第2章 第2节 第2课时 价层电子对互斥模型-【新课程学案】2026-2027学年高中化学选择性必修第二册教师用书word（人教版）

本讲义聚焦高中化学“价层电子对互斥模型”核心知识点，系统梳理价层电子对（σ键电子对与孤电子对）的概念、计算方法，VSEPR模型的空间结构类型（直线形、平面三角形等）及分子空间结构推测步骤，形成从实验探究到模型应用的完整学习支架。 资料通过气球空间伸展、塑料丝电荷排斥等探究活动（科学探究与实践），结合表格清晰呈现价层电子对数与模型的对应关系（科学思维），并联系乙醇、乙酸分子结构分析（化学观念）。课中助力教师引导学生从宏观现象理解微观原理，课后多样化练习（选择、填空、计算）帮助学生巩固知识，查漏补缺。

第2课时　价层电子对互斥模型 新知探究(一)——价层电子对互斥模型 导学设计　 1.气球的空间伸展方向和相对位置 分别把两个、三个、四个吹起的相同的气球紧紧绑在一起,它们在空间的伸展方向将会呈现怎样的结构? 提示:如图所示 2.带相同电荷物体在空间的排斥——最小排斥原理 分别把两束塑料丝用毛皮摩擦,然后抖开,让两束抖开的塑料丝靠近,观察现象,可得出什么结论? 提示:如图所示 同种电荷相互排斥,彼此尽可能远离,保持最大夹角使彼此之间斥力最小。 [系统融通知能] 1.价层电子对互斥模型 价层电子对 分子中的中心原子与结合原子间的σ键电子对和中心原子上的孤电子对 价层电子对 的相互作用 中心原子的价层电子对由于排斥作用,而趋向于尽可能彼此远离而减小斥力 分子的 空间结构 分子尽可能采取对称的空间结构,分子的空间结构是中心原子周围的“价层电子对”相互排斥的结果 2.VSEPR模型(以ABn型为例) 价层电子对数 2 3 4 5 6 VSEPR模型 VSEPR模型名称 直线形 平面三角形 正四面体形 三角双锥形 正八面体形 3.价层电子对数的计算 中心原子价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数。 [微点拨]　多重键只计其中的σ键电子对,不计π键电子对。 (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,就有几个σ键电子对。 微粒 H2O NH3 SO3 S σ键电子对数 2 3 3 4 (2)孤电子对数的计算:孤电子对数=(a-xb)。 ①a表示中心原子的价电子数: 主族元素:a=最外层电子数; 阳离子:a=价电子数-离子的电荷数; 阴离子:a=价电子数+离子的电荷数(绝对值)。 ②x表示与中心原子结合的原子数。 ③b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数(氢为1;其他原子为“8-该原子的价电子数”,等等)。 [题点多维训练] 1.下列有关价层电子对互斥模型的描述正确的是 (　　) A.价层电子对就是σ键电子对 B.孤电子对数由分子式来确定 C.分子的空间结构是价层电子对互斥的结果 D.孤电子对数等于π键数 解析:选C　价层电子对数是σ键电子对数与中心原子上的孤电子对数之和,中心原子上的孤电子对数是指没有成键的价电子对数,其与中心原子价层电子总数、与中心原子结合的原子最多能接受的电子数及与中心原子结合的原子数有关,A、B、D项错误。 2.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。 3.下列分子或离子的中心原子上带有一个孤电子对的是 (　　) ①BeCl2　②SiH4　③NH3　④CH2O　⑤SO2　⑥H2S　 A.①②③⑤⑥　　B.①③ 　C.④⑥ D.③⑤ 解析:选D　根据孤电子对数=(a-xb),可以计算出各微粒中心原子上的孤电子对数分别为0、0、1、0、1、2,故含有一个孤电子对的是③⑤。 4.填写下表: 分子或 离子 中心 原子 a x b 中心原子上的 孤电子对数 价层电 子对数 SO2 NH3 N N C 答案: 分子或 离子 中心 原子 a x b 中心原子上的 孤电子对数 价层电 子对数 SO2 S 6 2 2 1 3 NH3 N 5 3 1 1 4 N N 4 4 1 0 4 N N 6 3 2 0 3 C C 6 3 2 0 3 新知探究(二)——分子或离子空间结构的推测　　　 1.预测分子空间结构的思维过程 2.分子或离子的空间结构推测 价层电子 对数 VSEPR 模型名称 σ键电子 对数 孤电子 对数 电子对的 排列方式 分子或离子的 空间结构 实例 2 直线形 2 0 直线形 BeCl2、CO2 3 三角形 3 0 平面三角形 BF3、N、C 2 1 V形 SO2、、O3、SnBr2 4 四面体形 4 0 正四面体形 CH4、CCl4、N 3 1 三角锥形 NH3、NF3、PH3 2 2 V形 H2O 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.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。 (1)分子的VSEPR模型和相应分子的空间结构是相同的 (×) (2)SO2与CO2的分子组成相似,故它们分子的空间结构相同 (×) (3)所有的三原子分子都是直线形结构 (×) (4)根据价层电子对互斥模型可以判断H3O+与NH3的分子(或离子)的空间结构一致 (√) 2.若ABn的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对,运用价层电子对互斥模型,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 解析:选C　根据价层电子对互斥模型知,若ABn型分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对,若n=2,则分子的空间结构为直线形,故A错误;若n=3,则分子的空间结构为平面三角形,故B错误;若n=4,则分子的空间结构为正四面体形,故C正确。 3.下列分子的空间结构是正四面体形的是 (　　) A.CH4 B.NH3 C.H2O D.C2H4 解析:选A　氨气分子的空间结构是三角锥形,水分子的空间结构是V形,乙烯分子的空间结构是平面形。 4.用VSEPR模型预测下列分子或离子的空间结构,其中不正确的是 (　　) A.N为正四面体形 B.CS2为直线形 C.HCN为折线形(V形) D.PCl3为三角锥形 解析:选C　N、CS2、HCN、PCl3结构中价层电子对数分别为4、2、2、4,VSEPR模型名称分别为正四面体形、直线形、直线形、四面体形,其中前三者中心原子的价电子均参与成键,空间结构就是VSEPR模型,PCl3分子中有1个孤电子对,所以空间结构为三角锥形。 5.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 H2 BCl3 PCl3 SO2 S OF2 Cl 答案: σ键电子对数 孤电子对数 空间结构 H2 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 [课时跟踪检测] 一、选择题 1.关于价层电子对互斥模型说法错误的是 (　　) A.价层电子对包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对 B.分子中键角越大,价层电子对相互排斥力越小,分子越稳定 C.用该理论预测H2S和BF3的空间结构为V形和平面三角形 D.该理论一定能预测出多中心原子的分子、离子或原子团的空间结构 解析:选D　价层电子对包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对,不包含π键中的电子对,A正确。分子中键角越大,价层电子对之间的距离越小,相互排斥力越小,则分子越稳定,B正确。H2S中S原子价层电子对数为2+=4,且含有2个孤电子对,分子呈V形结构;BF3中B原子价层电子对数为3+=3,且不含孤电子对,分子呈平面三角形结构,C正确。该理论不能预测所有分子或离子的空间结构,如:许多过渡金属化合物的几何构型不能用VSEPR模型理论解释,D错误。 2.用价层电子对互斥模型预测H2S和H3O+的空间结构,两个结论都正确的是 (　　) A.直线形;三角锥形 B.V形;三角锥形 C.直线形;平面三角形 D.V形;平面三角形 解析:选B　H2S中心原子S有2个σ键,孤电子对数为=2,中心原子上的价层电子对数为4,空间结构为V形;H3O+中心原子为O,中心原子有3个σ键,孤电子对数为=1,中心原子上的价层电子对数为4,空间结构为三角锥形,故B正确。 3.下列描述正确的是 (　　) A.CO2分子的空间结构为V形 B.Cl的空间结构为平面三角形 C.SF6中每个原子均满足最外层8电子稳定结构 D.SiF4和S的中心原子上无孤电子对 解析:选D　CO2分子中C原子形成2个σ键,孤电子对数为0,为直线形分子;Cl中Cl原子形成3个σ键,孤电子对数为=1,为三角锥形离子;SF6中S原子最外层电子数为6×2=12;SiF4分子中Si原子形成4个σ键,孤电子对数为0,S中S原子形成4个σ键,孤电子对数为=0,D正确。 4.下列粒子的VSEPR模型为四面体形且其空间结构为V形的是 (　　) A.SO2 B.NF3 C.H3O+ D.OF2 解析:选D　二氧化硫分子中硫原子的价层电子对数为3,孤电子对数为1,则分子的VSEPR模型为平面三角形,空间结构为V形,A错误;三氟化氮分子中氮原子的价层电子对数为4,孤电子对数为1,则分子的VSEPR模型为四面体形,空间结构为三角锥形,B错误;水合氢离子中氧原子的价层电子对数为4,孤电子对数为1,则离子的VSEPR模型为四面体形,空间结构为三角锥形,C错误;OF2分子中价层电子对数为4,孤电子对数为2,则分子的VSEPR模型为四面体形,空间结构为V形,D正确。 5.N(NO2)3可作为高效火箭推进剂,结构简式如图所示,已知该分子中N—N—N键角都是108.1°,下列有关N(NO2)3的说法正确的是 (　　) A.N(NO2)3分子是平面三角形 B.分子中四个氮原子共平面 C.该分子中氮原子之间形成π键 D.15.2 g该物质含有6.02×1023个原子 解析:选D　N(NO2)3的分子结构与NH3相似,分子中四个氮原子构成三角锥形而不共面,该分子中氮原子之间形成σ键,A、B、C项错误。因为1个N(NO2)3分子含有10个原子,15.2 g该物质即0.1 mol,含有6.02×1023个原子,D项正确。 6.氯的含氧酸根离子有ClO-、Cl、Cl、Cl等,关于它们的说法中不正确的是 (　　) A.ClO-中Cl显+1价 B.Cl的空间结构为直线形 C.Cl的空间结构为三角锥形 D.Cl是S的等电子体 解析:选B　Cl的空间结构为V形。 7.下列说法正确的是 (　　) A.NO2分子的空间结构为直线形 B.P分子的空间结构为正四面体形 C.甲烷与氯气反应生成的四种氯代物的空间结构都是正四面体形 D.HCHO价层电子对互斥模型是平面三角形,空间结构是三角锥形 解析:选B　NO2分子的空间结构是V形,A错误;P分子的空间结构为正四面体形,B正确;甲烷与氯气反应生成的四种氯代物中,只有CCl4的空间结构是正四面体形,C错误;HCHO分子的价层电子对互斥模型呈平面三角形,分子的空间结构为平面三角形,D错误。 8.短周期主族元素A、B可形成AB3分子,下列有关叙述正确的是 (　　) A.若A、B为同一周期元素,则AB3分子不一定为平面三角形 B.若AB3分子中的价层电子数为24个,则AB3分子不是平面三角形 C.若A、B为同一主族元素,则AB3分子一定为三角锥形 D.若AB3分子为三角锥形,则AB3分子一定为NH3 解析:选A　若为PCl3,则分子为三角锥形,A正确;BF3满足要求,为平面三角形,B错误;若分子为SO3,则为平面三角形,C错误;分子不一定为NH3,也可能为NF3等,D错误。 9.据报道,大气中存在一种潜在的温室气体SF5—CF3,虽然其数量有限,但它是已知气体中吸热最高的气体。关于SF5—CF3的说法正确的是 (　　) A.分子中有σ键也有π键 B.所有原子在同一平面内 C.CF4与CH4都是正四面体结构 D.0.1 mol SF5—CF3分子中电子数为8 mol 解析:选C　A项,分子中都是σ键,无π键,错误;B项,碳原子与其相连的四个原子形成四面体结构,不可能所有原子共平面,错误;D项,一个分子中有94个电子,错误。 10.我国科学家成功合成了世界上首个五氮阴离子盐(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表),经X射线衍射测得化合物R的晶体结构,其局部结构如图所示。从结构角度分析,R中两种阳离子不同之处为 (　　) A.中心原子的VSEPR模型 B.中心原子的价层电子对数 C.空间结构 D.共价键类型 解析:选C　R中两种阳离子分别是H3O+、N,二者的中心原子的VSEPR模型都是四面体形,中心原子的价层电子对数都是4,都是共价键,H3O+、N的空间结构分别为三角锥形、正四面体形。 11.短周期非金属元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,基态X原子的未成对电子数是其所在周期中最多的,基态W原子的电子总数是其最高能级电子数的4倍。这四种元素与Xe元素组成的化合物的结构如图所示。下列说法正确的是 (　　) A.最简单氢化物的沸点:Y>Z>X B.XZ3和WY3的VSEPR模型相同 C.电负性:Z>W>Y D.最高价含氧酸的酸性:Z>X 解析:选A　短周期非金属元素X、Y、Z、W的原子序数依次增大,W能形成6个共价键,所以W最外层有6个电子,基态W原子的电子总数是其最高能级电子数的4倍,W是S元素;Z能形成1个共价键,Z是F元素;Y形成2个共价键,Y是O元素;基态X原子的未成对电子数是其所在周期中最多的,X是N元素。最简单氢化物的沸点:H2O>HF>NH3,故A正确。NF3中N原子价电子对数是4,所以VSEPR模型是四面体形,SO3中S原子价电子对数是3,所以VSEPR模型是平面三角形,故B错误。同周期主族元素从左到右电负性增强,则电负性:F>O,同主族元素从上到下电负性减弱,则电负性:O>S,因此电负性:F>O>S,故C错误。F不存在最高价含氧酸,N的最高价含氧酸为硝酸,硝酸为强酸,故D错误。 二、非选择题 12.(8分)(1)利用VSEPR模型推断分子或离子的空间结构。 Cl:　　　　　;CS2:　　　　;AlBr3(共价分子):　　　　　　。  (2)有两种活性反应中间体粒子,它们的粒子中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种微粒的球棍模型,写出相应的化学式: 　　　　 　　　　　　　　　　　　　  (3)按要求写出第二周期非金属元素的原子构成的中性分子的化学式。 平面三角形分子　　 　,三角锥形分子　　　　,四面体形分子　　　　。  解析:(1)Cl是AB4型,成键电子对数是4,为正四面体形。CS2是AB2型,成键电子对数是2,是直线形。AlBr3是AB3型,成键电子对数是3,是平面三角形。(2)AB3型,中心原子无孤电子对的呈平面三角形,有1个孤电子对的呈三角锥形,所以化学式分别是C、C。(3)第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式,呈三角锥形的是NF3,呈平面三角形的是BF3,呈四面体形的是CF4。 答案:(1)正四面体形　直线形　平面三角形 (2)C　C　(3)BF3　NF3　CF4 13.(10分)短周期元素D、E、X、Y、Z的原子序数逐渐增大,它们的最简单氢化物分子的空间结构依次是正四面体形、三角锥形、正四面体形、V形、直线形。回答下列问题: (1)Z的氢化物的结构式为　　　　　　,HZO分子的中心原子价层电子对数的计算式为　　　　　　　　　　　　　　　　,该分子的空间结构为　　　　。  (2)Y的价层电子排布式为　　　　　　,Y的最高价氧化物的VSEPR模型为　　　　　　。  (3)X与Z形成的最简单化合物的化学式是　　　　,该分子中的键角是　　　　　　。  (4)D、E的最简单氢化物的分子空间结构分别是正四面体形与三角锥形,这是因为　　　　　(填字母)。  a.两种分子的中心原子的价层电子对数不同 b.D、E的非金属性不同 c.E的氢化物分子中有一个孤电子对,而D的氢化物分子中没有 解析:由题意可推出D、E、X、Y、Z分别为C、N、Si、S、Cl。HClO中氧原子是中心原子,价层电子对数=2+×(6-1×1-1×1)=4,所以HClO分子的空间结构为V形。SO3中硫原子的价层电子对数为3,VSEPR模型为平面三角形。SiCl4是正四面体形结构,键角为109°28'。CH4、NH3的中心原子的价层电子对数均为4,分子的空间结构不同的根本原因是NH3分子中有1个孤电子对而CH4分子中没有孤电子对,分子结构与元素的非金属性强弱无关。 答案:(1)H—Cl　2+×(6-1×1-1×1)　V形　(2)3s23p4　平面三角形　(3)SiCl4　109°28'　(4)c 14.(12分)20世纪50年代科学家提出价层电子对互斥模型(简称VSEPR模型),用于预测简单分子的空间结构。其要点可以概括为 Ⅰ.用AXnEm表示只含一个中心原子的分子组成,A为中心原子,X为与中心原子相结合的原子,E为中心原子最外层未参与成键的电子对(称为孤电子对),(n+m)称为价层电子对数。分子中的价层电子对总是互相排斥,均匀地分布在中心原子周围的空间。 Ⅱ.分子的空间结构是指分子中的原子在空间的排布,不包括中心原子未成键的孤电子对。 Ⅲ.分子中价层电子对之间的斥力的主要顺序为 ⅰ.孤电子对之间的斥力>孤电子对与共用电子对之间的斥力>共用电子对之间的斥力; ⅱ.双键与双键之间的斥力>双键与单键之间的斥力>单键与单键之间的斥力; ⅲ.X原子得电子能力越弱,A—X形成的共用电子对之间的斥力越强; ⅳ.其他。 请仔细阅读上述材料,回答下列问题: (1)由AXnEm的VSEPR模型填写下表: n+m 2 ①　　　  VSEPR模型 ②　　　  正四面体形 价层电子对之间 的理想键角 ③　　　  109°28' (2)请用VSEPR模型解释CO2为直线形分子的原因: 　。  (3)H2O分子的空间结构为　　　　,请你预测水分子中∠H—O—H的大小范围并解释原因: 　　。  (4)SO2Cl2和SO2F2都属于AX4E0型分子,SO之间以双键结合,S—Cl、S—F之间以单键结合。请你预测SO2Cl2和SO2F2分子的空间结构:　　　　　　　　。SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl　　　　(填“<”“>”或“=”)SO2F2分子中∠F—S—F。  解析:(2)CO2中C的价层电子对数为2+×(4-2×2)=2,由VSEPR模型知,两对电子对应尽量远离,故为直线形结构,即CO2分子为直线形分子。(3)H2O分子中中心O原子的价层电子对数为2+×(6-2×1)=4,共有4对价层电子对分占不同的位置。它们同样要尽量远离,故它的构型为四面体形(含两个未成键电子对),故H2O为V形结构。(4)中心原子S原子的价层电子对数均为4+(6-2×2-2×1)=4,共有4对价层电子对,它们应尽量远离,故为四面体结构,由于周围原子的半径不同,故它们的构型为变形的四面体形;由于Cl的原子半径大于F的原子半径,Cl原子间的排斥力大于F原子间的排斥力,故Cl—S—Cl的键角大于F—S—F的键角。 答案:(1)①4　②直线形　③180°　(2)CO2中C原子的价层电子对数为2,由VSEPR模型知,两对电子对应尽量远离,故为直线形结构　(3)V形　∠H—O—H的大小应略小于109°28',因为H2O分子中中心O原子价层电子对数为4,分占不同的位置,它们同样要尽量远离,故它的空间结构为四面体形,但是由于两个未成键电子对的排斥作用,导致∠H—O—H略小于109°28'　(4)变形的四面体形　> 学科网（北京）股份有限公司 $