第二节 分子的立体构型知识点
人教版高中化学选修3--2.2分子的立体结构-课件品质课件PPT
用中心原子的价电子对数预测分子的立体结构：
价电子对n VSEPR模型
例
n=2
直线形
CO2、 CS2
n=3
平面三角形 CH2O、BF3
n=4
正四面体形
CH4、 CCl4
n=5
三角双锥形
PCl5
n=6
正八面体形
SCl6
思考并填写下列表格：
中心原
代表物 子价电
子对数
中心原子 孤对电子 对数
VSEPR模型
型，下列说法正确的（C ）
• A.若n=2，则分子的立体构型为V形 • B.若n=3，则分子的立体构型为三角锥形 • C.若n=4，则分子的立体构型为正四面体形 • D.以上说法都不正确
课堂练习
• 4.美国著名化学家鲍林（L.Pauling, 1901—1994）教授具有独特的化学想象力： 只要给他物质的分子式，他就能通过“毛
CO2 2 0
直线形
CH2O 3 0
平面三角形
C2H4 3
0
平面三角形
SO42- 4
0
四面体形
H2O 4 2
四面体形
NH3 4 1
平面三角形
中心原子价 中心原子孤 电子对数 对电子对数
2
0
4
0
2
0
4
1
3
1
3
0
中心原子上存在孤对电子的分子： • 先由价层电子对数得互斥模型， • 然后略去孤对电子占有的空间， • 分子的立体结构。
• 分子中的价层电子对（孤对电子和σ键电子）
由于斥力作用而趋向尽可能彼此远离以减小斥力， 分子尽可能采取对称的空间构型，电子对之间的夹 角越大，排斥力越小。
人教版化学选修三第二章第二节分子的立体构型(共87张PPT)
2020/7/27
正八面
体形
SF6
正方形 XeF4
24
价电子对的排斥力
1、如果ABn型分子中有双键或叁键，价电子互斥理论仍适用， 把双键或叁键看成一对电子。
2、价层电子对相互排斥作用的大小取决于电子对之间的夹 角和电子的成键情况，一般规律如下：
1）.电子对的夹角越小，排斥力越大 2）.由于成键电子对受到两个核的吸引，电子云比较密紧，
数
4
3
2
孤电子对 VSEPR模 分子的立体
数
型及名称 构型及名称
H
0
正四面体
H
C
H
正四面H体
1
四面体
N
H
H
H 三角锥形
2
四面体
O
H H
V形 20
应用反馈
化学式
H2S BF3 NH2-
中心原子
孤对电子 数
σ键电子 对数
VSEPR模型
2
2
四面体
0
3 平面三角形
2
2
四面体
空间构型
V形 平面三角形
V形
课本P39思考与交流
2020/7/27
18
孤电子对数的计算 =½（a-xb)
分子或 中心原 a
x
b
离子 子
H2O
O
6
1
2
SO2
S
6
2
2
NH4+
N
5-1=4
4
1
CO32- C
4+2=6 3
2
中心原子 上的孤电 子对数
2
1
0
0
4.价层电子对互斥模型即VSEPR模型应用
人教版高中化学选修三《分子的立体结构》经典课件
2．用价层电子对互斥理论判断共价分子结构的实例
电子 对数
目
电子对 的立体
构型
成键电 子对数
孤电子 对数
电子对 的排列
方式
分子的 立体构 型名称
实例
HgCl2 、
2 直线形 2
0
直线形 BeCl2 、
②NH4＋结构中具有4对成键电子，且都是完 全等同的N—H键，应向正四面体的四个顶点方向 伸展才能使相互间的斥力最小。VSEPR模型与 CH4类似，是正四面体形结构，VSEPR模型为：
③H3O＋中含有孤电子对，结构与NH3相似，是三 角锥形结构，VSEPR模型为：
④BF3分子中硼原子的价电子为3，完全成键，没 有孤电子对，应为平面三角形分子。VSEPR模型为：
3
0
3 三角形
2
1
CO2 平面三 BF3、
角形 BCl3 SnBr2
V形 、
PbCl2
电子 对数 目
4
电子对 的立体
构型
四面 体形
成键电 子对数
孤电子 对数
电子对 的排列
方式
分子的 立体构 型名称
实例
4
0
3
1
正四面 体形
CH4 、CCl4NH3三角锥形 、
NF3
2
2
V形 H2O
电子 对数 目
电子对 的立体
(2)表示 配位键可以用A→B来表示，其中A是提供孤 电子对的原子，叫做 配位体 ；B是接受孤电子对 的原子，提供空轨道 ，叫做 中心原子。
(3)实验
实验 操作
人教版高中化学选修3课件 第二节分子的立体结构(杂化轨道理论)(共28张PPT)
看看杂化轨道理论的解释：
由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量 与形状完全相同的轨道。我们把这种轨道称之为 sp3 杂化轨道。
为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最 小，4个杂化轨道的伸展方向分别指向正四面体的四个顶点。
直线形
V形 三角锥形 正四面体
规律：当中心原子的价层电子对数为4时，其杂化类型
为SP3杂化，当中心原子的价层电子对数为3时，其杂化 类型为SP2杂化，当中心原子的价层电子对数为2时，其 杂化类型为SP杂化。
已知：杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤电子对 ★杂化轨道数 中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数
结合上述信息完成下表：
注：（1）杂化轨道只能用于形成σ 键或者用来容 纳未参与成键的孤对电子；
（2）未参与杂化的P轨道，可用于形成∏键
思考题：根据以下事实总结：如何判断一个化合 物的中心原子的杂化类型？
3、判断分子或离子中心原子的杂化类型的一般方法：
（1）.对于主族元素来说，中心原子的杂化轨道数=价层 电子对数=σ键电子对数（中心原子结合的电子数）+孤 电子对数
一组新轨道。这种轨道重新组合的过程叫做杂化，所形成
的新轨道就称为杂化轨道。
强调：杂化前后轨道数目不变。即杂化轨道数=参与杂化的轨道数目 如：1个s，1个p形成2个完全相同的sp杂化轨道,
1个s，2个p形成3个完全相同的sp2杂化轨道, 1个s，3个p形成4个完全相同的sp3杂化轨道, 杂化后轨道伸展方向、形状发生改变。
C.S原子和C原子上都没有孤对电子
D.SO2为V形结构， CO2为直线形结构
7.有关乙炔分子中的化学键描述不正确的是（ ）
第二节 分子的立体结构
BeCl2的成键情况
2p 2p
2p
sp杂化
Be：
2s
激发 2s
sp
Cl
Be
Cl
Cl
我们知道乙炔的结构式为
Be
Cl
乙炔的结构式：
H
C
C
H
每个碳原子的另一个 sp轨道则各与一个氢原子的 1s轨道重叠形成一个 sp-s б 键 p轨道则与另一个碳原子的两个未 杂化的 p以肩并肩的形式重叠形成两个 πsp-sp 键。б 键，每个碳原子相互垂直未杂化的 两个碳原子的 也与两个 sp杂化轨道垂直的 sp杂化轨道重叠形成一个 p轨道。 乙炔分子中每个碳原子都与 CO2 分子中碳原子一样采取 sp杂化形成两个在一条直线上的 sp杂化轨道，并留下两个相互
价层 电子对数 VSEPR 模型 VSEPR 直线形 模型名称 中心原子杂 化轨道类型 典型例子
2
sp
CO2
原子轨道以哪种方式杂化能得到两个在一条直线上的杂化轨道呢？ 形成的分子，两个原子形成的分子一定是直线形的。所以价层电子对为 2时，不可能有孤电子对，只能是两个 б 键 原子轨道以哪种方式杂化能得到四个指向四面体四个形顶点的杂化轨道呢？ 很好。价层电子对为 价层电子对数为 2时，可不可能含有孤电子对呢？为什么？ 2时，一定不会有孤电子对，若有一对孤电子对，另外就只有一个 б 键，也就只能有两个原子 原子轨道以哪种方式杂化能得到三个伸向平面三角形顶点的杂化轨道呢？
第二节 分子的立体构型
二、确实分子立体构型的理论 2、杂化轨道理论 VSEPR模型与中心原子的杂化轨道类型
价层 电子对 VSEPR 模型 VSEPR 直线形 模型名称 中心原子杂 化轨道类型 典型例子
2
3
分子的立体构型(VSEPR)
第二节 分子的立体结构
共价键
复习回顾
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
键参数
键能
衡量化学键稳定性
键长 键角 描述分子的立体结构的重要因素
一、形形色色的分子
思考:在O2、HCl这样 的双原子分子中存在
分子的立体结构问题
吗？何谓“分子的立
三原子分子
分子 的立 四原子分子 体结
构
直线 形，如CO2 V 形，如H20
平面三角 形，如HCHO、BF3
三角锥 形，如NH3
五原子分子——— 最常见的是正四面体形，如CH4
同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间结 构却不同，什么原因？
直线形 V形
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？
体结构”？
O2
HCl
H2O
CO2
所谓“分子的立体结 构”指多原子构成的 共价分子中的原子的 空间关系问题。
C2H2
CH2O
COCl2
NH3
P4
CH4
CH3CH2OH CH3COOH
C6H6
C8H8
CH3OH
C60
C20
C40
C70
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。
型
分子的立体结 构模型
分子 的空
间构 型
CO2
20
2
直线形
直线形
SO2
21
3
SO3
30
3
PCl3
31
4
H2S
22
4
化学选修3第二章第二节分子的立体构型
3个sp2杂化轨 4个sp3杂化轨 道 道
1200 1090 28’
1800
空 间 构 型
实 例
直 线形
平面三角形
四面体形 CH4 , H2O
BeCl2 CO2 C2H2 BF3 , C2H4
杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤对电子，剩 余的p轨道可以形成π键
1、氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是 因为（ C ） A．两种分子的中心原子杂化轨道类型不同，NH3为sp2杂化， 而CH4是sp3杂化 B．NH3分子中N原子形成3个杂化轨道，CH4分子中C原子形 成4个杂化轨道 C．NH3分子中有未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥 作用较强 D．氨气分子中氮原子电负性强于甲烷分子中的碳原子 2、用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体结构，两个 结论都正确的是（ D ）
sp2杂化轨道的形成过程
120° z z z z
y x x
y x
y x
y
sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道杂化而得到三个sp2杂化轨道。 三个杂化轨道在空间分布是在同一平面上，互成120º 例如：C2H4
C2H4(sp2杂化）
sp杂化轨道的形成过程
z
z
180°
z
z
y x x
y x
y x
y
sp杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道杂化而得到两个sp杂化轨道。 两个杂化轨道在空间分布呈直线型，互成180º 例如：C2H2
4、下列分子或离子中，不含有孤对电子的是（ D ） A、H2O B、H3O+ C、NH3 D、NH4+
5、以下分子或离子的结构为正四面体，且键角为 109°28′ 的是（ B ） ①CH4 ②NH4+ ③CH3Cl ④P4 ⑤SO42A、①②③ B、①②④ C、①②⑤ D、①④⑤
第二节 分子的立体构型
2
1 1 1 0 0 1
分子的立体构型的确立方法
分子 H 2O NH3 CH4 BF3 CH2O SO2
孤电子 价层电 VSEPR模型 对数 子对数
分子构型
2
1 0 0 0 1 0
4
4 4 3 3 3 2
四面体形
四面体形 正四面体形 平面三角形 平面三角形
V形
三角锥形 正四面体形 平面正三角 平面三角形
sp3 杂化 同一个原子的1个 ns 轨道与3个 np 轨道进行 杂化组合为 sp3 杂化轨道。sp3 杂化轨道间的夹角 是 10928′，分子的立体构型为四面体形。 例： 2s 2p
CH4分子形成
2s
2p
正四体形 sp3 杂化态
C的基态
H C H H H
激发态
109°28’
例：
CH4分子形成
（二）配合物的组成与性质 1、定义：把金属原子或离子与某些分子或 离子（称为配体）以配位键结合形成的化 合物称为配位化合物，简称配合物 2、配合物的组成：配合物由中心原子（提 供空轨道）和配体（提供孤对电子）组成， 分为内界和外界。例如
中心原子 配位原子 配位体
[Cu(NH3)4] SO4
内界 配位数 外界
课堂练习
3.若ABn型分子的中心原子A上没有未用于形 成共价键的孤对电子，运用价层电子对互斥模 型，下列说法正确的（C ） A.若n=2，则分子的立体构型为V形 B.若n=3，则分子的立体构型为三角锥形 C.若n=4，则分子的立体构型为正四面体形 D.以上说法都不正确
三、 杂化轨道理论简介
复习回顾
σ键 共价键
成键方式 “头碰头”,呈轴对称
π键
键能 键参数
人教版化学选修三第二章第二节分子的立体构型PPT课件
2
无孤电子对 CH2O
3
CH4
4
分子 类型
AB2 AB3 AB4
空间构型 直线形
平面三角形 正四面体
有孤电子对 H2O
2
AB2
V形
NH3
3
AB3 三角锥形
人教版化学选修三第二章第二节分子 的立体 构型
人教版化学选修三第二章第二节分子 的立体 构型 人教版化学选修三第二章第二节分子 的立体 构型
人教版化学选修三第二章第二节分子 的立体 构型
::
..
CH2O
H. . . . H C O. .
.. ..
CH4
H H:C :H
H
O=C=O H-C-H
H H-C-H
H
直线形
V 形 三角锥形 平面三角形 正四面体
人教版化学选修三第二章第二节分子 的立体 构型
人教版化学选修三第二章第二节分子 的立体 构型
分析CO2 、 H2O、NH3 、CH2O、CH4电子 式的中心原子价电子层电子的成键情况。
3、五原子分子立体结构 最常见的是正四面体
CH4
正四面体
人教版化学选修三第二章第二节分子 的立体 构型
一、形形色色的分子
4、其它
人教版化学选修三第二章第二节分子 的立体 构型
P4
正四面体 60°
C2H2
直线形 180°
人教版化学选修三第二章第二节分子 的立体 构型
C60
人教版化学选修三第二章第二节分子 的立体 构型
C20
C40
C70
人教版化学选修三第二章第二节分子 的立体 构型 人教版化学选修三第二章第二节分子 的立体 构型
人教版化学选修三第二章第二节分子 的立体 构型
第二节《分子的立体结构 》
围的原子数n来预测，概括如下：ABn 立体结构
范例
n=2 直线型 CO2
n=3 平面三角形 CH2O
n=4 正四面体型 CH4
2、另一类是中心原子上有孤对电子(未用于形成共价键的 电子对)的分子，如H2O和NH3，中心原子上的孤对电子也 要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。例如， H20和NH3的中心原子上分别有2对和l对孤对电子，跟中心 原子周围的σ键加起来都是4，它们相互排斥，形成四面 体，因而H2O分子呈V形，NH3分子呈三角锥形。
4、价层电子互斥理论对分子、离子立体结构的推 测
略去孤电子对
化学式 结构式 含孤电子对的VR模型
分子的立体结构
V形
四面体
三角锥形
价层电子对互斥理论对立体构型的推测213303
3
1
4
小结：价层电子对互斥模型
1、一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键，如CO2、
CH2O、CH4等分子中的碳原子，它们的立体结构可用中心原子周
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？
探究与讨论：
1、写出H、C、N、O等原子的电子式：
H·
·C·：
·N··：
·O···：
1
4
3
2
2、写出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子的电子 式、结构式及分子的空间结构：
:: : :
:O::C::O: H :O : H O=C=O H-O-H
型 直线形
平面三角形 四面体
3、如何确定中心原子价层电子对数？
价层电子对=δ键电子对+中心原子上的孤电子对 • σ键电子对=与中心原子结合的原子数
中心原子上的孤电子对=½ （a-xb) a: 中心原子的价电子数 对于阳离子：a为中心原子的价电子数-离子的电荷数； 对于阴离子： a为中心原子 的价电子数+离子的电荷数）
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第二节分子的立体构型
知识点一形形色色的分子
1. 分子的立体构型
(1)概念：指多原子构成的共价分子中的原子的空间关系问题。
由于多原子构成的分子中一定存在共价键，共价键的方向性使得分子中的原子按一定的空间结构排列，形成了分子的构型。
如3原子分子的构型有直线型（CO2）和V（H2O）型两种。
（2）作用：分子构型对物质的活泼性、极性、状态、颜色和生物活性等性质都起决定性作用。
特别提醒：双原子均为直线型，不存在立体构型。
2.形形色色的分子
不同分子，构型不同。
常见分子立体构型如下表：
知识点二价层电子对互斥模型
1.价层电子对互斥理论（VSEPR模型）
（1）内容：分子中的价层电子对（包括σ键电子对和中心原子上的孤对电子）由于相互排斥作用，尽可能而趋向于彼此远离以减小斥力，分子尽可能采用对称的空间构型。
电子对之间夹角越大，排斥力越小。
（2）VSEPR模型特征：用有区别的标记表示分子中的孤对电子和成对电子，如H2O、NH3的VSEPR 模型特征为：
2.利用价层电子对互斥理论判断分子的空间构型
（1）VSEPR模型把分子分成以下两大类
①中心原子上的价电子都用于成键。
在这类分子中，由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离，成键原子的几何构型总是采取电子对排斥最小的那种结构。
它们的立体结构可用中心原子周围的原子数来预测。
如：
②中心原子上有孤对电子的分子或离子。
对于这类分子，首先建立四面体模型，每个键占据一个方向（多重键只占据一个方向），孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。
（2）价层电子对数的计算
①σ键电子对数的计算
σ键电子对数可由分子式确定，中心原子有几个σ键，就有几对σ键电子对。
如H2O分子中σ键电子对数为，NH3分子中σ键电子对数为。
②孤电子对数的计算
中心原子上的孤电子对数＝1/2(a－xb)
a为中心原子的价电子数；
x为与中心原子结合的原子数；
b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数。
如：如何确定CO2－3和NH＋4的中心原子的孤电子对数？
阳离子：a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数(绝对值)，故NH＋4中中心原子为N，a＝5－1，b＝1，x＝4，所以中心原子孤电子对数＝1/2(a－xb)＝1/2(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(绝对值)，故CO2－3中中心原子为C：a＝4＋2，b＝2，x＝3，所以中心原子孤电子对数＝1/2(a－xb)＝1/2(6－3×2)＝0。
③中心原子的价层电子对数＝σ键电子对数＋1/2(a－xb)。
例1：下列分子中心原子的价层电子对数是3的是()
A．H2O B．BF3C．CH4D．NH3
【解析】H2O中O的价层电子对数＝2＋1/2(6－2×1)＝4
BF3中B的价层电子对数＝3＋1/2(3－3×1)＝3
CH4中C的价层电子对数＝4＋1/2(4－4×1)＝4
NH3中N的价层电子对数＝3＋1/2(5－3×1)＝4。
(3)分子立体构型的确定
依据价层电子对互斥模型，判断出分子中中心原子的孤电子对数，再利用中心原子的成键电子对数，两者结合，就可以确定分子较稳定的立体构型。
举例说明如下表：
知识点三杂化轨道理论
1.杂化与杂化轨道的概念
（1）轨道的杂化：在形成多原子的分子时，原子内部能量相近的原子轨道重新组合生成与原轨道数相等的一组轨道的过程。
（2）杂化轨道：杂化后形成的新的能量相近的一组原子轨道。
特别提醒：①杂化前后轨道数目不变。
②杂化轨道只能用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤对电子。
（3）杂化类型：sp3、sp2、sp杂化。
2.杂化过程：以CH4为例说明sp3杂化过程，当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，却得到4个相同的轨道，夹角109°28′，称为sp3杂化轨道，表示这4个轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的。
当碳原子跟4个氢原子结合时，碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的ls轨道重叠，形成4个C—H σ键，因此呈正四面体的分子构型。
sp3杂化：1个s轨道和3个p轨道会发生混杂，得到4个相同的轨道，夹角109°28′，称为sp3杂化轨道。
空间结构：正四面体或V型、三角锥型。
sp 2的（BF 3）杂化过程：
sp 2
杂化：同一个原子的一个 ns 轨道与两个 np 轨道进行杂化组合为 sp 2 杂化轨道。
sp 2
杂
化轨道间的夹角是120°。
分子的几何构型为平面正三角形。
sp
杂化：同一原子中 ns-np 杂化成新轨道：一个 s 轨道和一个 p 轨道杂化组合成两个新的
sp 杂化轨道。
sp 杂化：夹角为180°的直线形杂化轨道。
注：1．杂化类型的判断
因为杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳孤电子对，而两个原子之间只能形成一个σ键，故有下列关系： 杂化轨道数＝中心原子孤电子对数＋中心原子结合的原子数，再由杂化轨道数判断杂化类型。
例如：
代表物
杂化轨道数 杂化轨道类型
CO 2 0＋2＝2 sp CH 2O 0＋3＝3 sp 2
CH 4 0＋4＝4 sp 3
SO 2 1＋2＝3 sp 2
NH 3
1＋3＝4
sp 3
H 2O
2＋2＝4
sp 3
2s
2p
B 的基态
2p
2s
激发态
正三角形
sp 杂化态
BF 3分子形成
B
F
F F
激发
120°。