专题4 第1单元 第2课时 价层电子对互斥模型 等电子原理-【金版教程】2025-2026学年高中化学选择性必修2创新导学案word（苏教版）

该高中化学导学案聚焦价层电子对互斥模型和等电子原理，引导学生理解模型核心概念、价电子对计算方法及分子空间结构判断，通过判断正误题衔接已学分子结构知识，搭建从理论到应用的学习支架。 资料以表格对比价电子对数与空间结构，结合实例解析计算与判断方法，设计分层习题从基础到综合应用，培养学生模型建构与证据推理的科学思维，提升运用化学观念解决实际问题的能力。

化学 选择性必修2 SJ 第二课时　价层电子对互斥模型　等电子原理 1.理解价层电子对互斥模型，学会用价层电子对互斥模型来判断分子或离子的空间结构。2.理解等电子原理及其应用。 一、价层电子对互斥模型 1．价层电子对互斥模型 分子中的价电子对(包括成键电子对和孤电子对)由于相互排斥作用，而趋向于尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间结构。 2．ABm型分子的价电子对计算方法 对于ABm型分子(A是中心原子，B是配位原子)，分子的价电子对数(n)可以通过下式确定： n＝ 其中，中心原子的价电子数等于中心原子的最外层电子数，配位原子中卤素原子、氢原子提供1个价电子，氧原子和硫原子按不提供价电子计算。 3．价层电子对互斥模型与分子的几何构型 (1)对于价电子对全是成键电子对的分子，价电子对的几何构型与分子的空间结构是一致的。如下表所示： 价电子对数 几何构型 示例 n＝2 直线形 CO2、BeCl2 n＝3 平面三角形 CH2O、BF3 n＝4 正四面体形 CH4、CCl4 (2)具有相同价电子对数的分子，中心原子的杂化轨道类型相同，价电子对分布的几何构型也相同。例如，CH4、NH3和H2O分子的价电子对数都是4，中心原子均采取sp3杂化，价电子对分布的几何构型均为正四面体形。 (3)如果分子中中心原子的杂化轨道上存在孤电子对，由于孤电子对比成键电子对更靠近中心原子的原子核，因而价电子对之间的斥力大小顺序为：孤电子对与孤电子对之间的斥力>孤电子对与成键电子对之间的斥力>成键电子对与成键电子对之间的斥力。随着孤电子对数目的增多，孤电子对对成键电子对的排斥作用增强，使得成键电子对与成键电子对之间的键角也被“压缩”而减小。如CH4分子中C原子的杂化轨道上没有孤电子对，NH3分子中N原子的杂化轨道上有1对孤电子对，H2O分子中O原子的杂化轨道上有2对孤电子对，因此CH4、NH3和H2O分子中键角依次减小。 二、等电子原理 1．等电子原理 具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子具有相同的结构特征。 2．等电子体 满足等电子原理的分子或离子互为等电子体。如CO与N2，SiCl4与、。 　判断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。 (1)孤电子对间的空间排斥力大于σ键电子对间的排斥力。(　　) (2)所有的三原子分子都是直线形结构。(　　) (3)价层电子对互斥模型和分子的空间结构是一致的。(　　) (4)SO2与CO2分子的组成相似，故它们的空间结构相同。(　　) (5)只有原子总数和价电子总数相同的分子才是等电子体。(　　) (6)互为等电子体的物质，物理性质、化学性质都相似。(　　) 答案：(1)√　(2)×　(3)×　(4)×　(5)×　(6)× 知识点一　价层电子对互斥模型与分子的空间结构 用价层电子对互斥(VSEPR)模型判断分子的空间结构的关键是确定中心原子的成键情况，然后再根据成键情况和孤电子对来确定分子的空间结构。 应用VSEPR模型判断简单分子空间结构的一般原则： (1)确定中心原子的价层电子对数。 其中： a为中心原子的价电子数。若为阳离子，则a＝中心原子的价电子数－电荷数；若为阴离子，则a＝中心原子的价电子数＋电荷数(绝对值)。 x为与中心原子结合的原子数。 b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，H为1，其他原子＝8－该原子的价电子数。 例如： NO中N的价电子对数＝×(5＋1－3×2)＋3＝3 NO中N的价电子对数＝×(5－1－2×2)＋2＝2 (2)确定成键电子对和孤电子对的数目，并以此确定分子的空间结构。若分子或离子的中心原子上无孤电子对，则分子或离子的空间结构就是价层电子对的几何构型；若分子或离子的中心原子上有孤电子对，则分子或离子的空间结构就是成键电子对的几何构型。 常见分子或离子的空间结构 价层电子对数 VSEPR模型 成键电子对数 孤电子对数 分子或离子的空间结构 实例 2 直线形 2 0 直线形 BeCl2、CO2 3 平面三角形 3 0 平面三角形 BF3、BCl3、CO、NO 2 1 V形 SnBr2、PbCl2 4 四面体形 4 0 四面体形 CH4、CCl4、NH、CH3Cl 3 1 三角锥形 NH3、PCl3、SO、ClO 2 2 V形 H2O、H2S (3)如果在ABn分子中，A与B之间是通过两对电子或三对电子(即双键或三键)结合而成的，则价层电子对互斥模型仍适用，这时双键或三键中只有一个σ键，即σ键电子对数为1，再按照公式计算中心原子的孤电子对数即可。例如(CN)2分子，其结构式为N≡C—C≡N，每个C的σ键电子对数为2，孤电子对数为0，则价层电子对数为2，VSEPR模型为直线形，因此(CN)2分子为直线形。 1．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 答案：D 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，故价电子对数＝σ键电子对数＝3，SO3的空间结构与其价层电子对互斥模型一致，为平面三角形。 2．已知：①CS2　②PCl3　③H2S　④CH2O　⑤H3O＋　⑥NH　⑦BF3　⑧SO2。请回答下列问题： (1)中心原子没有孤电子对的是________(填序号，下同)。 (2)空间结构为直线形的是________；空间结构为平面三角形的是________。 (3)空间结构为V形的是________。 (4)空间结构为三角锥形的是________；空间结构为正四面体形的是________。 答案：(1)①④⑥⑦　(2)①　④⑦　(3)③⑧　(4)②⑤　⑥ 解析：(2)CS2的中心原子的价电子对数＝2＋＝2，不含孤电子对，故空间结构为直线形；CH2O的中心原子的价电子对数为3，不含孤电子对，故空间结构为平面三角形；BF3的中心原子的价电子对数＝3＋＝3，不含孤电子对，故空间结构为平面三角形。 (3)H2S的中心原子的价电子对数＝2＋＝4，含2对孤电子对，故空间结构为V形；SO2的中心原子的价电子对数＝2＋＝3，含1对孤电子对，故空间结构为V形。 (4)PCl3的中心原子的价电子对数＝3＋＝4，含1对孤电子对，故空间结构为三角锥形；H3O＋的中心原子的价电子对数＝3＋＝4，含1对孤电子对，故空间结构为三角锥形；NH的中心原子的价电子对数＝4＋＝4，不含孤电子对，故空间结构为正四面体形。 知识点二　等电子原理 1．互为等电子体应该满足的条件 (1)微粒所含原子数目相同。 (2)微粒所含价电子数目相同。 2．寻找等电子体的常用方法 (1)同主族替换法 同主族元素最外层电子数相等，故可将粒子中一个或几个原子换成同主族元素原子，如O3与SO2、CO2与CS2互为等电子体。 (2)左右移位法 ①将粒子中的两个原子换成原子序数分别增加n和减少n(n＝1，2……)的原子，如N2与CO、N和OCN－互为等电子体。 ②将粒子中的一个或几个原子换成原子序数增加(或减少)n的元素带n个单位电荷的阳离子(或阴离子)，如C与O、N2O和N互为等电子体。 (3)叠加法 互为等电子体的微粒分别再增加一个相同的原子或同主族元素的原子，还互为等电子体，如N2O与CO2互为等电子体。 3．等电子原理的应用 (1)利用等电子原理可以判断一些陌生分子或离子的空间结构、成键情况，及其对应物质的某些性质。如①CO与N2互为等电子体，二者分子结构中均存在共价三键等；②SO、ClO等具有相同的原子数，价电子总数均为26，中心原子采取sp3杂化，价层电子对互斥模型为四面体，中心原子上有1对孤电子对，空间结构为三角锥形。 (2)利用等电子体可以制造新材料，如晶体硅、锗是良好的半导体材料，其等电子体AlP、GaAs也是良好的半导体材料。 4．常见等电子体及空间结构 类型 实例 空间结构 双原子10电子(价电子，下同)的等电子体 N2、CO、NO＋、C、CN－ 直线形 三原子16电子的等电子体 CO2、CS2、N2O、OCN－、NO、N、BeCl2、SCN－ 直线形 三原子18电子的等电子体 NO、O3、SO2 V形 四原子24电子的等电子体 NO、BF3、SO3、CO、BO 平面三角形 五原子32电子的等电子体 SiF4、PO、CCl4、BF、SO 正四面体形 3．(1)仅由第2周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是________和________；________和________。 (2)由短周期元素组成的物质中，与NO互为等电子体的分子有__________和__________。 答案：(1)N2O　CO2　N2　CO　(2)SO2　O3 解析：(1)仅由第2周期元素组成的共价分子，只能是由C、N、O、F组成的N2、CO、N2O、CO2等，而N2与CO的价电子总数均为10，N2O与CO2的价电子总数均为16，且原子数分别相等，符合题意。 (2)只要原子总数相同，各原子价电子数之和也相同，即可互称为等电子体，NO是三原子组成的离子，其价电子数之和为5＋6×2＋1＝18，SO2、O3均为三原子分子，价电子总数为6×3＝18。 4．等电子体的结构相似，如N2和CO互为等电子体。部分等电子体类型、代表物质及对应的空间结构如表所示。 等电子体类型 代表物质 空间结构 四原子24电子等电子体 SO3 平面三角形 四原子26电子等电子体 SO 三角锥形 五原子32电子等电子体 CCl4 正四面体形 六原子40电子等电子体 PCl5 三角双锥形 七原子48电子等电子体 SF6 正八面体形 请回答下列问题： (1)写出下列离子的空间结构： BrO____________，CO____________， ClO____________。 (2)由第2周期元素原子构成，与F2互为等电子体的离子有________。 (3)SF6的空间结构如图1所示，请再按照图1的表示方法在图2中表示出OSF4分子中O、S、F原子的空间位置。已知OSF4分子中O、S间为共价双键，S、F间为共价单键。 答案：(1)三角锥形　平面三角形　正四面体形 (2)O　(3) 解析：(3)OSF4与表中的PCl5互为等电子体，为三角双锥形结构，分子中只含有1个氧原子，结合“已知OSF4分子中O、S间为共价双键，S、F间为共价单键”分析O、S、F原子的空间位置。 1．下列微粒中，含有孤电子对的是(　　) A．SiH4 B．H2O C．CH4 D．NH 答案：B 2．下列分子或离子的价层电子对互斥模型与分子的空间结构相同的是(　　) A．CCl4 B．SO C．NH3 D．H2O 答案：A 3．乙醇分子中氧原子的价电子对数为(　　) A．1 B．2 C．3 D．4 答案：D 解析：乙醇的结构简式为CH3CH2—O—H，氧与氢原子、碳原子成键，由于碳原子只提供一个电子与氧原子成键，故氧原子的价电子对数为＝4。 4．下列各组微粒属于等电子体的是(　　) A．12CO2和14CO B．H2O和NH3 C．N2和13CO D．NO和CO 答案：C 解析：原子总数相同，价电子总数也相同的粒子称为等电子体。 5．(1)计算下列分子中点“·”原子的价电子对数。 ①CCl4__________；②Cl2__________； ③BCl3__________；④PCl3__________。 (2)计算下列微粒中点“·”原子的孤电子对数。 ①H2S __________；②PCl5__________； ③BF3__________；④NH3__________。 答案：(1)①4　②2　③3　④4　(2)①2　②0　③0　④1 课时作业 一、选择题(每小题只有1个选项符合题意) 1．下列关于价层电子对互斥模型的叙述不正确的是(　　) A．价层电子对互斥模型可用来预测分子的空间结构 B．分子中中心原子的价层电子对的相互排斥作用决定了分子的空间结构 C．中心原子上的孤电子对不参与相互排斥作用 D．分子中键角越大，价层电子对之间的斥力越小，分子越稳定 答案：C 解析：中心原子上的孤电子对会占据中心原子周围的空间，并参与相互排斥作用。 2．下列几组微粒互为等电子体的是(　　) ①N2和CO　②NO＋和CN－　③CO2和CS2 ④N2O和CO2　⑤BF3和SO3 A．只有①②③ B．只有④⑤ C．只有①③④ D．①②③④⑤ 答案：D 解析：①N2和CO中，原子总数都为2，价电子总数都为10，二者互为等电子体；②NO＋和CN－中，原子总数都为2，价电子总数分别为5＋6－1＝10和4＋5＋1＝10，二者互为等电子体；③CO2和CS2中均含3个原子，O和S同主族，价电子数相等，二者互为等电子体；④N2O和CO2均含3个原子，价电子总数分别为5×2＋6＝16和4＋6×2＝16，二者互为等电子体；⑤BF3和SO3均含4个原子，价电子总数分别为3＋7×3＝24和6×4＝24，二者互为等电子体。 3．用价层电子对互斥模型预测下列粒子的空间结构是直线形的是(　　) A．PCl3 B．BeCl2 C．NH D．CCl4 答案：B 解析：PCl3是三角锥形，BeCl2是直线形，NH、CCl4是正四面体形。 4．若ABn的中心原子A上没有孤电子对，运用价层电子对互斥模型判断下列说法正确的是(　　) A．若n＝2，则分子的空间结构为V形 B．若n＝3，则分子的空间结构为三角锥形 C．若n＝4，则分子的空间结构为正四面体形 D．以上说法都不正确 答案：C 5．下列分子或离子中与SO有相似结构的是(　　) A．PCl5 B．CCl4 C．NF3 D．N 答案：B 解析：SO的原子数为5，价电子数为32，CCl4的原子数为5，价电子数为4＋4×7＝32，故CCl4与SO有相似结构(均为正四面体形)。 6．下列分子或离子中，中心原子价层电子对互斥模型为四面体形且分子或离子的空间结构为V形的是(　　) A．NH B．PH3 C．H3O＋ D．OF2 答案：D 解析：价层电子对互斥模型为四面体形，则价层电子对数为4，而分子的空间结构为V形，故说明中心原子中有2对孤电子对，符合要求的是D项。 7．根据杂化轨道理论和价层电子对互斥模型，对下列分子或者离子的判断完全正确的是(　　) 选项 化学式 中心原子杂化方式 价层电子对互斥模型 分子或离子的立体构型 A SO2 sp 直线形 直线形 B H2O sp2 四面体形 V形 C NH3 sp3 三角锥形 三角锥形 D SO sp3 四面体形 三角锥形 答案：D 解析：SO2中中心原子S的价层电子对数为2＋×(6－2×2)＝3，有1对孤电子对，采取sp2杂化，价层电子对互斥模型为平面三角形，分子的立体构型是V形，A错误；H2O中中心原子O有2个σ键，含2对孤电子对，杂化轨道数为4，采取sp3杂化，价层电子对互斥模型为四面体形，分子的立体构型为V形，B错误；NH3中中心原子N的价层电子对数为3＋×(5－3×1)＝4，采取sp3杂化，价层电子对互斥模型为四面体形，孤电子对数为1，分子的立体构型为三角锥形，C错误；SO中中心原子S的价层电子对数为3＋×(6＋2－3×2)＝4，则采取sp3杂化，价层电子对互斥模型为四面体形，离子的立体构型为三角锥形，D正确。 8．下列对应关系不正确的是(　　) 选项 A B C D 中心原子所在族 ⅣA族 ⅤA族 ⅣA族 ⅥA族 分子通式 AB4 AB3 AB2 AB2 空间结构 正四面体形 平面三角形 直线形 V形 答案：B 解析：当中心原子在ⅤA族，AB3分子应是三角锥形。 9．B3N3H6与苯互为等电子体，则下列说法不正确的是(　　) A．B3N3H6能发生加成反应和取代反应 B．B3N3H6具有碱性 C．B3N3H6各原子在同一平面上 D．B3N3H6不能使酸性高锰酸钾溶液褪色 答案：B 解析：B3N3H6与苯是等电子体，具有与苯相似的结构，则B3N3H6分子中含有大π键，无双键结构，不能使酸性高锰酸钾溶液褪色，所有原子均在同一平面上，能发生加成反应和取代反应。 10．用VSEPR模型可以判断许多分子或离子的空间结构，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是(　　) A．SO和ClO的空间结构均为三角锥形 B．HCOOH分子中，H—C—O的键角为120° C．BF3分子的键角为120°，SnBr2分子的键角大于120° D．CF4和SF4分子中中心原子的价层电子对数相同 答案：A 解析：SO中S原子的价层电子对数为＝4，空间结构为三角锥形，ClO中Cl原子的价层电子对数为＝4，空间结构为三角锥形，A正确；甲酸分子中中心C原子为sp2杂化，空间结构为平面三角形，由于双键与单键之间的斥力大于单键之间的斥力，因甲酸分子中含有C===O双键，故H—C—O的键角小于120°，B错误；BF3中B原子的价层电子对数为3，无孤电子对，分子空间结构为平面三角形，键角为120°，SnBr2中Sn的价层电子对数为3，有1对孤电子对，分子空间结构为V形，键角小于120°，C错误；CF4分子中C原子的价层电子对数为＝4，SF4分子中S原子的价层电子对数为＝5，D错误。 11．价层电子对互斥(VSEPR)模型是关于分子几何构型的经验规律，该理论认为，分子的稳定结构应使中心原子价电子对之间的斥力最小。如H2O分子中∠H—O—H≈104°30′，下列推断不合理的是(　　) A．NH3分子中∠H—N—H<109°28′ B．H2O分子中∠H—O—H小于H3O＋中∠H—O—H C．已知P4分子为正四面体结构，P4O6中的∠O—P—O小于P4O10中的∠O—P—O D．[Zn(NH3)6]2＋中∠H—N—H小于NH3分子中∠H—N—H 答案：D 解析：NH中N原子最外层没有孤电子对，是正四面体结构，其中∠H—N—H为109°28′，而NH3分子中N原子上有1对孤电子对，所以NH3分子中∠H—N—H<109°28′，A合理；因为H2O中O原子上有2对孤电子对，而H3O＋中O原子上只有1对孤电子对，所以H2O分子中∠H—O—H小于H3O＋中∠H—O—H，B合理；已知P4O6和P4O10的结构分别为和，前者P原子上有1对孤电子对，所以P4O6中的∠O—P—O小于P4O10中的∠O—P—O，C合理；[Zn(NH3)6]2＋中N原子上的孤电子对形成配位键，对N—H键排斥作用减弱，所以∠H—N—H大于NH3分子中∠H—N—H，D不合理。 二、非选择题 12．我国部分城市灰霾天气比较多，引起灰霾的PM2.5微细粒子包含(NH4)2SO4、NH4NO3、有机颗粒物及扬尘等。通过测定灰霾中锌等重金属的含量可知，目前造成我国灰霾天气的主要原因是交通污染。 (1)基态Zn2＋的核外电子排布式为________________。 (2)NO的空间结构是____________。 (3)灰霾中含有大量有毒、有害物质，易引发二次光化学烟雾污染，光化学烟雾中含有NOx、O3、CH2===CH—CHO、HCOOH、 等二次污染物。 ①下列说法正确的是________(填标号)。 A．O3分子与SO2分子互为等电子体 B．CH2===CH—CHO分子中碳原子均采取sp2杂化 C．相同压强下，HCOOH的沸点比CH3OCH3的低 ②1 mol PAN中含σ键的数目为________(设NA表示阿伏加德罗常数的值)。 (4)水分子的VSEPR模型是________，空间结构为____________。 答案：(1)1s22s22p63s23p63d10(或[Ar]3d10) (2)平面三角形　 (3)①AB　②10NA (4)四面体形　V形 解析：(2)NO的中心N原子的价层电子对数为3＋×(5＋1－3×2)＝3，无孤电子对，中心N原子采取sp2杂化，其空间结构为平面三角形。 (3)①C项，HCOOH分子间可以形成氢键，CH3OCH3分子间只有范德华力，氢键的作用强于范德华力，所以HCOOH的沸点比CH3OCH3的高，错误。 13．A、B、C、D、E为短周期元素且它们的原子序数依次增大，A的核外电子总数与其周期序数相同；D原子的L层中，成对电子与未成对电子占据的轨道数相同，并且无空轨道；B原子的L层中未成对电子数与D相同，但还有空轨道；D与E同族。请回答下列问题： (1)A与其他元素形成的二元共价化合物中，一种化合物分子呈三角锥形，该分子的化学式为________，其中心原子的杂化方式为________；A分别与B、C、D形成的共价化合物中既含有极性共价键，又含有非极性共价键的化合物是__________________(填化学式，任意写出三种)。 (2)B～E形成的含氧酸根离子中，其中心原子的价层电子对数为3的酸根离子是________________(填化学式，下同)；酸根离子呈三角锥形结构的是________。 (3)BA4分子的空间结构为________；根据电子云重叠方式的不同，该分子中共价键的类型为________。 (4)B的一种氢化物相对分子质量是26，其分子中σ键和π键的数目之比为________。 答案：(1)NH3　sp3　H2O2、N2H4、C2H4(或其他合理答案) (2)NO、NO、CO　SO　 (3)正四面体形　σ键 (4)3∶2 解析：由“A的核外电子总数与其周期序数相同”可知A是H；由“D原子的L层中，成对电子与未成对电子占据的轨道数相同，并且无空轨道”可知D是O；由“B原子的L层中未成对电子数与D相同，但还有空轨道”可知B是C；由“A、B、C、D、E的原子序数依次增大”可知C是N；由“A、B、C、D、E为短周期元素”和“D与E同族”可知E是S。 (4)B的一种氢化物相对分子质量是26，该氢化物的分子式为C2H2，结构式为CHCH，其分子中σ键和π键的数目之比为3∶2。 14．近日，中国科学院深圳先进技术研究院某研究团队发现，二维铜铟磷硫(CuInP2S6)能作纳米药物，用于未来安全有效的抗SARS­CoV­2治疗，以降低SARS­CoV­2的传染性。 (1)第一电离能：P________S(填“>”或“<”，下同)；键角：PH3________H2S。 (2)SCl2常作消毒剂，其合成途径之一为S4＋4Cl2===4SCl2，S4()中硫原子的杂化类型为________；SCl2分子的VSEPR模型是________。 (3)P4S3可用于制造火柴及火柴盒摩擦面，已知P4S3分子中各原子最外层均满足8电子稳定结构，且该分子中只含有9个σ键，则P4S3的结构式可能为________(写一种即可)。 (4)SO2中心原子的杂化方式是________，用价层电子对互斥理论解释SO2的空间结构不同于CO2的原因：_________________________________________________________ ______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ ________________________________________________________________________。 答案：(1)＞　＞　(2)sp3　四面体形 (3) (4)sp2　SO2中心原子的价层电子对数为3，其中孤电子对数为1，因此SO2是V形分子；CO2中心原子的价层电子对数是2，没有孤电子对，因此CO2是直线形分子 解析：(2)结合S4()结构式可知，其中硫原子形成2个S—S单键和2对孤电子对，故其杂化类型为sp3，SCl2分子中心原子S的价层电子对数为2＋×(6－2×1)＝4，故其VSEPR模型是四面体形。 (3)已知P是15号元素，S为16号元素，则P需形成3个共价键，S需形成2个共价键才能满足P4S3分子中各原子最外层均满足8电子稳定结构，且该分子中只含有9个σ键，则P4S3的结构式可能为。 14 学科网（北京）股份有限公司 $