高中化学 人教版选修3 第2章 第2节 分子的立体构型 教学设计、教案

第二节分子的立体构型

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)

分子中的价层电子对(包括□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CH3Cl 因C—H键和C—Cl键键长不相等，故CH3Cl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SO2的成键电子对数、孤电子对数、价层电子对数？提示：SO2分子中的中心原子是S，成键电子对数为2。

孤电子对数＝1

2(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(P4)分子，四个磷原子位于正四面体的四个顶点，键角为60°。

2．AB4型分子或离子CX4(X为卤素原子或氢原子)、SiCl4、SiH4、NH＋4、SiO2－4属于正四面体构型，AB4型分子(如CH4)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CO2与CS2、H2O与H2S、NH3与PH3、CH4与CCl4等。

[即时练]

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：

答案 D

解析CO2的立体构型为直线形，A不正确；H2O的立体构型为V形，B不正确；NH3的立体构型为三角锥形，C不正确；CH4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．P4B．C2H2C．BF3D．CH3Cl

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CO2、CH4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SO3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SO3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，SO3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