2.2.2 价层电子对互斥理论和等电子原理 课件 2025-2026学年高二上学期化学鲁科版选择性必修2

该高中化学课件围绕价层电子对互斥（VSEPR）理论和等电子原理展开，通过对比CO₂与H₂O、NH₃与CH₂O的空间结构差异设问，结合理论发展背景导入，搭建从问题探究到理论建构的学习支架，梳理核心知识逻辑。 其亮点在于通过公式推导（如价电子对数、孤电子对计算）、表格归纳（空间结构与杂化类型对应表）及实例分析（如CO₂、NH₃的结构判断），以科学思维引导模型建构与证据推理，强化键角比较等探究实践。学生可提升空间想象与逻辑推理能力，教师能依托系统教学工具提高教学效率。

第二章 微粒间相互作用与物质性质 价层电子对互斥理论 和等电子原理 2.2.2 三原子分子CO2和H2O 、 四原子分子NH3和CH2O， 为什么它们的空间 课程导入 结构不同？ 这种理论模型后经吉列斯比和尼霍尔姆在20世纪50年代加以发展， 定名为价层电子对互斥模型， 简 称 VSEPR 1940年， 希吉维克和坡维尔在总结实验事实的基础上提出了一种简单的理论模型， 用以预测简单分子或离子的立体结构。 课程导入 一、 价电子对互斥 （VSEPR） 理论 1. 基本观点 分子的空间结构是中心原子周围的 “价电子对 ”相互排斥的结果。 成键电子对 ( σ键电子对） 中心原子上的孤电子对 处于不同的空间取向且尽可能取向与彼此远离 能量最低、 最稳定 价层电子对 彼此远离 相互排斥 价电子对 对于ABm 型分子或离子： 说明： ①n为中心原子杂化轨道数目 （价电子对数）， n＝2时， 为sp杂化， n＝3时， 为sp2 杂化， n＝4时， 为sp3 杂化。 ②配位原子B为O原子或S原子时， 成键电子数为0； 配位原子为H原子或ⅦA族 （卤族） 元素时， 成键电子数为1。 一、 价电子对互斥 （VSEPR） 理论 2. 价电子对的计算 =中心原子结合的原子数=σ键电子对数 价电子对数= 成键电子对数+ 中心原子上的孤电子对数 =杂化轨道数 一、 价电子对互斥 （VSEPR） 理论 2. 价电子对的计算 =中心原子结合的原子数=σ键电子对数 价电子对数= 成键电子对数+ 中心原子上的孤电子对数 请计算CO2 、 BF3 、 NH4+ 、 CO32- 、 SO42-的价层电子对数并判断中心原子的杂化方式。 2,sp ; 3,sp2 ; 4,sp3 ; 3,sp2 ; 4,sp3 =杂化轨道数 对于ABm 型分子或离子： 一、 价电子对互斥 （VSEPR） 理论 3. 孤电子对的计算 中心原子上的孤电子对数 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。 • a表示中心原子的价电子数； 分子或离子 中心原子 a x b 中心原子上 的孤电子对数 C 4 2 2 (4-2×2)÷2＝0 SO2 S 6 2 2 (6-2×2)÷2＝ 1 2- CO C 4+2＝6 3 2 (6-3 ×2)÷2＝0 一、 价电子对互斥 （VSEPR） 理论 3. 孤电子对的计算 中心原子上的孤电子对数 3 一、 价电子对互斥 （VSEPR） 理论 4. 根据价电子对互斥理论判断分子或离子的空间结果 (1)成键电子对之间的斥力由大到小顺序 三键—三键 ＞ 三键—双键 ＞ 双键—双键＞ 双键—单键＞ 单键—单键。 (2)含孤电子对的斥力由大到小顺序 孤电子对—孤电子对 ≫成键电子对—孤电子对＞ 成键电子对—成键电子。对lp—lp bp—lp bp—bp 一、 价电子对互斥 （VSEPR） 理论 4. 根据价电子对互斥理论判断分子或离子的空间结果 价电子对互斥(VSEPR)理论指的是价电子对的空间结构， 而分 子的空间结构指的是成键电子对的空间结构， 不包括孤电子对。 分子或离子的空间结构 无孤电子对 VSEPR模型 价电子对的空间结构=杂化轨道的空间结构 有孤电子对 分子或离子的空间结构 VSEPR模型略去孤电子 对后的构型 价电子对数 杂化类型 VSEPR模型 孤电子对数 分子的空间结构 实例 2 sp 直线形 0 直线形 HgCl2 、 BeCl2 3 sp2 平面三角形 0 平面三角形 BF3 、 SO3 1 V形 （角形） SO2 4 sp3 四面体形 0 正四面体形/ 四面体形 CH4/CHCl3 1 三角锥形 NH3 、 PH3 2 V形 （角形） H2O 5 如： sp3d 三角双锥形 —— —— PCl5 6 如： sp3d2 八面体形 —— —— SF6 一、 价电子对互斥 （VSEPR） 理论 一、 价电子对互斥 （VSEPR） 理论 4. 根据价电子对互斥理论判断分子或离子的空间结果 2 3 4 5 6 直线形 平面三角形 四面体形 三角双锥形 八面体形 分子或离子的空间结构 杂化轨道类型 四面体形、 三角锥形 sp3 平面三角形 sp2 角形 sp3 或sp2 直线形 sp 四、 杂化轨道类型的判断方法 （补充） 6.根据分子或离子的空间结构判断 计算 找理论模型 略去孤电子对 值得注意的是， 价电子对互斥理论一般不适用于推测过渡金属化合物分子的空间结构。 根据VSEPR模型预测分子结构 一、 价电子对互斥 （VSEPR） 理论 含孤电子对VSEPR模型 价层电子对互斥理论 略去孤电子对数 a 价层电子对数 分子或离子的空间结构 课堂练习 分子或 离子 中心原子的 价电子对数 中心原子杂 化方式 孤电子对数 VSEPR模型 分子或离子的空 间结构 NH3 4 sp3 1 四面体形 三角锥形 H2O 4 sp3 2 四面体形 角形 4 sp3 1 四面体形 三角锥形 3 sp2 1 平面三角形 角形 3 sp2 0 平面三角形 平面三角形 4 sp3 2 四面体形 角形 O3 3 sp2 1 平面三角形 角形 I3 + 4 sp3 2 四面体形 角形 课堂练习 2. 利用价电子对互斥理论推断键角的大小 ①SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角 ＜_(填“>”“<” 或“ = ”, 下同)120 ° 。 ②PCl3 分子中， Cl—P—Cl的键角__＜__ 109 °28′ 。 3. NH3 与CH4 分子中心原子杂化方式相同， 均为 sp3 _杂化， 但NH3 的键角小于CH4 的键角， 原 因是 NH3 分子 中N有一_对孤 电子对，_对成键_ _电_子_对_的_斥_力_作_用_大_，__使_得NH3 分子键 角减 小_。 答题框架： 中心原子杂化方式——键角影响因素是如何作用的——结果 键角大小判断的一般步骤 大本p38 1. 首先看中心原子杂化轨道类型 中心原子杂化轨道类型是决定键角大小的最根本的原因 键角大小： sp3>sp2>sp 键角大小： CH4 > NH3 > H2O 3. 看电负性 键角大小： CBr4 > CCl4 (1)若中心原子相同， 则配位原子电负性越大， 键角越小。 (2)若配位原子相同， 则中心原子电负性越大， 键角越大。 例， H2 O 、 H2 S中， 中 心原子均为sp3 杂化， 分子空间结构均为角形， 由于电 负性： O＞S， 吸引电子的能力： O＞S， 且键长： O—H键<S—H键， 使得H2O 、 H2 S中成键电子对间的斥力逐渐减弱， 键角减小， 即键角： H2O＞H2S。 对于中心原子杂化轨道类型相同的分子， 中心原子所含孤电 子对数目越多， 孤电子对与成键电子对斥力越大， 键角越小。 键角大小判断的一般步骤 大本p38 2. 看中心原子的孤电子对数 键角大小判断的一般步骤 大本p38 4. 同一粒子中不同共价键的键角： 斥力： 双键间＞双键与单键间＞单键间 甲醛中键角： α>β 例： 填空： 杂化方式 (1)CH4 、 BF3 、 CO2键角由大到小的顺序为 CO2>BF3>CH4_。 (2)H2O与H3O＋键角由大到小的顺序为 H3O＋>H2O__ 。 孤电子对 (3)NH3 、 PH3 、 AsH3键角由大到小的顺序为 NH3>PH3>AsH3__。 (4)NF3 与NH3键角由大到小的顺序为_NH3>NF3 _ 。 中心原子电负性配位原子电负性 三、 等电子原理 化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子具有相同的空间结构 和相同的化学性质。 2. 等电子体 满足等电子体原理的分子或离子互称为等电子体。 特点： 互为等电子体的分子或离子， 其中心原子的杂化类型相同， 与成键原子形成的化学键类型相同。 判断方式： 等电子体具有相同的原子总数和价电子总数。 1. 基本观点 三、 等电子原理 例1:SO42- 、 PO43- 通式： AX4 价电子总数：32 中心原子 （S 、 P）杂化类型： sp3 离子空间结构： 四面体形 例2:SO32- 、 ClO3- 通式： AX3 价电子总数：26 （中心原子有1对孤电子对） 中心原子 （S 、 Cl）杂化类型： sp3 离子空间结构： 三角锥形 3. 应用 利用等电子体原理可以推断一些简单分子或离子的空间结构。 （1） CS2 与CO2 互为等电子体， 可推测CS2 的结构式为S==C==S C原子的杂化类型为 sp2 ， 分子空间结构__直 线形__。 (2)PH3 、 AsH3 、 H3O＋ 与NH3 互为等电子体， 可知它们的空间 结构均为三 角锥形_。 三、 等电子原理 (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等)的原子， 如N2 与CO、N;与CNO－ （氰酸根离子） 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 互 为等电子体。 4. 书写等电子体的方法 三、 等电子原理 4. 书写等电子体的方法 (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，如N2 与CO互为等电子体， N2O与CO2也互为等电子体。 判断方式： 等电子体具有相同的原子总数和价电子总数。 三、 等电子原理 5. 常见的等电子体 类型 实例 空间结构 双原子10价电子 N2 、CO 、NO＋ 、C － 、CN- 直线形 三原子16价电子 直线形 三原子18价电子 NO 、O3 、SO2 角形 四原子24价电子 NO 、CO － 、BO － 、SiO － 、BF3 、SO3 平面三角形 四原子26价电子 NF3 、PCl3 、NCl3 、SO - 三角锥形 五原子8价电子 CH4 、NH 、SiH4 正四 面体形 五原子32价电子 SiF4 、CCl4 、BF 、SO － 、PO - 七原子48价电子 SF6 、 PF 、 SiF 、 AlF 正八面体形 4 3 4 2 4 － 3 2 3 2 3 3 3 2 3 － 2 － 2 2 $