202X_202X学年高中化学第2章第2节第2课时价电子对互斥理论等电子原理课件鲁科版选修3

1、第2章第2节 共价键与分子的空间构型1.理解价电子对互斥理论和等电子原理。2.能根据价电子对互斥理论、等电子原理判断简单分子的空间构型。目标导航基础知识导学重点难点探究随堂达标检测栏目索引1.价电子对互斥理论的基本观点(1)分子中的中心原子的成键电子对和孤电子对由于相互 作用，尽可能趋向彼此 。(2)若价电子对全部是单键的电子对，为使价电子对之间的斥力最小，就要求尽可能采取 的结构。(3)若价电子对包含孤电子对，孤电子对和成键电子对之间、孤电子对之间、成键电子对之间的 ，从而影响分子的空间构型。(4)电子对之间的夹角越大，相互之间的斥力 。一、价电子对互斥理论 基础知识导学答案排斥远离对称斥力

2、不同越小答案(5)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单键单键单键。(6)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。答案2.价电子对互斥理论与分子空间构型(1)中心原子价电子全部参与成键的分子空间构型：ABn价电子对数成键电子对数孤电子对数空间构型范例n2220CO2、BeCl2n3330CH2O、BF3n4440CH4、CCl4直线形平面三角形正四面体形答案(2)中心原子上有孤电子对的分子空间构型：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。ABn价电子对数 成键电子对数 孤电子对数空间构型

3、范例n3321 形SnBr2、SnCl2n4431 形 NH3、PCl322 形H2O、H2SV三角锥V答案议一议1.CH4分子中HCH的键角为109.5，NH3分子中HNH 的键角为107.3，H2O分子中HOH的键角为104.5。从价电子对互斥理论分析导致这三种分子键角差异的原因是什么？答案答案CH4分子中碳原子的价电子全部参与成键，无孤电子对，为正四面体结构。NH3分子中氮原子上有一对孤电子对参与互相排斥。H2O中氧原子上有两对孤电子对参与互相排斥，排斥作用更大。答案2.俗称光气的碳酰氯分子(COCl2)为平面三角形，但CCl 键与C=O键之间的夹角为124.3，CCl键与CCl 键之间

4、的夹角为111.4，解释其原因。答案答案COCl2的价电子对数为 (402)3，成键电子对数3，孤电子对数0，所以COCl2为平面三角形分子，但由于C=O键与CCl键之间电子对的作用强于CCl键与CCl键之间电子对的作用，所以使C=O键与CCl键之间的夹角增大(120)，使CCl键与CCl键之间夹角减小(孤电子对成键电子对成键电子对成键电子对。分子或离子的空间构型不是价电子对的空间构型。如下表所示：ABn价电子对数价电子对空间构型孤电子对数分子或离子空间构型AB22直线形0直线形AB33平面三角形0平面三角形31V形AB44四面体形0正四面体形41三角锥形42V形分子的空间构型指的是成键电子对

5、空间构型，不包括孤电子对；分子的空间构型和价电子对的空间构型是否一致，取决于中心原子上有无孤电子对，没有孤电子对时，二者一致，有孤电子对时，二者不一致。关键提醒相关视频解析答案例1 利用价电子对互斥理论推测下列分子或离子的空间构型。(1)H2Se_；(2)OF2_；(3)BCl3_；(4)PCl3_；(5)SiCl4_；(6)SO2_。解析解析ABm型分子或离子中价电子对数n价电子对数成键电子对数(键)孤电子对数微粒价电子对数孤电子对数 价电子对空间构型 分子空间构型H2Se42四面体形V形OF242四面体形V形BCl330平面三角形平面三角形PCl341四面体形三角锥形SiCl440正四面体

6、形正四面体形SO231平面三角形V形解析答案答案答案(1)V形(2)V形(3)平面三角形(4)三角锥形(5)正四面体形(6)V形确定ABn型分子或离子空间构型的思路：确定中心原子A的价电子对数确定中心原子A的价电子对空间构型解题反思分子或离子空间构型。变式训练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杂化解析答案答案答案D解题反思二、等电子原理及应用1.判断方法化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子。2.应用等电子体的许多性质是相近的，空间构型

7、是相同的。利用等电子体可以：(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)利用等电子原理针对某物质找等电子体。解析答案例2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_。解析解析仅由第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。N2COCO2N2O解析答案(2)在短周期元素组成的物质中，与 互为等电子体的分子有

8、_。解析解析依题意，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， 为三原子，各原子最外层电子数之和为(5621)，SO2、O3也为三原子，各原子最外层电子数之和为6318。SO2、O3规律总结等电子体的判断方法(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、 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)，(3)叠加法互为

9、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。中含有的键数目为_。变式训练2 根据等电子原理回答：(1)已知反应：CaC22H2OCHCHCa(OH)2解析答案1.2041024个或2NA解析解析根据等电子原理、原子总数、价电子总数相同的分子或离子具有相似的结构特征。解析答案(2)二氧化钛(TiO2)是常用的、具有较高催化活性和稳定性的光催化剂，常用于污水处理。O2在其催化作用下，可将CN氧化成CNO，进而得到N2。写出一种与CN互为等电子体的单质分子的结构式_，根据等电子原理写出CO、HCN分子的结构式_、_，判断HCN中C原子的杂化轨道类型是_。解

10、析解析用O原子替换CN中的N原子，同时减少1个负电荷，用N原子替换CN中的C原子，同时减少1个负电荷，分别得到CN的两种等电子体：CO和N2。根据等电子体原理可推知CO和CN的结构式分别为CO、CN，则HCN的结构式为HCN，由碳原子形成两个键知碳采取sp1杂化。NNsp1COHCN解析答案与CNO互为等电子体的分子、离子化学式分别为_、_ (各写一种)。CNO的空间构型为_，CNO中C原子的杂化类型为_，CNO中键与键的个数比为_。解析解析用O原子替换CNO中的N原子同时要去掉1个负电荷可得CNO的等电子体CO2，用S替换CO2中的O原子得等电子体CS2。CO与N2互为等电子体，用N2替换C

11、NO中的CO可得等电子体 ，用N原子替换CNO中的C原子，同时要去掉1个负电荷得其等电子体N2O。CO2的结构式为O=C=O，所以CNO的结构式为N=C=O，空间构型为直线形，碳原子采取sp1杂化，键与键的数目比为2211。答案答案CO2(或N2O、CS2、BeCl2等合理均可)N直线形sp111解题反思利用等电子原理可以判断分子或离子的空间构型、化学键类型以及中心原子杂化类型。返回1.用价电子对互斥理论预测下列粒子的空间构型是直线形的是( )A.PCl3 B.BeCl2 C. D.CCl4B 随堂达标检测解析答案解析解析微粒价电子对数孤电子对数 价电子对空间构型 分子空间构型BeCl220直

12、线形直线形PCl341四面体形三角锥形CCl440正四面体形正四面体形NH40正四面体形正四面体形2.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( )A.SO2与O3 B.CO2与NO2C.CS2与NO2 D.PCl3与BF3A解析答案解析解析由题中信息可知，只要算出分子中各原子最外层电子数之和即可判断。B的最外层电子数为3，C的最外层电子数为4；N、P的最外层电子数为5，O、S的最外层电子数为6。3.关于CO2与CS2的下列说法正确的是( )A.它们互为等电子体B.CO2为直线形，CS2为V形C.它们分子中的化学键类型不同D.CS2比CO2稳定A解析答案解析解析CO2

13、与CS2的分子中原子总数相同，价电子总数也相同，互为等电子体；二者结构相似，都为直线形的分子；在CO2分子中，C原子与每个O原子均形成两个共价键，1个键，1个键，同样CS2分子中，C原子与每个S原子也形成双键，1个键，1个键，键角都是180，但由于C=O键长比C=S键长短，C=O键能比C=S键能大，故CO2比CS2稳定。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( )A. B.PH3 C.H3O D.OF2解析答案解析解析对ABm型分子中心原子价电子对数：解析答案答案答案D5.下列物质属于等电子体的是()A.CH4和 B.B3H6N3和C6H6C

14、.CO2和NO2 D.H2O和CH4A解析解析等电子体的化学式通式相同，价电子总数相等。A项，CH4和 均符合AB4通式，价电子总数均为8；B项，二者化学通式不同；C项，价电子总数不同，前者为16，后者为17；D项，二者化学通式不同。解析答案6.回答下列问题：(1)用价电子对互斥理论推测下列分子或离子的空间构型 ： _；BBr3_；CHCl3_；SiF4_； _。解析答案解析解析化学式BBr3CHCl3SiF4中心原子的价电子对数中心原子的键数23443中心原子含有的孤电子对数20000空间构型V形平面三角形四面体形正四面体形平面三角形答案答案V形平面三角形四面体形正四面体形平面三角形(2)用价电子对互斥理论推断甲醛中HCH的键角_120(填“”、“”或“”)。解析答案解析解析甲醛分子式为CH2O，C原子的价电子对数为 (420)3，孤电子对数为0，所以CH2O为平面三角形分子，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。(3)用价电子对互斥理论推断PCl3中ClPCl的键角_109.5(填“”、“”或“”)。解析答案解析解析PCl3分子中P的价电子对数为 (53)4，孤电子对数为1，由于孤