高中化学章分子结构与性质节课时分子结构的测定多样的分子空间结构价层电子对互斥模型选择性高中选择性化

第1课时分子构造的测定多样的分子空间构造价层电子对互斥模型发展目标系统建立认识分子构造的测定方法。认识共价分子构造的多样性和复杂性。理解价层电子对互斥理论的含义。能依据相关理论判断简单分子或离子的空间构造。一、分子构造的测定1．从前的科学家主要靠对物质的化学性质进行系统总结得出规律后推断分子的构造。2．现在，科学家应用红外光谱、晶体X射线衍射等现代仪器和方法测定分子的构造。3．红外光谱工作原理原理：红外线透过分子时，分子会汲取跟它的某些化学键的振动频次同样的红外线，再记录到谱图上体现汲取峰。经过和已有谱图库比对，或经过度子化学计算，能够得悉分子中含有何种化学键或官能团的信息。红外光谱仪原理表示图微点拨：用红外光谱仪测定化学键或官能团信息。用质谱法测定分子的相对分子质量，在质谱图中质荷比最大的数据代表所测物质的相对分子质量。二、多样的分子空间构造空间填分子种类化学式空间构造构造式键角球棍模型充模型CO直线形O===C===O180°2三原子分子H2OV形105°CHO平面120°四原子2三角形分子NH三角锥形107°3五原子CH4109°28′四周体形分子科学家研制出可望成为高效火箭推动剂的N(NO2)3如下图。已知该分子中N—N—N键角都是108.1°。试推断四个氮原子围成的空间是空间正四周体吗？[提示]不是。因为N—N—N键角都是108.1°。因此四个氮原子围成的空间不是正四面体而是三角锥形。三、价层电子对互斥模型1．价层电子对互斥理论分子的空间构造是中心原子四周的“价层电子对”互相排挤的结果。2．中心原子上价层电子对的计算(1)σ键电子对价层电子对中心原子上的孤电子对(2)计算①σ键电子对的计算由分子式确立，即中心原子形成几个σ键，就有几对σ键电子对。如HO分子中，O2有2对σ键电子对，NH3分子中，N有3对σ键电子对。②中心原子上的孤电子对的计算1中心原子上的孤电子对数＝(a－xb)2a．a表示中心原子的价电子数。关于主族元素：a＝原子的最外层电子数。关于阳离子：a＝中心原子的价电子数－离子的电荷数。关于阴离子：a＝中心原子的价电子数＋离子的电荷数(绝对值)。b．x表示与中心原子联合的原子数。c．b表示与中心原子联合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其余原子＝8－该原子的价电子数。(3)VSEPR模型与分子或离子的空间构造价层电子对略去孤电子对σ键电子对数＋孤电子对数＝价层电子对数―――――→VSEPR模型――――――→分子互斥理论或离子的空间构造。VSEPR分子或离子分子或离子孤电子对数价层电子对数模型名称的空间构造名称CO202直线形直线形SO213平面三角形V形2－03平面三角形平面三角形CO3H2O24四周体形V形NH14四周体形三角锥形3CH404正四周体形正四周体形1．判断正误(对的在括号内打“√”，错的在括号内打“×”。)(1)CH2Cl2分子只有一种，可说明CH的空间构造为正四周体形。(√)4(2)分子的VSEPR模型和相应分子的立体构型是同样的。(×)(3)依据价层电子对互斥理论，H3O＋的立体构型为平面正三角形。(×)(4)SO2分子与CO分子的构成相像，故它们都是直线形分子。(×)22．以下分子的空间构造错误的选项是( )A．SO2：B．NH3：C．CS2：

D．CH4：[NH3的空间构造为三角锥形。]3．为认识释和展望分子的空间构造，科学家在概括了很多已知分子空间构造的基础上，提出了一种十分简单的理论模型——价层电子对互斥理论。这类模型把分子分红两类：一类是中心原子

________(填“有孤电子对”或“无孤电子对”，下同

)；另一类是中心原子______________。BF3和NF3都是四个原子的分子，

BF3分子的立体构型是平面三角形，

而

NF3分子的

立体

构型

是三

角锥

形的

原因

是___________________________________________________________________________________________________________________________。_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[答案]无孤电子对有孤电子对BF分子中B原子的3个价电子都与F原子形成共3价键而形成平面三角形；而NF3分子中N原子的3个价电子与F原子形成共价键，还有1对未成键的孤电子对，占有了N原子四周的空间，参加互相排挤，形成三角锥形利用价层电子对互斥理论判断分子或离子的空间构造ABm型分子的价层电子对数n＝A原子的价电子数＋B原子供给的价电子总数±电荷数2利用上式计算A原子的价层电子对数时，需注意：(1)氧族元素的原子作为中心原子A时供给6个价电子，作为配位原子B时不供给价电子。(2)卤素原子作为中心原子A时供给7个价电子，作为配位原子B时供给1个价电子。(3)若为分子，电荷数为0；若为阳离子，则减去电荷数，如＋，n＝5＋1×4－142若为阴离子，则加上电荷数，如2－，＝6＋2SO＝4。42依据上边背景信息剖析BCl3的价层电子对数、价层电子对空间构造、分子空间构造是如何的？提示：BCl3的价层电子对数有3对，价层电子对空间构造为平面三角形，分子空间构造为平面三角形。(2)NF3的价层电子对、价层电子对空间构造、分子空间构造是如何的？提示：NF3的价层电子对为4对，价层电子对空间构造为四周体形，分子空间构造为三角锥形。经过(1)、(2)两例剖析价层电子对的空间构造与分子的空间构造必定同样吗？二者之间有何规律存在？提示：价层电子对的空间构造与分子的空间构造不必定一致，分子的空间构造指的是成键电子对的空间构造，不包含孤电子对(未用于形成共价键的电子对)。二者能否一致取决于中心原子上有无孤电子对，中间心原子上无孤电子对时，二者的空间构造一致；中间心原子上有孤电子对时，二者的空间构造不一致。利用价层电子对互斥理论判断分子或离子的空间构造解题思路说明：(1)

若

ABn型分子中，

A与

B之间经过两对或三对电子

(即经过双键或三键

)联合而成，则价层电子对互斥理论把双键或三键作为一对电子对对待。(2)价层电子对之间互相排挤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。跟着孤电子对数量的增加，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、NH3和

H2O

分子中的键角挨次减小。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，依据价层电子对互斥理论，以下说法正确的选项是( )A．若n＝2，则分子的空间构造为V形B．若n＝3，则分子的空间构造为三角锥形C．若n＝4，则分子的空间构造为正四周体形D．以上说法都不正确C[若中心原子

A上没有未用于成键的孤电子对，

则依据斥力最小的原则，当

n＝2时，分子的空间构造为直线形；当

n＝3时，分子的空间构造为平面三角形；当

n＝4时，分子的空间构造为正四周体形。]2．用价层电子对互斥理论(VSEPR)能够展望很多分子或离子的空间构造，有时也能用来推断键角大小，以下判断错误的选项是( )A．SO2、CS2、HI都是直线形的分子B．BF3键角为120°C．BF3、SO3都是平面三角形的分子D．PCl3、NH3都是三角锥形的分子A[A.SO2中价层电子对数＝

2＋1×(6－2×2)＝2

3且含有

1对孤电子对，因此

SO2为

V形构造，

CS2、HI

为直线形构造，故

A错误；

B.BF3中价层电子对数＝

3＋1×(3－3×1)＝2

3，为平面三角形构造，因此BF3键角为120°，故B正确；C.BF3、SO3中中心原子价层电子对数都是3且不含孤电子对，因此这两种分子都是平面三角形构造，故C正确；D.PCl3、NH3中价层电子对数＝

3＋1×(5－3×1)＝2

4，且含有

1对孤电子对，因此

PCl3、NH3均为三角锥形构造，故D正确。]3．(1)计算以下分子中标“·”原子的价层电子对数：①CCl4________；②BeCl2________；③BCl3________；···④PCl3________。·计算以下分子中标“·”原子的孤电子对数：①H2S________；②PCl5________；③··

BF3________；·④NH3________。·[答案]

(1)①4②2③3④4

(2)①2②0③0④1用价层电子对互斥理论推断分子或离子的空间构造时的常有错误计算阴、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。由电子式或路易斯构造式判断中心原子价层电子对数时未将双键或三键看作一对价层电子对计算。3不可以正确划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＝价层电子对数－n。误将VSEPR模型看作分子或离子的空间构造。错误地利用相像性规律判断分子或离子的空间构造。1．以下表达正确的选项是( )A．NH3分子中N原子处在3个H原子所构成的三角形的中心B．CCl4分子中C原子处在4个Cl原子所构成的正方形的中心C．H2O分子中O原子处在2个H原子所构成的直线的中央D．CO2是非极性分子，分子中C原子处在2个O原子所连结的直线的中央D[NH3分子为三角锥形分子，N原子位于锥顶，A错误；CCl4分子为正四周体形分子，B错误；H2O分子为V形构造，C错误；CO2分子为直线形，C原子位于两个O原子连线的中央，D正确。]2．以下分子构造与分子中共价键键角对应正确的选项是( )A．直线形分子：

180°

B．平面正三角形：

120°C．三角锥形：

109°28′

D．正四周体形：

109°28′B[AHCl

A子呈三角锥形，键角为107°，C项错误；甲烷、白磷分子均是正四周体形分子，但键角分别为109°28′、60°，D项错误，应选B项。]3．以下相关价层电子对互斥理论的描绘正确的选项是( )A．价层电子对就是σ键电子对B．孤电子对数由分子式来确立C．分子的空间构造是价层电子对互斥的结果D．孤电子对数等于π键数C[价层电子对数是σ键电子对数与中心原子上的孤电子对数之和，中心原子上的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、与中心原子联合的原子最多能接受的电子数及与中心原子联合的原子数相关，A、B、D项错误。]4．以下分子或离子的中心原子上未用于成键的价电子对最多的是()A．H2O＋D．PCl3B．HClC．NH4A[A项，氧原子有两对未成键的价电子