4.1分子的空间结构 第2课时 课件(共23张PPT) 高中化学苏教版（2019）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 4.1分子的空间结构 第2课时 课件(共23张PPT) 高中化学苏教版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 8.0MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 苏教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-03-21 20:30:15 | ||
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文档简介
(共23张PPT)
4.1分子的空间结构
第二课时
CO2 直线形 180° 键长116pm
H2O V形 104°30′ 键长116pm
NH3 三角锥形 107°18′ 键长101pm
CH4、NH3、H2O分子中，中心原子形成什么类型的杂化轨道？
CH4 正四面体形 109°28′ 键长109pm
NH3 空间结构：三角锥形
键角：107°18′
氮原子的3个sp3杂化轨道与3个氢原子的1s原子轨道重叠形成3个N-H σ键，其中1个sp3杂化轨道中占有孤电子对。
sp3杂化
2s
2p
孤电子对：未用于形成共价键的电子对
孤电子对
H2O 空间结构：V形
键角为：104°30′
sp3杂化
2s
2p
109°28′
孤电子对
109°28′
氧原子的2个sp3杂化轨道与2个氢原子的1s原子轨道重叠形成2个O-H σ键，其中2个sp3杂化轨道中占有孤电子对。
H2O
CH4
NH3
成键电子对
孤电子对
由于中心原子的孤电子对占有一定空间，对其他成键电子对存在排斥力，影响其分子的空间结构。
分子的空间结构除了和中心原子与结合原子间的电子对有关，还和中心原子的孤电子对有关。
分子中的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）由于相互排斥作用，而趋向于尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间结构。
内容:分子的空间结构是中心原子的“价电子对”相互排斥的结果。
一
价层电子对互斥(VSEPR models)模型
ABm型分子的价电子对计算方法
对于ABm型分子（A是中心原子，B是配位原子），分子的价电子对数可以通过下式确定：
二
价电子对的计算
2
中心原子的价电子数+每个配位原子提供的价电子数×m
n=
对于主族元素，等于原子的最外层电子数，如：C为4个，N为5个；
对于阳离子，等于价电子数-离子电荷数，如：NH4+为5-1=4个；
对于阴离子，等于价电子数+|离子电荷数|，如：PO43-为5+3=8个。
作为配位原子，卤素原子、氢原子提供1个价电子，氧原子和硫原子按不提供价电子计算；
作为中心原子，卤素原子按提供7个价电子计算，氧族原子按提供6个价电子计算；
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）
2
中心原子的价电子数+每个配位原子提供的价电子数×m
n=
价电子对数
空间结构
2
3
4
直线形
平面三角形
正四面体形
109°28′
价电子对（n）分布的几何构型
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
中心原子无孤电子对的分子：VSEPR理想模型就是其分子的空间结构。
若有：先判断VSEPR理想模型，后略去孤电子对，便可得到分子的空间结构
思考：
CO2为什么不是直角形状，而是直线型呢？
CO2 直线形 180° 键长116pm
CO2分子的价电子对数：
2
4+0×2
n=
=2
CO2分子价电子对为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。
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
含孤电子对的VSEPR模型
分子的空间结构模型
V形
三角锥形
正四面体形
CH4、NH3和H2O分子的价电子对数都是4，中心原子均采取sp3杂化，价电子对分布的几何构型均为正四面体。
具有相同价电子对数的分子，中心原子的杂化轨道类型相同，价电子对分布的几何构型也相同。
如果分子中中心原子的杂化轨道上存在孤电子对，由于孤电子对比成键电子对更靠近中心原子的原子核，因而价电子对之间的斥力大小顺序为：
随着孤电子对数目的增多，孤电子对对成键电子对的排斥作用增强，使得成键电子对与成键电子对之间的键角也被“压缩”而减小。
孤电子对与孤电子对之间的斥力
>
孤电子对与成键电子对之间的斥力
成键电子对与成键电子对之间的斥力
>
因此CH4、NH3和H2O分子中键角依次减小。
CH4分子中C原子的杂化轨道上没有孤电子对
NH3分子中N原子的杂化轨道上有1对孤电子对
H2O分子中O原子的杂化轨道上有2对孤电子对
分子或离子 孤电子对数 价电子对数 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
SO2 1
CO32- 0
NH4+ 0
2
3
3
4
直线形
平面
三角形
平面
三角形
正四
面体形
直线形
V形
平面
三角形
正四
面体形
常见分子的价电子对互斥模型和空间结构
三
等电子原理
1、等电子体
具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子
具有相同的结构特征，性质相近
2、等电子体原理
C O
N N
结构
性质
决定
反映
原子总数 价电子数 空间结构 键能 KJ/mol 熔点℃ 沸点℃ 溶解度
25℃
CO 2 10 直线形 1071.1 -205 -191 2.3ml
N2 2 10 直线形 946 -210 -195 1.6ml
1个σ键和2个π键
常见等电子体
CO N2
2个原子
价电子总数 10
3个原子
价电子总数 16
3个原子
价电子总数 18
4个原子
价电子总数 24
5个原子
价电子总数 32
平面
三角
直线型
V型
CO2 CS2
SO2 O3
SO3 BF3
CCl4 SiF4
CN– NO+ C22–
NO2+ N3–
NO2–
CO32– NO3–
SO42– PO43–
正四面体
核外电子总数不一定相同；
等电子体可以拓展到离子。
3、等电子原理应用：可以判断一些简单分子或离子的立体结构。
晶体硅、锗是良好的半导体材料，它们的等电子体磷化铝（AlP）、砷化镓（GaAs）也都是良好的半导体材料。
3、等电子原理应用：制造新材料等。
晶体硅
砷化镓
课堂小结
2、常见分子、离子立体构型
1、价层电子对互斥理论
分子(或离子) 构型，主要取决于价电子对数
= σ键个数 + 孤对电子对数
价层电子对数
价层电子对数→VSEPR模型→中心原子有无孤对电子→决定分子立体构型
3. 等电子体
原子总数、价电子总数相同的分子。
具有相似的化学键特征，许多性质相近。
1、多原子分子的立体结构有多种，三原子分子的立体结构有 形和 形，大多数四原子分子采取 形和 形两种立体结构，五原子分子的立体结构中最常见的是 形。
2 、下列分子或离子中，不含有孤对电子的是 。
A、H2O、 B、H3O+、 C、NH3、 D、NH4+
3 、下列分子①BCl3、②CCl4、③H2S、④CS2中,其键角由小到大的顺序为 。
直线
V
平面三角
三角锥
③ ② ① ④
D
正四面体
课堂练习
4．根据等电子原理，下列分子或离子与其他选项不属于同一类的
是( )
A．PF4+ B．SiO42-
C．SO42- D．SiH4
D
4.1分子的空间结构
第二课时
CO2 直线形 180° 键长116pm
H2O V形 104°30′ 键长116pm
NH3 三角锥形 107°18′ 键长101pm
CH4、NH3、H2O分子中，中心原子形成什么类型的杂化轨道？
CH4 正四面体形 109°28′ 键长109pm
NH3 空间结构：三角锥形
键角：107°18′
氮原子的3个sp3杂化轨道与3个氢原子的1s原子轨道重叠形成3个N-H σ键，其中1个sp3杂化轨道中占有孤电子对。
sp3杂化
2s
2p
孤电子对：未用于形成共价键的电子对
孤电子对
H2O 空间结构：V形
键角为：104°30′
sp3杂化
2s
2p
109°28′
孤电子对
109°28′
氧原子的2个sp3杂化轨道与2个氢原子的1s原子轨道重叠形成2个O-H σ键，其中2个sp3杂化轨道中占有孤电子对。
H2O
CH4
NH3
成键电子对
孤电子对
由于中心原子的孤电子对占有一定空间，对其他成键电子对存在排斥力，影响其分子的空间结构。
分子的空间结构除了和中心原子与结合原子间的电子对有关，还和中心原子的孤电子对有关。
分子中的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）由于相互排斥作用，而趋向于尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间结构。
内容:分子的空间结构是中心原子的“价电子对”相互排斥的结果。
一
价层电子对互斥(VSEPR models)模型
ABm型分子的价电子对计算方法
对于ABm型分子（A是中心原子，B是配位原子），分子的价电子对数可以通过下式确定：
二
价电子对的计算
2
中心原子的价电子数+每个配位原子提供的价电子数×m
n=
对于主族元素，等于原子的最外层电子数，如：C为4个，N为5个；
对于阳离子，等于价电子数-离子电荷数，如：NH4+为5-1=4个；
对于阴离子，等于价电子数+|离子电荷数|，如：PO43-为5+3=8个。
作为配位原子，卤素原子、氢原子提供1个价电子，氧原子和硫原子按不提供价电子计算；
作为中心原子，卤素原子按提供7个价电子计算，氧族原子按提供6个价电子计算；
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）
2
中心原子的价电子数+每个配位原子提供的价电子数×m
n=
价电子对数
空间结构
2
3
4
直线形
平面三角形
正四面体形
109°28′
价电子对（n）分布的几何构型
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
中心原子无孤电子对的分子：VSEPR理想模型就是其分子的空间结构。
若有：先判断VSEPR理想模型，后略去孤电子对，便可得到分子的空间结构
思考：
CO2为什么不是直角形状，而是直线型呢？
CO2 直线形 180° 键长116pm
CO2分子的价电子对数：
2
4+0×2
n=
=2
CO2分子价电子对为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。
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
含孤电子对的VSEPR模型
分子的空间结构模型
V形
三角锥形
正四面体形
CH4、NH3和H2O分子的价电子对数都是4，中心原子均采取sp3杂化，价电子对分布的几何构型均为正四面体。
具有相同价电子对数的分子，中心原子的杂化轨道类型相同，价电子对分布的几何构型也相同。
如果分子中中心原子的杂化轨道上存在孤电子对，由于孤电子对比成键电子对更靠近中心原子的原子核，因而价电子对之间的斥力大小顺序为：
随着孤电子对数目的增多，孤电子对对成键电子对的排斥作用增强，使得成键电子对与成键电子对之间的键角也被“压缩”而减小。
孤电子对与孤电子对之间的斥力
>
孤电子对与成键电子对之间的斥力
成键电子对与成键电子对之间的斥力
>
因此CH4、NH3和H2O分子中键角依次减小。
CH4分子中C原子的杂化轨道上没有孤电子对
NH3分子中N原子的杂化轨道上有1对孤电子对
H2O分子中O原子的杂化轨道上有2对孤电子对
分子或离子 孤电子对数 价电子对数 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
SO2 1
CO32- 0
NH4+ 0
2
3
3
4
直线形
平面
三角形
平面
三角形
正四
面体形
直线形
V形
平面
三角形
正四
面体形
常见分子的价电子对互斥模型和空间结构
三
等电子原理
1、等电子体
具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子
具有相同的结构特征，性质相近
2、等电子体原理
C O
N N
结构
性质
决定
反映
原子总数 价电子数 空间结构 键能 KJ/mol 熔点℃ 沸点℃ 溶解度
25℃
CO 2 10 直线形 1071.1 -205 -191 2.3ml
N2 2 10 直线形 946 -210 -195 1.6ml
1个σ键和2个π键
常见等电子体
CO N2
2个原子
价电子总数 10
3个原子
价电子总数 16
3个原子
价电子总数 18
4个原子
价电子总数 24
5个原子
价电子总数 32
平面
三角
直线型
V型
CO2 CS2
SO2 O3
SO3 BF3
CCl4 SiF4
CN– NO+ C22–
NO2+ N3–
NO2–
CO32– NO3–
SO42– PO43–
正四面体
核外电子总数不一定相同；
等电子体可以拓展到离子。
3、等电子原理应用：可以判断一些简单分子或离子的立体结构。
晶体硅、锗是良好的半导体材料，它们的等电子体磷化铝（AlP）、砷化镓（GaAs）也都是良好的半导体材料。
3、等电子原理应用：制造新材料等。
晶体硅
砷化镓
课堂小结
2、常见分子、离子立体构型
1、价层电子对互斥理论
分子(或离子) 构型，主要取决于价电子对数
= σ键个数 + 孤对电子对数
价层电子对数
价层电子对数→VSEPR模型→中心原子有无孤对电子→决定分子立体构型
3. 等电子体
原子总数、价电子总数相同的分子。
具有相似的化学键特征，许多性质相近。
1、多原子分子的立体结构有多种，三原子分子的立体结构有 形和 形，大多数四原子分子采取 形和 形两种立体结构，五原子分子的立体结构中最常见的是 形。
2 、下列分子或离子中，不含有孤对电子的是 。
A、H2O、 B、H3O+、 C、NH3、 D、NH4+
3 、下列分子①BCl3、②CCl4、③H2S、④CS2中,其键角由小到大的顺序为 。
直线
V
平面三角
三角锥
③ ② ① ④
D
正四面体
课堂练习
4．根据等电子原理，下列分子或离子与其他选项不属于同一类的
是( )
A．PF4+ B．SiO42-
C．SO42- D．SiH4
D