第二节分子的立体结构化第二节分子的立体结构化第第1课时价层电子对互斥模型课时价层电子对互斥模型 分子是能独立存在，并保持物分子是能独立存在，并保持物质物理、化学性物理、化学性质的最小的最小单元。与常元。与常见物体相比，分子极小，直径在物体相比，分子极小，直径在1010109 m之之间，其其质量也很小，一般量也很小，一般为10271024 kg。化学。化学键把把许多原子多原子按一定的空按一定的空间结构排列，形成了分子的构型。不同的分子，构排列，形成了分子的构型。不同的分子，构型不同。分子构型构型不同。分子构型对物物质的活的活泼性、极性、状性、极性、状态、颜色、色、磁性和生物活性等性磁性和生物活性等性质起着决定性的作用。起着决定性的作用。那么，原子是怎那么，原子是怎样结合成不同构型的分子的呢？合成不同构型的分子的呢？1认识共价分子的多共价分子的多样性和复性和复杂性。性。2初步初步认识价价层电子子对互斥模型。互斥模型。3能用能用VSEPR模型模型预测简单分子或离子的立体构型。分子或离子的立体构型。1能能说明明CH4分分子子的的5个个原原子子不不在在同同一一平平面面而而为正正四四面面体体结构的是构的是()A任意两个任意两个键之之间夹角角为10928B4个个CH键均均为sp 键C4个个CH键的的键能相同能相同D4个个CH键的的键长相同相同解解析析：CH4分分子子的的空空间间结结构构由由两两个个键键之之间间的的夹夹角角决决定定，只只有有为为正正四四面面体体结结构构，C位位于于正正四四面面体体中中心心，才才有有键键角角为为10928。分子的空间构型与共价键的类型、键能无关。分子的空间构型与共价键的类型、键能无关。答案：答案：A1价层电子对互斥理论价层电子对互斥理论(VSEPR)分子中的价分子中的价层电子子对(包括包括 和和)由于由于 作作用用，而而趋向向尽尽可可能能彼彼此此远离离以以减减小小 ，分子尽可能采取，分子尽可能采取的的空空间构构型型。电子子对之之间的的夹角越大，排斥力角越大，排斥力 。键电子对键电子对中心原子上的孤中心原子上的孤电子对电子对相互排斥相互排斥斥力斥力对称对称越小越小2价层电子对的确定方法价层电子对的确定方法3价层电子对互斥理论判断分子空间构型价层电子对互斥理论判断分子空间构型(1)中心原子的价中心原子的价电子都参与成子都参与成键的分子的分子价价层电子子对数数电子子对排排布方式布方式空空间构型构型键角角范例范例n2CO2、BeCl2、CS2n3CH2O、BF3n4CH4、CCl4234直线形直线形平面三角平面三角形形正四面体正四面体形形18012010928(2)中心原子上有孤中心原子上有孤电子子对的分子的分子用价层电子对互斥理论确定分子或离子空间构型的方法用价层电子对互斥理论确定分子或离子空间构型的方法(1)确定中心原子确定中心原子A价价层电子子对数目数目中中心心原原子子A的的价价电子子数数与与配配位位体体X提提供供的的价价电子子数数之之和和的的一一半半，就就是是中中心心原原子子A价价层电子子对的的数数目目。例例如如：BF3分分子子，B原原子子有有3个个价价电子子，三三个个F原原子子各各提提供供一一个个价价电子子，共共有有6个个价价电子子，所所以以B原原子子价价层电子子对数数为3。如如果果讨论的的是是离离子子，则应加加上上或或减减去去与与离离子子电荷荷数数相相应的的电子子数数。如如PO43中中P原原子子的的价价层电子子对数数应加加上上3，而而NH4中中N原原子子的的价价层电子子对数数则应减去减去1。(2)确定价确定价层电子子对的空的空间构型构型由由于于价价层电子子对之之间的的相相互互排排斥斥作作用用，它它们趋向向于于尽尽可可能能地地相相互互远离离。于于是是价价层电子子对的的空空间构构型型与与价价层电子子对数数目目的关系如下表所示：的关系如下表所示：这样已知价已知价层电子子对的数目，就可以确定它的数目，就可以确定它们的空的空间构型。构型。价价层电子子对数目数目价价层电子子对构型构型2直直线形形3三角形三角形4四面体形四面体形5三角双三角双锥形形6八面体形八面体形(3)分子空分子空间构型的确定构型的确定价价层电子子对有有成成键电子子对和和孤孤电子子对之之分分，价价层电子子对的的总数数减减去去成成键电子子对数数，得得孤孤电子子对数数。根根据据成成键电子子对数数和和孤孤电子子对数数，可可以以确确定定相相应的的较稳定定的分子几何构型，如下表所示：的分子几何构型，如下表所示：价价层电子子对数数目目价价层电子子对的的空空间构构型型成成键电子子对数数孤孤电子子对数数电子子对的排列的排列方式方式分分子的子的空空间构型构型实例例2直直线形形20直直线形形BeCl2、CO2价价层电子子对数目数目价价层电子子对的空的空间构型构型成成键电子子对数数孤孤电子子对数数电子子对的排列的排列方式方式分分子的空子的空间构型构型实例例3三三角形角形30三三角形角形BF3、SO321V形形SnBr2、PbCl2价价层电子子对数目数目价价层电子子对的的空空间构型构型成成键电子子对数数孤孤电子子对数数电子子对的排列的排列方式方式分分子的空子的空间构型构型实例例4四面四面体形体形40四四面体形面体形CH4、CCl431三三角角锥形形NH3、PCl322V形形H2O利用上表判断分子几何构型利用上表判断分子几何构型时注意：注意：如如果果在在价价层电子子对中中出出现孤孤电子子对时，价价层电子子对空空间构构型型还与与下下列列斥斥力力顺序序有有关关：孤孤电子子对孤孤电子子对孤孤电子子对成成键电子子对成成键电子子对成成键电子子对。因因此此价价层电子子对空空间构构型型为三三角角形形和和四四面面体体形形时，孤孤电子子对的的存存在在会会改改变成成键电子子对的的分分布布空空间。所所以以SnBr2的的键角角应小小于于120，NH3、H2O分子的分子的键角角应小于小于10928。对于于分分子子中中有有双双键、三三键等等多多重重键时，使使用用价价层电子子对理理论判判断断其其分分子子构构型型时，双双键的的两两对电子子和和三三键的的三三对电子子只只能能作作为一一对电子子来来处理理，或或者者说在在确确定定中中心心原原子子的的价价层电子子对总数数时不包括不包括电子。子。2用用VSEPR模型模型预测下列分子或离子的立体构型：下列分子或离子的立体构型：答案：答案：直直线形形正四面体形正四面体形三角三角锥形形平面平面三角形三角形 (2011上上海海浦浦东质检)用用价价层电子子对互互斥斥模模型型推推测下下列列分分子子或离子的空或离子的空间构型：构型：BeCl2_，SCl2_，BF3_，PF3_，NH4_，SO32_。思路指引：思路指引：解答本题需注意以下两点：解答本题需注意以下两点：(1)确定每个结构中成键电子及孤电子对。确定每个结构中成键电子及孤电子对。(2)根据根据VSEPR模型判断分子或离子的立体构型。模型判断分子或离子的立体构型。根根据据各各分分子子的的电电子子式式和和结结构构式式，分分析析中中心心原原子子的的孤孤电电子子对对数数，依依据据中中心心原原子子连连接接的的原原子子数数和和孤孤电电子子对对数数，确确定定VSEPR模型和分子的空间构型。模型和分子的空间构型。分子分子或或离子离子结构结构式式中心中心原子孤原子孤电子对电子对数数分子分子或离子或离子的价层的价层电子对电子对数数VSEPR模型模型空间空间构型构型BeCl2ClBeCl02直线直线形形直线直线形形SCl224四面四面体体V形形BF303平面平面三角形三角形平面平面三角形三角形PF314四面四面体体三角三角锥形锥形分分子或子或离子离子结构式结构式中中心原子心原子孤电子孤电子对数对数分子分子或离子的或离子的价层电子价层电子对数对数VSEPR模型模型空空间间构构型型NH404正四正四面体面体正正四四面面体体形形SO3214四面四面体体三三角角锥锥形形答案：答案：直直线形形V形平面三角形三角形平面三角形三角锥形正四面形正四面体形三角体形三角锥形形用价层电子对互斥理论确定共价分子空间构型的一般步骤用价层电子对互斥理论确定共价分子空间构型的一般步骤(1)确确定定中中心心原原子子(A)的的价价电子子层中中的的总电子子数数，即即中中心心原原子子(A)的的价价电子子数数和和配配位位体体(X)供供给的的电子子数数的的总和和。然然后后被被2除除，即即为分分子子的的中中心心原原子子(A)的的价价电子子层的的电子子对数数。即即对于于ABm型型分分子子(A是是中中心心原原子子，B是是配配位位原原子子)，分分子子的的价价电子子对数数(n)为：(2)根根据据中中心心原原子子(A)周周围的的电子子对数数，找找出出相相对应的的理理想想几几何何结构构图形形。如如果果出出现有有奇奇数数电子子(有有一一个个成成单电子子)，可可把把这个个单电子当作子当作电子子对来看待。来看待。(3)画画出出结构构图，把把配配位位原原子子排排布布在在中中心心原原子子(A)周周围，每每一一对电子子联结1个个配配位位原原子子，剩剩下下的的未未结合合的的电子子对便便是是孤孤电子子对。(4)根根据据孤孤电子子对、成成键电子子对之之间相相互互斥斥力力的的大大小小，确确定定排排斥斥力力最最小小的的稳定定结构构，并并估估计这种种结构构对理理想想几几何何构构型型的的偏离程度。偏离程度。1若若ABn的的中中心心原原子子A上上没没有有未未用用于于形形成成共共价价键的的孤孤对电子，运用价子，运用价层电子子对互斥模型，下列互斥模型，下列说法正确的是法正确的是()A若若n2，则分子的立体分子的立体结构构为V形形B若若n3，则分子的立体分子的立体结构构为三角三角锥形形C若若n4，则分子的立体分子的立体结构构为正四面体形正四面体形D以上以上说法都不正确法都不正确解解析析：价价层层电电子子对对互互斥斥理理论论的的基基本本要要点点是是：分分子子中中的的价价电电子子对对由由于于相相互互排排斥斥作作用用，尽尽可可能能趋趋向向彼彼此此远远离离。关关键键是是不不可可忽忽视视孤孤对对电电子子对对成成键键电电子子的的影影响响。A项项：n2时时，应应为为直直线线形分子；形分子；B项：项：n3时为平面三角形结构；时为平面三角形结构；C项正确。项正确。答案：答案：C1下列分子或离子中，不含有孤下列分子或离子中，不含有孤电子子对的是的是()AH2OBH3OCNH3 DNH4答案：答案：D 2下列下列说法正确的是法正确的是()A所有的分子都是由两个或两个以上的原子构成所有的分子都是由两个或两个以上的原子构成B所有的三原子分子都是直所有的三原子分子都是直线型型结构构C所有的四原子分子都是平面三角形所有的四原子分子都是平面三角形结构构D五原子分子不一定是正四面体型五原子分子不一定是正四面体型结构构解解析析：惰惰性性气气体体为为单单原原子子分分子子，H2O是是V形形，SO2是是平平面面三角形，三角形，NH3是三角锥形。是三角锥形。答案：答案：D3膦(PH3)又又称称磷磷化化氢，在在常常温温下下是是一一种种无无色色、有有大大蒜蒜臭臭味味的的有有毒毒气气体体，电石石气气的的杂质中中常常含含有有磷磷化化氢。它它的的分分子子构构型是三角型是三角锥形。形。则下列关于下列关于PH3的叙述正确的是的叙述正确的是()APH3分子中有未成分子中有未成键的孤的孤电子子对BPH3是空是空间对称称结构构CPH3是一种是一种强强氧化氧化剂DPH3分子中的分子中的PH键间夹角是角是90解解析析：P最最外外层层有有5个个价价电电子子，只只形形成成三三个个共共价价键键，有有一一对对为为孤孤电电子子对对，故故A项项正正确确；PH3的的结结构构与与NH3相相似似，皆皆为为三三角角锥锥形形，电电荷荷分分布布不不均均匀匀，为为极极性性分分子子，故故B项项错错；PH3中中的的P是是3价价，有有强强还还原原性性；PH3的的结结构构为为三三角角锥锥形形，PH键键间间夹角略小于夹角略小于NH3中中NH键间夹角，故键间夹角，故C、D项错。项错。答案：答案：A4下下列列分分子子和和离离子子中中，中中心心原原子子价价层电子子对的的几几何何构构型型为四面体且分子或离子的空四面体且分子或离子的空间构型构型为V形的是形的是()ANH4 BPH3CH3O DOF2解解析析：中中心心原原子子价价层层电电子子对对的的几几何何构构型型为为四四面面体体，空空间间构构型型为为V形形的的是是只只有有3个个原原子子组组成成的的分分子子，所所以以答答案案为为选选项项D。A选选项项三三角角锥锥形形的的NH3结结合合一一个个H变变为为四四面面体体形形。B项项中中PH3为为三三角角锥锥形形，C中中H3O是是V形形H2O结结合合一一个个H变变为为三三角角锥形。锥形。答案：答案：D5(1)写写出出具具有有10个个电子子，两两个个或或两两个个以以上上原原子子核核的的离离子子的的符号符号_、_、_、_。(2)写写出出具具有有18个个电子子的的无无机机化化合合物物的的化化学学式式_、_、_、_。(3)在在(1)(2)题涉涉及及的的粒粒子子中中，空空间构构型型为正正四四面面体体的的有有_；为三角三角锥形的有形的有_。解解析析：(1)第第二二周周期期元元素素的的氢氢化化物物具具有有10个个电电子子，其其分分子子结结合合一一个个H或或电电离离出出一一个个H后后，形形成成阴阴阳阳离离子子所所具具有有的的电电子子数数不不变变，离离子子符符号号为为NH4、H3O、NH2、OH，类类比比推推导导或或根根据据等等电电子子体体原原理理导导出出：NH4与与CH4、H3O与与NH3、NH2与与H2O的的空空间间构构型型分分别别相相同同，依依次次为为正正四四面面体体形形、三三角角锥形、锥形、V形。形。(2)(3)第三周期元素的氢化物分子中具有第三周期元素的氢化物分子中具有18个电子，第二个电子，第二周期元素形成周期元素形成R2Hx型的化合物，如型的化合物，如C2H2、H2O2等，也具有等，也具有18个电子。符合条件的分子有：个电子。符合条件的分子有：C2H2、H2O2、SiH4、PH3、H2S、HCl，由等电子体原理分析，由等电子体原理分析，SiH4为正四面体形，为正四面体形，PH3为三为三角锥形。角锥形。答案：答案：(1)OHNH4H3ONH2(2)H2SPH3SiH4HCl(3)NH4、SiH4H3O、PH36用价用价层电子子对互斥模型判断下列分子或离子的构型。互斥模型判断下列分子或离子的构型。(1)CS2_，(2)NH2_，(3)CHCl3_，(4)BF3_，(5)PH3_。解析：解析：本题是对价层电子对互斥模型的应用。本题是对价层电子对互斥模型的应用。答答案案：(1)直直线形形(2)V形形(3)四四面面体体形形(4)平平面面三三角角形形(5)三角三角锥形形