学年人教版选修3 第二章 第二节 分子的立体构型 第1课时 学案Word格式文档下载.docx

学年人教版选修3 第二章 第二节 分子的立体构型 第1课时 学案Word格式文档下载.docx

《学年人教版选修3 第二章 第二节 分子的立体构型 第1课时 学案Word格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《学年人教版选修3 第二章 第二节 分子的立体构型 第1课时 学案Word格式文档下载.docx（18页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

1

价层电子对数

V形

三角锥形

SO2

H2O

NH3

[自我检测]

1.判断正误，正确的打“√”；

错误的打“×

”。

（1）所有的三原子分子都是直线形结构。

（　　）

（2）所有的四原子分子都是平面三角形结构。

（3）五原子分子的空间构型都是正四面体。

（4）P4和CH4都是正四面体分子且键角都为109°

（5）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。

（6）VSEPR模型和分子的立体构型，二者可能是不同的。

答案　

（1）×

（2）×

　（3）×

　（4）×

　（5）√　（6）√

2.H2O的中心原子上有________对孤电子对，与中心原子上的________键电子对相加等于________，它们相互排斥形成________形VSEPR模型。

略去VSEPR模型中的中心原子上的孤电子对，因而H2O分子呈________形。

答案　2　σ　4　四面体　V

3.用价层电子对互斥模型预测下列粒子的立体结构。

（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

提升一　常见分子的构型

【例1】　下列分子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　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。

答案　D

【名师点拨】

1.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

三原子分子

CO2

O===C===O

四原子分子

BF3

五原子分子

CH4

2.分子的立体构型与键角的关系

分子类型

键角

立体构型

AB2

180°

CO2、BeCl2、CS2

＜180°

H2O、H2S

AB3

120°

BF3、BCl3

＜120°

NH3、H3O＋、PH3

AB4

109°

28′

CH4、NH、CCl4

【深度思考】

1.分子的立体构型与化学式有必然联系吗？

提示　没有。

AB2（或A2B）型分子可能是直线形分子，也可能是V形分子，AB3（或A3B）型分子可能是平面三角形分子，也可能是三角锥形分子，AB4型分子一定是正四面体形分子。

2.分子的稳定性与分子的空间构型有关系吗？

提示　分子的稳定性与分子的空间构型有关。

如C6H12有船式和椅式两种空间构型，其中椅式结构更稳定。

【变式训练】

1.下列分子的立体构型为正四面体形的是（　　）

①P4　②NH3　③CCl4　④CH4　⑤H2S　⑥CO2

A.①③④⑤B.①③④⑤⑥

C.①③④D.④⑤

解析　NH3的立体构型是三角锥形、H2S的立体构型是V形、CO2的立体构型是直线形，故选C。

答案　C

2.六氟化硫分子呈正八面体形（如图所示），在高电压下仍有良好的绝缘性，在电器工业方面有着广泛的用途，但逸散到空气中会引起温室效应。

下列有关六氟化硫的推测正确的是（　　）

A.六氟化硫易燃烧生成二氧化硫

B.六氟化硫中各原子均达到8电子稳定结构

C.六氟化硫分子中的S—F键都是σ键，且键长、键能都相等

D.六氟化硫分子是极性分子

解析　SF6分子中，S和F的化合价分别是＋6和－1，S的化合价已达到最高价，不会再升高，而F的氧化性比O强，所以六氟化硫不易燃烧，A错误；

SF6分子中的硫原子并不是8电子稳定结构，氟原子满足8电子稳定结构，B错误；

SF6分子中只有S—F极性共价单键，均为σ键，具有正八面体立体构型的SF6是非极性分子。

3.下列说法中，正确的是（　　）

A.由分子构成的物质中一定含有共价键

B.形成共价键的元素不一定是非金属元素

C.正四面体结构的分子中的键角一定是109°

D.CO2和SO2都是直线形分子

解析　由分子构成的物质中不一定有共价键，如He；

AlCl3中Al与Cl间以共价键结合，但Al为金属元素；

P4为正四面体结构，键角为60°

；

CO2分子的中心原子无孤电子对，为直线结构，而SO2分子的中心原子有孤电子对，为V形结构。

答案　B

提升二　利用价层电子对互斥理论判断分子或离子的立体构型

【例2】　氮元素和硫元素形成的含氧酸中，分子的中心原子的价层电子对数为3的酸是________；

酸根呈三角锥形结构的酸是________（填化学式）。

解析　氮元素和硫元素形成的含氧酸有HNO2、HNO3、H2SO3、H2SO4。

由于H＋没有电子，所以HNO2与NO、HNO3与NO、H2SO3与SO、H2SO4与SO中中心原子的价层电子对数和杂化轨道类型是相同的。

离子

价层电子对数（σ对＋孤对）

NO

2＋1＝3

3＋0＝3

SO

3＋1＝4

4＋0＝4

答案　HNO2、HNO3　H2SO3

1.价层电子对互斥理论的基本要点

（1）ABn型分子或离子的立体构型取决于中心原子A价层电子对（包括成键电子对即σ键电子对和孤电子对）的相互排斥作用，分子的立体构型采取价层电子对相互排斥作用最小的那种结构。

（2）若价层电子对全部是成键电子对（即σ键电子对），为使价层电子对之间斥力最小则尽可能采取对称立体结构，若价层电子对包含孤电子对时，则孤电子对与成键电子对之间、孤电子对之间和成键电子对之间的排斥作用不同，从而影响分子或离子的立体构型。

（3）ABn型分子或离子价层电子对数目和价层电子对立体构型的关系：

VSEPR模型名称

分子或离子立体构型

四面体形

2.利用VSEPR模型确定ABn型分子或离子立体构型的步骤

（1）确定中心原子A的价层电子对数目

①σ键电子对数的确定方法：

由分子式确定。

如H2O分子中的中心原子为O，O有2对σ键电子对。

NH3中的中心原子为N，N有3对σ键电子对。

②中心原子上的孤电子对数的确定方法：

中心原子上的孤电子对数＝（a－xb）

a表示中心原子的价电子数；

对主族元素：

a＝最外层电子数；

对于阳离子：

a＝价电子数－离子电荷数；

对于阴离子：

a＝价电子数＋|离子电荷数|。

x表示与中心原子结合的原子数。

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中心原子A价层电子对数＝σ键电子对数（成键电子对数）＋中心原子上的孤电子对数。

（2）确定VSEPR模型（价电子对立体构型）

根据中心原子A的价层电子对数，找出对应的VSEPR模型

价层电子对数（n）

VSEPR模型

（3）确定分子或离子的立体构型

①若中心原子A无孤电子对，则分子或离子的立体构型为价层电子对的立体构型（VSEPR模型）。

②若中心原子A有孤电子对，则分子或离子的立体构型为略去中心原子孤电子对后的成键电子对的立体构型。

1.价层电子对互斥模型与分子的立体构型一致吗？

提示　不一定。

（1）价层电子对互斥模型（VSEPR模型）指的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。

（2）当中心原子无孤电子对时，分子的立体构型与价层电子对的立体构型一致；

当中心原子有孤电子对时，分子的立体构型与价层电子对的立体构型不一致。

2.分析总结ABn型分子或离子构型的基本思路是什么？

提示　确定ABn型分子或离子立体构型的思路

σ键电子对数＋中心原子上的孤电子对数＝中心原子上的价层电子对数

分子或离子的立体构型。

4.下列分子或离子中，不含孤电子对的是（　　）

A.H2OB.H3O＋

C.NH3D.NH

解析　分别写出其电子式

，即可得出答案。

5.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

解析　H2S分子中心原子S有未用于形成共价键的孤电子对，占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥使H2S分子呈V形；

而BF3分子中心原子B的价电子都用于形成共价键，故BF3是平面三角形。

6.用价层电子对互斥理论推测下列分子或离子的空间构型：

BeCl2________，SCl2________，BF3________，

PF3________，NH________，SO________。

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模型和分子的空间构型。

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

分子或离子空间构型名称

BeCl2

SCl2

PF3

NH

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

7.

（1）硫化氢（H2S）分子中，两个H—S键的夹角接近90°

，说明H2S分子的立体构型为________。

（2）二氧化碳（CO2）分子中，两个C===O键的夹角是180°

，说明CO2分子的立体构型为________。

（3）能说明CH4分子不是平面四边形，而是正四面体结构的是________（双选）。

a.两个键之间的夹角为109°

b.C—H键为极性共价键

c.4个C—H键的键能、键长都相等

d.二氯甲烷（CH2Cl2）只有一种（不存在同分异构体）

解析　

（1）、

（2）中可由键角直接判断分子的立体构型。

（3）五原子分子CH4可能有平面四边形和正四面体形两种立体构型，不管为哪种，b、c两项都成立；

若为前者，则键角为90°

，CH2Cl2有两种：

若为后者，则键角为109°

28′，CH2Cl2只有一种。

答案　

（1）V形　

（2）直线形　（3）ad

课时作业

基础题组

1.下列有关描述正确的是（　　）

A.NO为V形分子

B.ClO的立体构型为平面三角形

C.NO的VSEPR模型、立体构型均为平面三角形

D.ClO的VSEPR模型、立体构型相同

解析　NO中N原子的价层电子对数＝3＋×

（5－2×

3＋1）＝3，没有孤电子对，故A项错误；

C项正确；

ClO中氯原子的价层电子对数＝3＋×

（7－3×

2＋1）＝4，有1对孤电子对，VSEPR模型为四面体形而立体构型为三角锥形，B、D项错误。

2.下列分子的立体结构错误的是（　　）

A.SO2：

B.NH3：

C.CS2：

D.CH4：

解析　NH3的立体结构是三角锥形，B项错误。

3.下列分子构型与分子中共价键键角对应正确的是（　　）

A.直线形分子：

B.平面三角形：

C.三角锥形：

D.正四面体形：

解析　A项，HCl也是直线形分子，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。

4.下列有关价层电子对互斥理论的描述正确的是（　　）

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.分子的立体构型是价层电子对互斥的结果

D.孤电子对数等于π键数

解析　价层电子对数是σ键数与孤电子对数之和，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。

5.S2Cl2的结构式为Cl—S—S—Cl，下列有关该分子的说法正确的是（　　）

A.每个中心原子上有3对孤电子对

B.属于直线形分子

C.分子中共有10对未成键电子对

D.分子中含有三个π键

解析　S2Cl2分子的中心原子是硫，硫原子、氯原子分别有2对、3对未成键电子对，A项错误，C项正确；

该分子的每个中心原子形成2个σ键且有2对孤电子对，故S2Cl2不可能是直线形分子，B项错误；

单键均是σ键，D项错误。

6.硫化羰（分子式为COS）是一种有臭鸡蛋气味的无色气体，可视为由一个硫原子取代了CO2分子中的一个氧原子后形成的，下列有关硫化羰的说法正确的是（　　）

A.硫化羰的结构式为C===O===S

B.分子中三个原子位于同一直线上

C.中心原子价层电子对数为4

D.分子是V形结构

解析　由题干信息可知，硫化羰的中心原子是碳，结构式为O===C===S，中心原子价层电子对数是2，属于直线形分子，故B项正确。

7.有X、Y两种活性反应中间体微粒，均含有1个碳原子和3个氢原子，其球棍模型如图所示：

（X），

（Y）。

下列说法错误的是（　　）

A.X的组成为CH

B.Y的组成为CH

C.X的价层电子对数为4

D.Y中键角小于120°

解析　由图可知，X为平面三角形结构，其碳原子应该有三对价层电子对，其组成为CH，A项正确，C项错误；

Y为三角锥形结构，其碳原子有四对价层电子对，故其组成为CH，键角比120°

小，B、D项正确。

8.下列有关NH3和BF3的说法正确的是（　　）

A.NH3和BF3的立体构型都是三角锥形

B.NH3中N原子上有1对孤电子对，BF3中B原子上无孤电子对

C.NH3和BF3形成的化合物NH3·

BF3中各原子都达到8电子稳定结构

D.NH3和BF3的中心原子的价层电子对数均为4

解析　A项，BF3的立体构型为平面三角形，错误；

B项，NH3中N原子上的孤电子对数＝×

（5－3×

1）＝1，BF3中B原子上的孤电子对数＝×

（3－3×

1）＝0，正确；

C项，NH3·

BF3中氢原子形成2电子稳定结构，错误；

D项，BF3中B原子的价层电子对数为3＋0＝3，错误。

9.三原子分子或离子的常见立体构型有________形与________形两种；

四原子分子或离子的常见立体构型有________形、________形等；

五原子分子或离子最常见的立体构型是________形；

硫化氢分子中，两个H—S键的键角接近90°

，H2S分子的空间构型为________形；

二氧化碳分子是直线形分子，则分子中的键角呈________；

甲烷分子中，两个相邻C—H键的夹角是109°

28′，说明CH4分子的空间构型为________形。

解析　组成确定的微粒，其空间构型既与中心原子的σ键电子对数有关，也与中心原子是否存在孤电子对有关，由于这些微粒的中心原子有些有孤电子对，有些则没有，故它们的立体构型有所不同。

答案　直线　V　平面三角　三角锥　四面体　V　180°

　正四面体

10.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构型依次是正四面体形、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______________________________________________________________________

_____________________________________________________________________，

该分子的立体构型为____________________________________________________________________。

（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构型分别是正四面体形与三角锥形，这是因为________（填序号）。

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对孤电子对，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，SO3中硫原子的价层电子对数为3，VSEPR模型为平面三角形。

SiCl4是正四面体结构，键角为109°

CH4、NH3的中心原子价层电子对数均为4，分子构型不同的根本原因是NH3分子中有孤电子对而CH4分子中没有，分子构型与元素的非金属性强弱无关。

答案　

（1）H—Cl　2＋×

1）＝4　V形

（2）3s23p4　平面三角形　（3）SiCl4　109°

28′　（4）c

能力题组

11.

（1）有下列分子或离子：

①CS2，②PCl3，③H2S，④CH2O，⑤H3O＋，⑥NH，⑦BF3，⑧SO2。

粒子的立体构型为直线形的有________（填序号，下同）；

粒子的立体构型为V形的有________；

粒子的立体构型为平面三角形的有________；

粒子的立体构型为三角锥形的有________；

粒子的立体构型为正四面体形的有________。

（2）若ABn的中心原子上有一对孤电子对未能成键，当n＝2时，其立体构型为________；

当n＝3时，其立体构型为________。

（3）俗称光气的氯代甲酰氯分子（COCl2）为平面三角形，但C—Cl键与C===O键之间的夹角为124.3°

C—Cl键与C—Cl键之间的夹角为111.4°

，解释其原因：

_____________________________________________________________________

____________________________________________________________________。

（4）氮可以形成多种离子，如N3－、NH、N、NH、N2H、N2H等，已知N2H与N2H是由中性分子结合质子形成的，类似于NH，因此有类似于NH的性质。

①写出与N互为等电子体的物质的化学式：

________（两种）。

②预测下列微粒的立体构型：

NH：

________，N：

________。

③N的结构式为____________。

解析　

（1）

微粒

中心原子价层电子对数

中心原子σ键电子对数

CS2

PCl3

H2S

CH2O

H3O＋

（2）中心原子上孤电子对数及粒子的空间构型如下表。

分子或离子的立体构型

CH2O、BF3

PCl3、H3O＋

（3）COCl2的价电子对数为×

（4＋0＋2）＝3，成键电子对数＝3，孤电子对数＝0，所以COCl2为平面三角形分子，但由于C===O键与C—Cl键之间电子对的作用强于C—Cl键与C—Cl键之间电子对的作用，所以使C===O键与C—Cl键之间的夹角增大（＞120°

），使C—Cl键与C—Cl键之间夹角减小（＜120°

）。

（4）NH中N原子价层电子对数为×

（5＋2＋1）＝4，N原子形成2个σ键，有2对孤对电子，故NH为V形。

N的等电子体为CO2、N2O等，CO2为直线形分子，所以N应为直线形离子。

CO2结构式为O===C===O，故N的结构式为[N===N===N]－。

答案　

（1）①　③⑧　④⑦　②⑤　⑥

（2）V形　三角锥形

（3）C===O键与C—Cl键之间电子对的排斥作用强于C—Cl键与C—Cl键之间电子对的排斥作用

（4）①CO2、N2O　②V形　直线形　③[N===N===N]－

12.

（1）利用VSEPR模型推断分子或离子的立体构型