新课标三维人教化学选修3 第二节分子的立体构型.docx
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新课标三维人教化学选修3第二节分子的立体构型
第二节分子的立体构型
第一课时价层电子对互斥理论
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[课标要求]
1．认识共价分子结构的多样性和复杂性。
2．能根据价层电子对互斥理论判断简单分子或离子的构型。
1．常见分子的立体构型：
CO2呈直线形，H2O呈V形，HCHO呈平面三角形，NH3呈三角锥形，CH4呈正四面体形。
2．价层电子对是指中心原子上的电子对，包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对。
中心原子形成几个σ键就有几对σ键电子对，而中心原子上的孤电子对数可由下式计算：
（a－xb），其中a表示中心原子的价电子数，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。
3．价层电子对为2时，VSEPR模型为直线形；价层电子对为3时，呈平面三角形；价层电子对为4时，呈四面体形，由此可推测分子的立体构型。
1．三原子分子的立体构型有直线形和V形两种
化学式
电子式
结构式
键角
立体构型
立体构型名称
CO2
O===C===O
180°
直线形
H2O
105°
V形
2．四原子分子大多数采取平面三角形和三角锥形两种立体构型
化学式
电子式
结构式
键角
立体构型
立体构型名称
CH2O
约120°
平面三角形
NH3
107°
三角锥形
3．五原子分子的可能立体构型更多，最常见的是正四面体
化学式
电子式
结构式
键角
立体构型
立体构型名称
CH4
109°28′
正四面体形
CCl4
109°28′
正四面体形
1．下列分子的立体结构模型正确的是（ ）
A
B
C
D
解析：
选D CO2分子是直线形，A项错误；H2O分子为V形，B项错误；NH3分子为三角锥形，C项错误；CH4分子是正四面体结构，D项正确。
2．硫化氢（H2S）分子中，两个H—S键的夹角都接近90°，说明H2S分子的立体构型为________________；二氧化碳（CO2）分子中，两个C===O键的夹角是180°，说明CO2分子的立体构型为______________；甲烷（CH4）分子中，任意两个C—H键的夹角都是109°28′，说明CH4分子的立体构型为__________________。
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。
五原子分子键角约109.5℃时，立体构型为正四面体形。
答案：
V形 直线形 正四面体形
1．价层电子对互斥理论（VSEPR）
分子中的价层电子对包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对，由于电子对的相互排斥作用，而趋向尽可能彼此远离，分子尽可能采取对称的立体构型，以减小斥力。
2．价层电子对的确定方法
（1）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|。
（2）x表示与中心原子结合的原子数。
（3）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模型预测分子或离子的立体构型
（1）中心原子上的价电子都用于形成共价键的分子
ABn
n＝2
n＝3
n＝4
价层电子对数
__2__
__3__
__4__
电子对排布方式
立体构型名称
直线形
平面三角形
正四面体形
键角
180°
120°
109°28′
实例
CO2
BF3
CH4
（2）中心原子上有孤电子对的分子
对于中心原子上有孤电子对（未用于形成共价键的电子对）的分子，中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间，并互相排斥使分子呈现不同的立体构型。
化学式
含孤电子对的VSEPR模型
分子或离子的立体构型
分子或离子的立体构型名称
H2O
V形
NH3
三角锥形
HCN
直线形
H3O＋
三角锥形
SO2
V形
[特别提醒]
VSEPR模型与分子的立体构型不一定一致，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（未用于形成共价键的电子对）。
两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对，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。
1．价层电子对数是2、3、4的分子或离子所对应的VSEPR模型是什么？
提示：
价层电子对数
VSEPR模型
2
直线形
3
平面三角形
4
正四面体形
2．VSEPR模型是四面体形的分子或离子其立体构型是否一定是四面体形？
提示：
不一定，还有可能是三角锥形或V形。
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
分子或离子的立体构型
实例
2
0
2
直线形
直线形
HgCl2、BeCl2、CO2
3
0
3
三角形
平面三角形
BF3、BCl3
2
1
V形
SnBr2、PbCl2
4
0
4
四面体形
正四面体形
CH4、CCl4
3
1
三角锥形
NH3、NF3
2
2
V形
H2O
1．用价层电子对互斥理论判断SO3的分子构型为（ ）
A．正四面体形 B．V形
C．三角锥形D．平面三角形
解析：
选D SO3中S原子的价层电子对数为3，其全部用于形成共价键，S原子周围有3个氧原子，属于平面三角形。
2．连线题。
VSEPR模型 分子或离子 立体构型
A．正四面体 ①BF3a．直线形
B．直线形 ②NHB．平面三角形
C．平面三角形 ③SOc．正四面体
D．四面体 ④BeCl2D．三角锥形
答案：
A—②—c，B—④—a，C—①—b，D—③—d
[三级训练·节节过关]
1．下列分子的立体构型是正四面体形的是（ ）
A．CH4 B．NH3
C．H2OD．C2H4
解析：
选A 氨分子是三角锥形，水分子是V形，乙烯分子是平面形。
2．下列分子中，所有原子不可能共处在同一平面上的是（ ）
A．C2H2B．CS2
C．NH3D．C6H6
解析：
选C C2H2、CS2分子为直线形，C6H6分子为平面正六边形，所有原子共平面；而NH3分子为三角锥形，所有的原子不可能在同一平面上。
3．下列分子或离子的中心原子，带有一对孤电子对的是（ ）
A．H2OB．BeCl2
C．CH4D．PCl3
解析：
选D 方法一：
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。
方法二：
将选项中各物质的数据代入公式：
中心原子上的孤电子对数＝（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。
4．根据等电子原理，下列各组分子或离子的空间构型不相似的是（ ）
A．SO2和O3B．NH和CH4
C．H3O＋和NH3D．CO2和H2O
解析：
选D A项中，SO2和O3的立体构型均为V形；B项中，NH和CH4的立体构型均为正四面体形；C项中，NH3和H3O＋立体构型均为三角锥形；D项中，CO2为直线形，而H2O为V形，D项符合题意。
5．用价层电子对互斥理论推测下列分子或离子的立体构型
分子或离子
VSEPR模型名称
立体构型名称
BeCl2
SCl2
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模型和分子的立体构型。
分子或离子
中心原子孤电子对数
价层电子对数
VSEPR模型名称
立体构型名称
BeCl2
0
2
直线形
直线形
SCl2
2
4
四面体形
V形
PF3
1
4
四面体形
三角锥形
NH
0
4
四面体形
正四面体形
SO
1
4
四面体形
三角锥形
答案：
分子或离子
VSEPR模型名称
立体构型名称
BeCl2
直线形
直线形
SCl2
四面体形
V形
PF3
四面体形
三角锥形
NH
四面体形
正四面体形
SO
四面体形
三角锥形
1．下列分子中，所有原子均处于同一平面上的是（ ）
A．CH2OB．P4
C．CF4D．NCl3
解析：
选A P4为空心正四面体形，CF4为正四面体形，NCl3为三角锥形，只有A项的所有原子在同一平面上。
2．下列分子或离子中，不含有孤电子对的是（ ）
A．H2O B．H3O＋ C．NH3 D．NH
解析：
选D H2O有2对孤电子对，H3O＋和NH3有1对孤电子对，NH没有孤电子对。
3．下列分子的空间构型是正四面体形的是（ ）
①CH4 ②NH3 ③CF4 ④SiH4 ⑤C2H4 ⑥CO2
A．①②③B．①③④
C．②④⑤D．①③⑤
解析：
选B C与Si价层电子都是ns2np2结构，在CH4、CF4、SiH4分子中，C、Si原子参与成键时都是形成了四个共价单键，故它们的空间构型都是正四面体形。
而NH3、CO2、C2H4分子的空间构型分别是三角锥形、直线形、平面形。
4．用VSEPR模型预测下列分子构型与H2O相似，都为V形的是（ ）
①OF2 ②BeCl2 ③SO2 ④CO2
A．①② B．②③ C．①③ D．②④
解析：
选C OF2中价层电子对数为2＋（6－2×1）＝4，其VSEPR模型为四面体形，因含2对孤电子对，故分子构型为V形；SO2价层电子对数为2＋（6－2×2）＝3，其VSEPR为平面三角形，含有一对孤电子对，分子构型为V形；BeCl2、CO2中，中心原子价电子全部成键，是直线形。
5．用价层电子对互斥理论判断NO的立体构型（ ）
A．正四面体B．V形
C．三角锥形D．平面三角形
解析：
选D NO中，中心原子N上的价层电子对数为×（5＋1）＝3，VSEPR模型为平面三角形，又因为其孤电子对数为0，即价层电子对全部用于形成σ键，故NO为平面三角形。
6．下列分子中，价层电子对互斥模型与分子的立体结构模型相同的是（ ）
①CH2O ②CO2 ③NCl3 ④H2S
A．①②B．②③
C．③④D．①④
解析：
选A 两种模型相同，说明中心原子的价电子均参与成键，无孤电子对存在。
7．用VSEPR模型预测下列分子或离子的立体构型，其中不正确的是（ ）
A．NH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 NH、CS2、HCN、PCl3结构中价层电子对数分别为4对、2对、2对、4对，VSEPR模型分别为正四面体形、直线形、直线形、四面体形，其中前三者中心原子均参与成键，立体构型就是VSEPR模型，PCl3分子中有1对孤电子对，所以立体构型为三角锥形。
8．在以下的分子或离子中，其空间结构不是三角锥形的是（ ）
A．NF3B．CH
C．BCl3D．H3O＋
解析：
选C 根据价电子对互斥理论，B
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