1、第二节 分子的立体构型第 1 课时 价层电子对互斥理论1.认识共价分子结构的多样性和复杂性。 2.理解价层电子对互斥理论的含义。 3能根据有关理论判断简单分子或离子的立体构型。形形色色的分子学生用书 P21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、N 2 HCl、N N 直线形CO2 直线形三原子分子 H2O V 形BF3 平面三角形四原子分子NH3 三角锥形五原子分子CH4 正四面体形1能说明 CH4 分子中的五个原子不在同一平面而呈正四面体结构的是( )A两个键之间的夹角为 10928BCH 键为极性共价键C4 个 CH 键的键能、键长相同D碳原子的价电子都
2、参与成键答案：A2下列物质中，分子的立体构型与甲烷分子相似的是( )ACO 2 BH 2SCPCl 3 DSiCl 4答案：D1分子的立体构型与键角的关系分子类型 键角 立体构型 实例180 直线形CO2、BeCl 2、CS 2AB2180 V 形 H2O、H 2S120 平面三角形 BF3、BCl 3AB3120 三角锥形 NH3、PH 3AB4 10928 正四面体形 CH4、 CCl42.分子的不同构型及其成因(1)分子构型不同的原因：共价键的方向性与饱和性，由此产生的键长、键角不同。(2)依据元素周期律推测立体结构相似的分子，如 CO2 与 CS2、H 2O 与 H2S、NH 3 与P
3、H3、CH 4 与 CCl4 等。CH 4 和 CCl4 都是五原子型正四面体， CH3Cl、CH 2Cl2、CHCl 3 是四面体构型但不是正四面体，而白磷是四原子型正四面体，它与 CH4 等五原子型正四面体的构型、键角是不同的(P 4 分子中的键角为 60)。(3)典型有机物分子的立体构型：C 2H4、苯(C 6H6)、CH 2=CHCH=CH2(丁二烯)、CH2=CHCCH(乙烯基乙炔 )等都是平面形分子；C 2H2 为直线形分子。(2017长治高二质检 )下列分子构型为正四面体的是( )P 4 NH 3 CCl 4 CH 4 H 2S CO 2A BC D解析 NH3 是三角 锥形、H
4、 2S 是 V 形、 CO2 是直线形。答案 CCH4 是正四面体构型，CH 4 与 Cl2 的四种取代产物(CH 3Cl、CH 2Cl2、CHCl 3、CCl 4)中，都是正四面体构型吗？说明理由。答案：不是。由于 CH 键和 CCl 键的键长不相等，所以 CH3Cl、CH 2Cl2、CHCl 3不是正四面体构型，而 CCl4 是正四面体构型。常见分子的立体构型1下列分子中的立体结构模型正确的是( )ACO 2 的立体结构模型 BH 2O 的立体结构模型 CNH 3 的立体结构模型 DCH 4 的立体结构模型 解析：选 D。CO2 的立体构型为直线形，A 不正确；H 2O 的立体构型为 V
5、形，B 不正确；NH3的立体构型为三角锥形，C 不正确；CH 4 的立体构型为正四面体形，D 正确。2下列分子构型与分子中共价键键角对应一定正确的是( )A直线形分子：180B平面正三角形：120C三角锥形：10928D正四面体形：10928解析：选 B。A 项，HCl 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 10928、60，D 项错误。价层电子对互斥理论 学生用 书 P221价层电子对互斥理论分子的立体构型是“价层电子对”相互排斥的结果。2中心原子上价层电子对的计算(1)价层电子
6、对 键 电 子 对中 心 原 子 上 的 孤 电 子 对 )(2)计算 键电子对的计算由分子式确定，即中心原子形成几个 键，就有几对 键电子对。如 H2O 分子中，O有 2 对 键电子对，NH 3 分子中， N 有 3 对 键电子对。中心原子上的孤电子对的计算中心原子上的孤电子对数 (axb)12aa 表示中心原子的价电子数。对于主族元素：a最外层电子数。对于阳离子：a中心原子的价电子数离子的电荷数。对于阴离子：a中心原子的价电子数离子的电荷数(绝对值) 。bx 表示与中心原子结合的原子数。cb 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
7、 模型与分子或离子的立体构型 键电子对数孤电子对数价层电子对数 VSEPR 模型 分子或离子 价 层 电 子 对 互 斥 理 论 略 去 孤 电 子 对 的立体构型。分子或离子 孤电子对数价层电子对数VSEPR 模型名称分子或离子的立体构型名称CO2 0 2 直线形 直线形SO2 1 3 平面三角形 V 形CO23 0 3 平面三角形 平面三角形H2O 2 4 四面体形 V 形NH3 1 4 四面体形 三角锥形CH4 0 4 正四面体形 正四面体形1判断正误(正确的打“” ，错误的打“”) 。(1)CH2Cl2 分子只有一种，可说明 CH4 的立体构型为正四面体形。( )(2)分子的 VSEP
8、R 模型和相应分子的立体构型是相同的。( )(3)根据价层电子对互斥理论，H 3O 的立体构型为平面正三角形。( )(4)SO2 分子与 CO2 分子的组成相似，故它们都是直线形分子。( )(5)SnBr2 分子中 SnBr 键的键角等于 180。( )答案：(1) (2) (3) (4) (5)2用价层电子对互斥理论预测 BF3 的立体构型，结论正确的是 ( )A直线形 BV 形C三角锥形 D平面三角形解析：选 D。根据价层电子对互斥理论，BF 3 中心原子上没有孤电子对，价层电子对数是 3，故为平面三角形。1利用价层电子对互斥理论判断分子或离子的立体构型解题思路说明：(1)若 ABn型分子
9、中， A 与 B 之间通过两对或三对电子 (即通过双键或三键)结合而成，则价层电子对互斥理论把双键或三键作为一对电子对看待。(2)价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律：孤电子对孤电子对孤电子对成键电子对成键电子对成键电子对。随着孤电子对数目的增多，成键电子对与成键电子对之间的斥力减小，键角也减小。如 CH4、NH 3 和 H2O 分子中的键角依次减小。2分子或离子的立体构型的确定(1)若分子中没有孤电子对，则 VSEPR 模型和分子的立体构型一致：ABn 立体构型 范例n2 直线形 CO2n3 平面三角形 CH2On4 正四面体形 CH4(2)若分子中有孤电子对，则 VSEPR 模型和分子
10、的立体构型不一致。价层电子对互斥理论对几种分子的立体构型的预测如下表：分子或离子的价层电子对数中心原子上的 键电子对数中心原子上的孤电子对数VSEPR 模型名称分子或离子的立体构型分子或离子的立体构型名称实例2 2 0 直线形 直线形 CO23 0 平面三角形平面三角形BF3、BCl 3、CO 2332 1 平面三角形 V 形 SO24 0 四面体形 四面体形CH4、CCl 4、CH 3Cl3 1 四面体形 三角锥形 NH342 2 四面体形 V 形 H2O请填写下表：分子或离子 价层电子对数中心原子上的孤电子对数分子或离子的立体构型OF2ClF 2PCl3SiCl4NH 4解析 依据价 层电
11、子对互斥理 论判断分子立体构型，通常有以下过程：(1) 用公式计算出中心原子的价层电子对数目。 (2)根据中心原子的价层电子对数，判断价层电子的立体构型。(3)根据中心原子上存在的孤电子对数，判断出分子的相应立体构型。答案 分子或离子 价层电子对数中心原子上的孤电子对数分子或离子的立体构型OF2 4 2 V 形ClF 2 4 2 V 形PCl3 4 1 三角锥形SiCl4 4 0 正四面体形NH 4 4 0 正四面体形NH 与 NH3 的 VSEPR 模型一致吗？分子(离子) 的立体构型一致吗？说明理由。 4答案：NH 与 NH3 的价层电子对数都是 4，故其 VSEPR 模型都是四面体形；但
12、 NH 4无孤电子对，离子构型为正四面体形，而 NH3 有一对孤电子对，分子构型为三角锥形。 4利用 VSEPR 模型判定 ABn型分子构型(1)对于 ABn型分子 ，成键电 子对数等于配位原子的原子个数。(2)分子的中心原子的孤电子对数为 0 时，VSEPR 模型与分子立体构型相同，分子均为空间对称性结构。(3)分子的立体构型与分子类型有关，如 AB2 型分子只能为 直线形或 V 形结构，AB 3 型分子只能为平面正三角形或三角锥形结构。故由分子 类型 (ABn型)和孤电子对数能很快确定分子的立体构型。价层电子对互斥理论的应用1若 ABn分子的中心原子 A 上没有未用于形成共价键的孤电子对，
13、根据价层电子对互斥理论，下列说法正确的是( )A若 n2，则分子的立体构型为 V 形B若 n3，则分子的立体构型为三角锥形C若 n4，则分子的立体构型为正四面体形D以上说法都不正确解析：选 C。若中心原子 A 上没有未用于成 键的孤电子对 ，则根据斥力最小的原则，当 n2 时，分子的立体结构为直线形；当 n3 时，分子的立体结构为平面三角形；当 n4时，分子的立体结构为正四面体形。2(2017成都七中高二检测) 用价层电子对互斥理论(VSEPR) 可以预测许多分子或离子的立体构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断错误的是( )ASO 2、CS 2、HI 都是直线形的分子BBF 3 键角为 1
14、20CBF 3、SO 3 都是平面三角形的分子DPCl 3、NH 3 都是三角锥形的分子解析：选 A。A.SO2 中价层电子对数2 (622)3 且含有 1 对孤电子对，所12以 SO2为 V 形 结构，CS 2、HI 为直线形结构，故 A 错误；B.BF 3 中价层电子对数3 (331)3，为平面三角形结构，所以 BF3键角为 120，故 B 正确；C.BF 3、SO312中中心原子价层电子对数都是 3 且不含孤电子对，所以这两种分子都是平面三角形结构，故 C 正确； D.PCl3、NH3 中价层电子对数3 (531) 4 且含有 1 对孤电子对，所以12PCl3、NH3 均为 三角锥形结构
15、，故 D 正确。3(1)计算下列分子中标“” 原子的价层电子对数：CCl 4_；BeCl 2_；BCl 3_；PCl 3_。(2)计算下列分子中标“”原子的孤电子对数：H 2S_；PCl 5_；BF 3_；NH 3_。答案：(1)4 2 3 4(2)2 0 0 1重难易错提炼用价层电子对互斥理论推测分子或离子立体构型时的常见错误(1)计算阴、阳离子的中心原子的价层电子对数时未考虑离子所带电荷而计算错误。(2)由电子式或路易斯结构式判断中心原子价层电子对数时未将双键或三键当作一对价层电子对计算。(3)不能准确区分和判断孤电子对和成键电子对。判断 ABn型分子中孤电子对数的简单方法为孤电子对数价层
16、电子对数n。(4)误将 VSEPR 模型当作分子或离子的立体构型。(5)错误地利用相似性规律判断分子或离子的立体构型。课后达标检测 学生用书 P66(单独成册 )基础巩固1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孤电子对数可以直接由分子式来确定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 键数解析：选 C。价层电子对数是 键电子对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，其需要由中心原子价电子数、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来计算得出，A 、B、D 项错误。2硒(Se)是第A 族元素，则 SeS3 的分子构
17、型是( )A正四面体形 BV 形C三角锥形 D平面三角形解析：选 D。SeS3 中的 Se 原子呈6 价，Se 原子的价层电子对全部用于形成共价键，Se 周围有 3 个硫原子，故其分子构型为平面三角形，D 项 正确。3下列分子或离子中，中心原子价层电子对的立体构型为四面体形，且分子或离子的立体构型为 V 形的是( )ANH BPH 3 4CH 3O DOF 2解析：选 D。中心原子价层电子对的立体构型为四面体形，且分子或离子的立体构型为 V 形的只能是由 3 个原子 组成的分子，中心原子有 2 对 孤电子对，OF 2 符合要求。NH是三角锥形的 NH3结合一个 H 后形成的正四面体形结构；H
18、3O 是 V 形的 H2O 结合一 4个 H 后形成的三角锥形结构； PH3 中 P 原子有一对孤电子对，呈三角锥形。4下列分子属于平面三角形的是( )APBr 3 BBCl 3CNF 3 DBeCl 2解析：选 B。PBr3、NF3 分子的中心原子均有未成键电子对，故分子构型均为三角锥形，不是平面三角形，A、C 项错误 ；BCl3 的中心原子无未成键电子对，故其分子构型为平面三角形，B 项正确；BeCl 2 的中心原子无未成键电子对，是直线形结构，D 项错误。5用 VSEPR 模型预测下列分子的立体构型与 H2O 相似，都为 V 形的是( )H 2S SO 3 SO 2 CO 2A BC D
19、解析：选 C。H2S 中价层电子对数为 2 (621) 4，其 VSEPR 模型为四面体形，12因含 2 对孤电子对，故立体构型为 V 形；SO 2 价层电子对数为 2 (622) 3，其12VSEPR 模型为平面三角形，含有一对孤电子对，立体构型 为 V 形；SO 3、CO2 中，中心原子价层电子对全部成键，分别是平面三角形、直 线形。6用价层电子对互斥理论判断 NO 的立体构型为( ) 3A正四面体 BV 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 3 (5132)3，其 312VSEPR 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
20、部用于形成 键，故 NO 为平面三角形。 37下列说法中正确的是( )ANO 2、BF 3、 NCl3 分子中原子的最外层电子都不满足 8 电子稳定结构BP 4 和 CH4 都是正四面体形分子且键角都为 10928CNH 的电子式为 ，离子呈平面正方形结构 4DNH 3 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解析：选 D。NCl3 分子的电子式 为 ，分子中各原子都满足 8 电子稳定结构，A 错误；P 4 为正四面体形分子，但其键角为 60，B 错误；NH 为正四面体形结构而 4非平面正方形结构，C 错误； NH3 分子电子式为 ，有一对未成键的孤电子对，由于孤电子对对成键电
21、子的排斥作用，使其键角为 107，呈三角锥形，D 正确。8下列对应关系不正确的是( )选项 A B C D中心原子所在族 A A A A分子通式 AB4 AB3 AB2 AB2立体构型 正四面体形 平面三角形 直线形 V 形解析：选 B。当中心原子在A 族，AB 3 分子应是三角锥 形。当中心原子在 A 族，AB4 分子是正四面体形，AB 2 分子是直线形。当中心原子在A 族，AB 2 分子是 V 形。9已知 CH4 中 CH 键间的键角为 10928，NH 3 中 NH 键间的键角为 107，H 2O中 OH 键间的键角为 105，则下列说法中正确的是 ( )A孤电子对与成键电子对间的斥力大
22、于成键电子对与成键电子对间的斥力B孤电子对与成键电子对间的斥力小于成键电子对与成键电子对间的斥力C孤电子对与成键电子对间的斥力等于成键电子对与成键电子对间的斥力D题干中的数据不能说明孤电子对与成键电子对间的斥力和成键电子对与成键电子对间的斥力之间的大小关系解析：选 A。电子对间排斥力的大小顺序为孤电子对孤电子对孤电子对成键电子对成键电子对成键电子对，恰好可以解释上述分子的键角大小关系。10三原子分子或离子的常见立体构型有_形和_形两种；四原子分子或离子的常见立体构型有_形和_形两种；五原子分子或离子最常见的立体构型是_形。CO 是平面三角形结构，则离子中的键角是_；CBr 4 分子中，23两个
23、相邻 CBr 键的夹角是 10928，说明 CBr4 分子的立体构型为_形。解析：组成确定的微粒，其立体构型既与中心原子的 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 120 正四面体11有下列分子或离子：CS 2， PCl 3，H 2S，CH 2O，H 3O ，NH ， BF3，SO 2。 4粒子的立体构型为直线形的有_；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_。解析：题述物质中
24、中心原子上孤电子对数及粒子的立体构型如下表。ABn中心原子孤电子对数分子或离子分子或离子的立体构型AB2 CS2 直线形AB3 CH2O、BF3 平面三角形AB40NH 4 正四面体形AB2 SO2 V 形AB31PCl3、H3O 三角锥形AB2 2 H2S V 形答案： 能力提升12以下分子或离子的结构为正四面体形且键与键夹角为 10928的是( )CH 4 SiCl 4 CH 3Cl P 4 SO 24A BC D解析：选 D。在 CH4 和 SiCl4 中，中心原子价层电子对数均为 4，且没有孤电子对，4个氢原子和 4 个氯原子在空间呈正四面体形排列，且键角为 10928；CH3Cl 可
25、看成 CH4 中一个氢原子被一个氯原子替换，由于氢原子与氯原子间的排斥作用力不同且氢原子与氯原子半径不同，故 CH3Cl 的立体构型不是正四面体形；P 4 是正四面体结构，但键角为 60；SO中，S 原子价 层电子对数为 4，没有孤电子对，SO 为正四面体形，键角为 10928。24 2413下列各组分子的立体构型名称相同的是( )ASnCl 2、BeCl 2 BBF 3、NH 3CCCl 4、SiF 4 DCS 2、OF 2解析：选 C。先确定分子的价层电子对数、孤电子对数后再确定分子的立体构型。键电子对数 孤电子对数价层电子对数分子立体构型SnCl2 2 (421) 1123 V 形BeC
26、l2 2 (221) 0122 直线形BF3 3 (331) 0123 平面三角形NH3 3 (531) 1124 三角锥形CCl4 4 (441) 0124 正四面体形SiF4 4 (441) 0124 正四面体形CS2 2 (422) 0122 直线形OF2 2 (621) 2124 V 形14.H2O2 的结构式为 HOOH，下列有关 H2O2 的说法正确的是( )A是直线形分子B是三角锥形分子C氧原子有 1 对孤电子对D氧原子的价层电子对数为 4解析：选 D。H2O2 中的每个氧原子有 6 个价电子，形成了 2 个 键，故还有 4 个电子没有成键，孤电子对数为 2，价层电子对数为 4，
27、C 项错误 ，D 项正确；以氧为中心的三个原子呈 V 形结构，H 2O2 中相当于有两个 V 形结构，故不可能是直线形或三角锥形分子，A、B 项错误。15(1)利用 VSEPR 理论推断分子或离子的立体构型：ClO _；AlBr 3(共价分子)_ 。 3(2)有两种活性反应中间体，它们的粒子中均含有 1 个碳原子和 3 个氢原子。请依据下面给出的这两种粒子的球棍模型，写出相应的化学式：(3)按要求写出由第二周期非金属元素的原子构成的中性分子的化学式。平面形分子_；三角锥形分子_；四面体形分子_。解析：(1)ClO 是 AB3 型离子 ，价层电子对数是 4，孤电子对数是 1，为三角锥形。 3Al
28、Br3 是 AB3 型分子，价层电子对数是 3，孤电子对数为 0，是平面三角形。(2)AB 3 型分子或离子中，中心原子无孤电子对的呈平面三角形，有一对孤电子对的呈三角锥形，所以分别是 CH 、CH 。(3)由第二周期非金属元素构成的中性分子中，呈三角锥形的是 NF3，呈 3 3平面三角形的是 BF3，呈四面体形的是 CF4。答案：(1)三角锥形 平面三角形(2)CH CH (3)BF 3 NF 3 CF 4 3 316价层电子对互斥理论(简称 VSEPR 理论) 可用于预测简单分子的立体构型。用AXnEm表示只含一个中心原子的分子组成，A 为中心原子， X 为与中心原子相结合的原子，E 为中
29、心原子最外层未参与成键的电子对(称为孤电子对)，( nm) 称为价层电子对数。(1)请填写下表：nm 2VSEPR 理想模型 正四面体形价层电子对之间的理想键角 10928(2)请用 VSEPR 模型解释 CO2 为直线形分子的原因：_。(3)用价层电子对互斥理论判断下列分子或离子的立体构型：分子或离子PbCl2 PF3Cl2ClO 4立体构型解析：(1)当 nm4 时 VSEPR 模型为正四面体形，其键角是 10928，当 nm2时，VSEPR 模型为直线形，其键角是 180。(2)CO2 分子中，nm2，故为直线形。(3)PbCl2 中中心原子 Pb 的孤电子 对数是 (421)1，所以是 V 形结构；PF 3Cl2 分子中价12层电子对数505，所以 PF3Cl2 的立体构型为三角双锥形；ClO 中价层电子对数 44 71(42)4，且不含孤电子对，为正四面体形结构。12答案：(1)nm 2 4VSEPR 理想模型 直线形 正四面体形价层电子对之间的理想键角180 10928(2)CO2 属 AX2E0 型分子，nm2，故为直线形(3)分子或离子 PbCl2 PF3Cl2 ClO 4立体构型 V 形 三角双锥形 正四面体形
