2.2.2 价层电子对互斥模型 教案 2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

教 案 课题 第二节 分子的空间结构 第2课时 价层电子对互斥模型 授课类型 新授课 授课对象 授课时间 课时 1课时 教材 选择性必修2（人教版2019） 教学目标及教学重点、难点 教学目标：1.理解价层电子对互斥理论的含义。 2. 能运用价层电子对互斥模型预测简单分子的空间结构，发展学生的模型认知能力。 教学重点：应用价层电子对互斥模型预测简单分子或离子的空间结构； 教学难点：中心原子上的孤电子对数的计算。 核心素养 证据推理与模型认知：通过对价层电子对互斥模型的探究，建立解决复杂分子结构判断的思维模型。 教学过程(表格描述) 教学环节 主要教学活动 导入 新课 【问题导入】 CO2和H2O都是三原子分子，CO2是直线形，而H2O是V形？同为四原子分子，NH3和CH2O的空间结构也不同，这是什么原因呢？ 讲授新课 【提问】为什么甲烷呈正四面体形？ 【学生】小组合作，将4个相同大小的气球系在一起，发现气球自动排列成正四面体形。 【师生结合现象，共同总结】气球相互排斥，彼此尽可能远离，CH4呈正四面体形的空间结构最稳定。 【讲解并展示】一、价层电子对互斥(VSEPR)理论 (VSEPR)：英文Valence-shell Electron-pair Repulsion的字头缩写 理论依据→分子的空间结构，是由价层电子对之间相互排斥的结果。 →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 模拟吹气球：使气球胀大至大致相同的体积，绑紧进气口。用不同气球数目模拟价层电子对数在空间相互排斥的结构。 【讲解】 【学生】小组合作，利用橡皮泥和牙签制作CH4和NH3的空间结构模型。 【提问】观察制作的空间结构模型，CH4和NH3的键角相同吗？CH4和NH3 的实测键角分别为109°28′、107°，为什么二者不一样？如何根据VSEPR模型预测其他分子的空间结构？ 【讲解并展示】二、价层电子对 分子的空间结构除了和中心原子与结合原子间的成键电子对有关，还和中心原子的孤电子对有关，两者合称为中心原子的“价层电子对” 三、价层电子对互斥模型(VSEPR model) ABn型分子或离子 中心原子A的价层电子对(包括成键的σ键电子对和未成键的孤电子对)之间由于存在排斥力，将使分子的空间结构总是采取电子对相互排斥最弱的那种结构，以使彼此之间斥力最小，分子或离子的体系能量最低，最稳定。 简单地说，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 四、价层电子对的计算 中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数 1.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 H2 NH O有2对σ键电子对 N有3对σ键电子对 若ABn型分子中，A与B之间通过两对或三对电子(即通过双键或三键)结合而成，则价层电子对互斥模型把双键或三键作为一对电子对看待 2.中心原子上的孤电子对数的计算(a-xb) 中心原子上的孤电子对数 a表示中心原子的价电子数； 对主族元素：a----最外层电子数 对于阳离子：a----价电子数－离子所带电荷数 对于阴离子：a----价电子数＋离子所带电荷数 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 x表示与中心原子结合的原子数。 例如：SO2的中心原子为S，S的价电子数为6(即S的最外层电子数为6)，则a＝6；与中心原子S结合的O的个数为2，则x＝2；与中心原子结合的O最多能接受的电子数为2，则b＝2。所以，SO2 中的中心原子S上的孤电子对数为1 五、价层电子对的空间结构(即VSEPR模型) 价层电子对数目 2 3 4 VSEPR模型 直线形 平面三角形 正四面体形 【提问】通过本节课的学习，你能总结一下如何应用VSEPR模型预测分子的空间结构吗？ 【学生】小组讨论交流，总结并展示：步骤：识别中心原子→计算价层电子对数→确定VSEPR模型→略去孤电子对→得到分子或离子的空间结构。 【PPT展示】六、VSEPR模型的应用——预测分子空间结构 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弧电子对，便可得到分子的空间结构。 中心原子不含孤电子对 分子 或离子 σ键电子 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 CO2 2 0 直线形 直线形 CO32- 3 0 平面三角形 平面三角形 CH4 4 0 正四面体形 正四面体形 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 SO2 3 1 平面三角形 V形 注意事项 1.由于孤电子对有较大斥力，含孤电子对的分子的实测键角几乎都小于VSEPR模型的预测值 2.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。随着孤电子对数目的增多，成键电子对与成键电子对之间的斥力减小，键角也减小 3.价层电子对互斥模型不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子 七、预测分子的空间结构的步骤 1.计算中心原子的成键电子对数＝结合原子数 2.计算中心原子上的孤电子对数 3.价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数 4.确定VSEPR理想模型 5.略去孤电子对，确定分子的空间结构 【总结】VSEPR模型非常简洁地预测许多分子的空间结构，但也有局限，如不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子。 课堂练习 1. 下列离子的VSEPR模型与离子的空间立体构型一致的是 A. B. C. D. 【答案】B 【解析】中价层电子对个数且含有一个孤电子对，所以VSEPR模型为四面体结构，实际为三角锥形结构，A项错误； 中价层电子对个数且不含孤电子对，所以离子的VSEPR模型与离子的空间立体构型一致都是平面三角形结构，B项正确；中价层电子对个数且含有一个孤电子对，所以其VSEPR模型是平面三角形，实际上是V形，C项错误；中价层电子对个数且含有一个孤电子对，所以VSEPR模型是四面体结构，实际空间构型为三角锥形，D项错误。 2. 用短线“”表示共用电子对，用“”表示未成键孤对电子的式子叫路易斯结构式．R分子的路易斯结构式可以表示为，则以下叙述错误的是 A. R为三角锥形 B. R可以是 C. R是极性分子 D. 键角小于 【答案】B 【解析】在中含有3个单键和1个孤电子对，价层电子对数为4，而且含有1个孤电子对，空间上为三角锥形，A项正确；B原子最外层含有3个电子，中B原子形成3个共价键，B原子没有孤对电子，所以R不是，B项错误；由极性键构成的分子，若结构对称，正负电荷的中心重合，则为非极性分子，R分子的结构不对称，R是极性分子，C项正确；由于存在孤电子对，斥力增强，键角小于，D项正确。 3. 用VSEPR模型预测下列分子或离子的立体结构，其中正确的是 A. 与为角形形 B. 与为直线形 C. 与为三角锥形 D. 与为平面三角形 【答案】D 【解析】水分子中O的价层电子对数，VSEPR模型为正四面体结构，含有2个孤电子对，略去孤电子对后，实际上其空间构型是V形，中Be原子的价层电子对个数，不含孤电子对，则分子空间构型是直线形，A项错误；分子中每个S和C形成两个共用电子对，所以C的价层电子对个数是2且不含孤电子对，所以为直线形结构，分子中S的价层电子对数且含有1对孤电子对，所以为V形结构，B项错误；分子中B原子的价层电子对个数且不含有孤电子对，所以其空间结构为平面三角形，分子中P的价层电子对数，含孤电子对数为1，杂化轨道数4，中心原子采取杂化，分子空间结构为三角锥形，C项错误； 中S的价层电子对数键个数孤电子对个数，含孤电子对数为0，杂化轨道数3，硫原子采用杂化，分子形状为平面三角形；中碳原子价层电子对个数，采用杂化，所以离子的立体构型为平面三角形，D项正确。 课堂小结 板书设计 一、价层电子对互斥(VSEPR)理论 二、价层电子对 三、价层电子对互斥模型(VSEPR model) 四、价层电子对的计算 五、价层电子对的空间结构(即VSEPR模型) 六、VSEPR模型的应用——预测分子空间结构 七、预测分子的空间结构的步骤 教学设计反思 通过对价层电子对互斥模型的探究，建立解决复杂分子结构判断的思维模型，培养学生证据推理与模型认知的素养。 学科网（北京）股份有限公司 $$