课件1222价电子对互斥理论和等电子原理

第2课时价电子对互斥理论和等电子原理第2节共价键与分子的空间结构1.知道什么是价电子对。初步认识价电子对呼出来理论。2.能用价电子对互斥咯论预测简单离子火分子的空间构型。学习目标一、价电子对互斥理论1.价电子对互斥理论(1)基本观点:分子中的中心原子的价电子对——___________和_________由于_________作用,处于不同的空间取向且尽可能趋向于彼此远离。(2)空间取向的说明:①两个原子之间的_____电子不论是单键还是多重键,均看作一个空间取向;②一对_________可以看作一个空间取向。成键电子对孤电子对相互排斥成键孤电子对基础梳理(3)孤电子对的计算方法:中心原子的孤电子对数=(___________________-其他原子的_____________之和)/2。说明: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。中心原子的价电子数未成对电子数【做一做】请填写以下表格中的空白:分子成键电子对数孤电子对数H2O____NH3____H2S____CH4____223122402.价电子对与分子空间构型的对应关系表ABn价电子对数空间构型模型分子的空间构型键角n=22

_______180°n=33

平面三角形______直线形120°ABn价电子对数空间构型模型分子的空间构型键角n=44

_________109°28′n=55

_________90°、120°n=66

_________90°正四面体三角双锥正八面体【情境·思考】二氧化硫是工业上制取硫酸的中间产物,也是化石燃料燃烧过程中的主要污染物之一。排放到大气中的二氧化硫可形成酸雨,使水质酸化,危害森林,破坏土壤,腐蚀石刻、建筑等。当空气中的二氧化硫浓度达到一定值时可引起眼结膜炎、急性支气管炎、极高浓度时可导致声门水肿、肺水肿和呼吸道麻痹。已知其分子式为SO2。据此回答下列问题。(1)请计算SO2的成键电子对数、孤电子对数、价层电子对数。提示:SO2分子中的中心原子是S,成键电子对数为2。孤电子对数=(a-xb)=×(6-2×2)=1,价电子对数=2+1=3。(2)根据SO2的成键电子对数和孤电子对数推测中心原子的杂化类型是什么?其空间构型是什么?提示:由于其价电子对数是3,故其中心原子的杂化类型是sp2杂化;其空间构型为角形。二、等电子原理1.基本观点:_________相同且___________相等的___________具有相同的_________和相同的___________等结构特征。化学通式价电子总数分子或离子空间结构化学键类型2.举例离子通式中心原子杂化类型空间构型

和AX4____________

和AX3____________sp3正四面体sp3三角锥形【想一想】(1)SiCl4、、Si、四种微粒是等电子体吗?为什么?若是,微粒的空间构型是什么?提示:SiCl4、、Si、四种微粒的组成通式和价电子总数都相等,互为等电子体,都呈四面体构型。(2)NH3和H3O+两种微粒是等电子体吗?为什么?若是,微粒的空间构型是什么?提示:NH3和H3O+两种微粒的原子和价电子总数都相等,是等电子体,其立体构型相似(三角锥形)。知识点价电子对互斥理论的应用1.价电子对数的确定方法重点探究(1)a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=价电子数-离子电荷数;对于阴离子:a=价电子数+|离子电荷数|。(2)x表示与中心原子结合的原子数。(3)b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。2.价电子对数与分子空间构型的关系价电子对互斥理论模型说的是价电子对的空间构型,而分子的空间构型指的是成键电子对空间构型,不包括孤电子对。(1)当中心原子无孤电子对时,两者的构型一致;(2)当中心原子有孤电子对时,两者的构型不一致。中心原子的杂化轨道类型分子的价层电子对数成键电子对数中心原子的孤电子对对数价电子对互斥理论模型名称分子的空间构型名称实例sp220直线形直线形BeCl2sp2330三角形三角形BF321角形SnBr2sp3440四面体四面体形CH431三角锥形NH322角形H2O3.杂化轨道类型的判断(1)对于ABm型分子、中心原子的杂化轨道数可以这样计算。杂化轨道数n=其中配位原子中,卤素原子、氢原子提供1个价电子,硫原子、氧原子不提供价电子,即提供价电子数为0。例如:代表物杂化轨道数(n)杂化轨道类型CO2(4+0)=2spCH2O(4+2+0)=3sp2CH4(4+4)=4sp3SO2(6+0)=3sp2NH3(5+3)=4sp3H2O(6+2)=4sp3(2)离子的杂化轨道计算:n=(中心原子的价电子数+配位原子的成键电子数±电荷数)。代表物杂化轨道数(n)杂化轨道类型

(5+1)=3sp2

(5-1+4)=4sp3【醒】(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①作为配位原子,卤素原子和氢原子均提供1个电子,氧族元素的原子不提供电子。②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。③对于复杂离子,在计算价电子对数时,还应加上阴离子的电荷数或减去阳离子的电荷数。如中磷原子价电子数应加上3,而中氮原子的价电子数应减去1。④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。⑤双键、三键等多重键作为1对电子看待。(3)对于型离子,其中心原子上的孤电子对对数=(A的价电子数-每个B原子提供的电子数×m∓电荷数n)①若为分子则n=0如SO3:(6-2×3+0)=0,②若为阳离子,则减去电荷数,如:(5-1×4-1)=0,③若为阴离子,则加上电荷数,如:(6-4×2+2)=0。【思考讨论】(1)五原子的分子空间构型都是正四面体吗?提示:不是,只有中心原子所连四个键的键长相等时才为正四面体。如CH3Cl因C—H键和C—Cl键键长不相等,故CH3Cl分子的四面体不是正四面体。(2)VSEPR模型和分子的立体构型二者相同吗?提示:不一定相同。VSEPR模型指的是包括σ键电子对和孤电子对在内的空间构型;分子的立体构型指的是组成分子的所有原子(只考虑分子内的σ键)所形成的空间构型。若分子中没有孤电子对,VSEPR模型和分子立体构型一致;若分子中有孤电子对,VSEPR模型和分子立体构型不一致。【案例示范】【典例】(2020·新乡高二检测)请完成下列各小题。(1)在SO2分子中,硫原子采取________杂化,SO2的键角________(填“大于”“等于”或“小于”)120°。SO3分子中硫原子采取________杂化,SO3分子的空间构型为________。

(2)OF2中氧原子的杂化方式为________,OF2分子的空间构型为________。

【解题指南】解答本题注意以下三点:(1)首先计算ABm型分子中心原子的杂化轨道数;(2)然后判断杂化类型;(3)最后根据微粒中的杂化轨道所形成的共价键类型判断微粒的空间构型。【解析】(1)SO2分子中,硫原子的杂化轨道数为=3,硫原子采取sp2杂化,但有1对孤电子对,所以键角小于120°。SO3分子中硫原子杂化轨道数为

×(6+0)=3,硫原子采取sp2杂化,SO3为平面三角形。(2)OF2分子中,氧原子的杂化轨道数=×(6+2)=4,杂化类型为sp3杂化,含有2对孤电子对,OF2为角形。答案:(1)sp2小于sp2平面三角形(2)sp3角形【母题追问】(1)上题(1)中的二氧化硫若形成S,其杂化轨道类型及离子的空间构型分别是什么?提示:S中硫原子杂化轨道数为×(6+0+2)=4,硫原子采取sp3杂化,硫原子含有1对孤电子对,所以该离子为三角锥形。(2)上题(1)中的三氧化硫若形成S,其杂化轨道类型及离子的空间构型分别是什么?提示:S中硫原子的杂化轨道数为×(6+0+2)=4,硫原子采取sp3杂化,S的空间构型为正四面体形。【规律方法】杂化分子的键角与杂化类型的关系根据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对电子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:三键—三键>三键—双键>双键—双键>双键—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。【迁移应用】1.(2020·惠州高二检测)硒(Se)是第ⅥA族元素,则SeS3的分子构型是 (

)

A.正四面体形 B.角形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原子的价电子对全部用于形成共价键,Se3个硫原子,故其分子构型为平面三角形,D项正确。

2.(双选)下列微粒中,中心原子含有孤电子对的是 (

)A.SiH4 B.H2OC.CH4 D.NH3【解析】选B、D。SiH4、H2O、CH4、NH3的电子式分别为

,H2O分子中的O原子上有2对孤电子对,NH3有一对孤电子对。3.若ABn的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤电子对,下列说法正确的是 (

)A.若n=2,则分子的空间构型为角形B.若n=3,则分子的空间构型为三角锥形C.若n=4,则分子的空间构型为正四面体形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n=2时,分子的空间结构为直线形;n=3时,分子的空间结构为平面三角形;n=4时,分子的空间结构为正四面体形。【素养提升】1659年,德国人J.R.格劳贝尔首次制得硝酸铵。19世纪末期,欧洲人用硫酸铵与智利硝石进行复分解反应生产硝酸铵。后由于合成氨工业的大规模发展,硝酸铵生产获得了丰富的原料,于20世纪中期得到迅速发展,第二次世界大战期间,一些国家专门建立了硝酸铵厂,用以制造炸药。60年代,硝酸铵曾是氮肥的领先品种。中国在50年代建立了一批硝酸铵工厂。若组成硝酸铵的两种微粒的结构如下:(1)根据上图结合共价键理论,中含有几个σ键和几个π键?提示:根据上图中的硝酸根的结构式可知在硝酸根中含有3个σ键和1个π键。(2)根据价电子对互斥理论,通过计算确定和的中心原子的杂化类型以及其空间构型。提示:在中,价电子对数=(5+1)/2=3,故中心原子N原子的杂化方式是sp2杂化,空间构型为平面三角形;在中,价电子对数=(5+4-1)/2=4,故中心N原子的杂化方式是sp3杂化,根据其离子的构成可知,其空间构型为正四面体型。【课堂回眸】1.(2020·福州高二检测)下列关于价电子对互斥理论的叙述不正确的是 (

)A.价电子对互斥理论可用来预测分子的空间构型B.分子中中心原子的价电子对的相互排斥作用决定了分子的空间构型C.中心原子上的孤电子对不参与相互排斥作用D.分子中键角越大,价电子对之间的斥力越小【解析】选C。中心原子上的孤电子对会占据中心原子空间,并参与相互排斥作用。课堂检测2.用价电子对互斥理论预测H2S和BF3的空间构型,两个结论都正确的是 (

)

A.直线形;三角锥形 B.角形;三角锥形C.直线形;平面三角形 D.角形;平面三角形【解析】选D。在H2S中,价电子对数为4,若无孤电子对存在,则其应为正四面体形。但中心原子S上有两对孤电子对,而且孤电子对也要占据中心原子空间,它们相互排斥,因此H2S为角形结构。在BF3中,价电子对数为3,其中心原子B上无孤电子对,因此BF3应为平面三角形。3.(2020·浏阳高二检测)根据等电子原理,下列各组分子或离子的空间构型不相似的是 (

)A.SO2和O3B.N和CH4C.H3O+和NH3D.CO2和H2O【解析】选D。D项中,CO2分子和H2O分子原子总数相等,价电子总数前者为16,后者为8,二者不属于等电子体,则空间构型不相似。4.下列分子或离子的中心原子带有一对孤电子对的是 (

)A.H2O

B.BeCl2

C.CH4

D.PCl3【解析】选D。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=×(a-xb),经计算知,选项中心原子上的孤电子对数依次为2、0、0、1。5.(2020·全国Ⅰ卷节选)Goodenough等人因在锂离子电池及钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料研究方面的卓越贡献而获得2019年诺贝尔化学奖。回答下列问题:(1)基态Fe2+与Fe3+离子中未成对的电子数之比为______。

(2)Li及中相邻元素的第一电离能(I1)如表所示。I1(Li)>I1(Na),原因是___________________________________________。

I1(Be)>I1(B)>I1(Li),原因是______________________________________。

I1/(