2.2.2 价层电子对互斥模型 课件2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第二节 分子的空间结构 第二章 分子结构和性质 第二课时 价层电子对互斥模型 化学式 电子式 分子空间结构模型 成键特点 CO2 H2O CH2O NH3 孤电子对：指未形成共价键的成对价电子 中心原子C最外层电子全部与2个O成双键 中心原子O最外层电子两个与O成键，有2个孤电子对 中心原子C最外层电子2个与O成双键，2个与H键成单键 中心原子N最外层电子3个与H成单键，1对孤电子对 问题与讨论：三原子分子CO2和H2O、四原子分子CH2O和NH3，为什么它们的空间结构不同？比较其电子式，你能找到原因吗？ 难道分子空间结构除了与成键原子数有关，还与孤电子对有关？ 为了探其原因，发展了许多结构理论。有一种比较简单的理论叫做价层电子对互斥(VSEPR models) ，这种简单的理论可用来预测分子的空间结构。 三、价层电子对互斥模型(VSEPR模型) 1、内容： 分子的空间结构是中心原子周围的“价层电子对”相互排斥的结果。 价层电子对 互相排斥 尽可能远离 能量最低最稳定 A →排斥力趋向于尽可能将价电子对之间远离，夹角尽可能张大，这样会使排斥力尽可能小 ？ 直线形 平面三角形 四面体形 相邻电子对间斥力大小顺序：孤对电子对孤对电子对>孤对电子对成键电子对>成键电子对成键电子 4 2对价电子 直线形 3对价电子 平面三角形 4对 价电子 四面体形 价层电子对互斥(VSEPR)模型 109°28′ →用来预测分子的空间结构 如何计算价层电子对数？ VSEPR理想模型 5 1.价层电子对互斥(VSEPR)理论 二、价层电子互斥模型 价层电子对 →中心原子上的σ键电子对和孤电子对。 (1) 中心原子 成键数目最多的原子，如CO2中的C，PCl3中的P (ABn型分子)： (2) σ键电子对： 除中心原子外，其余原子与中心原子均形成一个σ键，故 σ键电子对数=结合的原子数 ②该理论不适合中心原子为过渡金属的分子。 注意： ①多重键只计算σ键电子对，不计π键电子对。 CH2O？ HClO？ C H—O—Cl O 即，共价单键、双键、三键计算时，都只计入一个σ电子对 2、价层电子对数的确定： 价层电子对数=σ 键电子对+中心原子上的孤电子对数 ①σ 键电子对数 由化学式确定 σ键电子对数＝中心原子结合的原子数 分子 中心原子 共价键 键数 键电子对数 H2O O O－H 2 NH3 N N－H 3 SO3 S 3 SO42- S 4 2 3 3 4 计算价层电子对数 【思考交流】 →结合的原子数 8 计算 价层电子对数 σ键电子对数 中心原子上的孤电子对数 方法一：根据电子式直接确定 计算中心原子上的孤电子对数 0 1 2 孤电子对数 9 ②中心原子上的孤电子对数的确定 中心原子上孤电子对数＝ (a-xb) 2 1 a—中心原子的价电子数 主族元素：a=最外层电子数 阳 离 子：a=价电子数-离子电荷数 阴 离 子：a=价电子数+|离子电荷数| x—与中心原子结合的原子数 b—与中心原子结合的原子最多能接受的电子数 H-1，其他原子= 8-原子的价电子数 [思考讨论] 1.以S和P为例，说明如何根据主族元素在周期表中的位置确定它的价电子数。 2.以N和Cl为例，说明如何根据主族元素在周期表的位置确定它最多能接受的电子数。 【思考与讨论】 (1)以P和S为例，说明如何根据主族元素在周期表中的位置确定它的价电子数。 (2)以N和Cl为例，说明如何根据主族元素在周期表中的位置确定它最多能接受的电子数。 主族元素价电子数＝最外层电子数＝主族序数 P原子价电子数为5； S原子价电子数为6 主族元素最多接受电子数＝8-最外层电子数＝8-主族序数(H为1) 最多接受电子数：N原子为8－5＝3， S原子为8－6＝2 （1）中心原子为S，故σ键电子对 【例1】计算SO2分子中σ键电子对和孤电子对数目。 （2）中心原子孤电子对 = 1/2(a-χb) a=6 S原子孤电子对 = 1/2(a-χb) = 1/2 ×(6-2×2)＝1 ×(4-4×1)＝0 ×(5-3×1)＝1 2 1 2 1 CH4 NH3 H2O ×(6-2×1)＝2 2 1 计算中心原子孤电子对 b= 8-6=2 χ=2 价层电子对数 2+1=3 ＝结合原子数= 2 分子或离子 中心原子 a x b 中心原子上的孤电子对数 CO2 CO32- NH4+ H3O+ SO32- 计算中心原子上的孤电子对数= 1/2(a-χb) C 4 2 2 (4-2×2)÷2＝0 【课堂练习】 → x和b的计算方法不变 注意：对于离子团，所带电荷数计入中心原子的价层电子中。 即： a = 中心原子价电子数—电荷数 C N 4-(-2)=6 3 2 (6-3×2)÷2＝0 5-1=4 4 1 (4-4×1)÷2＝0 O 6-1=5 3 1 (5-3×1)÷2＝1 S 3 2 (8-3×2)÷2＝1 6-(-2)=8 价电子数 结合的原子个数 结合原子最多所能接受的电子数 阳离子：a＝中心原子的价电子数-离子的电荷数 阴离子：a＝中心原子的价电子数＋离子的电荷数(绝对值) 13 【课堂练习】 (1)计算下列分子中红色字体对应原子的孤电子对数： ①H2S ________；②PCl5________；③BF3________；④NH3________。 (2)计算下列分子中红色字体对应原子的价层电子对数： ①CCl4 ； ②BeCl2 ； ③BCl3 ； ④PCl3 。 4+0=4 3+0=3 2+0=2 3+1=4 2 0 0 1 [确定分子的空间结构] 得到VSEPR模型以后，若分子的中心原子有孤电子对，中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并与成键电子对互相排斥。再讨论空间构型时应略去孤电子对，才是该分子的实际空间构型。 R获得该课件的老师，只享有课件的使用权，可以用于教学和公开课，但不可以有以下行为： （1）不得传播该课件（包括免费分享和二次贩卖） （2）不得将该课件上传到各大网站 （3）不得直接使用该课件参加课件比赛或录课 （4）不得直接在个人公众号发布该课件 【违者必究法律责任】 做课件不容易，知识产权应当得到保护，如发现侵权行为，欢迎联系18288733534，不胜感激~ 3、确定VSEPR 模型 价层电子对数 n=2 n=3 n=4 n=5 n=6 VSEPR 模型 VSEPR 模型名称 直线形 平面三角形 四面体形 三角双锥 八面体形 • CO2、CS2 CH2O、BF3 CH4、CCl4 PCl5 SF6 VSEPR 理想模型 中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并与成键电子对互相排斥。 二、价层电子互斥模型 3.利用VSEPR理论预测粒子的空间构型 (2)中心原子上有孤对电子 在讨论粒子空间构型时应略去孤电子对，才是该粒子的实际空间构型。 例如：CH4、NH3、H2O 中心原子都是4对价层电子对，它们相互排斥，VSEPR模型都是四面体， 中心原子无孤电子对的分子 中心原子有孤电子对的分子 CH4 H2O NH3 VSEPR理想模型 分子空间结构 V形 四面体型 三角锥形 4对电子 略去孤电子对 略去孤电子对 化学式 路易斯结构式 含孤电子对的VSEPR模型 分子或离子的空间结构 分子或离子的空间结构名称 H2O NH3 V形 三角锥形 3.利用VSEPR理论预测粒子的空间构型 (2)中心原子上有孤对电子 化学式 路易斯结构式 含孤电子对的VSEPR模型 分子或离子的空间结构 分子或离子的空间结构名称 H3O＋ SO2 三角锥形 V形 .. 正四面体形 平面三角形 3.利用VSEPR理论预测粒子的空间构型 (2)中心原子上有孤对电子 （1）确定σ键电子对数 （2）确定中心原子上的孤电子对数 （3）得到中心原子上的价层电子对数 价层电子对数 ＝σ键电子对数＋孤电子对数 （4）画出分子的VSEPR模型 （5）略去孤电子对，得到分子的立体构型 小结：确定分子的空间结构的步骤： 当中心原子无孤对电子时，VSEPR理想模型与空间构型一致。 当中心原子有孤对电子时，VSEPR理想模型与空间构型不一致。 如：CH4 如：NH3和H2O 获得该课件的老师，只享有课件的使用权，可以用于教学和公开课，但不可以有以下行为： （1）不得传播该课件（包括免费分享和二次贩卖） （2）不得将该课件上传到各大网站 （3）不得直接使用该课件参加课件比赛或录课 （4）不得直接在个人公众号发布该课件 【违者必究法律责任】 做课件不容易，知识产权应当得到保护，如发现侵权行为，欢迎联系18288733534，不胜感激~ [问题与思考] 1.确定BF3、NH4+和SO32-的VSEPR模型和它们的空间结构。 ②判断分子中键角的大小 5、VSEPR模型应用 课堂练习4：【2021年全国乙卷】H2O的键角小于NH3的，分析原因。 答案：H2O中含有两对孤电子对而NH3中含有一对孤电子对，H2O中孤电子对对成键电子对的排斥作用较大。 CH4 H2O NH3 解析：CH4、H2O、NH3的价层电子对均为4，VSEPR模型均为四面体形 这是由于孤电子对有较大的斥力的原因。孤电子对越多，与成键电子对之间的排斥力越大，键角越小。 2.价层电子对间相互排斥作用大小一般规律： ②孤电子对数越多，键角越小。 ③不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子。 ①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。 1.预测分子的空间结构方法： σ键电子对数 孤电子对数 价层电子对数 VSEPR模型 空间结构 略去中心原子 的孤对电子 排斥力较大 CH4 NH3 H2O 用气球制作模型，体会孤电子对对分子的空间结构形状和键角影响 29 结论：价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律： 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 >成键电子对－单电子 课堂练习5：NO2与SO2空间构型均为V形，NO2键角大于120°，分析原因。 解析：NO2与SO2的价层电子对均为3，VSEPR模型均为平面三角形，但NO2中孤电子是一个单电子，NO2键角大于120°，SO2键角小于120° 说明斥力：电子对-电子对>电子对-单电子，。 课堂练习6：预测NO2、NO2-、NO2+的结构并比较键角大小 NO2价层电子对为3，VSEPR模型均为平面三角形，但NO2中孤电子是一个单电子，由于斥力：电子对-电子对>电子对-单电子，NO2键角大于120°。 NO2-价层电子对为3，VSEPR模型均为平面三角形，孤电子对数为1，由于斥力：孤电子对-成键电子对>成键电子对-成键电子对，NO2-键角小于120°。 NO2+价层电子对为2，VSEPR模型均为直线型，键角180°。 1994年度诺贝尔化学奖授予为研究臭氧作出特殊贡献的化学家。O3能吸收有害紫外线，保护人类赖以生存的空间。O3分子的结构如图：呈V型，键角116.5o。 三个原子以一个O原子为中心，与另外两个O原子分别构成一个非极性共价键；中间O原子提供2个电子，旁边两个O原子各提供1个电子，构成一个特殊的化学键——三个O原子均等地享有这4个电子。 问题：分子中某1原子有1对没有跟其它原子共用电子叫孤对电子，那么O3分子有 对孤对电子 5 价电子对互斥模型 σ键电子对 中心原子上的 孤对电子数目 价层电子对数 价层电子对 互斥模型 VSEPR理想模型 略去孤电子对 粒子的空间结构 课堂小结 中心原子无孤电子对：VSEPR理想模型就是其空间结构。 若有：先判断VSEPR理想模型，后略去孤电子对，便可得到粒子的空间结构 课堂达标 1、下列有关价层电子对互斥理论的描述正确的是（ ） A.价层电子对就是σ键电子对 B.孤电子对数由分子式来确定 C.分子的立体构型是价层电子对互斥的结果 D.孤电子对数等于π键数 C 2、下列分子或离子的中心原子，带有一对孤电子对的是 ( 　) A.H2O B.BeCl2 C.CH4 D.PCl3 D 3、多核离子所带电荷可以认为是中心原子得到电子或失去电子导致的，根据VSEPR模型，下列离子中所有原子都在同一平面的是（ ） A.NO2-和NH2- B.H3O+和ClO3- C.NO3-和CH3- D.PO43-和SO42- A 　　 4、下列有关描述正确的是 (　 　) A. N为V形分子 B. Cl的空间结构为平面三角形 C. N的VSEPR模型、空间结构均为平面三角形 D. Cl的VSEPR模型、空间结构相同 C 　　 5、用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的立体构型，有时也能用来推测键角大小。下列判断正确的是( ) A．SO2、CS2、HI都是直线形的分子 B．BF3键角为120°，SnBr2键角大于120° C．COCl2、BF3、SO3都是平面三角形的分子 D．PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子 C 　　 6、运用价层电子对互斥理论推测下列分子或离子的空间结构。 (1) BeCl2 　　 　　　;  (2) SCl2　　　 ;  SO32-___________;  (4) PF3　　 　 ; (5) H2Se　　　 ; (6) BBr3____________; (7) CHCl3　 　　; (8) SiF4____________。  直线形 V形 三角锥形 三角锥形 V形 平面三角形 四面体形 正四面体形 Lavf57.25.100 $$