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-【新课程学案】2025-2026学年高中化学选择性必修2教师用书word（苏教版）

本高中化学讲义聚焦价层电子对互斥模型和等电子原理核心知识点，系统梳理价电子对类型、计算方法、杂化轨道与分子空间结构的关联，再延伸至等电子体的判断及应用，构建从理论到实践的学习支架。 资料通过乙醇、乙酸分子结构分析等实例，结合多维训练题，培养学生科学思维中的模型建构与证据推理能力，课中辅助教师高效授课，课后助力学生回顾知识、强化练习，有效弥补理解盲点。

第2课时　价层电子对互斥模型　等电子原理 新知探究(一)——价层电子对互斥模型 1.价层电子对互斥模型的基本要点 (1)价电子对:包括成键电子对(又称σ键电子对)和孤电子对。 (2)价电子对之间的相互作用 价电子对存在相互排斥作用,因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。 (3)价电子对分布的几何构型 价电子对数目分别为2、3、4时,价电子对的几何分布分别呈直线形、平面三角形、正四面体结构。 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),分子的价电子对数可以通过下式确定: 价电子对数目(n)= (1)中心原子的价电子数=最外层电子数; (2)配位原子提供的价电子数: ①卤素原子、氢原子按提供1个价电子数计算。如PCl5中n==5。 ②O、S作为配位原子时按不提供价电子计算。 (3)对于复杂离子,在计算价电子对数时,还应加上或减去离子所带的电荷数。如N中n==4,S中n==4。 (4)若剩余1个电子,即出现奇数电子,也把这个单电子当作1对电子处理。如NO2中n=(5-2×2)+2=3。 [微点拨]　双键、三键等多重键作为1对电子看待。 3.价电子对数与中心原子的杂化轨道类型 (1)价电子对数相同,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。即价电子对数=杂化轨道数。 (2)CH4、NH3和H2O分子的价电子对数都是4,中心原子的杂化轨道数目都为4,杂化类型均为sp3杂化,价电子对分布的几何构型均为正四面体。 4.用价层电子对互斥模型推测分子空间结构 (1)价电子对数与配位原子数目相等的ABm型分子的几何构型 对于价层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。 价电子 对数 价电子对的 几何构型 分子的 空间结构 实例 2 直线形 直线形 CO2、BeCl2、CS2 3 平面三角形 平面三角形 BF3、SO3 4 正四面体 正四面体 CH4、CCl4 (2)孤电子对数≠0的分子空间结构 ①孤电子对、成键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。 ②填写下表: 分子 价电子 对数 成键电 子对数 孤电子 对数 分子的空 间结构 键角 同类型 分子 CH4 4 4 0 正四面体 109°28' SiH4、CCl4 NH3 4 3 1 三角锥形 107°18' NF3、PCl3 H2O 4 2 2 V形 104°30' H2S、SCl2 [微点拨]　价层电子对互斥模型指的是包括σ键电子对和孤电子对在内的空间结构;分子的立体结构指的是组成分子的所有原子(只考虑分子内的σ键)所形成的空间结构。若分子中没有孤电子对,价层电子对互斥模型和分子立体结构一致;若分子中有孤电子对,价层电子对互斥模型和分子立体结构不一致。 应用化学　 　　已知乙酸和乙醇的结构如图。下面用“价层电子对相互排斥而尽量远离”的原则快捷地判断它们的分子中的部分基团具有的空间结构。 1.根据图示,结合价层电子对互斥模型分析乙醇分子中C—O—H的空间结构。 提示:在乙醇分子中,羟基上的氧原子有2个成键电子对和2个孤电子对(见图中乙醇结构中的①、②、③、④),价层电子对数是4,共有4个空间取向,氧原子价层电子对相互排斥而远离,呈四面体形,略去中心原子(氧原子)上的孤电子对后可得C—O—H呈V形。 2.根据图示,结合价层电子对互斥模型分析乙酸分子中的空间结构。 提示:在乙酸分子中,中心原子是羰基()上的碳原子,中心原子上的价层电子对均为成键电子对(见图中乙酸结构中的①、②、③),C==O上的成键电子对仅有一个空间取向,因此中心碳原子(羰基碳)的价层电子对共有3个空间取向,相互排斥而远离,呈平面三角形。 3.根据图示,结合价层电子对互斥模型分析乙醇、乙酸分子中的空间结构。 提示:在乙醇、乙酸分子中,甲基上的碳()是中心原子,中心碳原子上的价层电子对数是4,且均为成键电子对,共有4个空间取向,相互排斥而远离,呈四面体形。 [题点多维训练] 1.判断正误(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)孤电子对排斥力大于σ键电子对的排斥力。 (√) (2)所有的三原子分子都是直线形结构。 (×) (3)价电子对的几何构型和相应分子的空间结构是相同的。 (×) (4)SO2与CO2分子的组成相似,故它们的空间结构相同。 (×) 2.下列分子或离子的中心原子上未参与成键的价电子对最多的是 (　　) A.H2O B.HCl C.N D.PCl3 解析:选A　A项,氧原子有2对未成键的价电子对;B项,HCl分子属于AB型分子,没有中心原子;C项,N的中心原子的价电子全部参与成键;D项,磷原子有1对未成键的价电子对。 3.用VSEPR模型预测下列分子结构与H2O相似,都为V形的是 (　　) ①OF2　②BeCl2　③SO2　④CO2 A.①② B.②③ C.①③ D.②④ 解析:选C　OF2中价电子对数为(6+2)=4,其VSEPR模型为四面体形,因含2对孤电子对,故分子结构为V形;SO2价电子对数为(6+0)=3,其VSEPR模型为平面三角形,含有一对孤电子对,分子结构为V形;BeCl2、CO2中,中心原子价电子全部成键,是直线形。 4.下列关于价层电子对互斥模型(VSEPR模型)的叙述中不正确的是 (　　) A.VSEPR模型可用来预测分子的空间结构 B.分子中价层电子对相互排斥决定了分子的空间结构 C.分子中键角越大,价层电子对相互排斥力越小 D.中心原子上的孤电子对不参与相互排斥 解析:选D　价层电子对互斥模型可用来预测分子的空间结构,A正确;分子中价层电子对相互排斥决定了分子的空间结构,B正确;多原子分子内,键角越大,价层电子对相互排斥力越小,C正确;中心原子上的孤电子对参与相互排斥,如H2O中心原子为O,O有2个孤电子对,空间结构为V形,甲烷中心原子为C,无孤电子对,空间结构为正四面体形,D错误。 5.(2025·徐州质量检测)用价层电子对互斥模型完成下列问题(点“·”的原子为中心原子)。 σ键电子对数 孤电子对数 空间结构 H2Se BCl3 PCl3 SO2 S OF2 Cl 答案: σ键电子对数 孤电子对数 空间结构 H2Se 2 2 V形 BCl3 3 0 平面三角形 PCl3 3 1 三角锥形 SO2 2 1 V形 S 4 0 正四面体形 OF2 2 2 V形 Cl 2 2 V形 新知探究(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,这一原理称为“等电子原理”。 2.等电子体 原子数目相同、价电子总数相同的分子或离子互称为等电子体。 3.等电子原理的应用 (1)利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的立体结构,如SiCl4、Si与S互为等电子体,它们的立体结构相同(正四面体)。 (2)应用于制造新材料。 4.寻找等电子体的常用方法 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 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、和CNO-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),如与、N2O和互为等电子体 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 　　[典例]　通常把原子总数和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相似,下列有关说法正确的是 (　　) A.CH4和N互为等电子体,键角均为60° B.N和C互为等电子体,空间结构相似 C.H3O+和PCl3互为等电子体,空间结构相似 D.B3N3H6和苯互为等电子体,B3N3H6分子中不存在“肩并肩”重叠的轨道 [解析]　CH4、N都是正四面体形结构,键角都是109°28',A项错误;N和C的原子总数都是4,价电子总数都是24,二者互为等电子体,空间结构相似,B项正确;H3O+和PCl3的价电子总数不相等,不互为等电子体,C项错误;苯和B3N3H6分子的原子总数都是12,价电子总数都是30,二者互为等电子体,苯分子的结构中存在“肩并肩”重叠的轨道,故B3N3H6分子中也存在“肩并肩”重叠的轨道,D项错误。 [答案]　B |归纳拓展|常见的等电子体 　 类型 实例 空间结构 双原子10电子的等电子体 N2、CO、NO+、 、CN- 直线形 三原子16电子的等电子体 CO2、CS2、N2O、 N、、BeCl2(g) 直线形 三原子18电子的等电子体 N、O3、SO2 V形 四原子24电子的等电子体 N、C、B、C、BF3、SO3(g) 平面三角形 五原子32电子的等电子体 SiF4、CCl4、B、 S、P 正四面体形 [题点多维训练] 1.与N互为等电子体的是 (　　) A.SO2 B.BF3 C.CH4 D.NO2 答案:B 2.等电子体的结构相似、物理性质相似。下列各对粒子中,空间结构相似的是 (　　) A.SO2与O3 B.CO2与NO2 C.CS2与NO2 D.PCl3与BF3 解析:选A　A项中SO2与O3互为等电子体,故结构相似。 3.根据等电子原理:由短周期元素组成的粒子,只要其原子数相同,各原子最外层电子数之和相同,可互称为等电子体,它们具有相似的结构特征。以下各组粒子结构不相似的是 (　　) A.CO和N2 B.O3和N C.CO2和N2O D.N2H4和C2H4 解析:选D　N2H4和C2H4原子数相同,外围电子数分别为14、12,二者不是等电子体,故结构不相似。 4.根据等电子原理,由短周期元素组成的粒子,只要其原子数相同,各原子最外层电子数之和相同,也可互称等电子体,它们也具有相似的结构特征。 (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)在短周期元素组成的物质中,与N互为等电子体的分子有　　　　　。  解析:(1)仅由第2周期元素组成的共价分子中,N2与CO价电子总数均为10,CO2与N2O价电子总数均为16。(2)依题意,只要原子数相同,各原子最外层电子数之和也相同,即可互称等电子体,N为三原子离子,各原子最外层电子数之和为5+6×2+1=18,SO2、O3为三原子分子,各原子最外层电子数之和为6×3=18。 答案:(1)N2　CO　CO2　N2O　(2)SO2、O3 学科网（北京）股份有限公司 $