高中化學(xué)第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)21形形色色分子價層電子對互斥理論教學(xué)案高二化學(xué)教學(xué)案

【第一課時林林總總的分子價層電子對互斥理論】之小船創(chuàng)作學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.認(rèn)識共價分子構(gòu)造的多樣性和復(fù)雜性。2.能依據(jù)相關(guān)理論判斷簡單分子或離子的構(gòu)型。3.能說明簡單配合物的成鍵狀況。[知識回首]1．鍵能：氣態(tài)基態(tài)原子形成1_mol化學(xué)鍵開釋的最低能量。鍵能越大，化學(xué)鍵越穩(wěn)固。2．鍵長：形成共價鍵的兩個原子之間的核間距。鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)固。3．鍵角：在原子數(shù)超出2的分子中，兩個共價鍵的夾角。鍵角是描繪分子立體構(gòu)造的重要參數(shù)。4．等電子體是指原子總數(shù)相等、價電子總數(shù)同樣的微粒，其電子總數(shù)不必定同樣。[重點(diǎn)梳理]1．林林總總的分子三原子分子(AB2型)四原子分子(AB3型)五原子分子(AB4型)最常有的為正四周體形，如CH4、CCl4等，鍵角為109°28′?；瘜W(xué)式構(gòu)造式比率模型球棍模型CH4價層電子對互斥理論內(nèi)容價層電子對互斥理論以為，分子的立體構(gòu)造是“價層電子對”相互排擠的結(jié)果。價層電子對是指分子中的中心原子上的電子對，包含σ鍵電子對和中心原子上的孤電子對。價層電子對數(shù)確實(shí)定σ鍵電子對數(shù)可由分子式確立。而中心原子上的孤電子對數(shù)，確立方法以下：1中心原子上的孤電子對數(shù)＝2(a－xb)；a為中心原子的價電子數(shù)；x為與中心原子聯(lián)合的原子數(shù)；b為與中心原子聯(lián)合的原子最多能接受的電子數(shù)。(3)VSEPR模型和分子的立體構(gòu)造H2O的中心原子上有2對孤電子對，與中心原子上的σ鍵電子對相加等于4，它們相互排擠形成四周體形VSEPR模型。略去VSEPR模型中的中心原子上的孤電子對，因此H2O的立體構(gòu)造為V形。知識點(diǎn)一常有分子的立體構(gòu)型1．分子的鍵角和空間構(gòu)造分子種類分子的立體構(gòu)造鍵角A－－A2直線(對稱)形－AB直線(非對稱)形－AB2AB直線(對稱)形180°2或AB2折線(不對稱)形<180°2AB正三角(對稱)形120°3AB三角錐(不對稱)形<120°3AB4正四周體(對稱)形109°28′2.其余分子的空間構(gòu)型(立體構(gòu)造)[問題研究]1．四原子分子都為平面三角形或三角錐形嗎？[答案]不是。H2O2分子的構(gòu)型近似于一本打開的書，兩個氧原子在兩頁書的交接處，兩個H原子分別在打開的書的兩頁上，如圖1所示：再如白磷(P4)分子為正四周體形，如圖2所示。2．五原子分子都是正四周體構(gòu)造嗎？[答案]不是，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等，雖為四周體構(gòu)造，但因?yàn)樘荚铀B的四個原子不同樣，四個原子電子云的排擠力不一樣，使四個鍵的鍵角不全相等，所以其實(shí)不是正四周體構(gòu)造。1．常有直線形分子：雙原子分子、HCN構(gòu)造式為(H－C≡N)、乙炔(H－C≡C－H)。2．四原子分子中，CH2O分子中的C===O、C－H鍵的鍵長不一樣，其分子構(gòu)型為等腰三角形；SO3、BF3為平面正三角形；P4(白磷)為正四周體形()，鍵角為60°。3．AB4型分子或離子：CX4(X為鹵素原子或氫原子)、SiCl4、＋2－SiH4、NH4、SO4。同為三原子或四原子分子，其分子空間構(gòu)型不一樣，是因?yàn)榉肿又械某涉I電子對和中心原子上的孤電子對相互排擠，結(jié)果趨勢盡可能相互遠(yuǎn)離，進(jìn)而在空間平均散布，達(dá)到斥力最小。1．硫化氫(H2S)分子中，兩個H－S鍵的夾角靠近90°，說明H2S分子的空間構(gòu)型為________；二氧化碳(CO2)分子中，兩個

C===O鍵的夾角為

180°，說明

CO2分子的空間構(gòu)型為________；甲烷

(CH4)

分子中，隨意兩個

C－H

鍵的夾角都為109°28′，說明CH4分子的空間構(gòu)型為________。[分析]此題考察利用已學(xué)知識剖析分子的空間構(gòu)造。解題時，要親密聯(lián)系所學(xué)的化學(xué)鍵、鍵參數(shù)、元素的性質(zhì)和遞變規(guī)律等來解題。用鍵角可直接判斷分子的空間構(gòu)型。S、O同主族，所以H2S和H2O分子的空間構(gòu)型相像，為V形。其他分子的空間構(gòu)型參照知識點(diǎn)進(jìn)行判斷。[答案]V形直線形正四周體形2．以下各組的幾種分子中全部原子都可能處于同一平面的是()A．CH4、CS2、BF3B．CO2、H2O、NH3C．C2H4、C2H2、C6H6D．CCl4、BeCl2、PH3[分析]題中的CH4和CCl4為正四周體形分子，NH3和PH3為三角錐形分子，這幾種分子的全部原子不行能都在同一平面上，CS2、CO2、C2H2和BeCl2為直線形分子，C2H4為平面形分子，C6H6為平面正六邊形分子，這些分子都是平面形構(gòu)造，應(yīng)選C。[答案]C知識點(diǎn)二價層電子對互斥理論1．確立中心原子A的價層電子對數(shù)量中心原子A的價電子數(shù)與配體X供給共用的電子數(shù)之和的一半，即中心原子A價層電子對數(shù)量。n＝中心原子的價電子數(shù)＋每個配位原子供給的價電子數(shù)×m2，計(jì)算時注意：氧族元素原子作為配位原子時，可以為不供給電子，但作中心原子時可以為它供給全部的6個價電子。假如議論的是離子，則應(yīng)加上或減去與離子電荷相3－中P原子價層電子數(shù)應(yīng)加上＋中應(yīng)的電子數(shù)。如PO43，而NH4N原子的價層電子數(shù)應(yīng)減去1。2．分子空間構(gòu)型確實(shí)定依據(jù)分子中成鍵電子對數(shù)和孤電子對數(shù)，能夠確立相應(yīng)的較穩(wěn)固的分子幾何構(gòu)型。各樣分子的空間構(gòu)型以下表：電子對電子對的成鍵電孤電子電子對的分子的實(shí)例數(shù)量空間構(gòu)型子對數(shù)對數(shù)擺列方式空間構(gòu)型HgCl22直線形20直線形BeCl2CO2BF330三角形BCl33三角形SnBr221V形PbCl2正四4CH40面體形CCl44四周體形三角3NH31錐形PCl322V形HO2三角三角PCl5550雙錐形雙錐SbCl5正八60SF6面體形6八面體形42正方形XeF4[問題研究]1．應(yīng)用價層電子對互斥模型怎樣將分子分類？[答案]應(yīng)用價層電子對互斥模型將分子分紅兩大類：一類是中心原子上的價電子都用于形成共價鍵，如CO2、CH2O、CH4平分子中的C原子，它們的立體構(gòu)型可應(yīng)用中心原子四周的原子數(shù)來展望；一類是中心原子上有孤電子對(未用于形成共價鍵的電子對)的分子，如H2O和NH3中心原子上的孤電子對也要占有中心原子四周的空間，并參加相互排擠，因此H2O分子呈V形，NH3分子呈三角錐形。2．怎樣確立2－＋的中心原子的孤電子對數(shù)？CO和NH34[答案]陽離子：a為中心原子的價電子數(shù)減去離子的＋中中心原子為N，＝5－1，＝1，電荷數(shù)(絕對值)，故NH4ab11x＝4，所以中心原子孤電子對數(shù)＝2(a－xb)＝2(4－4×1)＝0。陰離子：a為中心原子的價電子數(shù)加上離子的電荷數(shù)(絕2－中中心原子為C，＝4＋2，＝2，＝3，所對值)，故CO31a－xb)＝1以中心原子孤電子對數(shù)＝2(2(6－3×2)＝0。價層電子對互斥模型中心中心原子結(jié)分子代表物空間構(gòu)型原子合的原子數(shù)模型CO2AB直線形22無孤CHO3AB平面三角形23對電子CH4AB正四周體44有孤H2O2AB2V形對電子333三角錐形NHAB使用價層電子對互斥理論判斷分子空間構(gòu)型時需注意：價層電子對互斥構(gòu)型是價層電子對的空間構(gòu)型，而分子的空間構(gòu)型指的是成鍵電子對的空間構(gòu)型，不包含孤電子對。兩者能否一致取決于中心原子上有無孤電子對未用于形成共價鍵的電子對，中間心原子上無孤電子對時，二者的構(gòu)型一致；中間心原子上有孤電子對時，二者的構(gòu)型不一致。1．計(jì)算

CO2、CH4、NH3、HCl····

中心原子上的孤電子對數(shù)

(

點(diǎn)“·”的原子為中心原子)。[答案]CO中C原子的孤電子對數(shù)＝12(4－2×2)＝0；21CH4中

C原子的孤電子對數(shù)＝

2(4

－1×4)＝

0；NH3中

N原子的1孤電子對數(shù)＝2(5－1×3)＝1；HCl中Cl原子的孤電子對數(shù)12(7－1×1)＝3。2．用價層電子對互斥模型推測以下分子或離子的空間構(gòu)型：BeCl2________，SCl2________，BF3________，＋2－________。PF3________，NH4________，SO3[分析]依據(jù)各分子的電子式和構(gòu)造式，剖析中心原子的孤電子對數(shù)，依照中心原子連結(jié)的原子數(shù)和孤電子對數(shù)，確立VSEPR模型和分子的空間構(gòu)型。中心原

分子或離分子或

VSEPR

空間構(gòu)造式

子孤電

子的價層離子

模型

構(gòu)型子對數(shù)

電子對數(shù)BeCl2Cl—Be—Cl02直線形直線形四周SCl224V形體形平面平面303BF三角形三角形四周三角PF314體形錐形正四正四＋044NH面體形面體形四周三角2－143SO體形錐形[答案]直線形V形平面三角形三角錐形正四面體形三角錐形關(guān)于ABn型分子空間構(gòu)型確立的一般步驟為①確立中心原子(A)的價層電子對數(shù)。②依據(jù)計(jì)算結(jié)果找出理想的VSEPR模型。③略去孤電子對在價層電子對互斥模型中占有的空間，剩下的即是分子的立體構(gòu)型。(2)AB

n型分子空間構(gòu)型迅速判斷方法①n＝2

時，中心原子無孤對電子的是直線形，

中心原子有孤對電子為

V形，如

CO2直線形，

H2O為

V形。②n＝3

時，中心原子無孤對電子的為平面三角形，

有孤對電子的為三角錐形。BF3為平面三角形，H3O＋為三角錐形。③n＝4時，為正四周體。[知識脈絡(luò)]分子的立體構(gòu)型：直線形、V形、平面三角形、三角錐形、正四周體形等。價層電子對互斥模型：分子中“價層電子對”相互排擠的結(jié)果。[核心重點(diǎn)]1．常有分子、離子的立體構(gòu)型：

CO2呈直線形，

H2O呈

V形，HCHO呈平面三角形，NH3呈三角錐形，CH4呈正四周體形，2－呈平面三角形，＋呈正四周體形。SO呈V形，CONH2342．價層電子對是指中心原子上的電子對，包含

σ鍵電子對和中心原子上的孤電子對，中心原子形成幾個

σ鍵就有幾對σ鍵電子對，而中心原子上的孤電子對數(shù)可由下式1計(jì)算：2(a－xb)，此中a表示中心原子的價電子數(shù)，x表示與中心原子聯(lián)合的原子數(shù)，b表示與中心原子聯(lián)合的原子最多能接受的電子數(shù)。3．價層電子對為2時，VSEPR模型為直線形，價層電子對為3時，呈平面三角形，價層電子對為4時，呈正四周體形，由此可推測分子的立體構(gòu)型。1．以下分子或離子中，不含孤電子對的是()A．H2OB．H3O＋C．NH3＋D．NH4[分析]分別寫出其電子式，即可得出答案。[答案]D2．在以下的分子或離子中，空間構(gòu)造的幾何形狀不是三角錐形的是()A．NF3－3B．CHC．CO2D．H3O＋[分析]－＋中的中心原子價層電子對數(shù)為4，NF3、CH3、H3O分別有孤電子對數(shù)為1，它們均為三角錐形，CO2為直線形。[答案]C3．以下分子中，全部原子不行能共處在同一平面上的是()A．C2H2B．CS2C．NH3D．C6H6[分析]熟習(xí)常有物質(zhì)的空間構(gòu)型：C2H2、CS2是直線形分子，C6H6為平面正六邊形分子，NH3為三角錐形分子，全部原子不行能處在同一平面上。[答案]C4．用價層電子對互斥理論展望H2S和BF3的立體構(gòu)型，兩個結(jié)論都正確的選項(xiàng)是()A．直線形三角錐形B．V形三角錐形C．直線形平面三角形D．V形平面三角形[分析]H2S分子中心原子S有未用于形成共價鍵的孤電子對，占有中心原子四周的空間，并參加相互排擠使H2S分子呈V形；而BF3分子中心原子B的價電子都用于形成共價鍵，故BF3是平面三角形。[答案]D5．判斷以下離子的幾何構(gòu)型。(1)CO23－________；(2)SO24－________；(3)[AlF6]3－________。[分析]此題可由VSEPR理論進(jìn)行推測(酸根離子中配位原子O、S可看為不供給共用電子)。(1)C：價層電子數(shù)4，負(fù)電荷相當(dāng)于兩個電子。共6個2－電子。所以價層電子對數(shù)量為3，故離子CO3為平面三角形。2－(2)中心原子S的價層電子對數(shù)為(6＋2)/2＝4，故SO4離子為正四周體形。(3)價層電子數(shù)：中心原子Al的價電子數(shù)為3,6個F提供6個電子，負(fù)電荷相當(dāng)于3個電子，共3＋6＋3＝12，價層電子對數(shù)為6。故離子構(gòu)型為正八面體形。[答案](1)平面三角形(2)正四周體形(3)正八面體形6．用VSEPR模型展望SO2、H3O＋的立體構(gòu)造。分子構(gòu)造式VSEPR模型分子的立體構(gòu)造SO2O===S===O________________＋_________