2.2.2+價(jià)電子對(duì)互斥理論++課件++年高二下學(xué)期化學(xué)魯科版（2019）選擇性必修2

2.2.2價(jià)電子對(duì)互斥理論核心素養(yǎng)目標(biāo)1.宏觀辨識(shí)與微觀探析：引導(dǎo)學(xué)生從宏觀物質(zhì)的性質(zhì)，如分子的極性、溶解性、化學(xué)反應(yīng)活性等現(xiàn)象出發(fā)，深入探究其與微觀層面價(jià)電子對(duì)互斥（VSEPR）理論的內(nèi)在聯(lián)系。?2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知：基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，如通過X射線衍射測(cè)定分子的精確空間結(jié)構(gòu)、利用光譜分析獲取分子中原子的成鍵信息以及鍵角數(shù)據(jù)等，推理出分子中中心原子的價(jià)電子對(duì)分布情況，進(jìn)而確定分子的空間構(gòu)型。構(gòu)建以VSEPR理論為基礎(chǔ)的分子空間結(jié)構(gòu)認(rèn)知模型，運(yùn)用該模型解釋分子的穩(wěn)定性、反應(yīng)活性以及物理化學(xué)性質(zhì)等化學(xué)現(xiàn)象。??3.科學(xué)態(tài)度與社會(huì)責(zé)任：培養(yǎng)學(xué)生嚴(yán)謹(jǐn)認(rèn)真、實(shí)事求是的科學(xué)態(tài)度，在學(xué)習(xí)VSEPR理論的過程中，尊重實(shí)驗(yàn)事實(shí)和數(shù)據(jù)，不主觀臆斷。學(xué)習(xí)重難點(diǎn)學(xué)習(xí)重點(diǎn)?1.理解VSEPR理論的基本概念和要點(diǎn)。?2.掌握利用VSEPR理論預(yù)測(cè)分子空間構(gòu)型的方法。3.?理解價(jià)電子對(duì)的類型（成鍵電子對(duì)和孤電子對(duì)）對(duì)分子空間構(gòu)型的影響。學(xué)習(xí)難點(diǎn)?1.從微觀層面理解價(jià)電子對(duì)之間的排斥作用以及其對(duì)分子空間構(gòu)型的決定機(jī)制。?2.準(zhǔn)確計(jì)算復(fù)雜分子或離子中中心原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)。3.綜合運(yùn)用VSEPR理論與其他化學(xué)理論（如雜化軌道理論）解釋分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。新課導(dǎo)入在之前我們學(xué)習(xí)了原子結(jié)構(gòu)和化學(xué)鍵的相關(guān)知識(shí)，了解到原子通過化學(xué)鍵結(jié)合形成分子。那么，大家有沒有思考過，分子為什么會(huì)呈現(xiàn)出各種各樣的形狀呢？比如，甲烷是正四面體結(jié)構(gòu)，水分子是V形結(jié)構(gòu)，二氧化碳是直線形結(jié)構(gòu)。這些分子的形狀是由什么因素決定的呢？今天，我們就來學(xué)習(xí)一種能夠幫助我們預(yù)測(cè)分子幾何構(gòu)型的重要理論模型

——價(jià)層電子對(duì)互斥模型。價(jià)電子對(duì)互斥理論雜化軌道用于形成σ鍵或用來容納未參與成鍵的孤電子對(duì)。（1）當(dāng)雜化軌道中沒有孤電子對(duì)時(shí)，能量相同的雜化軌道在空間彼此遠(yuǎn)離，形成的分子為對(duì)稱結(jié)構(gòu)。（2）當(dāng)雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對(duì)時(shí)，孤電子對(duì)占據(jù)一定空間且對(duì)成鍵電子產(chǎn)生排斥，形成的分子空間結(jié)構(gòu)也發(fā)生變化。1.雜化軌道類型與分子的空間結(jié)構(gòu)的關(guān)系雜化軌道理論可以解釋分子的空間結(jié)構(gòu)，但對(duì)未知分子空間結(jié)構(gòu)的預(yù)測(cè)性不強(qiáng)。價(jià)電子對(duì)互斥理論能比較簡(jiǎn)便地定性預(yù)測(cè)分子的空間結(jié)構(gòu)。2.價(jià)電子對(duì)互斥理論（1）基本觀點(diǎn)：分子中的中心原子的價(jià)電子對(duì)——成鍵電子對(duì)（bp）和孤電子對(duì)（lp）由于相互排斥作用，處于不同的空間取向且盡可能趨向于彼此遠(yuǎn)離。（2）兩個(gè)原子間的成鍵電子不論是單鍵還是多重鍵，都看作一個(gè)空間取向，孤對(duì)電子對(duì)也看作一個(gè)空間取向。先分析分子中的中心原子的價(jià)電子對(duì)存在幾個(gè)空間取向，再讓這幾個(gè)空間取向盡量彼此遠(yuǎn)離，就可以推測(cè)出分子的空間結(jié)構(gòu)。注意：價(jià)電子對(duì)互斥理論不能用于預(yù)測(cè)以過渡金屬為中心原子的分子的空間結(jié)構(gòu)。σ鍵電子對(duì)數(shù)可由化學(xué)式確定。H2O中的中心原子為O，O有2個(gè)σ鍵電子對(duì)（O—H）NH3中的中心原子為N，N有3個(gè)σ鍵電子對(duì)（N—H）3.中心原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)的計(jì)算孤電子對(duì)：未用于形成共價(jià)鍵的電子對(duì)孤電子對(duì)成鍵電子對(duì)3.中心原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)的計(jì)算3.中心原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)的計(jì)算寫出CH4、NH3和H2O的電子式，試分子分子中，中心原子周圍分別有幾對(duì)價(jià)層電子對(duì)？幾對(duì)σ鍵電子對(duì)？幾對(duì)孤電子對(duì)？?jī)r(jià)層電子對(duì)數(shù)σ鍵電子對(duì)數(shù)孤電子對(duì)數(shù)CH4的電子式NH3的電子式H2O的電子式

4

4

0

4

3

1

4

2

23.中心原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)的計(jì)算問：中心原子周圍的價(jià)層電子對(duì)、σ鍵電子對(duì)、孤電子對(duì)的數(shù)目之間有什么聯(lián)系？中心原子周圍的價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵電子對(duì)數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)根據(jù)CH4、NH3和H2O的電子式，試分析：如何確定分子中，中心原子周圍的σ鍵電子對(duì)數(shù)目？在分子中，除中心原子外，其余原子與中心原子均形成一個(gè)σ鍵，故σ鍵電子對(duì)數(shù)=與中心原子結(jié)合的原子數(shù)。多重鍵只計(jì)算σ鍵電子對(duì)，不計(jì)π鍵電子對(duì)。即：共價(jià)單鍵、雙鍵、三鍵計(jì)算時(shí)，都只計(jì)入一對(duì)σ鍵電子對(duì)。3.中心原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)的計(jì)算而中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)，化學(xué)式里看不到，須計(jì)算得出，確定方法如下：中心原子上孤電子對(duì)數(shù)＝

(a-xb)21

a中心原子的價(jià)層電子數(shù)主族元素=最外層電子數(shù)陽離子=中心原子的價(jià)層電子數(shù)-離子的電荷數(shù)陰離子=中心原子的價(jià)層電子數(shù)+︱離子的電荷數(shù)︱x與中心原子結(jié)合的原子數(shù)

b與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù)H=1其他原子=8-該原子的價(jià)層電子數(shù)3.中心原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)的計(jì)算1.以S和P為例，說明如何根據(jù)主族元素在周期表中的位置確定它的價(jià)電子數(shù)。主族元素的族序數(shù)等于最外層電子數(shù)。S、P分別處于第三周期第ⅥA族和第ⅤA族，故S和P的價(jià)電子數(shù)分別為6和5。依據(jù)主族元素所處的族序數(shù)，可以確定其價(jià)電子數(shù)：主族序數(shù)=價(jià)電子數(shù)3.中心原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)的計(jì)算2.以N和Cl為例，說明如何根據(jù)主族元素在周期表中的位置確定它最多能接受的電子數(shù)。首先依據(jù)N和Cl在元素周期表中的位置，判斷其價(jià)電子數(shù)分別為5和7；它們最多能接受的電子數(shù)為“8﹣原子的價(jià)電子數(shù)”，故N和Cl最多能接受的電子數(shù)分別為3和1。依據(jù)主族元素的價(jià)電子數(shù)，可以確定其最多能接受的電子數(shù)：原子最多能接受的電子數(shù)=8－該原子的價(jià)電子數(shù)3.中心原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)的計(jì)算對(duì)于離子來說，中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)的計(jì)算方法如下：陽離子：a＝中心原子的價(jià)電子數(shù)－離子的電荷數(shù)陰離子：a＝中心原子的價(jià)電子數(shù)+離子的電荷數(shù)(絕對(duì)值)x和b的計(jì)算方法不變3.中心原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)的計(jì)算幾種分子或離子的中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)分子或離子中心原子axb中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)H2OONH3NSO3SNH4+NCO32-C6565-1=44+2=6233432121221000VSEPR1.判斷VSEPR模型確定σ鍵電子對(duì)數(shù)確定中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)分子（或離子）的空間結(jié)構(gòu)確定中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)二者相加VSEPR模型（含孤電子對(duì)數(shù)）價(jià)層電子對(duì)相互排斥略去中心原子上的孤電子對(duì)根據(jù)價(jià)電子對(duì)互斥理論判斷分子或離子的空間結(jié)構(gòu)1.判斷VSEPR模型分子或離子σ鍵電子對(duì)數(shù)孤電子對(duì)數(shù)VSEPR模型及名稱分子(或離子)的空間結(jié)構(gòu)及名稱CO2

CO32-CH4

NH3H2OSO2203040直線形平面三角形正四面體形直線形平面三角形正四面體形142314四面體形四面體形平面三角形三角錐形V形V形1.判斷VSEPR模型乙醇在乙醇分子中，羥基上的氧原子有兩對(duì)成鍵電子對(duì)和兩對(duì)孤電子對(duì)，價(jià)電子對(duì)共有四個(gè)空間取向；氧原子的價(jià)電子對(duì)相互排斥而遠(yuǎn)離，成四面體形，因此C—O—H呈角形。乙酸在乙酸分子中，羧基上的碳原子的價(jià)電子對(duì)均為成鍵電子對(duì)，C=O上的成鍵電子對(duì)僅有一個(gè)空間取向，因此碳原子的價(jià)電子對(duì)共有三個(gè)空間取向，相互排斥而遠(yuǎn)離，因此C—C—O部分呈三角形。復(fù)雜分子（以乙醇和乙酸為例）的空間結(jié)構(gòu)=O1.判斷VSEPR模型中心原子上沒有孤電子對(duì)若n個(gè)價(jià)電子對(duì)全部是成單鍵的電子對(duì)且沒有孤電子對(duì)，為使價(jià)電子對(duì)之間的斥力最小，價(jià)電子對(duì)應(yīng)盡量遠(yuǎn)離。其分子或離子的空間結(jié)構(gòu)與VSEPR模型一致。中心原子上有孤電子對(duì)中心原子上的孤電子對(duì)占據(jù)中心原子周圍的空間，與成鍵電子對(duì)互相排斥，使分子或離子的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生變化。其分子或離子的空間結(jié)構(gòu)與VSEPR模型不一致。價(jià)層電子對(duì)之間相互排斥作用大小的一般規(guī)律：孤電子對(duì)－孤電子對(duì)＞孤電子對(duì)－成鍵電子對(duì)＞成鍵電子對(duì)－成鍵電子對(duì)。隨著孤電子對(duì)數(shù)目的增多，成鍵電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間的斥力減小，鍵角也減小2.VSEPR模型與中心原子的雜化軌道類型雜化軌道理論解釋了價(jià)層電子對(duì)互斥模型所推測(cè)的分子空間結(jié)構(gòu)，但分析具體分子中的中心原子的雜化軌道類型時(shí)，應(yīng)先確定分子或離子的VSEPR模型，再確定中心原子的雜化軌道類型。VSEPR模型與中心原子的雜化軌道類型如表所示：VSEPR模型VSEPR模型名稱中心原子的雜化軌道類型典型例子直線形spsp2sp2CO2SO2SO3平面三角形平面三角形2.VSEPR模型與中心原子的雜化軌道類型雜化軌道理論解釋了價(jià)層電子對(duì)互斥模型所推測(cè)的分子空間結(jié)構(gòu)，但分析具體分子中的中心原子的雜化軌道類型時(shí)，應(yīng)先確定分子或離子的VSEPR模型，再確定中心原子的雜化軌道類型。VSEPR模型與中心原子的雜化軌道類型如表所示：VSEPR模型VSEPR模型名稱中心原子的雜化軌道類型典型例子四面體形四面體形正四面體形sp3sp3sp3H2ONH3CH4歸納總結(jié)價(jià)層電子對(duì)互斥（VSEPR）模型應(yīng)用：預(yù)測(cè)分子的空間結(jié)構(gòu)中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)目的計(jì)算方法預(yù)測(cè)分子空間結(jié)構(gòu)【注意】?jī)r(jià)層電子對(duì)互斥（VSEPR）模型不適用于以過渡元素為中心原子的分子的空間結(jié)構(gòu)。σ鍵電子對(duì)數(shù)中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)計(jì)算中心原子上價(jià)層電子對(duì)數(shù)目得到VSEPR模型略去中心原子上的孤電子對(duì)隨堂訓(xùn)練1.下列物質(zhì)中，分子的空間結(jié)構(gòu)與氨分子相似的是()A、CO2

B、H2SC、PCl3

D、SiCl4C隨堂訓(xùn)練2.下列有關(guān)價(jià)層電子對(duì)互斥理論的描述正確的是（

）A.價(jià)層電子對(duì)就是σ鍵電子對(duì)

B.孤電子對(duì)數(shù)由分子式來確定C.分子的空間結(jié)構(gòu)是價(jià)層電子對(duì)互斥的結(jié)果

D.孤電子對(duì)數(shù)等于π鍵數(shù)C

隨堂訓(xùn)練3.多核離子所帶電荷可以認(rèn)為是中心原子得到電子或失去電子導(dǎo)致的，根據(jù)VSEPR模型，下列離子中所有原子都在同一平面的是（

）A.NO2-和NH2-B.H3O+和ClO3-C.NO3-和CH3-D.PO43-和SO42-A隨堂訓(xùn)練4.用價(jià)層電子對(duì)互斥理論(VSEPR)可以預(yù)測(cè)許多分子或離子的立體構(gòu)型，有時(shí)也能用來推測(cè)鍵角大小。下列判斷正確的是()A．SO2、CS2、HI都是直線形的分子

B．BF3鍵角為120°，SnBr2鍵角大于120°C．COCl2、BF3、SO3都是平面三角形的分