2.2 第1课时 分子的空间结构和价层电子对互斥模型(教用Word)-【赢在微点·轻松课堂】2024-2025学年高中化学选择性必修2（人教版，单选）

第二节　分子的空间结构 第1课时　分子的空间结构和价层电子对互斥模型 新课程标准 核心素养 1.认识共价分子结构的多样性和复杂性。 2.理解价层电子对互斥模型的含义。 3.能根据有关理论判断简单分子或离子的空间结构。 1.宏观辨识与微观探析:通过对典型分子空间结构的学习,认识微观结构对分子空间结构的影响,了解共价分子空间结构的多样性和复杂性。 2.证据推理与模型认知:通过对价层电子对互斥模型的探究,建立解决复杂分子空间结构判断的思维模型。 课前预习新知 　 知|识|梳|理 知识点一 分子结构的测定 1.现代测定分子结构的方法。 科学家应用红外光谱、晶体X射线衍射等方法测定分子的结构。 2.红外光谱的工作原理。 (1)原理。 红外线透过分子时,分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线,再记录到图谱上呈现吸收峰。通过和已有谱图库比对,或通过量子化学计算,可以得知分子中含有何种化学键或官能团的信息。 (2)示意图。 微判断(正确的画“√”,错误的画“×”) 1.用红外光谱测定某有机物分子的相对分子质量。 (×) 2.用红外光谱测定有机物分子中的化学键或官能团。 (√) 3.用X射线衍射实验测分子中的键长和键角。 (√) 知识点二 多样的分子空间结构 1.三原子分子的空间结构有直线形和V形两种,如 2.四原子分子大多数采取平面三角形和三角锥形两种空间结构,如 3.五原子分子的可能空间结构更多,最常见的是四面体形,如 微思考 1.四原子分子都是平面三角形或三角锥形吗? 提示:不是。H2O2分子的结构类似于一本打开的书,两个氧原子在两页书的交接处,两个氢原子分别在翻开的书的两页上。而白磷(P4)分子为正四面体形。 2.空间结构相同的分子,其键角完全相同吗? 提示:不一定,如P4和CH4均为正四面体形,但P4的键角是60°,CH4的键角为109°28'。 微判断(正确的画“√”,错误的画“×”) 1.所有的三原子分子都是直线形结构。 (×) 2.五原子分子的空间结构都是正四面体形。 (×) 3.正四面体形的键角均为109°28'。 (×) 4.SiCl4、SiH4、N、CH3Cl均为正四面体形结构。 (×) 5.SF6分子的空间结构为正八面体形。 (√) 6.椅式C6H12比船式C6H12稳定。 (√) 知识点三 价层电子对互斥模型 1.价层电子对互斥模型。 分子的空间结构是“价层电子对”相互排斥的结果。 2.价层电子对的计算。 (1)中心原子价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数。 (2)σ键电子对数的计算。 由化学式确定,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。 (3)中心原子上的孤电子对数的计算。 中心原子上的孤电子对数=(a-xb)。 ①a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-离子所带电荷数; 对于阴离子:a=中心原子的价电子数+离子所带电荷数。 ②x表示与中心原子结合的原子数。 ③b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,氢为1,其他原子为8减去该原子的价电子数。 3.VSEPR模型的应用——预测分子空间结构。 (1)由价层电子对的相互排斥,得到含有孤电子对的VSEPR模型,然后,略去VSEPR模型中的中心原子上的孤电子对,便可得到分子的空间结构。 (2)常见分子或离子的空间结构。 ①中心原子不含孤电子对。 分子或 离子 价层电 子对数 VSEPR模型 及名称 分子或离子的 空间结构及名称 CO2 2 直线形 直线形 C 3 平面三角形 平面三角形 CH4 4 正四面体形 正四面体形 ②中心原子含孤电子对。 分子 或离子 价层电 子对数 孤电子 对数 VSEPR模型 及名称 分子或离子的 空间结构及名称 NH3 4 1 四面体形 三角锥形 H2O 4 2 四面体形 V形 H3O+ 4 1 四面体形 三角锥形 SO2 3 1 平面三角形 V形 微思考 1.价层电子对的VSEPR模型与分子的空间结构一定一致吗?什么时候一致? 提示:不一定,中心原子有孤电子对时,二者结构不一致;当中心原子无孤电子对时,二者结构一致。 2.试解释CH4键角(109°28')、NH3键角(107°)、H2O键角(105°)依次减小的原因。 提示:CH4分子中的C原子上没有孤电子对,NH3分子中N原子上有1个孤电子对,H2O分子中O原子上有2个孤电子对,对成键电子对的排斥作用增大,故键角依次减小。 微判断(正确的画“√”,错误的画“×”) 1.分子的VSEPR模型和相应分子的空间结构是相同的。 (×) 2.SO2与CO2的分子组成相似,故它们分子的空间结构相同。 (×) 3.由价层电子对互斥模型可知SnBr2分子中Sn—Br的键角小于180°。 (√) 4.根据价层电子对互斥模型可以判断H3O+与NH3的分子(或离子)的空间结构一致。 (√) 课堂互动探究 探究 利用价层电子对互斥模型判断分子(或离子)的空间结构 1.(1)判断流程。 (2)常见分子的VSEPR模型和分子的空间结构。 σ键电 子对数 孤电子 对数 价层电 子对数 电子对的 排列方式 VSEPR 模型 分子的 空间结构 实例 2 0 2 直线形 直线形 HgCl2、BeCl2、CO2 3 0 3 平面 三角形 平面三角形 BF3、BCl3 2 1 V形 SO2、PbCl2 4 0 4 四面 体形 正四面体形 CH4、CCl4 3 1 三角锥形 NH3、NF3 2 2 V形 H2O 2.注意事项。 (1)ABn型分子中,A与B之间的多重键(如双键或三键)计算σ键数时,把双键或三键作为一个电子对看待。 (2)利用公式(a-xb)计算中心原子的孤电子对时,若出现小数,则采用近似值处理,如NO2分子中的σ键数是2,中心原子上的孤电子对是×(5-2×2)=0.5≈1,则NO2分子中的价层电子对数是3,空间结构为V形。 (3)中心原子上有孤电子对时,分子的空间结构与VSEPR模型不同,如H2O、NH3等。 【例】　(1)利用VSEPR模型推断分子或离子的空间结构。 Cl:　　　　;  AlBr3(共价分子):　　　　。  (2)有两种活性反应中间体,它们的粒子中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种粒子的球棍模型,写出相应的化学式。 　　　　;　　　　。  (3)按要求写出由第二周期非金属元素的原子构成的中性分子的化学式。 平面三角形分子:　　　　,三角锥形分子:　　　　,四面体形分子:　　　　。  解析　(1)Cl是AB4型离子,σ键电子对数是4,孤电子对数为0,呈正四面体形。AlBr3是AB3型分子,价层电子对数是3,孤电子对数为0,是平面三角形。(2)AB3型分子或离子中,中心原子无孤电子对时呈平面三角形,有1个孤电子对时呈三角锥形,所以题给两种粒子分别是C、C。(3)由第二周期非金属元素构成的中性分子中,呈三角锥形的是NF3,呈平面三角形的是BF3,呈四面体形的是CF4。 答案　(1)正四面体形　平面三角形　(2)C　C　(3)BF3　NF3　CF4 【变式训练】 用价层电子对互斥模型预测H2S和NH3的空间结构,下列说法正确的是 (　　) A.直线形;三角锥形 B.V形;三角锥形 C.直线形;平面三角形 D.V形;平面三角形 解析　H2S中S原子的价层电子对数=2+×(6-2×1)=4,含有2个孤电子对,所以其空间结构为V形;NH3中N原子的价层电子对数=3+×(5-3×1)=4,含有1个孤电子对,所以其空间结构为三角锥形。 答案　B 随堂达标自测 　 1.下列说法中,正确的是 (　　) A.由分子构成的物质中一定含有共价键 B.形成共价键的元素不一定是非金属元素 C.正四面体结构的分子中的键角一定是109°28' D.CO2和SO2都是直线形分子 解析　由分子构成的物质中不一定有共价键,如He,A项错误;AlCl3中Al与Cl间以共价键结合,但Al为金属元素,B项正确;P4为正四面体结构,键角为60°,C项错误;CO2分子的中心原子无孤电子对,CO2分子的空间结构为直线形,而SO2分子的中心原子有孤电子对,SO2的空间结构为V形,D项错误。 答案　B 2.用价层电子对互斥模型判断SO3的空间结构为 (　　) A.正四面体形 B.V形 C.三角锥形 D.平面三角形 解析　SO3的中心原子硫原子的价电子数为6,与中心原子结合的原子数为3,氧原子最多能接受的电子数为2,则中心原子的孤电子对数=×(6-3×2)=0,故价层电子对数=σ键电子对数=3,SO3的空间结构与其VSEPR模型一致,为平面三角形。 答案　D 3.下列离子的VSEPR模型与其空间结构一致的是 (　　) A.S B.Cl C.N D.Cl 解析　S的价层电子对数为4,其中含有一个孤电子对,所以其VSEPR模型为四面体形,而S的空间结构为三角锥形,A项错误;Cl的价层电子对数为4,不含孤电子对,所以其VSEPR模型与其空间结构一致,B项正确;N的价层电子对数为2+×(5+1-2×2)=3,其中含有一个孤电子对,其VSEPR模型与其空间结构不一致,C项错误;Cl的价层电子对数为3+×(7+1-2×3)=4,其中含有一个孤电子对,其VSEPR模型与其空间结构不一致,D项错误。 答案　B 4.下列描述正确的是 (　　) A.CO2分子的空间结构为V形 B.Cl的空间结构为平面三角形 C.SF6中每个原子均满足最外层8电子稳定结构 D.SiF4和S的中心原子无孤电子对 解析　CO2分子中C原子形成2个σ键,孤电子对数为0,为直线形分子,A项错误;Cl中Cl原子形成3个σ键,孤电子对数为×(7+1-3×2)=1,为三角锥形离子,B项错误;SF6中S原子最外层电子数为6×2=12,C项错误;SiF4分子中Si原子形成4个σ键,孤电子对数为0,S中S原子形成4个σ键,孤电子对数为×(6+2-4×2)=0,D项正确。 答案　D 5.(1)利用价层电子对互斥模型推断下列分子或离子的空间结构。 SeO3:　　　　　　;SCl2:　　　　　　;  N:　　　　　　;N:　　　　　　;  HCHO:　　　　　;HCN:　　　　　　。  (2)利用价层电子对互斥模型推断键角的大小。 ①甲醛中H—C—H的键角　　　　(填“>”“<”或“=”,下同)120°。  ②SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角　　　　120°。  ③PCl3分子中,Cl—P—Cl的键角　　　　109.5°。  解析　(1)SeO3中,Se的价层电子对数为3+×(6-3×2)=3,孤电子对数为0,SeO3为平面三角形;SCl2中,S的价层电子对数为2+×(6-2×1)=4,孤电子对数为2,SCl2为V形;N中,N的价层电子对数为2+×(5-1-2×2)=2,孤电子对数为0,N为直线形;N中,N的价层电子对数为2+×(5+1-2×2)=3,孤电子对数为1,N为V形;HCHO分子中有1个双键,看作1个成键电子对,2个C—H单键为2个成键电子对,C原子的价层电子对数为3,且无孤电子对,所以HCHO分子的空间结构为平面三角形;HCN分子的结构式为H—C≡N,含有1个C≡N三键,看作1个成键电子对,1个C—H单键为1个成键电子对,故C原子的价层电子对数为2,且无孤电子对,所以HCN分子的空间结构为直线形。(2)①甲醛为平面形分子,由于CO与C—H之间的排斥作用大于2个C—H之间的排斥作用,所以甲醛分子中C—H键与C—H键的夹角小于120°。②SnBr2分子中,Sn原子的价层电子对数是2+×(4-2×1)=3,成键电子对数=2,孤电子对数=1,由于孤电子对与Sn—Br键的排斥作用大于Sn—Br键之间的排斥作用,故键角小于120°。③PCl3分子中,P的价层电子对数为3+×(5-3×1)=4,含有1个孤电子对,由于孤电子对与P—Cl键的排斥作用大于P—Cl键间的排斥作用,所以Cl—P—Cl的键角小于109.5°。 答案　(1)平面三角形　V形　直线形　V形　平面三角形　直线形　(2)①<　②<　③< 学科网（北京）股份有限公司 $$