高中化学 第二章第二节 第1课时 价层电子对互斥理论教案 新人教版选修3

第1课时价层电子对互斥理论
[明确学习目标] 1.认识共价分子结构的多样性和复杂性。

2.能根据价层电子对互斥理论判断简单分子或离子的构型。

学生自主学习
一、形形色色的分子
1．三原子分子(AB2型)
2．四原子分子(AB3型)
3．五原子分子(AB4型)
最常见的为□09正四面体形，如甲烷分子的立体结构为□10正四面体形，键角为□11109°28′。

二、价层电子对互斥理论
1．价层电子对互斥理论(VSEPR)
01σ键电子对和中心原子上的□02孤电子对)由于□03相互排斥而分子中的价层电子对(包括□
趋向尽可能彼此远离，分子尽可能采取对称的立体构型，以减小斥力。

2．价层电子对的确定方法
σ键电子对数可由分子式确定。

a表示中心原子的价电子数，对于主族元素来说，a＝原子的□04最外层电子数；对于阳离子来说，a＝中心原子的□05价电子数－离子电荷数；对于阴离子来说，a＝中心原子的□06价电子数＋|离子电荷数|。

x表示与中心原子结合的□07原子数。

b表示与中心原子结合的原子□08最多能接受的电子数，氢为1，其他原子＝□098－该原子
的价电子数。

3．VSEPR模型预测分子或离子的立体构型
(1)中心原子上的价电子都用于形成共价键的分子
(2)中心原子上有孤电子对的分子
对于中心原子上有孤电子对(未用于形成共价键的电子对)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，并互相排斥使分子呈现不同的立体构型。

1．五原子的分子空间构型都是正四面体吗？
提示：不是，只有中心原子所连四个键的键长相等时才为正四面体。

如CH 3Cl 因C —H 键和C —Cl 键键长不相等，故CH 3Cl 分子的四面体不再是正四面体。

2．VSEPR 模型和分子的立体构型二者相同吗？
提示：不一定相同。

(1)VSEPR 模型指的是包括σ键电子对和孤电子对在内的空间构型；分子的立体构型指的是组成分子的所有原子(只考虑分子内的σ键)所形成的空间构型。

(2)若分子中没有孤电子对，VSEPR 模型和分子立体构型一致；若分子中有孤电子对，VSEPR 模型和分子立体构型不一致。

3．如何计算SO 2的成键电子对数、孤电子对数、价层电子对数？ 提示：SO 2分子中的中心原子是S ，成键电子对数为2。

孤电子对数＝12(a －xb )＝1
2×(6－2×2)＝1，
价层电子对数＝2＋1＝3。

课堂互动探究 一、形形色色的分子
1．四原子分子不一定都是平面三角形或三角锥形。

如白磷(P 4)分子，四个磷原子位于正四面体的四个顶点，键角为60°。

2．AB 4型分子或离子CX 4(X 为卤素原子或氢原子)、SiCl 4、SiH 4、NH ＋
4、SiO 2－
4属于正四面体构型，AB 4型分子(如CH 4)中的B 原子被其他原子取代后仍为四面体形，但不一定是正四面体形结构。

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CO 2与CS 2、H 2O 与H 2S 、NH 3与PH 3、CH 4与CCl 4等。

[即时练]
1．下列分子的立体结构模型正确的是( ) A ．CO 2的立体结构模型：
B ．H 2O 的立体结构模型：
C ．NH 3的立体结构模型：
D ．CH 4的立体结构模型：
答案 D
解析 CO 2的立体构型为直线形，A 不正确；H 2O 的立体构型为V 形，B 不正确；NH 3的立体构型为三角锥形，C 不正确；CH 4的立体构型为正四面体形，D 正确。

2．下列分子的空间构型是平面三角形的是( ) A ．P 4 B ．C 2H 2 C ．BF 3 D ．CH 3Cl 答案 C 规律方法
常见的立体构型为直线形的分子有BeCl 2、HCN 、C 2H 2、CO 2等；常见的立体构型为V 形的分子有H 2O 、H 2S 、SO 2等；常见的立体构型为平面三角形的分子有BF 3、SO 3等；常见的立体构型为三角锥形的分子有PH 3、PCl 3、NH 3等；常见的立体构型为正四面体形的分子有CH 4、CCl 4、SiH 4、SiF 4等；是四面体形但不是正四面体形的有CH 3Cl 、CH 2Cl 2、CHCl 3等。

记住常见分子的立体构型可类推出同类别物质的立体构型。

二、根据价层电子对互斥理论判断分子的立体构型
(1)对于AB n 型分子，利用VSEPR 理论预测分子立体构型的思路：价层电子对数＝σ键电
子对数＋孤电子对数――――――→价层电子对
互斥理论VSEPR 模型―――――――→略去孤电子对
分子的立体构型。

如H 2O 和NH 3的中
心原子上的价层电子对数都是4，这些价层电子对相互排斥(中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间，并参与相互排斥)，形成四面体形的VSEPR 模型，略去该模型中的中心原子上的孤电子对，便可得H 2O 分子呈V 形，NH 3分子呈三角锥形，如下图所示。

常见分子的VSEPR模型和分子的立体构型如下表所示：
(2)当AB n 型分子的中心原子上的价电子都用于形成共价键时(如CO 2、CH 4分子中的碳原子)，它们的立体构型也可用中心原子周围的原子数n 来预测，概括如下：
[即时练]
3．用价层电子对互斥理论判断SO 3的立体构型为( ) A ．正四面体形 B ．V 形 C ．三角锥形 D ．平面三角形
答案 D
解析 SO 3的中心原子硫原子的价电子数为6，与中心原子结合的原子数为3，氧原子最多能接受的电子数为2，则中心原子的孤电子对数＝1
2(6－3×2)＝0，故价层电子对数＝σ键电
子对数＝3，SO 3的立体构型与其VSEPR 模型一致，为平面三角形，故选D 。

4．填写下列空白：
答案
本课归纳总结
分子空间构型的确定方法
价层电子对数＝σ键电子对数＋中心原子上的孤电子对数
VSEPR 模型――――――→略去孤电子对
分子的立体构型。

学习效果检测
1．下列分子的空间构型是直线形的是( ) A ．CH 4 B ．C 2H 2 C ．BF 3 D ．H 2O 答案 B
解析 CH 4的空间构型是正四面体，BF 3的空间构型是平面三角形，H 2O 的空间构型是V 形。

2．下列关于价电子对互斥理论的叙述不正确的是( ) A ．价电子对互斥理论可用来预测分子的空间构型
B ．分子中中心原子的价电子对的相互排斥作用决定了分子的空间构型
C ．中心原子上的孤电子对不参与相互排斥作用
D ．分子中键角越大，价电子对之间的斥力越小，分子越稳定 答案 C
解析 中心原子上的孤电子对会占据中心原子周围的空间，并参与相互排斥作用。

3．下列常见分子的立体构型最相近的是( ) A ．CO 2和SO 2 B ．CH 4和NH 3 C ．CH 2O 和BCl 3 D ．H 2O 和BeCl 2
答案 C
解析 CO 2和SO 2的立体构型分别为直线形和V 形，A 错误；CH 4和NH 3的立体构型分别为正四面体形和三角锥形，B 错误；CH 2O 和BCl 3的立体构型均为平面三角形，其中后者为正三角形，C 正确；H 2O 和BeCl 2的立体构型分别为V 形和直线形，D 错误。

4．已知：①CS 2 ②PCl 3 ③H 2S ④CH 2O ⑤H 3O ＋
⑥NH ＋
4 ⑦BF 3 ⑧SO 2。

请回答下列问题：
(1)中心原子没有孤电子对的是________(填序号，下同)。

(2)立体构型为直线形的分子或离子有________；立体构型为平面三角形的分子或离子有________。

(3)立体构型为V 形的分子或离子有________。

(4)立体构型为三角锥形的分子或离子有________。

立体构型为正四面体形的分子或离子有________。

答案 (1)①④⑥⑦ (2)① ④⑦ (3)③⑧ (4)②⑤ ⑥
解析 ①CS 2的中心原子的价电子对数＝2＋
4－2×2
2
＝2，不含孤电子对，故为直线形；②PCl 3的中心原子的价电子对数＝3＋5－3×1
2＝4，含1对孤电子对，故为三角锥形；③H 2S
的中心原子的价电子对数＝2＋6－2×1
2＝4，含2对孤电子对，故为V 形结构；④CH 2O 的中心
原子的价电子对数为3，不含孤电子对，故为平面三角形；⑤H 3O ＋
的中心原子的价电子对数＝3＋6－3×1－12＝4，含1对孤电子对，故为三角锥形；⑥NH ＋4的中心原子的价电子对数＝4＋
5－4×1－12＝4，不含孤电子对，故为正四面体形；⑦BF 3的中心原子的价电子对数＝3＋3－3×1
2＝3，不含孤电子对，故为平面三角形；⑧SO 2的中心原子的价电子对数＝2＋6－2×22＝3，含
1对孤电子对，故为V 形结构。