《高中化学 第2章 化学键与分子间作用力 第2节 共价键与分子的空间构型 第2课时学案 鲁科版选修3》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学 第2章 化学键与分子间作用力 第2节 共价键与分子的空间构型 第2课时学案 鲁科版选修3（13页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第2课时价电子对互斥理论等电子原理学习目标定位理解价电子对互斥理论和等电子原理，能根据有关理论、原理判断简单分子或离子的空间构型。一、价电子对互斥理论1价电子对互斥理论的基本内容：分子中的价电子对(成键电子对)和孤电子对由于相互排斥作用，尽可能趋向彼此远离。(1)当中心原子的价电子全部参与成键时，为使价电子斥力最小，就要求尽可能采取对称结构。(2)当中心原子的价电子部分参与成键时，未参与成键的孤电子对与成键电子对之间及孤电子对之间、成键电子对之间的斥力不同，从而影响分子的空间构型。(3)电子对之间的夹角越大，相互之间的斥力越小。(4)成键电子对之间斥力由大到小顺序：叁键叁键叁键双键双键双键双键
2、单键单键单键。(5)含孤电子对的斥力由大到小顺序：孤电子对孤电子对孤电子对单键单键单键。2价电子对互斥理论与分子的空间构型(1)分析中心原子中的价电子全部参与形成共价键的分子的空间构型并完成下表(由中心原子周围的原子数n来预测)：ABn空间构型范例n2直线形CO2、BeCl2n3平面三角形CH2O、BF3n4正四面体形CH4、CCl4n5三角双锥形PCl5n6正八面体形SF6(2)中心原子上有孤电子对(价电子中未参与形成共价键的电子对)的分子的空间构型：中心原子上的孤电子对占据中心原子周围的空间，与成键电子对互相排斥，使分子的空间构型发生变化，如：H2O为AB2型分子，氧原子上的两对孤电子对参
3、与互相排斥，所以H2O分子的空间构型为V形而不是直线形。NH3分子中氮原子上有一对孤电子对参与互相排斥，故NH3的空间构型不能为平面三角形。常见分子的价电子对互斥模型和空间构型键成键电子对数孤电子对数价电子对数目电子对的排列方式价电子对空间构型分子或离子的空间构型实例202直线形直线形BeCl2、CO2303三角形平面三角形BF3、BCl321V形PbCl2404四面体形正四面体形CH4、CCl431三角锥形NH322V形H2O(1)ABm型分子中心原子价电子对数目的计算方法ABm型分子(A是中心原子，B是配位原子)中价电子对数n的计算：n(2)在计算中心原子的价电子对数时应注意如下规定作为配
4、位原子，卤素原子和H原子均提供1个电子，氧族元素的原子不提供电子。作为中心原子，卤素原子按提供7个电子计算，氧族元素的原子按提供6个电子计算。对于复杂离子，在计算价电子对数时，还应加上负离子的电荷数或减去正离子的电荷数。如PO中P原子价电子数应加上3，而NH中N原子的价电子数应减去1。计算电子对数时，若剩余1个电子，即出现奇数电子，也把这个单电子当作1对电子处理。双键、叁键等多重键作为1对电子看待。例1根据价电子对互斥理论及原子的杂化轨道理论判断，NF3分子的空间构型和中心原子的杂化方式为()A直线形、sp1杂化B平面三角形、sp2杂化C三角锥形、sp2杂化D三角锥形、sp3杂化答案D解析(1
5、)NF3分子中N原子价电子对数4N原子价电子对空间构型为四面体形NF3为三角锥形。(2)NF3分子中，N原子杂化轨道数4N原子杂化轨道(sp3杂化)空间构型为四面体形NF3为三角锥形。方法规律(1)根据价电子对互斥理论分析分子或离子空间构型，关键是分析分子或离子中的中心原子的成键电子对数和孤电子对数。(2)中心原子的价电子对数等于中心原子的杂化轨道数。价电子对数目234中心原子杂化方式sp1sp2sp3例2用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小。下列判断正确的是()ASO2、CS2、HI都是直线形的分子 BBF3键角为120，SnBr2键角
6、大于120CCOCl2、BF3、SO3都是平面三角形的分子DPCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子答案C解析SO2是V形分子，CS2、HI是直线形的分子，A错误； BF3键角为120，是平面三角形结构，而Sn原子价电子数是4，在SnBr2中两个价电子与Br形成共价键，还有一对孤对电子，对成键电子有排斥作用，使键角小于120，B错误；COCl2、BF3、SO3都是平面三角形的分子，键角是120，C正确； PCl3、NH3都是三角锥形的分子，而PCl5是三角双锥形结构，D错误。二、等电子原理1比较N2和CO的结构、性质，填写下表空格：分子N2CO结构原子数22电子数1414价电子数1010空
7、间构型直线形直线形性质沸点/195.81191.49熔点/210.00205.05液体密度/gcm30.7960.7932.分析比较N2和CO的结构和性质，你能得出的结论是CO分子和N2分子具有相同的原子总数、相同的价电子数，即等电子体，其性质相近。3等电子原理是指化学通式相同、价电子总数相等的分子或离子具有相同的空间构型和化学键类型等结构特征，它们的许多性质(主要是物理性质)是相近的。满足等电子原理的分子或离子互称为等电子体。(1)等电子体判断方法化学通式相同，价电子总数相等的分子或离子互为等电子体。(2)常见的等电子体类型实例空间构型双原子10价电子N2、CO、NO、C、CN直线形三原子1
8、6价电子CO2、CS2、N2O、CNO、NO、N、SCN、BeCl2直线形三原子18价电子NO、O3、SO2V形四原子24价电子NO、CO、BO、SiO、BF3、SO3平面三角形四原子26价电子NF3、PCl3、NCl3、SO三角锥形五个原子8价电子CH4、NH、SiH4正四面体形五个原子32价电子SiF4、CCl4、BF、SO、PO例3等电子体的结构相似、物理性质相似，下列各对粒子中，空间结构相似的是()ASO2与O3 BCO2与NO2CCS2与NO2 DPCl3与BF3答案A方法规律等电子体应用(1)判断一些简单分子或离子的空间构型；(2)利用等电子体在性质上的相似性制造新材料；(3)利用
9、等电子原理针对某性质找等电子体。例4根据等电子原理，由短周期元素组成的粒子，只要其原子数相同，各原子最外层电子数之和相同，也可互称等电子体，它们也具有相似的结构特征。(1)仅由第2周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是_和_；_和_。(2)在短周期元素组成的物质中，与NO互为等电子体的分子有_。答案(1)N2COCO2N2O(2)SO2、O3解析(1)仅由第2周期元素组成的共价分子中，即C、N、O、F组成的共价分子，如N2与CO价电子总数均为10，CO2与N2O价电子总数均为16个电子。(2)依题意，只要原子数相同，各原子最外层电子数之和也相同，即可互称等电子体，NO为三原子，各原子最外层
10、电子数之和为562118，SO2、O3也为三原子，各原子最外层电子数之和为6318。方法规律替换法写等电子体(1)同主族替换法同主族元素最外层电子数相等，故可将粒子中一个或几个原子换成同主族元素原子，如O3与SO2、CO2与CS2互为等电子体。(2)左右移位法将粒子中的两个原子换成原子序数分别增加n和减少n(n1,2等)的原子，如N2与CO、N和CNO互为等电子体。将粒子中的一个或几个原子换成原子序数增加(或减少)n的元素带n个单位电荷的阳离子(或阴离子)，如C与O、N2O和N互为等电子体。(3)叠加法互为等电子体的微粒分别再增加一个相同的原子或同主族元素的原子，如N2O与CO2互为等电子体。
11、1价电子对互斥理论，杂化轨道理论应用2等电子体化学通式相同，价电子总数相同，其结构相似，物理性质相似。1下列有关价层电子对互斥理论的描述正确的是()A价层电子对就是键电子对B孤电子对数由分子式来确定C分子的空间构型是价层电子对互斥的结果D孤电子对数等于键数答案C解析价层电子对数是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。2已知CN与N2互为等电子体，可推算出HCN分子中键与键的数目之比为()A13 B21C11 D12答案C解析CN与N2互为等电子体，二者结构相似，C
12、原子与N原子之间形成叁键，则HCN分子的结构式为HCN，叁键中含有1个键、2个键，单键属于键，故HCN分子中键与键的数目之比为2211。3下列分子或离子的中心原子带有一对孤电子对的是()AH2O BBeCl2CCH4 DPCl3答案D解析将选项中各物质的未知数据代入公式：中心原子上的孤电子对数(axb)，经计算知，选项中原子上的孤电子对数依次为2、0、0、1。4下列分子或离子中，中心原子价电子对的空间构型为四面体形，且分子或离子空间构型为V形的是()ANH BPH3CH3O DOF2答案D解析对ABm型分子中心原子价电子对数：nNH中，n4，成键电子对数为4，离子空间构型为正四面体形；PH3中
13、，n4，成键电子对数为3，孤电子对数为1，分子为三角锥形；H3O中，n4，成键电子对数为3，孤电子对数为1，分子为三角锥形；OF2中，n4，成键电子对数为2，孤电子对数为2，分子为V形。5用价层电子对互斥理论完成下列问题。(1)键成键电子对数孤电子对数空间构型H2SeBCl3PCl3SO2SO(2)用价电子对互斥理论推断甲醛中HCH的键角_(填“”“”或“”)120。答案(1)键成键电子对数孤电子对数空间构型H2Se22V形BCl330平面三角形PCl331三角锥形SO221V形SO40正四面体形(2)解析(2)甲醛分子式为CH2O，C原子的价电子对数为(420)3，孤电子对数为0，所以CH2O为平面分子，由于C=O与CH之间的排斥作用大于2个CH键之间的排斥作用，所以甲醛分子中CH键与CH键之间的夹角小于120。6请解答下列各题：(1)写出与H2O分子互为等电子体的两种微粒的化学式：_、_。(2)写出一种与NO互为等电子体的微粒的化学式：_。(3)CaCN2中阴离子为CN，与CN互为等电子体的分子的化学式为_，可推知CN的空间构
