新鲁科版选择性必修2第2章 第2节 第2课时 价电子对互斥理论课件(41张)

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判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。 1.价电子对就是σ键电子对。( ) 2.孤电子对数是指没有成键的价电子对数,其与中心原子价电子总 数、与中心原子结合的原子最多能接受的电子数及与中心原子结 合的原子数有关。( ) 3.分子的空间结构是价电子对互斥的结果。( ) 4.孤电子对数等于π键数。( ) 5.价电子对数等于杂化轨道数。( ) 答案:1.× 2.√ 3.√ 4.× 5.√
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变式训练1-2(2020山东枣庄一中高二检测)卤族元素是典型的非金
属元素,包括F、Cl、Br、I等,请回答下面有关问题。
(1)同主族元素的电负性大小存在一定的规律,卤族元素F、Cl、Br、
I的电负性由小到大的顺序
是
。
(2)溴原子的核外电子排布式
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一、价电子对互斥理论 1.价电子对互斥理论的基本观点 分子中的中心原子的价电子对——成键电子对(bp)和孤电子对(lp) 由于相互排斥作用,处于不同的空间取向且尽可能趋向于彼此远离。 两个原子间的成键电子不论是单键还是多重键,都看作一个空间取 向;一对孤电子对可看作一个空间取向。因此,我们可以先分析分 子中的中心原子的价电子对存在几个空间取向,再让这几个空间取 向尽量彼此远离,就可以推测出分子的空间结构。
例如,H2O中的中心原子为氧原子,其价电子数为6,与氧原子结合的
每个氢原子未成对电子数为1,因此氧原子上的孤电子对数=
6-2 × 2
1
=2,则中心原子氧原子的价电子对数=2+2=4。
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方法二:中心原子价电子对数
=中心原子的价电子数+其他2 原子提供的价电子数之和 在利用此方法计算中心原子的价电子对数时应注意如下规定:作为 其他原子,一个卤素原子和一个氢原子均提供一个电子,氧族元素 的原子不提供电子。
第2课时 价电子对互斥理论
-1-
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1.理解价电子对互斥理论和等电子原理,能根据有关理论、 原理判断简单分子或离子的空间结构。培养证据推理与 模型认知的化学核心素养。 2.了解等电子理论,能根据物质的微观结构预测物质在特 定条件下可能具有的性质和可能发生的变化,形成宏观辨 识与微观探析的化学核心素养。
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解析:根据中心原子形成的σ键数目和孤电子对数判断杂化类型,结
合价电子对互斥理论判断分子或离子的空间结构。
(1)CO32-中碳原子的价电子数为 4,2 个负电荷相当于 2 个电子,共 6 个价电子。因此中心原子的价电子对数目为 3,故 CO32-为三角形结构。 (2)SO32-中中心原子硫原子的价电子对数为6+2 2=4,其中一对为孤电 子对,故 SO32-的空间结构为三角锥形。 (3)SO42-中心原子硫原子的价电子对数为6+22=4,无孤电子对,故 SO42空间结构为正四面体形。
粒子的 空间结构
实例
2
直线形
2
0
直线形 BeCl2 CO2
3
0
三角形 BF3 BCl3
3
三角形 2
1
角形
SnBr2 PbCl2
4
4
四面体形 3
0 1
正四面体
形
CH4 CCl4
三角锥形 NH3 NF3
2
2
角形
H2O
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变式训练1-1(2020四川绵阳梓潼中学高二期中)下列描述中正确的
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2.价电子对互斥理论与分子的空间结构 (1)中心原子价电子全部参与成键的分子空间结构:
价电子 成键电子 孤电子
ABn 对数
对数
对数
n=2
2
2
0
n=3
3
3
0
n=4
4
4
0
空间结构 举例
直线形
CO2、
BeCl2
三角形
CH2O、
BF3
正四面体形 CH4、
CCl4
2
1 2
三角锥形 NH3、PCl3
角形
H2O、H2S
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3.电子对之间的排斥与分子空间结构 当价电子对包含孤电子对且成键电子对中也有多重键时,由于它们 之间的斥力不同,会对分子的空间结构产生影响。通常,多重键、 成键电子对与孤电子对的斥力大小顺序可定性地表示为: 三键—三键>三键—双键>双键—双键>双键—单键>单键—单键 lp—lp≫lp—bp>bp—bp
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二、等电子原理
1.等电子原理的内容 化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子具有相同的空间结
构和化学键类型等结构特征,这是等电子原理的基本观点。 2.应用举例 利用等电子原理可以推断简单分子或离子的结构。
(1)CO、CN-与N2互为等电子体,则CO的结构式为C≡O,CN-的结构 式为[C≡N]-。 (2)CS2与CO2互为等电子体,则CS2的结构式为S==C==S,碳原子的杂 化类型为sp,分子空间结构为直线形。
解析:(1)同主族元素自上而下电负性减小,故电负性I<Br<Cl<F。 (2)溴原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d104s24p5或 [Ar]3d104s24p5。 (3)BeCl2中Be发生sp2杂化,分子是直线形结构,两个Be—Cl键之间 的夹角为180°;BF3分子的中心原子硼原子形成3个σ键,中心原子上 的孤电子对数= (123-3×1)=0,所以BF3分子的空间结构为三角形, 键角是120°。 (4)CCl4中碳原子形成四个单键,故其发生sp3杂化;NF3分子空间结 构与NH3相似,NH3分子空间结构是三角锥形的,所以NF3分子空间 结构也是三角锥形的。
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2.价电子对的空间结构
由于价电子对之间的相互排斥作用,它们趋向于尽可能地相互远离。
于是价电子对的空间结构与价电子对数目的关系如下表所示:
价电子对数
价电子对的空间结构
2
直线形
3
三角形
4
四面体形
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分子或离子 类型 AB2 AB3
AB4
价电子 对数 2 3 3 4 4 4
价电子对 空间结构 直线形 三角形
四面体形
孤电子 分子或离子
对数 的空间结构
0
直线形
0
三角形
1
角形
0
正四面体形
1
三角锥形
2
角形
【微点拨】分子的空间结构指的是成键电子对空间结构,不包括孤 电子对;分子的空间结构和价电子对的空间结构是否一致,取决于 中心原子上有无孤电子对,没有孤电子对时,二者一致,有孤电子对 时,二者不一致。
3.分子或离子空间结构的确定 (1)如果价电子对全是成键电子对,则价电子对的空间结构即为分子 或离子的空间结构。 (2)如果在价电子对中有孤电子对,由于电子对之间的排斥作用: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,则分子或离子的空间结构与价电子对的空间结构不同。具体 情况如下表所示:
是( )
A.CS2分子的空间结构为角形
B. ClO3- 的空间结构为三角形
C.SF6中每个原子均满足最外层8电子稳定结构
D.SiF4和 SO32- 的中心原子均为sp3杂化
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答案:D
解析:CS2 分子中碳原子形成 2 个 σ 键,孤电子对数为 0,应为直线形分 子,故 A 错误;ClO3- 中氯原子形成 3 个 σ 键,孤电子对数为7+12-3×2=1, 应为三角锥形分子,故 B 错误;SF6 中硫原子最外层电子数为 6+6=12, 故 C 错误;SiF4 分子中硅原子形成 4 个 σ 键,孤电子对数为 0,硅原子 发生了 sp3 杂化,SO32-中硫原子形成 3 个 σ 键,孤电子对数为6+22-2×3=1, 硫原子发生了 sp3 杂化,故 D 正确。
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价电子对互斥理论与分子空间结构
问题探究
1.CH4分子中的键角为109°28',NH3分子中的键角为107.3°,H2O分子 中的键角为104.5°。从价电子对互斥理论分析导致这三种分子键 角差异的原因是什么?
提示:三种物质的中心原子都是sp3杂化,杂化轨道都是正四面体结 构,其中CH4的中心原子没有孤电子对,四个杂化轨道都有成键电子, 键角为109°28'。NH3和H2O的中心原子N、O分别有一个、两个杂 化轨道填入孤电子对,孤电子对的排斥力比成键电子对大,因此键 角被压缩;孤电子对越多,斥力越大,键角被压缩的越小,故NH3的键 角为107.3°、H2O的键角为104.5°。
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深化拓展
1.ABm型分子中心原子价电子对数的计算方法(A为中心原子) 方法一:中心原子价电子对数=成键电子对数+孤电子对数。对于 ABm型分子,中心原子的成键电子对数为m。 中心原子上的孤电子对数
=中心原子的价电子数-其他2原子的未成对电子数之和。
(4)ClO4- 中心原子氯原子的价电子对数为 4,无孤电子对,故 ClO4- 的空 间结构为正四面体形。
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探究测
规律方法价电子对数目、价电子对的空间结构及粒子的空间结构
之间的关系
价电子 对数目
价电子对的 空间结构
成键电 子对数
孤电子 对数
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(2)中心原子上有孤电子对的分子空间结构: 中心原子上的孤电子对占据中心原子周围的空间,与成键电子对互 相排斥,使分子的空间结构发生变化。
ABn
价电子 成键电 对数 子对数
孤电子 对数
空间结构 举例
n=2 3
2
1
角形
SnBr2、SnCl2
n=3
3
或4
n=2
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(3)NO3- 、CO32-、SO3 与 BF3 互为等电子体,则它们的空间结构为 三角形。 (4)PH3、AsH3、H3O+等与 NH3 互为等电子体,它们的空间结构为 三角锥形。
(5)SO42-、PO43-、SiO44-与 CCl4 互为等电子体,它们的空间结构为 正四面体形。
为
。
(3)用价电子对互斥理论判断BeCl2的空间结构
为
,BF3分子中B—F键的键角为
。
(4)CCl4分子中碳原子的杂化方式为
,NF3分子的空间结
构为
。
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答案:(1)I<Br<Cl<F (2)1s22s22p63s23p63d104s24p5或[Ar]3d104s24p5 (3)直线形 120° (4)sp3 三角锥形
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2.根据以下事实总结,分析判断一个化合物的中心原子杂化类型的 一般方法。
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提示:(1)通过分子的空间结构判断。如果是直线形,则是sp杂化;如 果是三角形,则是sp2杂化;如果是角形,则是sp2杂化(有一个孤电子 对)或sp3杂化(有两个孤电子对);如果是四面体形或三角锥形,则是 sp3杂化。 (2)对于以碳原子为中心的分子或离子,通过分析中心原子有没有形 成双键或三键进行判断。如果有一个三键,则其中有两个是π键,用 去了两个p轨道,所以中心原子采取sp杂化;如果有一个双键,则其中 有一个π键,用去了一个p轨道,所以中心原子采取sp2杂化;如果全部 是单键,则中心原子采取sp3杂化。
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【微思考】俗称光气的二氯甲醛分子(COCl2)为三角形,但C—Cl键 与C==O键之间的夹角为124.1°,C—Cl键与C—Cl键之间的夹角为 111.8°,解释其原因。
提示:COCl2为平面三角形分子,但由于C==O键与C—Cl键之间电子 对的作用强于C—Cl键与C—Cl键之间电子对的作用,所以使C==O 键与C—Cl键之间的夹角增大(>120°),使C—Cl键与C—Cl键之间的 夹角减小(<120°)。
探究1
探究2
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素能应用
典例1判断下列离子的空间结构。
(1)CO32(3)SO42-
;(2)SO32-
;
;(4)ClO4-
。
答案:(1)三角形 (2)三角锥形 (3)正四面体形 (4)正四面体形
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