第二章第二节第课时价层电子对互斥理论.docx
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第二章第二节第课时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
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立体构型。
形形色色的分子[学生用书P21]
常见分子的立体构型
类别
代表分子
结构式
分子的立体构型
双原子分子
HCl、N2
H—Cl、N≡N
直线形
三原子分子
CO2
直线形
H2O
V形
四原子分子
BF3
平面三角形
NH3
三角锥形
五原子分子
CH4
正四面体形
1．能说明CH4分子中的五个原子不在同一平面而呈正四面体结构的是（ ）
A．两个键之间的夹角为109°28′
B．C—H键为极性共价键
C．4个C—H键的键能、键长相同
D．碳原子的价电子都参与成键
答案：
A
2．下列物质中，分子的立体构型与甲烷分子相似的是（ ）
A．CO2 B．H2S
C．PCl3D．SiCl4
答案：
D
1．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
AB2
180°
直线形
CO2、BeCl2、CS2
<180°
V形
H2O、H2S
AB3
120°
平面三角形
BF3、BCl3
<120°
三角锥形
NH3、PH3
AB4
109°28′
正四面体形
CH4、CCl4
2.分子的不同构型及其成因
（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构型：
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。
（2017·长治高二质检）下列分子构型为正四面体的是（ ）
①P4 ②NH3 ③CCl4 ④CH4 ⑤H2S ⑥CO2
A．①③④⑤ B．①③④⑤⑥
C．①③④D．④⑤
[解析] NH3是三角锥形、H2S是V形、CO2是直线形。
[答案] C
CH4是正四面体构型，CH4与Cl2的四种取代产物（CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3、CCl4）中，都是正四面体构型吗？
说明理由。
答案：
不是。
由于C—H键和C—Cl键的键长不相等，所以CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3不是正四面体构型，而CCl4是正四面体构型。
常见分子的立体构型
1．下列分子中的立体结构模型正确的是（ ）
A．CO2的立体结构模型
B．H2O的立体结构模型
C．NH3的立体结构模型
D．CH4的立体结构模型
解析：
选D。
CO2的立体构型为直线形，A不正确；H2O的立体构型为V形，B不正确；NH3的立体构型为三角锥形，C不正确；CH4的立体构型为正四面体形，D正确。
2．下列分子构型与分子中共价键键角对应一定正确的是（ ）
A．直线形分子：
180°
B．平面正三角形：
120°
C．三角锥形：
109°28′
D．正四面体形：
109°28′
解析：
选B。
A项，HCl是直线形分子，因只有一个共价键，故不存在键角，A项错误；氨分子呈三角锥形，键角为107°，C项错误；甲烷与白磷分子均是正四面体形分子，但键角分别为109°28′、60°，D项错误。
价层电子对互斥理论[学生用书P22]
1．价层电子对互斥理论
分子的立体构型是“价层电子对”相互排斥的结果。
2．中心原子上价层电子对的计算
（1）价层电子对
（2）计算
①σ键电子对的计算
由分子式确定，即中心原子形成几个σ键，就有几对σ键电子对。
如H2O分子中，O有2对σ键电子对，NH3分子中，N有3对σ键电子对。
②中心原子上的孤电子对的计算
中心原子上的孤电子对数＝（a－xb）
a．a表示中心原子的价电子数。
对于主族元素：
a＝最外层电子数。
对于阳离子：
a＝中心原子的价电子数－离子的电荷数。
对于阴离子：
a＝中心原子的价电子数＋离子的电荷数（绝对值）。
b．x表示与中心原子结合的原子数。
c．b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＝8－该原子的价电子数。
（3）VSEPR模型与分子或离子的立体构型
σ键电子对数＋孤电子对数＝价层电子对数VSEPR模型分子或离子的立体构型。
分子或离子
孤电子对数
价层电子对数
VSEPR模型名称
分子或离子
的立体构型名称
CO2
0
2
直线形
直线形
SO2
1
3
平面三角形
V形
CO
0
3
平面三角形
平面三角形
H2O
2
4
四面体形
V形
NH3
1
4
四面体形
三角锥形
CH4
0
4
正四面体形
正四面体形
1．判断正误（正确的打“√”，错误的打“×”）。
（1）CH2Cl2分子只有一种，可说明CH4的立体构型为正四面体形。
（ ）
（2）分子的VSEPR模型和相应分子的立体构型是相同的。
（ ）
（3）根据价层电子对互斥理论，H3O＋的立体构型为平面正三角形。
（ ）
（4）SO2分子与CO2分子的组成相似，故它们都是直线形分子。
（ ）
（5）SnBr2分子中Sn—Br键的键角等于180°。
（ ）
答案：
（1）√
（2）× （3）× （4）× （5）×
2．用价层电子对互斥理论预测BF3的立体构型，结论正确的是（ ）
A．直线形 B．V形
C．三角锥形D．平面三角形
解析：
选D。
根据价层电子对互斥理论，BF3中心原子上没有孤电子对，价层电子对数是3，故为平面三角形。
1．利用价层电子对互斥理论判断分子或离子的立体构型解题思路
说明：
（1）若ABn型分子中，A与B之间通过两对或三对电子（即通过双键或三键）结合而成，则价层电子对互斥理论把双键或三键作为一对电子对看待。
（2）价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律：
孤电子对－孤电子对＞孤电子对－成键电子对＞成键电子对－成键电子对。
随着孤电子对数目的增多，成键电子对与成键电子对之间的斥力减小，键角也减小。
如CH4、NH3和H2O分子中的键角依次减小。
2．分子或离子的立体构型的确定
（1）若分子中没有孤电子对，则VSEPR模型和分子的立体构型一致：
ABn
立体构型
范例
n＝2
直线形
CO2
n＝3
平面三角形
CH2O
n＝4
正四面体形
CH4
（2）若分子中有孤电子对，则VSEPR模型和分子的立体构型不一致。
价层电子对互斥理论对几种分子的立体构型的预测如下表：
分子或离子的价层电子对数
中心原子上的σ键电子对数
中心原子上的孤电子对数
VSEPR模型名称
分子或离子的立体构型
分子或离子的立体构型名称
实例
2
2
0
直线形
直线形
CO2
3
3
0
平面三角形
平面三角形
BF3、BCl3、CO
2
1
平面三角形
V形
SO2
4
4
0
四面体形
四面体形
CH4、CCl4、CH3Cl
3
1
四面体形
三角锥形
NH3
2
2
四面体形
V形
H2O
请填写下表：
分子或离子
价层电子对数
中心原子上的孤电子对数
分子或离子的立体构型
OF2
ClF
PCl3
SiCl4
NH
[解析] 依据价层电子对互斥理论判断分子立体构型，通常有以下过程：
（1）用公式计算出中心原子的价层电子对数目。
（2）根据中心原子的价层电子对数，判断价层电子的立体构型。
（3）根据中心原子上存在的孤电子对数，判断出分子的相应立体构型。
[答案]
分子或离子
价层电子对数
中心原子上的孤电子对数
分子或离子的立体构型
OF2
4
2
V形
ClF
4
2
V形
PCl3
4
1
三角锥形
SiCl4
4
0
正四面体形
NH
4
0
正四面体形
NH与NH3的VSEPR模型一致吗？
分子（离子）的立体构型一致吗？
说明理由。
答案：
NH与NH3的价层电子对数都是4，故其VSEPR模型都是四面体形；但NH无孤电子对，离子构型为正四面体形，而NH3有一对孤电子对，分子构型为三角锥形。
利用VSEPR模型判定ABn型分子构型
（1）对于ABn型分子，成键电子对数等于配位原子的原子个数。
（2）分子的中心原子的孤电子对数为0时，VSEPR模型与分子立体构型相同，分子均为空间对称性结构。
（3）分子的立体构型与分子类型有关，如AB2型分子只能为直线形或V形结构，AB3型分子只能为平面正三角形或三角锥形结构。
故由分子类型（ABn型）和孤电子对数能很快确定分子的立体构型。
价层电子对互斥理论的应用
1．若ABn分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对，根据价层电子对互斥理论，下列说法正确的是（ ）
A．若n＝2，则分子的立体构型为V形
B．若n＝3，则分子的立体构型为三角锥形
C．若n＝4，则分子的立体构型为正四面体形
D．以上说法都不正确
解析：
选C。
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，分子的立体结构为直线形；当n＝3时，分子的立体结构为平面三角形；当n＝4时，分子的立体结构为正四面体形。
2．（2017·成都七中高二检测）用价层电子对互斥理论（VSEPR）可以预测许多分子或离子的立体构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断错误的是（ ）
A．SO2、CS2、HI都是直线形的分子
B．BF3键角为120°
C．BF3、SO3都是平面三角形的分子
D．PCl3、NH3都是三角锥形的分子
解析：
选A。
A.SO2中价层电子对数＝2＋×（6－2×2）＝3且含有1对孤电子对，所以SO2为V形结构，CS2、HI为直线形结构，故A错误；B.BF3中价层电子对数＝3＋×（3－3×1）＝3，为平面三角形结构，所以BF3键角为120°，故B正确；C.BF3、SO3中中心原子价层电子对数都是3且不含孤电子对，所以这两种分子都是平面三角形结构，故C正确；D.PCl3、NH3中价层电子对数＝3＋×（5－3×1）＝4且含有1对孤电子对，所以PCl3、NH3均为三角锥形结构，故D正确。
3．
（1）计算下列分子中标“·”原子的价层电子对数：
①CCl4________；②BeCl2________；③BCl3________；④PCl3________。
（2）计算下列分子中标“·”原子的孤电子对数：
①H2S________；②PCl5________；③BF3________；
④NH3________。
答案：
（1）①4 ②2 ③3 ④4
（2）①2 ②0 ③0 ④1
重难易错提炼
用价层电子对互斥理论推测分子或离子立体构型时的常见错误
（1）计算阴、阳离子的中心原子的价层电子对数时未考虑离子所带电荷而计算错误。
（2）由电子式或路易斯结构式判断中心原子价层电子对数时未将双键或三键当作一对价层电子对计算。
（3）不能准确区分和判断
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