用]例3、下列分子或离子的中心原子上未用于成键的价电子对最多的是 ( )A ．H 2OB ．HClC ．NH ＋4 D ．PCl 3【考点】 价层电子对理论及应用 【题点】 价层电子对数目的计算与判断【解析】 A 项：中心原子为氧原子，孤电子对数： 未成对电子数为2 B 项：HCl 分子属于AB 型分子，没有中心原子；C 项：中心原子为N 原子，孤电子对数： 无孤电子对，NH ＋4的中心原子的价电子全部参与成键；D 项，中心原子为P 原子，孤电子对数： 磷原子有一对未成键的价电子对。

答案 A例4、 (2018·四川凉山木里中学高二期中)用价层电子对互斥理论预测H 2S 和NH 3的立体结构，下列说法正确的是( )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【考点】 价层电子对理论及应用 【题点】 价层电子对的应用 方法：中心原子的价层电子对数：配位原子数+孤对电子对数；孤电子对数计算 中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数【解析】H 2S 分子：中心原子为S ，配位原子2个H 原子 ；2个σ键电子对数中心原子为S ；孤电子对数： 价层电子对数：2+2=4 AB 2型2个孤对，价层电子对数为4；VSEPR 模型为正四面体；分子立体结构为V 形；NH 3分子：配位原子3个H 原子 ；3个σ键电子对数中心原子为N ；孤电子对数： 价层电子对数：3+1=4 AB 3型1个孤对，价层电子对数为4；VSEPR 模型为正四面体；分子立体结构为三角锥形；答案：V 形； 三角锥形； 答案 B 型 学习小结；分子空间构型的确定方法σ键电子对数＋中心原子上的孤电子对数＝价层电子对数 VSEPR 模型 分子的立体构型 注意：(1)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，不包括孤电子对。