4.1 分子的空间结构 第2课时（教学课件） 化学苏教版选择性必修2

该高中化学课件聚焦价层电子对互斥模型和等电子原理，通过CO₂、H₂O等分子空间结构差异的提问导入，衔接分子空间结构基础，以问题驱动和实例分析搭建学习支架，引导学生逐步深入。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，通过实验方法介绍、价电子对计算表格及典型范例，帮助学生建构分子构型判断模型，培养证据推理能力。学生能提升空间想象与模型应用能力，教师可依托系统资源优化教学流程。

专题4 分子空间结构与物质性质 第一单元 分子的空间结构 第2课时 价层电子对互斥模型 等电子原理 苏教版2019选择性必修2 等电子原理的性质 2 价层电子对互斥模型 1 知识导航 知识导航 明·学习目标 1.了解价层电子对互斥理论，建立判断分子空间结构的思维模型； 2. 能用等电子原理解释物质的结构和某些性质。 引·新课导入 CO2 直线形 键角180° H2O V形 键角104°30′ 为什么同样都是三原子分子或四原子分子，空间构型却不同呢？ NH3 三角锥形 键角107°18′ 甲醛 平面三角形 键角120° 01 价层电子对互斥模型 探·知识奥秘 一、价层电子对互斥模型 用实验的方法可以测定分子的空间结构 红外光谱 晶体的X射线衍射 核磁共振 NH3 空间结构：三角锥形 键角：107°18′ 氮原子的3个sp3杂化轨道与3个氢原子的1s原子轨道重叠形成3个N-H σ键，其中1个sp3杂化轨道中占有孤电子对。 sp3杂化 2s 2p 探·知识奥秘 一、价层电子对互斥模型 NH3、H2O、CH4三种分子中键角均不同，导致键角差异的原因是什么呢？ 孤电子对： 未用于形成共价键的电子对 探·知识奥秘 一、价层电子对互斥模型 H2O 空间结构：V形 键角为：104°30′ sp3杂化 2s 2p 氧原子的2个sp3杂化轨道与2个氢原子的1s原子轨道重叠形成2个O-H σ键，其中2个sp3杂化轨道中占有孤电子对。 2对孤电子对 探·知识奥秘 一、价层电子对互斥模型 CH4 空间结构：正四面体 键角：109°28′ 碳原子的4个sp3杂化轨道与3个氢原子的1s原子轨道重叠形成4个C-H σ键， sp3杂化 2s 2p 无孤电子对 探·知识奥秘 一、人类对原子结构的认识 思考与讨论 NH3、H2O、CH4三分子中心原子都是sp3杂化，但是为什么分子构型还是有差异？ 1对孤电子对 2对孤电子对 1对孤电子对 猜想：有无孤电子对或孤电子对的对数会影响分子的空间构型。 探·知识奥秘 一、价层电子对互斥模型 为了解释和预测分子的空间结构，科学家在归纳了许多已知的分子空间结构的基础上，提出了一种简单理论模型（价层电子对互斥模型），用以预测简单分子或离子的空间构型。 价层电子对互斥模型（VSEPR模型） 原理：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。 内容:分子的空间结构是中心原子的“价电子对”相互排斥的结果。 一、价层电子对互斥模型 探·知识奥秘 价电子对数 空间结构 2 3 4 直线形 平面三角形 正四面体形 109°28′ 价电子对（n）分布的几何构型 探·知识奥秘 一、价层电子对互斥模型 ABm型分子的价电子对数的计算方法（A是中心原子，B是配位原子） 对于主族元素，等于原子的最外层电子数，如：C为4个，S为6个； 对于阳离子，等于价电子数-离子电荷数，如：NH4+为5-1=4个； 对于阴离子，等于价电子数+|离子电荷数|，如：SO42-为6+2=8个。 中心原子的价电子数如何确定？ 一、价层电子对互斥模型 探·知识奥秘 ABm型分子的价电子对数的计算方法（A是中心原子，B是配位原子） 配位原子的价电子数如何确定？ ①卤素原子、氢原子按提供1个价电子数计算。 ②O、S作为配位原子时按不提供价电子计算。 m: 配位原子的个数 一、价层电子对互斥模型 探·知识奥秘 SO42- ： PCl3 ： 4 2 3 1 × 5 = + = n NH4+ ： 4 2 1 4 1× 5 = - + = n 4 2 0 2 6 = + + = n 计算下列分子、离子的价电子对数 NO2-： 3 2 0 1 5 = + + = n 一、价层电子对互斥模型 探·知识奥秘 分析下列分子的价电子的几何构型和杂化轨道类型。 分子 BeCl2 BF3 CH4 价电子对数 成键电子对数 孤电子对数 价电子的几何构型 (VSEPR模型) 分子的空间构型 2 3 4 2 3 4 0 0 0 直线形 平面三角形 正四面体 直线形 平面三角形 正四面体 (1)对于价层电子对全是成键电子对（或无孤电子对）的分子，价电子对的几何构型（VSEPR模型）与分子的空间构型是一致的。 (2)成键电子对：把一个键（不管是单键还是多键）看做一对成键电子对。 一、价层电子对互斥模型 探·知识奥秘 如果有孤电子对，那又如何判断分子或离子的空间构型呢？ ①计算价层电子对数 ②判断VSEPR模型 ③略去孤电子对得到分子空间结构 化学式 结构式 含孤电子对的VSEPR模型 分子的空间结构模型 H2O NH3 正四面体形 正四面体形 V形 三角锥形 一、价层电子对互斥模型 探·知识奥秘 为什么NH3和H2O的键角比CH4的小呢？ 思考与讨论 109°28′ 107° 105° 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。 价电子 对数 成键电子 对数 孤电子 对数 电子对的 排列方式 VSEPR 模型 分子或离 子的空间 结构 实例 2 2 0 直线形 直线形 BeCl2 3 3 0 平面 三角形 平面三 角形 BF3 V形 PbCl2 2 1 探·知识奥秘 一、价层电子对互斥模型 归纳与总结 价电子 对数 成键 电子 对数 孤电子 对数 电子对的 排列方式 VSEPR 模型 分子或离 子的空间 结构 实例 4 4 0 四面 体形 正四面 体形 CH4、 CCl4 三角 锥形 NH3 3 1 V形 H2O 2 2 探·知识奥秘 一、价层电子对互斥模型 1．填写表格 析·典型范例 分子或离子 中心原子上的孤电子对数 中心原子上的价层电子对数 VSEPR模型 VSEPR模型名称 分子或离子的空间结构名称 H2S NH2- CHCl3 SiF4 2 4 2 4 0 4 0 4 V形 四面体形 正四面体形 V形 四面体形 四面体形 四面体形 正四面体形 2．下列微粒的中心原子的孤电子对数或空间结构错误的是(　　) 析·典型范例 D 02 等电子原理 探·知识奥秘 二、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，性质相似。这一原理称为“等电子体原理”。 N2 CO 分子结构：N2和CO结构非常相似，价电子总数都是10，都是双原子分子，都形成1个σ键和2个π键； 物理性质：熔沸点接近，都难溶于水。 符合等电子原理的微粒互为“等电子体”。 探·知识奥秘 二、等电子原理 二原子10电子的等电子体：N2、CO、CN－、C22－ 二原子11电子的等电子体：NO、O2＋ 三原子16电子的等电子体：CO2、CS2、N2O、CNO－、N3－ 三原子18电子的等电子体：NO2－、O3、SO2 四原子24电子的等电子体：NO3－、CO32－、BF3、SO3 一些常见的等电子体 探·知识奥秘 二、等电子原理 ③等电子原理在制造新材料方面的应用：晶体硅、锗、磷化铝（AlP）、砷化镓（GaAs）互为等电子体，都是良好的半导体材料。 等电子原理的应用 ①判断一些简单分子或离子的立体结构：SiCl4、SiO44-、SO42-互为等电子体，空间结构为正四面体。 ②判断分子的结构性质：CO和N2，它们的分子中价电子总数是10，都形成1个σ键和2个π键，CO的结构式为C≡O，CO和N2键能都较大，性质也相似。 3．等电子体的结构相似，物理性质相似。 析·典型范例 （1）仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是： 和 。 （2）等电子原理又有发展，例如：由短周期元素组成的物质中，与NO2-互为等电子体的分子有 、 。 N2O N2 SO2 O3 和 CO 和 CO2 A．PCl5 B．CCl4 C．NF3 D．N3- 4.已知原子数目和价电子总数相同的离子或分子结构相似，如SO3、NO3-都是平面三角形。那么下列分子或离子中与SO42-有相似结构的是(　　) 析·典型范例 B 第一单元 分子的空间结构 第2课时 价层电子对互斥模型 等电子原理 概念 价电子对计算方法 VSEPR模型 概念 常见等电子体 等电子原理应用 理·核心要点 分子空间构型 A．的空间填充模型： B．的VSEPR模型： C．分子中键的形成过程： D．基态原子的价电子轨道表示式： 1．下列化学用语或图示表达不正确的是（ ） 练·技能实战 B 2．下列说法不正确的是（ ） 练·技能实战 D A．、、轨道相互垂直，但能量相等 B．中B的杂化方式为杂化 C．只要分子的空间结构为平面三角形，中心原子均为杂化 D．键角： 可用于水的杀菌消毒，遇水发生反应：。下列说法错误的是（ ） 练·技能实战 B A．键能： B．的共价键类型为键 C．与的空间结构为V形 D．分子中O的价电子层有2个孤电子对 感谢 您的聆听 THANKS 苏教版2019选择性必修2 选项 微粒 中心原子的孤电子对数 空间结构 A PO 0 正四面体形 B BF3 0 平面三角形 C NO 1 V形 D HClO 2 直线形 $