价层电子对互斥理论

第二节分子的立体构型第1课时价层电子对互斥理论[目标定位]1.认识共价分子结构的多样性和复杂性。2.理解价层电子对互斥理论的含义。3.能根据有关理论判断简单分子或离子的构型。一、常见分子的立体构型1．写出下列物质分子的电子式和结构式，并根据键角确定其分子构型：分子类型化学式电子式结构式键角分子立体构型三原子分子CO2O==C==O180°直线形H2O105°V形四原子分子CH2O约120°平面三角形NH3107°三角锥形五原子分子CH4109°28′正四面体形2.归纳总结分子的立体构型与键角的关系：分子类型键角立体构型实例AB2180°直线形CO2、BeCl2、CS2180°V形H2O、H2SAB3120°平面三角形BF3、BCl3120°三角锥形NH3、H3O＋、PH3AB4109°28′正四面体形CH4、NH＋4、CCl4分子的立体构型(1)分子构型不同的原因：共价键的方向性与饱和性，由此产生的键长、键角不同。(2)依据元素周期律推测立体结构相似的分子，如CO2与CS2、H2O与H2S、NH3与PH3、CH4与CCl4等；CH4和CCl4都是五原子型正四面体，CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3是四面体构型但不是正四面体，而白磷是四原子型正四面体，它与CH4等五原子型正四面体的构型、键角是不同的(P4分子中的键角为60°)。(3)典型有机物分子的立体结构：C2H4、苯(C6H6)、CH2===CH—CH===CH2(丁二烯)、CH2===CH—C≡CH(乙烯基乙炔)等都是平面形分子；C2H2为直线形分子。1．硫化氢(H2S)分子中，两个H—S键夹角都接近90°，说明H2S分子的立体构型为__________；二氧化碳(CO2)分子中，两个C===O键夹角是180°，说明CO2分子的立体构型为__________；四氯化碳(CCl4)分子中，任意两个C—Cl键的夹角都是109°28′，说明CCl4分子的立体构型为____________。答案V形直线形正四面体形解析用键角可直接判断分子的立体构型。三原子分子键角为180°时为直线形，小于180°时为V形。S、O同主族，因此H2S和H2O分子的立体构型相似，为V形。由甲烷分子的立体构型可判断CCl4的分子构型。2．下列各组分子中所有原子都可能处于同一平面的是()A．CH4、CS2、BF3B．CO2、H2O、NH3C．C2H4、C2H2、C6H6D．CCl4、BeCl2、PH3答案C解析题中的CH4和CCl4为正四面体形分子，NH3和PH3为三角锥形分子，这几种分子的所有原子不可能都在同一平面上。CS2、CO2、C2H2和BeCl2为直线形分子，C2H4为平面形分子，C6H6为平面正六边形分子，这些分子都是平面形结构。故选C项。二、价层电子对互斥理论1．价层电子对互斥理论的基本内容：分子中的价电子对——成键电子对和孤电子对由于相互排斥作用，尽可能趋向彼此远离。(1)当中心原子的价电子全部参与成键时，为使价电子斥力最小，就要求尽可能采取对称结构。(2)当中心原子的价电子部分参与成键时，未参与成键的孤电子对与成键电子对之间及孤电子对之间、成键电子对之间的斥力不同，从而影响分子构型。(3)电子对之间的夹角越大，相互之间的斥力越小。2．价层电子对互斥理论与分子立体构型(1)分析下列中心原子中的价电子全部参与形成共价键的分子的立体构型并完成下表(由中心原子周围的原子数n来预测)：ABn立体构型范例n＝2直线形CO2、BeCl2n＝3平面三角形CH2O、BF3n＝4正四面体形CH4、CCl4n＝5三角双锥形PCl5n＝6正八面体形SF6(2)中心原子上有孤电子对(价电子中未参与形成共价键的电子对)的分子的立体构型：中心原子上的孤电子对占据中心原子周围的空间，与成键电子对互相排斥，使分子的立体构型发生变化，如：①H2O为AB2型分子，氧原子上的两对孤电子对参与互相排斥，所以H2O分子的立体构型为V形而不是直线形。②NH3分子中氮原子上有一对孤电子对参与互相排斥，故NH3的立体构型不能为平面三角形。③常见分子的VSEPR模型和空间构型实例σ键电子对数孤电子对数价层电子对数电子对的排列方式VSEPR模型分子的立体构型BeCl2、CO2202直线形直线形BF3、BCl3303平面三角形平面三角形SO221V形CH4、CCl4404四面体形正四面体形NH331三角锥形H2O22V形分子空间构型的确定方法中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋12(a－xb)⇓⇓分子的立体构型——略去孤电子对在价层电子对互斥模型中占有的空间3．用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小。下列判断正确的是()A．SO2、CS2、HI都是直线形的分子B．BF3键角为120°，SnBr2键角大于120°C．COCl2、BF3、SO3都是平面三角形的分子D．PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子答案C解析SO2是V形分子，CS2、HI是直线形的分子，A错误；BF3键角为120°，是平面三角形结构，而Sn原子价电子数是4，在SnBr2中两个价电子与Br形成共价键，还有一对孤对电子，对成键电子有排斥作用，使键角小于120°，B错误；COCl2、BF3、SO3都是平面三角形的分子，键角是120°，C正确；PCl3、NH3都是三角锥形的分子，而PCl5是三角双锥形结构，D错误。4．用价层电子对互斥理论推测下列分子或离子的立体构型：BeCl2________，SCl2________，BF3________，PF3________，NH＋4________，SO2－3________。答案直线形V形平面三角形三角锥形正四面体形三角锥形解析根据各分子的电子式和结构式，分析中心原子的孤电子对数，依据中心原子连接的原子数和孤电子对数，确定VSEPR模型和分子的立体构型。分子或离子中心原子孤电子对数分子或离子的价层电子对数VSEPR模型名称分子或离子立体构型名称结构式BeCl202直线形直线形Cl—Be—ClSCl224四面体形V形BF303平面三角形平面三角形PF314四面体形三角锥形NH＋404正四面体形正四面体形SO2－314四面体形三角锥形分子空间构型的确定方法σ键电子对数＋中心原子上的孤电子对数＝价层电子对数――――――――→价层电子对互斥理论VSEPR模型―――――→略去孤电子对分子的立体构型注意(1)价层电子对互斥构型是价层电子对的立体构型，而分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型，不包括孤电子对。两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对(未用于形成共价键的电子对)，当中心原子上无孤电子对时，两者的构型一致；当中心原子上有孤电子对时，两者的构型不一致。(2)常见的分子立体构型直线形、V形、平面三角形、三角锥形、四面体形等。1．下列分子或离子的中心原子，带有一对孤电子对的是()A．H2OB．BeCl2C．CH4D．PCl3答案D解析方法1：选项中四种物质的电子式依次为。H2O有2对孤电子对，BeCl2和CH4没有孤电子对，PCl3有一对孤电子对。方法2：将选项中各物质的未知数据代入公式：中心原子上的孤电子对数＝12×(a－xb)，经计算知，选项中原子上的孤电子对数依次为2、0、0、1。2．下列分子或离子中，中心原子价层电子对的立体构型为正四面体形且分子或离子的立体构型为V形的是()A．NH＋4B．PH3C．H3O＋D．OF2答案D解析中心原子价层电子对的立体构型为正四面体形，且分子或离子的立体构型为V形的只有3个原子构成的分子或离子，OF2为V形结构。A选项NH＋4是三角锥形的NH3结合了一个H＋，呈正四面体形，B项中PH3为三角锥形，C中H3O＋是V形的H2O结合了一个H＋，呈三角锥形。3．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．0.1molSF5—CF3分子中电子数为8mol答案C解析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；D项，一个分子中有94个电子，错误。4．用价层电子对互斥理论预测下列粒子的立体构型。(1)H2Se____________；(2)BCl3____________；(3)PCl3____________；(4)CO2____________；(5)SO2____________；(6)SO2－4________________。答案(1)V形(2)平面三角形(3)三角锥形(4)直线形(5)V形(6)正四面体形[基础过关]题组一常见分子的立体构型1．下列分子构型为正四面体形的是()①P4②NH3③CCl4④CH4⑤H2S⑥CO2A．①③④⑤B．①③④⑤⑥C．①③④D．④⑤答案C2．下列分子中，所有原子不可能共处在同一平面上的是()A．C2H2B．CS2C．NH3D．C6H6(苯)答案C解析C2H2、CS2为直线形，C6H6为正六边形，NH3为三角锥形，只有C选项的所有原子不可能在同一平面上。3．下列分子的立体构型为平面正三角形的是()A．PCl3B．BCl3C．NH3D．CH2O答案B解析PCl3、NH3中的中心原子P、N各有1对孤电子对，跟周围的三个σ键相互排斥，形成四面体结构，所以这两个分子都为三角锥形；CH2O的立体构型虽为平面三角形，但不是正三角形。题组二分子中价电子对数目的确定4．下列微粒中，含有孤电子对的是()A．SiH4B．H2OC．CH4D．NH＋4答案B解析SiH4、H2O、CH4、NH＋4的电子式分别为，只有H2O分子中的O原子上有2对孤电子对。5．下列微粒的价电子对数正确的是(点“·”的原子为中心原子)()A.C·H44B.C·O21C.B·F32D.S·O32答案A解析对ABm型分子中心原子价电子对数：n＝中心原子的价电子数＋每个配位原子提供的价电子数×m2C·H4中，n＝4＋1×42＝4，A正确；C·O2中，n＝4＋0×22＝2，B不正确；B·F3中，n＝3＋1×32＝3，C不正确；S·O3中，n＝6＋0×32＝3，D不正确。6．下列说法中正确的是()A．NO2、BF3、NCl3分子中没有一个分子中原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构B．P4和CH4都是正四面体形分子且键角都为109°28′C．NH＋4的电子式为，离子呈平面正方形结构D．NH3分子中有一对未成键的孤电子对，它对成键电子的排斥作用较强答案D解析NCl3分子的电子式为，分子中各原子都满足8电子稳定结构，A错误；P4为正四面体形分子，但其键角为60°，B错误；NH＋4为正四面体形结构而非平面正方形结构，C错误；NH3分子电子式为，有一对未成键电子，由于未成键电子对成键电子的排斥作用，使其键角为107°，呈三角锥形，D正确。题组三价层电子对互斥理论及其应用7．下列分子的VSEPR模型与分子的立体构型相同的是()A．CCl4B．SO2－3C．NH3D．H2O答案A8．根据VSEPR模型判断下列各组分子或离子结构相同的是()A．SO2和CO2B．BF3和NH3C．NH3和H2OD．CH4和NH＋4答案D解析A项中，SO2分子中S有一对孤电子对，而CO2分子中没有孤电子对，因此SO2为V形而CO2为直线形；B项中，BF3中B无孤电子对，而NH3中有一对孤电子对，因此其构型分别为平面三角形和三角锥形；C项中，其构型分别为三角锥形和V形；D项中，中心原子的成键情况相同，故分子结构也相同，为正四面体形。9．用价层电子对互斥理论预测H2S和BF3的立体构型，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；平面三角形答案D10．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分子一定为平面正三角形B．若AB3分子中的价电子个数为24