高中化学第2章化学键与分子间作用力第2节第2课时价电子对互斥理论等电子原理学案鲁科选修3.docx
《高中化学第2章化学键与分子间作用力第2节第2课时价电子对互斥理论等电子原理学案鲁科选修3.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学第2章化学键与分子间作用力第2节第2课时价电子对互斥理论等电子原理学案鲁科选修3.docx（13页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
高中化学第2章化学键与分子间作用力第2节第2课时价电子对互斥理论等电子原理学案鲁科选修3
第2课时 价电子对互斥理论 等电子原理
[学习目标定位] 理解价电子对互斥理论和等电子原理，能根据有关理论、原理判断简单分子或离子的空间构型。
一 价电子对互斥理论
1．价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．价电子对互斥理论与分子立体构型
（1）分析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、BeCl2
n＝3
平面三角形
CH2O、BF3
n＝4
正四面体形
CH4、CCl4
n＝5
三角双锥形
PCl5
n＝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常见分子的价电子对互斥模型和空间构型
σ键电
子对数
孤电子
对数
价层
电子对
数目
电子对
的排列
方式
价电子对
互斥模型
分子或离
子的立体
构型
实例
2
0
2
直线形
直线形
BeCl2、
CO2
3
0
3
三角形
平面三角形
BF3、BCl3
2
1
V形
PbCl2
4
0
4
四面体形
正四面体形
CH4、CCl4
3
1
三角锥形
NH3
2
2
V形
H2O
[归纳总结]
1．ABm型分子中心原子价层电子对数目的计算方法
ABm型分子（A是中心原子，B是配位原子）中价电子对数n的计算：
n＝
2．在计算中心原子的价电子对数时应注意如下规定
（1）作为配位原子，卤素原子和H原子提供1个电子，氧族元素的原子不提供电子；
（2）作为中心原子，卤素原子按提供7个电子计算，氧族元素的原子按提供6个电子计算；
（3）对于复杂离子，在计算价电子对数时，还应加上负离子的电荷数或减去正离子的电荷数。
如PO中P原子价层电子数应加上3，而NH中N原子的价层电子数应减去1；
（4）计算电子对数时，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；
（5）双键、叁键等多重键作为1对电子看待。
[活学活用]
1．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理论，下列说法正确的是（ ）
A．若n＝2，则分子的空间构型为V形
B．若n＝3，则分子的空间构型为三角锥形
C．若n＝4，则分子的空间构型为正四面体形
D．以上说法都不正确
答案 C
解析 若中心原子A上没有未用于成键的孤电子对，则根据斥力最小的原则，当n＝2时，分子的空间结构为直线形；n＝3时，分子的空间结构为平面三角形；n＝4时，分子的空间结构为正四面体形。
2．下列分子和离子中，中心原子价层电子对的空间构型为四面体形且分子或离子的空间构型为V形的是（ ）
A．NHB．PH3C．H3O＋D．OF2
答案 D
解析 四个选项中的分子或离子中心原子的价层电子对数都为4且空间构型都为四面体形，但只有OF2中心原子结合两个F原子，分子的空间构型为V形。
分子的空间构型与分子中中心原子的价层电子对的空间构型不是一回事。
二 等电子原理
1．比较N2和CO的结构、性质，填写下表空格：
分子
N2
CO
结构
原子数
2
2
电子数
14
14
价电子数
10
10
空间构型
直线形
直线形
性质
沸点/℃
－195.81
－191.49
熔点/℃
－210.00
－205.05
液体密度/g·cm－3
0.796
0.793
2.分析比较N2和CO的结构和性质，你能得出的结论是CO分子和N2分子具有相同的原子总数、相同的价电子数，是等电子体，其性质相近。
3．等电子原理是指化学通式相同、价电子总数相等的分子或离子具有相同的结构特征，它们的许多性质（主要是物理性质）是相近的。
满足等电子原理的分子或离子互称为等电子体。
4．常见的等电子体
类型
实例
空间构型
两个原子10个价电子的等电子体
N2、CO、NO＋、C、CN－
直线形
三个原子16个价电子的等电子体
CO2、CS2、N2O、NCO－、NO、N、SCN－、BeCl2
直线形
三个原子18个价电子的等电子体
NO、O3、SO2
V形
四个原子24个价电子的等电子体
NO、CO、BO、CS、BF3、SO3
平面三角形
五个原子32个价电子的等电子体
SiF4、CCl4、BF、SO、PO
四个σ键，正四面体形
[归纳总结]
1．等电子体判断方法：
化学通式相同，价电子总数相等的分子或离子。
2．等电子体应用：
等电子体的许多性质是相近的，空间构型是相同的。
利用等电子体可以：
（1）判断一些简单分子或离子的空间构型；
（2）利用等电子体在性质上的相似性制造新材料；
（3）利用等电子原理针对某性质找等电子体。
[活学活用]
3．1919年，Langmuir提出等电子原理：
原子总数相同、电子总数相同的分子，互称为等电子体。
等电子体的结构相似、物理性质相近。
（1）根据上述原理，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）此后，等电子原理又有所发展。
例如，由短周期元素组成的微粒，只要其原子总数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称为等电子体，它们也具有相似的结构特征。
在短周期元素组成的物质中，与NO互为等电子体的分子有________、________。
答案
（1）N2 CO CO2 N2O
（2）SO2 O3
解析
（1）仅由第2周期元素组成的共价分子中，即C、N、O、F组成的共价分子，如：
N2与CO电子总数均为14，CO2与N2O电子总数均为22。
（2）依题意，只要原子总数相同，价电子总数也相同，即可互称为等电子体，NO为三原子，其价电子总数为（5＋6×2＋1）＝18，SO2、O3也为三原子，各分子价电子总数均为6×3＝18。
1．价电子对互斥理论、杂化轨道理论应用
2．等电子体化学通式相同，价电子总数相同，其结构相似，物理性质相似。
当堂检测
1．用价电子对互斥模型预测下列粒子的空间构型是直线形的是（ ）
A．PCl3B．BeCl2C．NHD．CCl4
答案 B
解析 PCl3是三角锥形，BeCl2是直线形，NH是正四面体形，CCl4是正四面体形。
2．下列物质中既有极性键，又有非极性键的直线形分子的是（ ）
A．CS2B．CH4
C．CH3CH2ClD．HC≡CH
答案 D
3．能说明CH4分子的5个原子不在同一平面而为正四面体构型的是（ ）
A．两个键之间夹角为109.5°
B．C—H键为极性共价键
C．4个C—H键的键能、键长相同
D．碳的价层电子都形成共价键
答案 A
4．关于CO2与CS2的下列说法正确的是（ ）
A．它们互为等电子体
B．CO2为直线形而CS2为V形
C．它们分子中的化学键类型不同
D．CS2比CO2稳定
答案 A
解析 CO2与CS2的化学通式相同，价电子总数也相同，互为等电子体；二者结构相似，都为直线形的分子；在CO2分子中，C原子与每个O原子均形成两个共价键，一个σ键，一个π键，同样CS2分子中，C原子与每个S原子也形成双键，一个σ键，一个π键，键角都是180°，但由于C===O键长比C===S键长短，C===O键能比C===S键能大，故CO2比CS2稳定。
5．用价电子对互斥模型预测下列粒子的空间结构。
（1）H2Se____________；
（2）OF2____________；
（3）BCl3____________；（4）PCl3____________；
（5）CO2____________；（6）SO2____________；
（7）H3O＋____________；（8）SO____________。
答案
（1）V形
（2）V形 （3）平面三角形 （4）三角锥形 （5）直线形 （6）V形
（7）三角锥形 （8）正四面体形
40分钟课时作业
[基础过关]
一、价电子对互斥理论及其应用
1．用价电子对互斥理论预测H2S和BF3的空间构型，两个结论都正确的是（ ）
A．直线形；三角锥型B．V形；三角锥型
C．直线形；平面三角形D．V形；平面三角形
答案 D
解析 在H2S中，价电子对数为4，若无孤电子对存在，则其应为正四面体构型。
但中心原子S上有两对孤电子对，而且孤电子对也要占据中心原子周围的空间，它们相互排斥，因此H2S为V形结构。
在BF3中，价电子对数为3，其中心原子B上无孤电子对，因此BF3应为平面三角形。
2．对SO3的说法正确的是（ ）
A．结构与NH3相似B．结构与SO2相似
C．结构与BF3相似D．结构与P4相似
答案 C
解析 根据价电子对互斥理论可知，在SO3中，S原子没有孤电子对，但与S原子相连的原子个数为3，因此SO3分子结构呈平面三角形。
3．根据价电子对互斥理论及原子的杂化轨道理论判断NF3分子的空间构型和中心原子的杂化方式为（ ）
A．直线形 sp1杂化B．三角形 sp2杂化
C．三角锥形 sp2杂化D．三角锥形 sp3杂化
答案 D
解析 判断分子的杂化方式要根据中心原子的孤电子对数以及与中心原子相连的原子个数。
在NF3分子中，N原子的孤电子对数为1，与其相连的原子数为3，所以根据理论可推知中心原子的杂化方式为sp3杂化，空间构型为三角锥形，类似于NH3。
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．H2O
C．CH4D．NH
答案 B
解析 SiH4、H2O、CH4、NH的电子式分别为HSi,H、HH、HC,H、[HN,H]＋，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.H4 4B.O2 1C.F3 2D.O3 2
答案 A
解析 对ABm型分子中心原子价电子对数：
n＝
H4中，n＝＝4，A正确；
O2中，n＝＝2，B不正确；
F3中，n＝＝3，C不正确；
O3中，n＝＝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109.5°
C．NH的电子式为[H
升级会员 