第2讲 分子的立体构型-【寒假自学课】2023年高二化学寒假精品课（人教版2019）

( 第2讲 分子的立体构型 ) ( 知识清单 ) [基本概念] 配位键及配合物； [基本规律]①价层电子对互斥理论及应用；②杂化轨道理论及应用； ( 典题温故 ) 1.ABm型分子的价层电子对数n＝ 利用上式计算A原子的价层电子对数时，需注意： (1)氧族元素的原子作为中心原子A时提供6个价电子，作为配位原子B时不提供价电子。 (2)卤素原子作为中心原子A时提供7个价电子，作为配位原子B时提供1个价电子。 (3)若为分子，电荷数为0；若为阳离子，则减去电荷数，如NH，n＝＝4；若为阴离子，则加上电荷数，如SO，n＝＝4。 [问题1]　根据上面背景信息分析BCl3的价层电子对数、价层电子对空间结构、分子空间结构是怎样的？ 提示：BCl3的价层电子对数有3对，价层电子对空间结构为平面三角形，分子空间结构为平面三角形。 [问题2]　NF3的价层电子对、价层电子对空间结构、分子空间结构是怎样的？ 提示：NF3的价层电子对为4对，价层电子对空间结构为四面体形，分子空间结构为三角锥形。 [问题3]　通过(1)、(2)两例分析价层电子对的空间结构与分子的空间结构一定相同吗？二者之间有何规律存在？ 提示：价层电子对的空间结构与分子的空间结构不一定一致，分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构，不包括孤电子对(未用于形成共价键的电子对)。两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对，当中心原子上无孤电子对时，两者的空间结构一致；当中心原子上有孤电子对时，两者的空间结构不一致。 2.用价层电子对互斥模型只能解释分子的空间结构，却无法解释许多深层次的问题，如无法解释甲烷分子中四个C—H的键长、键能相同及H—C—H的键角为109°28′。按照我们已经学过的价键理论，甲烷分子的4个C—H都应该是σ键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到正四面体形的甲烷分子。为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论。 [问题4]　写出碳原子的价电子排布式，这些价电子的能量是否相同？ 提示：2s22p2，这些价电子的能量不完全相同，2s电子与2p电子的能量不同。 [问题5]　碳原子的2s电子的能量与2p电子的能量是否有很大的差别？ 提示：没有很大的差别。2s轨道与2p轨道都处于第二能层，能量有差别但差别不是很大。 [问题6]　碳原子的2s轨道电子能进入2p轨道吗？ 提示：能。2s轨道的电子激发后可以进入2p轨道。 ( 知识梳理 ) 1．价层电子对互斥理论及应用 (1)理论要点 ①价层电子对在空间上彼此相距越远时，排斥力越小，体系的能量越低。 ②孤电子对的排斥力较大，孤电子对越多，排斥力越强，键角越小。如H2O的键角小于CH4的键角。 (2)价层电子对的计算 计算 ①σ键电子对的计算 由分子式确定，即中心原子形成几个σ键，就有几对σ键电子对。如H2O分子中，O有2个σ键电子对，NH3分子中，N有3个σ键电子对。 ②中心原子上的孤电子对的计算 中心原子上的孤电子对数＝(a－xb) a．a表示中心原子的价电子数。 对于主族元素：a＝原子的最外层电子数。 对于阳离子：a＝中心原子的价电子数－离子的电荷数。 对于阴离子：a＝中心原子的价电子数＋离子的电荷数(绝对值)。 b．x表示与中心原子结合的原子数。 c．b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子＝8－该原子的价电子数。 注意：当有孤电子对时，电子对构型与粒子构型不同，若有孤电子对，判断粒子构型时可省略孤电子对的空间。如NH3的电子对构型为四面体形，而分子构型为三角锥形。 (3)VSEPR模型与分子(或离子)空间结构的关系 σ键电子对数＋孤电子对数＝价层电子对数VSEPR模型分子或离子的空间结构。 电子对数 成键对数 孤电子对数 电子对的 空间结构 分子(或离子) 空间结构 实例 2 2 0 直线形 直线形 BeCl2 3 3 0 三角形 平面三角形 BF3 2 1 V形 SnBr2 4 4 0 正四面 体形 正四面体形 CH4 3 1 三角锥形 NH3 2 2 V形 H2O VSEPR模型反映中心原子的价层电子对的空间结构，而分子(或离子)的空间结构是指成键电子对的空间构型，不包括孤电子对，因此根据VSEPR模型判断分子(或离子)的空间结构时，要略去孤电子对。当中心原子无孤电子对时，两者的空间结构一致；当中心原子有孤电子对时，两者的空间结构不一致。 实例分析填表 价层电子对数 σ键电子对数 孤电子对数 电子对立体构型(VSEPR模型) 立体构型 实例 2 2 0 直线形 直线形