2.2.2 价层电子对互斥模型 课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2

第二章 分子结构与性质 第二节 分子的空间结构 第2课时 价层电子对互斥模型 为什么CH4的空间结构是正四面体形而不是正方形？ 情 景 引 入 写出甲烷的电子式 4个气球绑在一起是什么空间结构？ C H H H H ·· ·· ·· ·· 中心原子C价层上有4对电子对，电子对带负电荷，彼此之间相互排斥，因此键与键之间会尽可能远离，从而达到稳定结构。 H H H H 分子的空间结构由键长和键角决定。分析甲烷的电子式发现：甲烷的4个C-H键是4对共用电子对。而电子对带负电荷，因此它们之间相互排斥，如果用一个气球替代一个电子对，则它们在空间里的构型是四面体形，又因为4个C-H键的键长一样，为正四面体形。由此可以总结：分子呈现立体的空间结构是因为成键的中心原子的共用电子对相互排斥。总结价层电子对(气球)数量分别为2、3、4时，电子对在空间的排列分布形状。 运用类比的方法，归纳价层电子对(气球)数量分别为2、3、4时，电子对在空间的排列分布形状，完成下列表格。 价层电子对数 气球空间互斥模型 电子对空间结构 2 3 4 直线形 平面三角形 四面体形 借此分析CH4、NH3、H2O的空间结构形成过程。 一、价层电子对互斥(VSEPR)模型 分子的空间结构是中心原子的“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 中心原子价层电子对数 2 3 4 VSEPR 理想模型 直线形 平面三角形 四面体形 中心原子：对于ABn型分子，B原子围绕A原子成键，称A为中心原子。 化学式 电子式 中心原子价层电子对数 分子的空间模型 CH4 NH3 H2O 写出分子的电子式，对照球棍模型，分析结构不同的原因。 H C H · · · · · · · · H H H O H · · · · · · · · H N H · · · · · · · · H 4 4 4 电子对空间结构：四面体形 孤电子对 成键电子对 NH3有1对孤电子对，H2O有2对孤电子对，孤电子对是未成键电子对，没有与其他原子形成化学键，分子的空间结构需要略去孤电子对。 CH4、NH3、H2O的价层电子对都为4，电子对在空间的的结构都为四面体形，为什么NH3和H2O分子的空间结构分别是三角锥形和V形？观察电子对可以发现，NH3和H2O分别有1对孤电子对、2对孤电子对，孤电子对是未成键电子对，没有与其他原子形成化学键，分子的空间结构自然不会画出来，将四面体形各自省略1对、2对电子云形状，便得到NH3和H2O的空间结构：三角锥形和V形。 二、预测分子的空间构型 中心原子价层电子对数 2 3 4 VSEPR 理想模型 中心原子 价层电子对数 判断VSEPR理想模型 直线形 平面三角形 四面体形 略去孤电子对 分子空间结构 化学式 电子式 价层电子对数 VSEPR 模型 孤电子对数 分子的空间模型 CH4 NH3 H2O H C H · · · · · · · · H H H O H · · · · · · · · H N H · · · · · · · · H 4 0 4 1 4 2 中心原子无孤电子对的分子：VSEPR理想模型就是其分子的空间结构。 若有：先判断VSEPR理想模型，后略去孤电子对，便可得到分子的空间结构。 如何计算中心原子的价层电子对数？ 价层电子对数＝σ 键电子对数＋中心原子上的孤电子对数 分子 中心原子 共价键 σ键数 σ键电子对数 H2O NH3 CO2 O O−H 2 2 N N−H 3 3 C C＝O 2 2 注：多重键只计其中的σ键电子对，不计π键电子对。 中心原子结合的原子数 如何计算价层电子对数？ 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 CH4 NH3 H2O 孤电子对数： 0 1 2 如何计算价层电子对数？ 价层电子对数＝σ 键电子对数＋中心原子上的孤电子对数 方法二：公式计算中心原子上的孤电子对数= 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＝中心原子的价层电子数－电荷数 阴离子： a＝中心原子的价层电子数＋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－该原子的价层电子数 分子或离子 中心原子 a x b 中心原子上的孤电子对数 CO2 SO2 CO32- NH4+ 中心原子的价电子数 与中心原子结合的原子数 与中心原子结合的原子最多能接受的电子数 － × 2 ＝ C 4 2 2 S 6 2 2 C 4+2 3 2 N 5－1 4 1 分子或离子 CO2 SO2 CO32- NH4+ 中心原子 a x b C 4 2 2 S 6 2 2 C 4+2 3 2 N 5-1 4 1 中心原子上的孤电子对数 σ键电子对数 价层电子对数 VSEPR理想模型 分子结构 分子或离子 中心原子上的孤电子对数 σ键电子对数 价层电子对数 VSEPR理想模型 分子结构 CO2 SO2 CO32- NH4+ 2 2+0=2 直线形 直线形 2 2+1=3 平面三角形 V形 3 3+0=3 平面三角形 平面三角形 4 4+0=4 四面体形 四面体形 练习：用价层电子对互斥模型推测下列分子或离子的空间结构 (1)HCN　 　　; (2)BBr3　　 　; (3)CHCl3　　 　; (4)SiF4　 　　。 (5)H3O+　　 　; (6)NO2-　 　　。  直线形 平面三角形 四面体形 正四面体形 三角锥形 V形 [2020山东卷] Sn为ⅣA族元素，单质Sn与干燥Cl2反应生成SnCl4。 SnCl4空间构型为____________。 [2019全国Ⅱ卷] 元素As和N同族，预测As的氢化物分子的立体结构为____________。 [2019江苏卷] SO42−的空间结构为________________(用文字叙述)。 正四面体形 S原子的价层电子对数：4＋1/2×(6−4×2＋2)＝4 不含孤电子对，则SO42−的空间结构为正四面体形 三角锥形 直线形 平面三角形 四面体形 平面三角形 注意：多中心原子的分子，中心原子孤电子对的计算公 式不适合。 C2H2、C2H4、C2H6、苯分子中碳原子的空间构型如何？ 想 想 一 价层电子对数 VSEPR 理想模型 略去孤电子对 分子的 空间结构 σ键电子对 中心原子上的孤电子对 小结 价层电子对互斥(VSEPR)模型不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子。 小结如何利用价层电子对互斥模型预测分子结构 小结：ABn分子空间构型的确定 中心原子A的价层电子对数 δ键电子对数 孤对电子对数 VSEPR 模型名称 分子的空间结构 2 2 0 3 3 0 2 1 直线形 直线形 BeCl2 CO2 平面三角形 平面三角形 BF3 BCl3 V形 SnBr2 PbCl2 小结：ABn分子空间构型的确定 中心原子A的价层电子对数 δ键电子对数 孤对电子对数 VSEPR 模型名称 分子的空间结构 4 4 0 3 1 2 2 四面体形 正四面体 CH4 CCl4 三角锥 NH3 PH3 V形 H2O H2S 1、实验测得NH3的键角为107°，H2O的键角为105°，为什么NH3和H2O的键角均小于109°28′？ 解析：H2O、NH3的价层电子对均为4，VSEPR模型均为四面体形，H2O中含有两对孤电子对，而NH3中含有一对孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用较大，孤电子对越多，孤电子对与成键电子对之间的斥力越大，键角越小。 流 交 与 考 思 比成键电子对受到左右两端带正电的原子核的吸引，而孤对电子只受到一端原子核的吸引。相比之下，孤对电子对较“胖”一些，占据较大的空间；而成键电子对较“瘦”，占据较小的空间。孤电子对与成键电子对之间的斥力也要大一些。N上的孤电子对对成键电子对“挤压”的更厉害，使键角减小。 流 交 与 考 思 2、NO2与SO2空间构型均为V形，NO2键角大于120°，SO2键角小于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，单电子的斥力<电子对的斥力。 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 3、H2O和H2S都是V形结构，但键角：H2O>H2S，分析原因。 流 交 与 考 思 电负性O大于S，中心原子电负性越大，共用电子对越靠近中心原子，共用电子对之间的排斥力越大，键角越大。 中心原子电负性越大，键角越大；周围原子电负性越大，键角越小 流 交 与 考 思 4、甲醛分子中键角：∠H—C=O >∠H—C—H，分析原因。 碳氧双键中有π键，排斥作用较强。 同一粒子中不同共价键的键角，由于斥力：双键间＞双键与单键间＞单键间，则键角大小不同。 2、(1)比较PH3和NH3的键角大小：__________ 1、下列分子中键角由大到小的排列顺序是（ ） ①SO2　②NH3　③H2O　④CH4　⑤CO2 A.⑤④①②③ B.⑤①④②③ C.④①②⑤③ D.③②④①⑤ B (2)SO2Cl2和SO2F2分子中，S与O之间以双键结合，S与Cl、S与F之间以单键结合。预测SO2Cl2和SO2F2分子的空间结构：_________，SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl______SO2F2分子中∠F—S—F。 PH3<NH3<109°28′ 四面体形 > $$