2.2 价层电子对互斥模型 课件 【新教材】人教版（2019）高中化学选择性必修2

(共37张PPT)
第二章 分子结构与性质
第二节 分子的空间结构
第二课时 价层电子对互斥(VSEPR models)模型
同为三原子分子，CO2 和 H2O 分子的空间构型却不同
同为四原子分子，CH2O与 NH3 分子的的空间结构也不同，什么原因？
思考与讨论
为了探其原因，发展了许多结构理论
价层电子对互斥(VSEPR models)模型认为，分子的空间结构是“价层电子对”相互排斥的结果。价层电子对是指分子中的中心原子上的电子对，包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对。
有一种比较简单的理论叫做价层电子对互斥(VSEPR models)模型，这种简单的理论可用来预测分子的空间结构。
电子对带负电荷，因此它们之间有排斥的作用力。排斥的力量越大，分子越不稳定。
要想让分子成为较稳定状态，应使价层电子对之间尽可能彼此远离（即夹角越大越好），这样它们之间的斥力就可以很小了。
三、价层电子对互斥(VSEPR models)模型
价层电子对互斥模型认为,分子的空间结构是中心原子周围的“价层电子对”相互排斥的结果。
分子中的价层电子对包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对,多重键只计其中σ键的电子对,不计π键电子对。
1、价层电子对互斥理论的内容
对ABn型的分子或离子，中心原子A价层电子对（包括成键σ键电子对和未成键的孤对电子对）之间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的那种构型，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低,最稳定。
σ键电子对和孤对电子对
排斥力最小
孤电子对指成对，但不成键的价电子。
孤对电子
CO2为什么不是直角形状，而是直线型呢？
中心原子（C原子）形成了两条σ键（两对σ键电子对），没有孤电子对，总和为2对价层电子对。为了使它们之间斥力最小，就应使夹角为180°，也就预测出了CO2不可能是直角形状，而必定是直线型。
2、价电子对互斥模型（VSEPR模型）的用途
预测分子或离子的空间构型
CH4为什么不是正方形，而是正四面体结构呢？
中心原子（C原子）形成了四条σ键（四对σ键电子对），没有孤电子对，总和为4对价层电子对。为了使它们之间斥力最小，就应使夹角为109°28’，不能是90°。也就预测出了CH4必定是正四面体。
利用价层电子对互斥理论，可以对分子或离子的结构做出比较精确的预测。但前提是，要算出分子的中心原子的价层电子对的个数。
3、中心原子价层电子对的确定方法
价层电子对== σ键电子对 + 中心原子上的孤电子对
(1)σ键电子对可从分子式来确定。ABn型分子，A为中心原子，B为周围与A用共价键结合的原子。n为结合的数量，也等于A与B之间结合的σ键个数，即σ键电子对的数量。即σ键电子对数=中心原子结合的原子数。
例如：H2O中O的σ键电子对数是2；NH3 中的σ键电子对数是3。
(2)中心原子上的孤电子对数=
（a-xb）
—
2
1
其中：a为中心原子的价电子数,
对主族元素，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|。
x为与中心原子结合的原子数；
b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，H为1，其他原子＝ 8－该原子的价电子数。 如：O为2、N为3（化合价数）
例：CH4：
C原子的孤电子对为（ 4 - 4×1 ）÷ 2 = 0 个；
分子中一个C原子与4个H原子形成了4个σ键电子对；
则价层电子对为4。这4对价层电子对之间彼此排斥，便得到了正四面体的VSEPR模型，也就是甲烷分子的空间构型。
例：CO2：
C原子的孤电子对为（ 4 - 2×2 ）÷ 2 = 0 个；
分子中一个C原子与2个O原子形成了2个σ键电子对；
则价层电子对为2。这2对价层电子对之间彼此排斥，便得到了直线型的VSEPR模型，也就是二氧化碳分子的空间构型。
分子或离子 中心原子 a x b 中心原子上的孤电子对数
H2O O
SO2 S
NH4+ N
CO32- C
6
1
5-1=4
0
4+2=6
0
2
2
4
1
3
2
孤电子对的计算
6
2
2
1
= （a-xb)
a: 对于原子：为中心原子的最外层电子数
x 为与中心原子结合的原子数
b 为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数
分析下表中分子或离子的孤电子对数
分子或离子 中心原子 a x b 中心原子上的孤电子对数
SO2
NH4+
CO32-
CO2
SO42-
S
N
C
C
S
0
1
4
5
1
2
2
6
4
4
6
3
2
4
2
0
0
2
2
0
计算价层电子对数=中心原子的σ键电子对数+孤电子对数
代表物 电子式 中心原子结合的原子数 σ键 电子对数 孤电子数 价层电子对数
H2O
NH3
CO2
CH4
:
:
:
H O H
:
:
:
:
H N H
:
H
:
:
:
H C H
:
H
H
O C O
::
::
:
:
:
:
2
3
4
2
2
2
4
3
1
4
4
0
4
2
0
2
价层电子对（σ键电子对和未成键的孤对电子对）
（1）中心原子上的价电子都用于形成共价键，无孤对电子。如CO2、CH2O、CH4等分子中的碳原子，它们的立体结构可用中心原子周围的原子数n(价层电子对数)来预测，概括如下：
ABn 立体结构 范例
n=2 直线形 CO2、 CS2
n=3 平面三角形 CH2O、BF3
n=4 正四面体形 CH4、 CCl4
n=5 三角双锥形 PCl5
　 n=6 正八面体形 SCl6
4、确定价层电子对互斥模型
（2）中心原子上有孤电子对的分子的立体构型
对于中心原子上有孤电子对(未用于形成共价键的电子对)的分子，中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间，并互相排斥使分子呈现不同的立体构型。
见下表。
化学式 路易斯结构式 含孤电子对的VSEPR模型 分子或离子的立体构型 分子或离子的立体构型名称
H2O
NH3
V形
三角锥形
化学式 路易斯结构式 含孤电子对的VSEPR模型 分子或离子的立体构型 分子或离子的立体构型名称
HCN
H3O＋
SO2
直线形
三角锥形
V形
..
得到VSEPR模型以后，若分子的中心原子有孤电子对，中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并与成键电子对互相排斥。再讨论空间构型时应略去孤电子对，才是该分子的实际空间构型。
例如：CH4、NH3、H2O
中心原子都是4对价层电子对，它们相互排斥，VSEPR模型都是四面体，但CH4孤电子对为0，正四面体NH3孤电子对为1，三角锥形H2O孤电子对为2，V形
思考与讨论
化学式 中心原子 孤对电子数 σ键电子对数 VSEPR模型 名称
H2S
BF3
NH2-
2
0
2
3
立体构型
（空间结构）
V形
平面正三角形
V 形
2
2
平面三角形
四面体形
四面体形
应用价层电子对互斥理论推测下列分子或离子的空间构型
分子或离子 δ键电 子对数 孤电子对数 价层电子对数 VR模型 立体
构型
SO2
CO32-
SO32-
3
1
4
2
3
1
0
3
3
小结：分子空间构型的确定
A的价层电子对数 δ键电子对数 孤对电子对数 VSEPR 模型名称 分子的几何构型
2 2 0
3 3 0
2 1
BeCl2 CO2
(直线形）
BF3 BCl3
（平面三角形）
SnBr2 PbCl2
（V形）
直线形
平面三角形
平面三角形
A的价层电子对数 δ成键电子对数 孤对电子对数 VSEPR模型名称 分子的几何构型
4 4 0
3 1
2 2
CH4 CCl4
（正四面体）
NH3 PH3
（三角锥）
H2O H2S
（V形）
正四面体
正四面体
正四面体
A的价层电子对数 δ成键电 子对数 孤对电子对数 VSEPR模型名称 分子实际的几何构形
5 5 0
6 6 0
4 2
三角双锥
（PCl5）
正八面体
（ SF6）
平面正方形
（ XeF4）
八
面
体
σ键电子对数＋孤电子对数＝价层电子对数
价层电子对互斥理论
VSEPR模型
略去孤电子对
分子或离子的空间结构。
5、根据价层电子对互斥模型推测分子或离子的空间结构
利用价层电子对互斥理论判断分子或离子的空间结构解题思路
分子类型 中心原子 空间构型
AB2 有孤对电子 V型
无孤对电子 直线形
AB3 有孤对电子 三角锥形
无孤对电子 平面三角形
AB4 无孤对电子 四面体形
价层电子对互斥模型和分子立体结构是相同的分子构型吗？
思考与讨论
【提示】　不同。二者有很大的区别，VSEPR模型指的是包括共价键和孤对电子在内的分子空间构型，而分子的立体结构指的是略去VSEPR模型中的中心原子上的孤对电子得到的组成分子的所有原子(只考虑分子内的共价键)所形成的分子空间构型。
(1)区别①价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的立体结构，包括孤电子对。②分子的立体结构指的是成键电子对的立体结构，不包括孤对电子。(2)联系①当中心原子无孤对电子时，两者的构型一致。②当中心原子有孤对电子时，两者的构型不一致。
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，孤电子对与成键电子对之间的斥力增大，键角减小。
价层电子对互斥模型不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子
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CH4的空间结构为正四面体形。
( )(2)分子的VSEPR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，H3O＋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。( )
√
×
×
×
2．下列分子结构与分子中共价键键角对应正确的是(　　)A．直线形分子：180°　 B．平面正三角形：120°C．三角锥形：109°28′ D．正四面体形：109°28′
解析:A项，HCl也是直线形分子，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、白磷分子均是正四面体形分子，但键角分别为109°28′、60°，D项错误，故选B项。
B
3．下列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σ键电子对B．孤电子对数由分子式来确定C．分子的空间结构是价层电子对互斥的结果D．孤电子对数等于π键数
解析: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有关，A、B、D项错误。
C
4.下列分子中,空间结构不是直线形的是(　　)
A.CO B.H2O C.CO2 D.C2H2
解析:CO为双原子分子,属于直线形;CO2、C2H2是典型的直线形分子,而H2O分子为V形。
B
A
5．下列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 B．HCl　　C．NH4＋　　D．PCl3
解析:A项，氧原子有两对未成键的价电子对；B项，HCl分子属于AB型分子，没有中心原子；C项，NH4＋的中心原子的价电子全部参与成键；D项，磷原子有一对未成键的价电子对。
解析:
A
6.下列微粒的价层电子对数正确的是(加“·”的原子为中心原子)(　　)
7.运用价层电子对互斥模型推测下列分子或离子的空间结构。
(1)BeCl2　　 　　　　　; (2)SCl2　　　 ;
(3) 　　　 ; (4)PF3　　 　。
直线形
V形
三角锥形
三角锥形
解析:
分子或 离子 价层电 子对数 成键电 子对数 孤电 子对数 空间结构
BeCl2 2 2 0 直线形
SCl2 4 2 2 V形
4 3 1 三角锥形
PF3 4 3 1 三角锥形
8.用价层电子对互斥模型推测下列分子或离子的空间结构:
(1)H2Se　　　;(2)BBr3　　 　;(3)CHCl3　　　;(4)SiF4　　　。
V形
平面三角形
四面体形
正四面体形
解析:根据原子的最外层电子排布,可以判断出各分子中心原子含有的孤电子对数。
分子式 H2Se BBr3 CHCl3 SiF4
中心原子含有的孤电子对数 2 0 0 0
中心原子的σ键电子对数 2 3 4 4
中心原子的价 层电子对数 4 3 4 4
H2Se略去两对孤电子对,分子空间结构为V形,BBr3为平面三角形,CHCl3分子中由于氢原子和氯原子不同,空间结构不是正四面体形,SiF4为正四面体形。
价层电子对数
价层电子对
互斥模型
VSEPR模型
略去孤电子对
分子的立体构型
σ键电子对
中心原子上的
孤对电子数目
价电子对互斥模型
课堂小结