化学人教版（2019）选择性必修2 2.2.2价层电子对互斥模型（共23张ppt）

(共23张PPT)
第二章 分子结构与性质
第二节 分子的空间结构
学习目标
1.理解价层电子对互斥理论的含义。
2.能运用价层电子对互斥模型预测简单分子的空间结构
2.2.2　价层电子对互斥模型
教材内容：P44-47
CO2 直线形 180°
H2O V形 105°
CH2O 平面三角形 约120°
NH3 三角锥形 107°
2.三原子分子CO2和H2O、四原子分子NH3和CH2O，为什么它们的空间结构不同？
1.为什么甲烷分子的空间结构是正四面体形而不是正方形？
为了探究其原因，发展了许多结构理论模型，
如比较简单的价层电子对互斥理论模型和较为复杂的杂化轨道理论模型。
正四面体形 键角：109°28′
思考与讨论
价层电子对互斥模型（VSEPR model）
1.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。
2.VSEPR的“价层电子对”是指分子中的中心原子与结合原子间的
σ键电子对和中心原子上的孤电子对。
3. 中心原子的价层电子对数(VP)＝σ键电子对数 + 孤电子对数
4.价层电子对之间由于静电排斥作用，而趋向于尽可能彼此远离，分子也尽可能采取对称结构，使静电斥力最小。
一、理论要点
σ键电子对和孤对电子对
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。
排斥力最小
价层电子对 数目 2 3 4 *5 *6
VSEPR模型 直线形 平面三角形 四面体 *三角双锥体 *正八面体
三角双锥体
SF6
二、根据中心原子价层电子对数
确定VSEPR理想模型
其中：a表示中心原子的价电子数
对主族元素：a＝　　　　　　；
对于阳离子：a＝　　　　－　　　　；
对于阴离子：a＝　　　　＋　　　　。
x为与中心原子结合的 。
b为与中心原子结合的原子 ，
H为1，其他原子= 。
价电子数
原子数
最多能接受的电子数
8﹣该原子的价电子数
最外层电子数
电荷数
价电子数
电荷数
孤电子对指成对，但不成键的价电子
孤对电子
三、中心原子上的价层电子对数的计算
(1) 中心原子
成键数目最多的原子，如CO2中的C，PCl3中的P
(ABn型分子)：
(2) σ键电子对：除中心原子外，其余原子与中心原子均形成一个σ键，
故 σ键电子对数=中心原子结合的原子数
②该理论不适合中心原子为过渡金属的分子。
注意：
①多重键只计算σ键电子对，不计π键电子对。
CH2O？
HClO？
C
H—O—Cl
O
即，共价单键、双键、三键计算时，都只计入一个σ电子对
A称为中心原子；B称为配体原子；
A与B之间必须形成共价键；
A、B一般为主族元素。
1.σ键电子对数可从化学式来确定。
ABn型分子，A为中心原子，B为与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。
分子 中心原子 中心原子结合的原子数 σ键电子对数
H2O O 2
NH3 N 3
SO3 S 3
2
3
3
2.中心原子上的孤电子对数
1）根据电子式直接确定
2）公式计算中心原子上的孤电子对数＝ (a-xb)
2
1
1、a为中心原子的价电子数（对于主族元素等于原子的最外层电子数）；
2、x为与中心原子结合的原子数；
3、b为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 为“8减去该原子的价电子数”，如氧和氧族元素中的S、Se等均为2，卤族元素均为1；等等）
CH4
×(4-4×1)＝0
NH3
×(5-3×1)＝1
H2O
×(6-2×1)＝2
2
1
2
1
2
1
分子或离子 中心原子 a x b 中心原子上的孤电子对数
CO2
CO32-
NH4+
H3O+
SO32-
计算中心原子上的孤电子对数= 1/2(a-χb)
C
4
2
2
(4-2×2)÷2＝0
注意：对于离子团，所带电荷数计入中心原子的价层电子中。
即： a = 中心原子价电子数—电荷数
C
N
4-(-2)=6
3
2
(6-3×2)÷2＝0
5-1=4
4
1
(4-4×1)÷2＝0
O
6-1=5
3
1
(5-3×1)÷2＝1
S
3
2
(8-3×2)÷2＝1
6-(-2)=8
价电子数
结合的原子个数
结合原子最多所能接受的电子数
对点训练
分子或离子 孤电子对数 价层电子对数 VSEPR理想模型 VSEPR理想模型名称 分子或离子的空间结构 分子或离子的空间结构名称
CO2 0
CO32- 0
SO42- 0
NH4+ 0
1.中心原子上无孤对电子
0+2＝2
0+4＝4
0+3＝3
0+4＝4
直线形
正四面体形
平面三角形
正四面体形
直线形
平面正三角形
正四面体形
正四面体形
四、利用VSEPR理论预测粒子的空间构型
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
中心原子无孤电子对的分子
中心原子有孤电子对的分子
CH4
H2O
NH3
VSEPR
理想模型
正四面体
V形
四面体型
三角锥形
4对电子
略去孤电子对
略去孤电子对
略去孤电子对
分子空间结构
无孤电子对
2.中心原子上有孤对电子
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。
在讨论粒子空间构型时应略去孤电子对，才是该粒子的实际空间构型。
分子 或离子 中心原子 孤电子对数 价层电子对数 VSEPR理想模型 分子的
空间结构
应用VSEPR模型预测分子的空间结构
H-C≡N
HCN
O3
(4-1×1-1×3)÷2＝0
(6-2×2)÷2＝1
1+2＝3
0+2＝2
平面三角形
V形
直线形
直线形
O(O)2
SO32-
(8-3×2)÷2＝1
1+3＝4
正四面体形
三角锥形
对点训练
分子或离子 孤电子对数 σ键电子对数 价层电子对数 VSEPR 模型 分子空间结构
CO2
CH4
NH4+
SO42-
SO3
CO32-
H2O
SO2
NH3
对点训练
0
0
0
0
0
0
2
1
1
2
4
4
4
3
3
2
2
3
2
4
4
4
3
3
4
3
4
直线形
正四面体形
正四面体形
正四面体形
平面三角形
平面三角形
四面体形
平面三角形
四面体形
直线形
正四面体形
正四面体形
正四面体形
平面三角形
平面三角形
V形
V形
三角锥形
应用VSEPR模型预测粒子空间结构的步骤
1.计算中心原子的成键电子对数＝结合原子数
2.计算中心原子上的孤电子对数
3.价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数
4.确定VSEPR理想模型
5.略去孤电子对，确定粒子的空间结构
= 1/2(a-χb)
中心原子无孤电子对：VSEPR理想模型就是其空间结构。
若有：先判断VSEPR理想模型，后略去孤电子对，便可得到粒子的空间结构
归纳小结
(1)1个公式:中心原子的价层电子对数=σ键电子对数+1/2(a-xb)。
(2)2个对应:价层电子对数→VSEPR模型;VSEPR模型→分子构型。
(3)5个形状:直线形、V形、三角锥、平面三角形、四面体形。
直线形
平面三角形
四面体形
平面三角形
注意：多中心原子的分子，中心原子孤电子对的计算公式不适合。
C2H2、C2H4、C2H6、苯分子中碳原子的空间构型如何？
思考与讨论
价层电子对数 成键电子对数 孤对电子对数 分子类型 VSEPR模型 分子构型 实 例
2
3
2 0 AB2
直线形
3 0 AB3
2 1 AB2
平面三角形
V形
SnBr2、
PbCl2、
SO2
VSEPR模型应用——预测分子立体构型
BeCl2、CO2
SO3、BF3
归纳总结
价层电子对数 成键电子对数 孤对电子对数 分子类型 VSEPR模型 分子构型 实 例
4
4 0 AB4
3 1 AB3
2 2 AB2
正四面体
三角锥形
Ｖ形
H2O
CCl4、
NH4＋、
SO42—、CH4
PCl3、
SO32－、
H3O+、NH3
电子对数目 电子对的空间构型 成键电子对数 孤电子
对 数 VSEPR模型 分子的
空间构型 实 例
5 三角
双锥 5 0 三角双锥 PCl5
4 1 变形
四面体 SF4
3 2 T形 BrF3
2 3 直线形 XeF2
A的价层电子对数 成键电子对数 孤电子对数 VSEPR模型 分子空间构型 分子类型 实 例
6
6 0
正八
面体
5 1
四方
锥形
IF5
4 2
平面
正方形
AB6
AB5
AB4
SF6
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？
(1)区别
① 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。
②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。
(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。
思考与讨论
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。
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。
思考与讨论
2.CH4为什么不是正方形，而是正四面体结构呢？
1.CO2为什么不是直角形状，而是直线型呢？
实验测得NH3的键角为107°，H2O的键角为105°,
为什么NH3和H2O的键角均小于109°28′？
相较成键电子对，孤电子对有较大的排斥力
109°28′
思考与讨论
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。
总结：
(1)四原子分子一定都是平面三角形或三角锥形。(　　)
(2)正四面体形的键角均为109°28′(　　)
(3)SiCl4、SiH4、CH3Cl均为正四面体结构。(　　)
(4)SF6分子的空间结构为正八面体形(　　)
(5)椅式C6H12比船式C6H12稳定(　　)
(6)SO2与CO2的分子组成相似，故它们分子的空间结构相同(　　)
(7)由价层电子对互斥模型可知SnBr2分子中Sn—Br的键角小于180°(　　)
(8)根据价层电子对互斥模型可以判断H3O＋与NH3的分子(或离子)的空间结构一致( 　)
(9)CH2Cl2分子只有一种，可说明CH4的空间结构为正四面体形。( )
(10)分子的VSEPR模型和相应分子的立体构型是相同的。( )
√
×
√
√
√
×
对点训练
正误判断:
×
×
×
√
P4
正四面体形
键角60°
三角锥形