2.2.2分子的空间结构（2）知识点+专题突破+专项训练模式 导学案-2024-2025学年高二化学上学期同步课件+导学案 （人教版2019选择性必修2）

分子的空间结构（2）导学学案 课程内容：价层电子对互斥模型（VSEPR模型） 1.学习目标 ⑴理解价层电子对互斥理论的基本概念，包括价层电子对的定义和类型。 ⑵掌握中心原子价层电子对数的计算方法，能准确计算不同分子或离子中中心原子的价层电子对数。 ⑶运用价层电子对互斥模型预测简单分子或离子的空间构型，如直线形、平面三角形、正四面体形等。 ⑷通过模型的应用，培养对分子空间结构的微观想象能力和逻辑思维能力。 2.重 点 ⑴价层电子对互斥理论的基本原理，即分子的空间构型取决于中心原子价层电子对的相互排斥作用。 ⑵中心原子价层电子对数的计算，包括成键电子对数和孤电子对数的确定。 ⑶运用VSEPR模型预测常见分子或离子的空间构型，如CO₂、H₂O、NH₃、CH₄等。 3.难 点 ⑴孤电子对与成键电子对之间排斥作用的理解，以及其对分子空间构型的影响。 ⑵对于含有多重键和孤电子对的复杂分子或离子，准确判断其价层电子对数和空间构型。 4.核心素养 ⑴宏观辨识与微观探析：从宏观的分子空间构型深入到微观的价层电子对相互作用，理解分子结构的本质。 ⑵证据推理与模型认知：通过对已知分子空间构型的分析，推理出价层电子对互斥模型，并运用该模型预测未知分子的空间构型，建立起理论模型与实际分子结构之间的联系。 ⑶科学探究与创新意识：通过自主计算价层电子对数、预测分子构型等活动，培养科学探究能力和创新意识。 第一部分：课业知识精讲 1.价层电子对互斥模型的基本概念 ⑴价层电子对：包括中心原子与结合原子间的σ键电子对和中心原子上的孤电子对。多重键只计其中的σ键电子对，不计π键电子对。 ⑵模型核心内容：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。由于相互排斥作用，价层电子对尽可能趋向彼此远离，以使分子体系能量最低、最稳定。 ⑶定义：价层电子对互斥模型（VSEPR模型）是一种用于预测分子空间构型的理论模型。该理论认为，分子的几何构型主要取决于中心原子的价层电子对的数目及相互排斥作用，分子会采取使价层电子对相互排斥最小的几何构型。 ⑷价层电子对的计算：中心原子的价层电子对数等于成键电子对数与孤电子对数之和。成键电子对数可根据与中心原子相连的原子数目确定，孤电子对数则通过公式计算：孤电子对数=（中心原子的价电子数-与中心原子结合的原子最多能接受的电子数×与中心原子结合的原子数）÷2。 2.不同价层电子对数对应的分子构型 ⑴2对电子：价层电子对数为2时，分子的空间构型为直线形，如二氧化碳（CO₂）分子，中心碳原子的价层电子对数为2，两个碳氧双键在同一直线上，键角为180°。 ⑵3对电子：价层电子对数为3时，分子的空间构型为平面三角形，如三氟化硼（BF₃）分子，中心硼原子的价层电子对数为3，三个硼氟键在同一平面上，键角为120°。 ⑶4对电子：价层电子对数为4时，分子的空间构型为正四面体形，如甲烷（CH₄）分子，中心碳原子的价层电子对数为4，四个碳氢键均匀分布在空间，键角为109°28′。 3.分子构型与价层电子对类型的关系 ⑴成键电子对和孤电子对的排斥作用差异：孤电子对与成键电子对之间的排斥作用大于成键电子对之间的排斥作用。这是因为孤电子对只受中心原子的吸引，电子云更集中，对成键电子对的排斥更强。 ⑵孤电子对的影响：当分子中存在孤电子对时，分子的实际构型会与理想的电子对构型有所不同。如氨（NH₃）分子，中心氮原子的价层电子对数为4，其中有1对孤电子对和3对成键电子对，分子的空间构型为三角锥形。 ⑶分子空间构型的确定 ①中心原子无孤电子对：此时分子的空间构型与VSEPR模型一致，如CO2、CH4等分子。 ②中心原子有孤电子对：分子的实际空间构型需略去孤电子对，如H2O分子，中心氧原子的价层电子对数为4，孤电子对数为2，VSEPR模型为四面体，分子空间构型为V形。 4.价层电子对互斥模型的局限性 ⑴不能解释成键原理：该模型只能预测分子的空间构型，不能解释分子的成键原理和化学键的本质，如无法说明共价键的形成过程和电子的配对方式。 ⑵对复杂分子的局限性：对于一些复杂的分子或离子，特别是存在大π键、离域电子等情况时，价层电子对互斥模型的预测可能不够准确。 第二部分：重点专题突破 专题一：确定中心原子的价层电子对数 ①计算SO₂、NH₄⁺，确定中心原子的价层电子对数。 答案： 3 ；4 解析：对于 SO₂，中心原子是 S。S 的最外层电子数为 6，与两个 O 形成双键，每个双键算一个电子对，共 2 个 σ 键电子对；另外中心原子还有一对孤电子对（计算孤电子对数：(6 - 2×2)÷2 = 1），所以价层电子对数为 2 + 1 = 3。 对于 NH₄⁺，中心原子是 N。N 的最外层电子数为 5，失去一个电子带正电，与四个 H 形成 4 个 σ 键，价层电子对数为 4。 ②下列分子或离子的中心原子，带有孤电子对的是（ ） A. H₂O B. BeCl₂ C. CH₄ D. PCl5 答案：A 解析：H₂O 的中心原子是 O，O 原子最外层有 6 个电子，与 2 个 H 原子形成 2 个共价键，还剩下 2 个孤电子对；BeCl₂的中心原子 Be 最外层 2 个电子，与 2 个 Cl 形成 2 个共价键，没有孤电子对；CH₄的中心原子 C 最外层 4 个电子，与 4 个 H 形成 4 个共价键，没有孤电子对；PCl5的中心原子 P 最外层 5 个电子，与 5 个 Cl 形成 5 个共价键，没有孤电子对。 ③下列分子或离子中，中心原子的价层电子对数不是 3 的是（ ） A. NO₃⁻ B. SO₃ C. CO₃²⁻ D. NH₄⁺ 答案：D 解析：NO₃⁻中心原子 N 的价层电子对数 = 3+(5 + 1 - 3×2)/2 = 3；SO₃中心原子 S 的价层电子对数 = 3+(6 - 3×2)/2 = 3；CO₃²⁻中心原子 C 的价层电子对数 = 3+(4 + 2 - 3×2)/2 = 3；NH₄⁺中心原子 N 的价层电子对数 = 4+(5 - 1 - 4×1)/2 = 4。 专题二：分子或离子的空间构型的判断 ①判断BF₃、H₂O 分子的空间构型。 答案：平面三角形； V 形。 解析： BF₃：中心原子 B 的价层电子对数为 3（B 最外层 3 个电子，与三个 F 形成 3 个 σ 键，无孤电子对），根据价层电子对互斥模型，其空间构型为平面三角形。 - H₂O：中心原子 O 的价层电子对数为 4（O 最外层 6 个电子，与两个 H 形成 2 个 σ 键，孤电子对数为(6 - 2×1)÷2 = 2），所以其空间构型为 V 形。 ②判断NH₄⁺离子的空间构型。 答案：正四面体形 解析：N原子的价电子数为5，H原子提供1个电子，离子带1个正电荷，价层电子对数=(5+4×1-1)/2=4，且无孤电子对，所以NH₄⁺离子的空间构型为正四面体形。计算离子的价层电子对数时要注意离子所带电荷数的处理，然后根据孤电子对数判断空间构型。 ③已知 SO₂分子中，中心原子 S 的价层电子对数为______，孤电子对数为______，分子的空间构型为______。 答案：3；1；V 形 解析：S 原子最外层有 6 个电子，与 2 个 O 原子形成 2 个共价键，价层电子对数=(6 + 0)/2 = 3，孤电子对数= 3 - 2 = 1，根据价层电子对互斥模型，分子空间构型为 V 形。 2. 对于 NO₃⁻离子，中心原子 N 的价层电子对数是______，空间构型是______。 答案：3；平面三角形 解析：N 原子最外层有 5 个电子，加上得到的 1 个电子共 6 个电子，与 3 个 O 原子形成 3 个共价键，价层电子对数=(5 + 1)/2 = 3，没有孤电子对，所以空间构型是平面三角形。 专题三：比较键角大小 ①比较 CH₄、NH₃、H₂O 键角大小。 答案： CH₄＞NH₃＞H₂O 解析：CH₄ 中心原子 C 的价层电子对数为 4，无孤电子对，空间构型为正四面体，键角约为 109°28′；NH₃ 中心原子 N 的价层电子对数为 4，有 1 对孤电子对，孤电子对与成键电子对之间的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，使得键角变小，约为 107°；H₂O 中心原子 O 的价层电子对数为 4，有 2 对孤电子对，排斥作用更强，键角更小，约为 104.5°。所以键角大小顺序为 CH₄＞NH₃＞H₂O。 ②中心原子价层电子对数为 3 且无孤电子对的分子，其键角为______________。 答案：120°。 解析：如 BF₃，平面三角形结构，键角为 120°。 第三部分：课后专项训练 一、选择题 1. 下列分子或离子中，中心原子的价层电子对数不为 4 的是（ ） A. NH₃ B. H₂O C.BF3 D. SO₃²⁻ 答案：C 解析：NH₃中心原子 N 的价层电子对数 = 3 + (5 - 3×1)/2 = 4，；H₂O 中心原子 O 的价层电子对数 = 2+(6 - 2×1)/2 = 4；BF3中心原子 B 的价层电子对数 3+0 = 3；SO₃²⁻中心原子 S 的价层电子对数 = 3+(6 + 2 - 3×2)/2 = 4所以选 C。 2. 对于 AB₃型分子，若中心原子 A 上没有孤电子对，则其空间构型为（ ） A. 平面三角形 B. 三角锥形 C. V 形 D. 直线形 答案：A 解析：AB₃型分子，中心原子 A 上没有孤电子对，根据价层电子对互斥模型，价层电子对数为 3，空间构型为平面三角形，如 BF₃等。三角锥形是 AB₃型分子有 1 对孤电子对的情况，V 形是 AB₂型分子有孤电子对的情况，直线形如 AB₂型且没有孤电子对的情况（如 CO₂），所以选 A。 3. 下列分子的空间构型为正四面体的是（ ） A. CH₂Cl₂ B. CCl₄ C. CH₃Cl D. CHCl₃ 答案：B 解析：CCl₄中心原子 C 的价层电子对数 = 4+(4 - 4×1)/2 = 4，且没有孤电子对，空间构型为正四面体。CH₂Cl₂、CH₃Cl、CHCl₃中心原子 C 的价层电子对数虽然也是 4，但由于 C - H 键和 C - Cl 键不同，不是正四面体构型，所以选 B。 4. 中心原子价层电子对数为 4 且含有一对孤电子对的分子是（ ） A. H₂O B. NH₃ C. CH₄ D. BF₃ 答案：B 解析：H₂O 中心原子 O 的价层电子对数 = 2+(6 - 2×1)/2 = 4,有2对孤电子对；NH₃中心原子 N 的价层电子对数 = 3+(5 - 3×1)/2 = 4，且有 1 对孤电子对；CH₄中心原子 C 的价层电子对数 = 4+(4 - 4×1)/2 = 4，无孤电子对；BF₃中心原子 B 的价层电子对数 = 3+(3 - 3×1)/2 = 3，且没有孤电子对，所以选 B。 5. 下列离子中，中心原子的价层电子对数与 SO₄²⁻相同的是（ ） A. PO₄³⁻ B. ClO₃⁻ C. NO₃⁻ D. CO₃²⁻ 答案：A 解析：SO₄²⁻中心原子 S 的价层电子对数 = 4+(6 + 2 - 4×2)/2 = 4。PO₄³⁻中心原子 P 的价层电子对数 = 4+(5 + 3 - 4×2)/2 = 4；ClO₃⁻中心原子 Cl 的价层电子对数 = 3+(7 + 1 - 3×2)/2 = 4，但与 SO₄²⁻原子不同；NO₃⁻中心原子 N 的价层电子对数 = 3+(5 + 1 - 3×2)/2 = 3；CO₃²⁻中心原子 C 的价层电子对数 = 3+(4 + 2 - 3×2)/2 = 3，所以选 A。 6. 价层电子对互斥模型中，中心原子的价层电子对数等于（ ） A. 成键电子对数 B. 孤电子对数 C. 成键电子对数与孤电子对数之和 D. 成键电子对数与孤电子对数之差 答案：C 解析：价层电子对互斥模型中，中心原子的价层电子对数等于成键电子对数与孤电子对数之和，所以选 C。 7. 已知某分子的中心原子价层电子对数为 5，且有 1 对孤电子对，则该分子的空间构型为（ ） A. 三角双锥形 B. 变形四面体 C. T 形 D. 直线形 答案：B 解析：中心原子价层电子对数为 5 且有 1 对孤电子对时，空间构型为变形四面体，如 SF₄。三角双锥形是价层电子对数为 5 且无孤电子对的情况，T 形是 AB₃型且中心原子价层电子对数为 5 有 2 对孤电子对的情况，直线形一般是价层电子对数为 2 且无孤电子对的情况，所以选 B。 8. 下列关于价层电子对互斥模型的说法中，错误的是（ ） A. 价层电子对包括成键电子对和孤电子对 B. 分子的空间构型是价层电子对相互排斥的结果 C. 中心原子上的孤电子对也要占据空间并参与相互排斥 D. 分子中键角越大，价层电子对相互排斥力越大 答案：D 解析：价层电子对包括成键电子对和孤电子对，A 正确；分子的空间构型是价层电子对相互排斥达到平衡的结果，B 正确；中心原子上的孤电子对也要占据空间并参与相互排斥，C 正确；分子中键角越大，价层电子对相互排斥力越小，越稳定，D 错误，所以选 D。 9. 中心原子的价层电子对数为 6 且无孤电子对的分子是（ ） A. SF6 B. XeF₄ C. IF5 D. BrF₃ 答案：A 解析：SF6中心原子 S 的价层电子对数 = 6+(6 - 6×1)/2 = 6，且无孤电子对；XeF₄中心原子 Xe 的价层电子对数 = 4+(8 - 4×1)/2 = 6，但有 2 对孤电子对；IF5中心原子 I 的价层电子对数 = 5+(7 - 5×1)/2 = 6，但有 1 对孤电子对；BrF₃中心原子 Br 的价层电子对数 = 3+(7 - 3×1)/2 = 5，但有 2 对孤电子对，所以选 A。 10. 对于 AB₂型分子，若其空间构型为 V 形，则中心原子 A 的价层电子对数可能为（ ） A. 2 B. 3 C. 4 D. 5 答案：C 解析：AB₂型分子空间构型为 V 形，中心原子 A 有孤电子对，其价层电子对数可能为 4，如 H₂O 中心原子 O 的价层电子对数为 4 呈现 V 形。价层电子对数为 2 时空间构型为直线形，价层电子对数为 3 一般是平面三角形（AB₃型），价层电子对数为 5 且 AB₂型一般是弯曲形等但不是常见的 V 形，所以选 C。 11. 若某分子的中心原子有 2 对孤电子对，且价层电子对数为 4，则该分子的空间构型为（ ） A. 直线形 B. V 形 C. 三角锥形 D. 正四面体 答案：B 解析：中心原子有 2 对孤电子对且价层电子对数为 4 的分子，如 H₂O，其空间构型为 V 形。直线形一般是价层电子对数为 2 且无孤电子对的情况，三角锥形是价层电子对数为 4 且有 1 对孤电子对的情况，正四面体是价层电子对数为 4 且无孤电子对的情况，所以选 B。12. 价层电子对互斥模型可用来预测（ ） A. 分子的极性 B. 分子的稳定性 C. 分子的空间构型 D. 化学键的类型 答案：C 解析：价层电子对互斥模型主要是根据中心原子的价层电子对数及孤电子对数来预测分子的空间构型，不能预测分子的极性、稳定性和化学键的类型，所以选 C。 13. 中心原子价层电子对数为 3 且分子空间构型为平面三角形的分子是（ ） A. PCl₃ B. SO₂ C. NO₂ D. SO₃ 答案：D 解析：PCl₃中心原子 P 的价层电子对数 = 3+(5 - 3×1)/2 = 4，空间构型为三角锥形；SO₂中心原子 S 的价层电子对数 = 2+(6 - 2×2)/2 = 3，但空间构型为 V 形；NO₂中心原子 N 的价层电子对数 = 2+(5 - 2×2)/2 = 3，但空间构型为 V 形；SO₃中心原子 S 的价层电子对数 = 3+(6 - 3×2)/2 = 3，空间构型为平面三角形，所以选 D。 14. 下列分子中，中心原子的价层电子对互斥模型与分子的实际空间构型相同的是（ ） A. H₂O B. NH₃ C. CCl₄ D. SO₂ 答案：C 解析：H₂O 中心原子 O 的价层电子对互斥模型为四面体，实际空间构型为 V 形；NH₃中心原子 N 的价层电子对互斥模型为四面体，实际空间构型为三角锥形；CCl₄中心原子 C 的价层电子对互斥模型为正四面体，实际空间构型也为正四面体；SO₂中心原子 S 的价层电子对互斥模型为平面三角形，实际空间构型为 V 形，所以选 C。 15. 下列关于价层电子对互斥模型中孤电子对的说法，正确的是（ ） A. 孤电子对只存在于阴离子中 B. 孤电子对的存在会使分子的键角增大 C. 孤电子对和成键电子对的排斥力大于成键电子对之间的排斥力 D. 孤电子对不参与分子空间构型的形成 答案：C 解析：孤电子对可以存在于分子或离子中，A 错误；孤电子对的存在会使分子的键角减小，B 错误；孤电子对和成键电子对的排斥力大于成键电子对之间的排斥力，C 正确；孤电子对参与分子空间构型的形成，它会影响分子的空间形状，D 错误，所以选 C。 16. 中心原子价层电子对数为 4 且分子空间构型为三角锥形的分子是（ ） A. NH₃ B. H₂O C. SiH₄ D. CCl₄ 答案：A 解析：NH₃中心原子 N 的价层电子对数 = 3+(5 - 3×1)/2 = 4，空间构型为三角锥形；H₂O 中心原子 O 的价层电子对数 = 2+(6 - 2×1)/2 = 4，空间构型为 V 形；SiH₄中心原子 Si 的价层电子对数 = 4+(4 - 4×1)/2 = 4，空间构型为正四面体；CCl₄中心原子 C 的价层电子对数 = 4+(4 - 4×1)/2 = 4，空间构型为正四面体，所以选 A。 17. 对于 AB5型分子，无孤电子对，其中心原子的价层电子对数为（ ） A. 4 B. 5 C. 6 D. 7 答案：B 解析：AB5型分子，中心原子 A 的价层电子对数 = 5+(A 的价电子数 - 5×B 原子提供的电子数)/2 = 5（假设 A 与 B 之间是单键），所以选 B。 18. 下列分子或离子中，空间构型不是由价层电子对互斥模型决定的是（ ） A. [Ag(NH₃)₂]⁺ B. CH₂O C. H₃O⁺ D. SO₃²⁻ 答案：A 解析：[Ag(NH₃)₂]⁺是配合物离子，其空间构型由中心离子的配位数等因素决定，不是单纯由价层电子对互斥模型决定。CH₂O 中心原子 C 的价层电子对数 = 3+(4 - 2×1 - 1×2)/2 = 3，空间构型由价层电子对互斥模型决定；H₃O⁺中心原子 O 的价层电子对数 = 3+(6 - 1 - 3×1)/2 = 4，空间构型由价层电子对互斥模型决定；SO₃²⁻中心原子 S 的价层电子对数 = 3+(6 + 2 - 3×2)/2 = 4，空间构型由价层电子对互斥模型决定，所以选 A。 19. 中心原子价层电子对数为 5 且分子空间构型为三角双锥形的分子是（ ） A. PCl5 B. SF₄ C. XeF₂ D. ClF₃ 答案：A 解析：PCl5中心原子 P 的价层电子对数 = 5+(5 - 5×1)/2 = 5，空间构型为三角双锥形；SF₄中心原子 S 的价层电子对数 = 5+(6 - 4×1)/2 = 5，但空间构型为变形四面体；XeF₂中心原子 Xe 的价层电子对数 = 5+(8 - 2×1)/2 = 5，但空间构型为直线形；ClF₃中心原子 Cl 的价层电子对数 = 5+(7 - 3×1)/2 = 5，但空间构型为 T 形，所以选 A。 20. 对于 ABₙ型分子，若中心原子 A 上没有未用于形成共价键的孤电子对，根据价层电子对互斥理论，下列说法正确的是（ ） A. 若 n = 2，则分子的空间构型为 V 形 B. 若 n = 3，则分子的空间构型为三角锥形 C. 若 n = 4，则分子的空间构型为正四面体形 D. 以上说法都不正确 答案：C 解析：中心原子 A 上没有孤电子对时，若 n = 2，分子空间构型为直线形；若 n = 3，分子空间构型为平面三角形；若 n = 4，分子空间构型为正四面体形。 二、填空题 1. 对于 ABₙ型分子，中心原子 A 的价层电子对数 =___________ + ________________。 答案：中心原子的孤电子对数；与中心原子结合的原子最多能接受的电子数之和。 解析：价层电子对数的计算是价层电子对互斥模型的关键，中心原子的孤电子对数和与中心原子成键原子最多能接受的电子数之和决定了价层电子对数，进而影响分子的空间结构。 2. 若中心原子 A 上有 1 对孤电子对，AB₃型分子的空间构型为________________。 答案：三角锥形。 解析：AB₃型分子，若中心原子有 1 对孤电子对，根据价层电子对互斥理论，孤电子对与成键电子对之间的斥力使分子构型发生畸变，从平面三角形变为三角锥形。 3. 计算 CO₂中 C 原子的价层电子对数为________________。 答案：2。 解析：C 原子的价电子数为 4，O 原子不提供孤电子对，与两个 O 原子成键，所以价层电子对数 = (4 + 0)/2 = 2。 4. 中心原子价层电子对数为 4，连接原子种类相同，且无孤电子对的分子空间构型为________________。 答案：正四面体。 解析：当价层电子对数为 4 且无孤电子对时，成键电子对均匀分布在中心原子周围，形成正四面体结构，如 CH₄分子。 5. SO₃²⁻中 S 原子的价层电子对数为___________，其空间构型为________________。 答案：4；三角锥形。 解析：S 原子价电子数为 6，带 2 个单位负电荷，所以价层电子数 = 6 + 2 = 8，与 3 个 O 原子成键，孤电子对数 = (8 - 3×2)/2 = 1，价层电子对数 = 3 + 1 = 4，有 1 对孤电子对，空间构型为三角锥形。 6. 价层电子对之间的斥力大小顺序为：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（填“>”“<”或“=”）。 答案：>；>。 解析：孤电子对只受中心原子吸引，电子云比较“肥大”，斥力较大，所以斥力顺序为孤电子对 - 孤电子对>孤电子对 - 成键电子对>成键电子对 - 成键电子对。 7. 在 H₂O 分子中，O 原子的价层电子对数为___________，分子空间构型为___________。 答案：4；V 形。 解析：O 原子价电子数为 6，与 2 个 H 原子成键，孤电子对数 = (6 - 2×1)/2 = 2，价层电子对数 = 2 + 2 = 4，有 2 对孤电子对，分子呈 V 形。 8. BF₃中 B 原子的价层电子对数为___________，空间构型为___________。 答案：3；平面三角形。 解析：B 原子价电子数为 3，与 3 个 F 原子成键，价层电子对数 = (3 + 3)/2 = 3，无孤电子对，空间构型为平面三角形。 9. 分子或离子的空间构型取决于__________________________和___________________。 答案：中心原子的价层电子对数；孤电子对数。 解析：中心原子价层电子对数决定了电子对的空间分布，孤电子对数会影响成键电子对的空间分布，两者共同决定分子或离子的空间构型。 10. 对于 AB₂型分子，若中心原子价层电子对数为 3，且有 1 对孤电子对，其空间构型为___________。 答案：V 形。 解析：AB₂型分子价层电子对数为 3 时有 1 对孤电子对，如 SO₂，孤电子对使分子呈 V 形。 11. 根据价层电子对互斥模型，SCl₂分子中 S 原子的价层电子对数为________________，分子空间构型为________________。 答案：4；V 形。 解析：S 原子价电子数为 6，与 2 个 Cl 原子成键，孤电子对数 = (6 - 2×1)/2 = 2，价层电子对数 = 2 + 2 = 4，分子呈 V 形。 12. 计算 NO₃⁻中 N 原子的价层电子对数为___________，空间构型为___________。 答案：3；平面三角形。 解析：N 原子价电子数为 5，带 1 个单位负电荷，价层电子数 = 5 + 1 = 6，与 3 个 O 原子成键，孤电子对数 = (6 - 3×2)/2 = 0，价层电子对数 = 3，空间构型为平面三角形。 13. PCl5中 P 原子的价层电子对数为____________，空间构型为________________。 答案：5；三角双锥形。 解析：P 原子价电子数为 5，与 5 个 Cl 原子成键，价层电子对数 = (5 + 5)/2 = 5，无孤电子对，空间构型为三角双锥形。 14. 用价层电子对互斥模型判断 ClF₃的空间构型时，Cl 原子的价层电子对数为______。 答案：5。 解析：Cl 原子价电子数为 7，与 3 个 F 原子成键，孤电子对数 = (7 - 3×1)/2 = 2，价层电子对数 = 3 + 2 = 5。 15. 若分子的中心原子上有 3 对孤电子对，AB₂型分子的空间构型为___________。 答案：直线形。 解析：如 XeF₂，AB₂型分子中心原子有 3 对孤电子对时，由于孤电子对的斥力，成键电子对被挤压到直线位置，分子呈直线形。 16. 价层电子对互斥理论中，成键电子对包括_______________________________。 答案：单键、双键、三键中的电子对。 解析：无论是单键、双键还是三键中的电子对都属于成键电子对，在计算价层电子对数时都要考虑。 第 1 页 共 20 页 学科网（北京）股份有限公司 $$ 分子的空间结构（2）导学学案 课程内容：价层电子对互斥模型（VSEPR模型） 1.学习目标 ⑴理解价层电子对互斥理论的基本概念，包括价层电子对的定义和类型。 ⑵掌握中心原子价层电子对数的计算方法，能准确计算不同分子或离子中中心原子的价层电子对数。 ⑶运用价层电子对互斥模型预测简单分子或离子的空间构型，如直线形、平面三角形、正四面体形等。 ⑷通过模型的应用，培养对分子空间结构的微观想象能力和逻辑思维能力。 2.重 点 ⑴价层电子对互斥理论的基本原理，即分子的空间构型取决于中心原子价层电子对的相互排斥作用。 ⑵中心原子价层电子对数的计算，包括成键电子对数和孤电子对数的确定。 ⑶运用VSEPR模型预测常见分子或离子的空间构型，如CO₂、H₂O、NH₃、CH₄等。 3.难 点 ⑴孤电子对与成键电子对之间排斥作用的理解，以及其对分子空间构型的影响。 ⑵对于含有多重键和孤电子对的复杂分子或离子，准确判断其价层电子对数和空间构型。 4.核心素养 ⑴宏观辨识与微观探析：从宏观的分子空间构型深入到微观的价层电子对相互作用，理解分子结构的本质。 ⑵证据推理与模型认知：通过对已知分子空间构型的分析，推理出价层电子对互斥模型，并运用该模型预测未知分子的空间构型，建立起理论模型与实际分子结构之间的联系。 ⑶科学探究与创新意识：通过自主计算价层电子对数、预测分子构型等活动，培养科学探究能力和创新意识。 第一部分：课业知识精讲 1.价层电子对互斥模型的基本概念 ⑴价层电子对：包括中心原子与结合原子间的 键电子对和中心原子上的 。多重键只计其中的 键电子对，不计 键电子对。 ⑵模型核心内容：分子的空间结构是中心原子周围的“价层电子对”相互 的结果。由于相互排斥作用，价层电子对尽可能趋向彼此 ，使分子体系能量最 、最稳定。 ⑶定义：价层电子对互斥模型（VSEPR模型）是一种用于预测分子 的理论模型。该理论认为，分子的几何构型主要取决于中心原子的 的数目及相互 作用，分子会采取使价层电子对相互排斥最 的几何构型。 ⑷价层电子对的计算：中心原子的价层电子对数等于 与 之和。成键电子对数可根据与中心原子相连的 确定，孤电子对数则通过公式计算：孤电子对数= 。 2.不同价层电子对数对应的分子构型 ⑴2对电子：价层电子对数为2时，分子的空间构型为 形，如二氧化碳（CO₂）分子，中心碳原子的价层电子对数为 ，两个碳氧双键在同一直线上，键角为 。 ⑵3对电子：价层电子对数为3时，分子的空间构型为 形，如三氟化硼（BF₃）分子，中心硼原子的价层电子对数为 ，三个硼氟键在同一平面上，键角为 。 ⑶4对电子：价层电子对数为4时，分子的空间构型为 形，如甲烷（CH₄）分子，中心碳原子的价层电子对数为 ，四个碳氢键均匀分布在空间，键角为 。 3.分子构型与价层电子对类型的关系 ⑴成键电子对和孤电子对的排斥作用差异：孤电子对与成键电子对之间的排斥作用 成键电子对之间的排斥作用。这是因为孤电子对只受中心原子的吸引，电子云更集中，对成键电子对的排斥更 。 ⑵孤电子对的影响：当分子中存在孤电子对时，分子的实际构型会与理想的电子对构型有所 。如氨（NH₃）分子，中心氮原子的价层电子对数为 ，其中有 对孤电子对和 对成键电子对，分子的空间构型为 形。 ⑶分子空间构型的确定 ①中心原子无孤电子对：此时分子的空间构型与VSEPR模型 ，如CO2、CH4等分子。 ②中心原子有孤电子对：分子的实际空间构型需略去孤电子对，如H2O分子，中心氧原子的价层电子对数为 ，孤电子对数为 ，VSEPR模型为 形，分子空间构型为 形。 4.价层电子对互斥模型的局限性 ⑴不能解释成键原理：该模型只能预测分子的 ，不能解释分子的成键原理和化学键的本质，如无法说明共价键的形成过程和电子的配对方式。 ⑵对复杂分子的局限性：对于一些复杂的分子或离子，特别是存在大 键、 电子等情况时，价层电子对互斥模型的预测可能不够准确。 第二部分：重点专题突破 专题一：确定中心原子的价层电子对数 ①计算SO₂、NH₄⁺，确定中心原子的价层电子对数。 ②下列分子或离子的中心原子，带有孤电子对的是（ ） A. H₂O B. BeCl₂ C. CH₄ D. PCl5 ③下列分子或离子中，中心原子的价层电子对数不是 3 的是（ ） A. NO₃⁻ B. SO₃ C. CO₃²⁻ D. NH₄⁺ 专题二：分子或离子的空间构型的判断 ①判断BF₃、H₂O 分子的空间构型。 ②判断NH₄⁺离子的空间构型。 ③已知 SO₂分子中，中心原子 S 的价层电子对数为______，孤电子对数为______，分子的空间构型为______。 专题三：比较键角大小 ①比较 CH₄、NH₃、H₂O 键角大小。 ②中心原子价层电子对数为 3 且无孤电子对的分子，其键角为______________。 第三部分：课后专项训练 一、选择题 1. 下列分子或离子中，中心原子的价层电子对数不为 4 的是（ ） A. NH₃ B. H₂O C.BF3 D. SO₃²⁻ 2. 对于 AB₃型分子，若中心原子 A 上没有孤电子对，则其空间构型为（ ） A. 平面三角形 B. 三角锥形 C. V 形 D. 直线形 3. 下列分子的空间构型为正四面体的是（ ） A. CH₂Cl₂ B. CCl₄ C. CH₃Cl D. CHCl₃ 4. 中心原子价层电子对数为 4 且含有一对孤电子对的分子是（ ） A. H₂O B. NH₃ C. CH₄ D. BF₃ 5. 下列离子中，中心原子的价层电子对数与 SO₄²⁻相同的是（ ） A. PO₄³⁻ B. ClO₃⁻ C. NO₃⁻ D. CO₃²⁻ 6. 价层电子对互斥模型中，中心原子的价层电子对数等于（ ） A. 成键电子对数 B. 孤电子对数 C. 成键电子对数与孤电子对数之和 D. 成键电子对数与孤电子对数之差 7. 已知某分子的中心原子价层电子对数为 5，且有 1 对孤电子对，则该分子的空间构型为（ ） A. 三角双锥形 B. 变形四面体 C. T 形 D. 直线形 8. 下列关于价层电子对互斥模型的说法中，错误的是（ ） A. 价层电子对包括成键电子对和孤电子对 B. 分子的空间构型是价层电子对相互排斥的结果 C. 中心原子上的孤电子对也要占据空间并参与相互排斥 D. 分子中键角越大，价层电子对相互排斥力越大 9. 中心原子的价层电子对数为 6 且无孤电子对的分子是（ ） A. SF6 B. XeF₄ C. IF5 D. BrF₃ 10. 对于 AB₂型分子，若其空间构型为 V 形，则中心原子 A 的价层电子对数可能为（ ） A. 2 B. 3 C. 4 D. 5 11. 若某分子的中心原子有 2 对孤电子对，且价层电子对数为 4，则该分子的空间构型为（ ） A. 直线形 B. V 形 C. 三角锥形 D. 正四面体 12. 价层电子对互斥模型可用来预测（ ） A. 分子的极性 B. 分子的稳定性 C. 分子的空间构型 D. 化学键的类型 13. 中心原子价层电子对数为 3 且分子空间构型为平面三角形的分子是（ ） A. PCl₃ B. SO₂ C. NO₂ D. SO₃ 14. 下列分子中，中心原子的价层电子对互斥模型与分子的实际空间构型相同的是（ ） A. H₂O B. NH₃ C. CCl₄ D. SO₂ 15. 下列关于价层电子对互斥模型中孤电子对的说法，正确的是（ ） A. 孤电子对只存在于阴离子中 B. 孤电子对的存在会使分子的键角增大 C. 孤电子对和成键电子对的排斥力大于成键电子对之间的排斥力 D. 孤电子对不参与分子空间构型的形成 16. 中心原子价层电子对数为 4 且分子空间构型为三角锥形的分子是（ ） A. NH₃ B. H₂O C. SiH₄ D. CCl₄ 17. 对于 AB5型分子，无孤电子对，其中心原子的价层电子对数为（ ） A. 4 B. 5 C. 6 D. 7 18. 下列分子或离子中，空间构型不是由价层电子对互斥模型决定的是（ ） A. [Ag(NH₃)₂]⁺ B. CH₂O C. H₃O⁺ D. SO₃²⁻ 19. 中心原子价层电子对数为 5 且分子空间构型为三角双锥形的分子是（ ） A. PCl5 B. SF₄ C. XeF₂ D. ClF₃ 20. 对于 ABₙ型分子，若中心原子 A 上没有未用于形成共价键的孤电子对，根据价层电子对互斥理论，下列说法正确的是（ ） A. 若 n = 2，则分子的空间构型为 V 形 B. 若 n = 3，则分子的空间构型为三角锥形 C. 若 n = 4，则分子的空间构型为正四面体形 D. 以上说法都不正确 分子的空间结构（2） 班级： 姓名： 总分： . 选择题答题卡 选择题分数： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 二、填空题 1. 对于 ABₙ型分子，中心原子 A 的价层电子对数 =___________ + ________________。 2. 若中心原子 A 上有 1 对孤电子对，AB₃型分子的空间构型为________________。 3. 计算 CO₂中 C 原子的价层电子对数为________________。 4. 中心原子价层电子对数为 4，连接原子种类相同，且无孤电子对的分子空间构型为________________。 5. SO₃²⁻中 S 原子的价层电子对数为___________，其空间构型为________________。 6. 价层电子对之间的斥力大小顺序为：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（填“>”“<”或“=”）。 7. 在 H₂O 分子中，O 原子的价层电子对数为___________，分子空间构型为___________。 8. BF₃中 B 原子的价层电子对数为___________，空间构型为___________。 9. 分子或离子的空间构型取决于__________________________和___________________。 10. 对于 AB₂型分子，若中心原子价层电子对数为 3，且有 1 对孤电子对，其空间构型为___________。 11. 根据价层电子对互斥模型，SCl₂分子中 S 原子的价层电子对数为________________，分子空间构型为________________。 12. 计算 NO₃⁻中 N 原子的价层电子对数为___________，空间构型为___________。 13. PCl5中 P 原子的价层电子对数为____________，空间构型为________________。 14. 用价层电子对互斥模型判断 ClF₃的空间构型时，Cl 原子的价层电子对数为______。 15. 若分子的中心原子上有 3 对孤电子对，AB₂型分子的空间构型为___________。 16. 价层电子对互斥理论中，成键电子对包括_______________________________。 第 1 页 共 20 页 学科网（北京）股份有限公司 $$