新课标高中化学选修3第二节价层电子对互斥模型

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第二节 分子的立体构型

第1课时 价层电子对互斥模型

学业要求

素养对接

1.结合实例了解共价分子具有特定的空间结构。

2.能运用价层电子对互斥理论和模型进行解释和预测分子的空间结构。

微观探析:分子的立体构型和价层电子对互斥模型。

模型认知:运用价层电子对互斥模型解释和预测分子的空间结构。

[知 识 梳 理]

一、形形色色的分子

1.三原子分子立体构型⎩⎨⎧直形线,如CO 2分子

V 形,如H 2O 分子

2.四原子分子立体构型⎩⎨⎧平面三角形,如甲醛分子

三角锥形,如氨分子

3.五原子分子立体构型:最常见的是正四面体,如CH 4,键角为109°28′。 【自主思考】

1.五原子分子都是正四面体结构吗?

提示 不是,如CH 3Cl 、CH 2Cl 2、CHCl 3等,虽为四面体结构,但由于碳原子所连的四个原子不相同,四个原子电子云的排斥力不同,使四个键的键角不全相等,所以并不是正四面体结构。 二、价层电子对互斥理论 1.价层电子对互斥理论

分子的立体构型是“价层电子对”相互排斥的结果。 2.价层电子对互斥模型与分子(离子)的立体结构 (1)中心原子价电子全部参与形成共价键的分子(AB n )

(2)中心原子有孤电子对的分子(AB n)

【自主思考】

2.如何确定CO2-3和NH+4的中心原子的孤电子对数?

提示阳离子: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。

[自我检测]

1.判断正误,正确的打“√”;错误的打“×”。

(1)所有的三原子分子都是直线形结构。()

(2)所有的四原子分子都是平面三角形结构。()

(3)五原子分子的空间构型都是正四面体。()

(4)P4和CH4都是正四面体分子且键角都为109°28′。()

(5)NH3分子中有一对未成键的孤电子对,它对成键电子的排斥作用较强。()

(6)VSEPR模型和分子的立体构型,二者可能是不同的。()

(7)价电子对之间的夹角越小,排斥力越小。()

(8)NH3分子的VSEPR模型与分子构型不一致。()

答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)√(6)√(7)×(8)√

2.H2O的中心原子上有________对孤电子对,与中心原子上的________键电子对相加等于________,它们相互排斥形成________形VSEPR模型。略去VSEPR模型中的中心原子上的孤电子对,因而H2O分子呈________形。

答案2σ4四面体V

3.用价层电子对互斥模型预测下列粒子的立体结构。

(1)H2Se________(2)OF2________(3)BCl3________

(4)PCl3________(5)CO2________(6)SO2________

(7)H3O+________(8)SO2-4________

答案(1)V形(2)V形(3)平面三角形(4)三角锥形(5)直线形(6)V形(7)三角锥形(8)正四面体形

学习任务一常见分子的构型

【合作交流】

在宏观世界中,花朵、蝴蝶、冰晶等诸多物质展现出规则与和谐的美。科学巨匠爱因斯坦曾感叹:“在宇宙的秩序与和谐面前,人类不能不在内心里发出由衷的赞叹,激起无限的好奇。”实际上,宏观的秩序与和谐源于微观的规则与对称。同样分子中的原子不是杂乱无章地堆积在一起,而是按照一定规律结合的整体,使分子在空间呈现出一定的几何形状(即空间构型)。

1.硫化氢分子中,两个H—S键的夹角都接近90°,推测H2S分子的立体构型是怎样的?

提示V形

2.科学家研制出可望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(如图所示)。已知该分子中N—N—N键角都是108.1°。试推测四个氮原子围成的空间是空间正四面体吗?

提示不是。由于N—N—N键角都是108.1°。所以四个氮原子围成的空间不是正四面体而是三角锥形。

3.分子的立体构型与化学式有必然联系吗?

提示没有。AB2(或A2B)型分子可能是直线形分子,也可能是V形分子,AB3(或A3B)型分子可能是平面三角形分子,也可能是三角锥形分子,AB4型分子一定是正四面体形分子。

【点拨提升】

1.常见分子的立体构型

类别代表分子结构式分子的立体构型

双原子

分子

HCl、N2H—Cl、N≡N 直线形

三原子分子CO2O===C===O 直线形H2O V形

四原子

分子

BF3平面三角形

NH3三角锥形

五原子

分子

CH4正四面体形

2.分子的立体构型与键角的关系

分子类型键角立体构型实例

AB2

180°直线形CO2、BeCl2、CS2<180°V形H2O、H2S

AB3

120°平面三角形BF3、BCl3

<120°三角锥形NH3、H3O+、PH3

AB4109°28′正四面体形CH4、NH+4、CCl4

【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:

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。答案 D

根据价电子对互斥理论确定分子的立体结构模型,价层电子对个数=σ

键个数+孤电子对个数.σ键个数=配原子个数,孤电子对个数=1

2×(a-xb),a指

中心原子价电子个数,x指配原子个数,b指配原子形成稳定结构需要的电子个数。【变式训练】

1.下列分子的立体构型为正四面体形的是()

①P4②NH3③CCl4④CH4⑤H2S⑥CO2

A.①③④⑤

B.①③④⑤⑥

C.①③④

D.④⑤

解析NH3的立体构型是三角锥形、H2S的立体构型是V形、CO2的立体构型是直

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