2.2.2 价层电子对互斥模型 课件(共38张PPT) 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

(共38张PPT)
第二章 分子结构和性质
第二节 分子的空间结构
价层电子对互斥模型
CO2 直线形 180°
H2O V形 105°
CH2O 平面三角形 约120°
NH3 三角锥形 107°
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？
化学式 电子式 分子的空间结构模型
CO2
H2O
CH2O
NH3
CH4
写出分子的电子式，再对照其球棍模型，运用分类、对比的方法，分析结构不同的原因。
化学式 电子式 分子的空间结构模型
CO2
H2O
CH2O
NH3
CH4
成键电子对
孤电子对
结论：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。
未用于形成共价键的电子对
O
H
H
中心原子
配原子
成键电子对
孤电子对
孤电子对：未用于形成共价键的电子对
N
H
H
H
O
H
H
感受 理解
分子的空间结构和什么有关
C
O
O
B
F
F
F
分子的空间结构
和中心原子的孤电子对有关
和中心原子与结合原子间的成键电子对有关
中心原子的
价层电子对
σ键电子对数
A
两对电子对在空间有几种排布方式？
A
A
A
问题探究
你认为哪种排布方式稳定？
直线形
A
三对电子对在空间如何排布最稳定？
问题探究
平面三角形
A
四对电子对在空间如何排布最稳定？
正四面体
问题探究
价电子对数目与分子空间构型
归纳与整理
180°
120°
109°28＇
中心原子的价层电子对之间由于存在排斥力，使分子的几何构型总量采取电子对相互排斥最小的那种构型，分子或离子的体系能量最低，最稳定。
化学趣史
价层电子对互斥模型发展史
由英国化学家希德威克于1940年首先提出
50年代初加拿大化学家吉来斯必等人又发展了这一理论
定名为价层电子对互斥模型，简称VSEPR（Valence Shell Electron Pair Repulsion）
分子或离子的几何构型主要决定于：中心原子的价层电子对之间的排斥作用。
既可是成键的，也可是没有成键的即孤电子对
价层电子对由于互相排斥，使得从价层电子对尽可能彼此远离
价电子对数
电子对互斥
气球空间互斥
2
3
4
直线形
空间构型
“气球空间互斥”类比“电子对互斥”
正四面体形
平面三角形
三、价层电子对互斥模型(VSEPR模型)
1、内容：
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。
一个多原子共价型分子ABn或离子ABn±的空间构型
取决于中心原子A周围的成键电子对和孤电子对的数目
1
2
电子对之间的相互排斥，使电子对互相处于尽可能远离的位置上以使斥力最小
3
以电子对的空间排布为依据判断分子或离子的空间构型
确定中心原子的价电子对数
确定理想几何构型
确定稳定构型
VSEPR的“价层电子对”包括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,多重键只计其中σ键的电子对,不计π键电子对。
价层电子对数
σ键电子对数
=
中心原子结合的原子数
中心原子上的孤电子对数
=
（a-xb）
价层电子对计算方法
孤电子对计算方法
a: 分子 ：为中心原子的价电子数
阳离子：a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数；
阴离子： a为中心原子的价电子数加上离子的电荷数。
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，其他原子为“8-该原子的价电子数）
（a-xb）
中心原子上的孤电子对数=
中心原子上的孤电子对数的计算
H2O中心原子上的孤电子对数计算
问题解决
O
H
H
O价电子为6个，每1个H用去1个， 2个H用去2个，则剩余电子为
6－
孤电子对数为：4÷2＝2
计算法
O
H
H
1
＝4
×
2
NH3中心原子上的孤电子对数计算
你学会了吗？
N价电子为5个，每1个H用去1个，结合3个H用去3个，则剩余电子为
5－3×1＝2
孤电子对数为1
计算NH4＋ 、H3O＋ 、NO2－中心原子上的孤电子对数
NH4＋ ：N价电子为5个，结合４个H用去４个，再减去1，则剩余电子为
5－4×1－1＝0
孤电子对数为0
H3O＋：O价电子为6个，结合3个H用去3个，再减去1，则剩余电子为
6－3×1－1＝2
孤电子对数为1
NO2－ ：N价电子为5个，结合2个O用去4个，再加上1，则剩余电子为
5－2×2＋1＝2
孤电子对数为1
问题解决
孤电子对计算方法
化学式 价层电子对数 σ键电子对数 孤电子对数
H2O
SO3
NH3
CO2
SF4
SF6
PCl5
PCl3
CH4
2
3
3
2
4
6
5
4
3
2
0
1
0
1
0
0
1
0
4
3
4
2
5
6
5
4
4
1/2（a-xb）
a:为中心原子的价电子数
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
孤电子对计算方法
化学式 价层电子对数 σ键电子对数 孤电子对数
HCN
SO2
NH2－
BF3
H3O+
SiCl4
CHCl3
NH4+
SO42－
2
2
2
3
3
4
4
4
4
0
1
2
0
1
0
0
0
0
3
3
4
3
4
4
4
4
4
中心原子若处于最高价，
则无孤对电子
②中心原子上的孤电子对数
根据电子式直接确定
1
2
0
0
0
0
价层电子对数目 2 3 4 5 6
价层电子对互斥模型 直线形 平面 三角形 正四面体 三角 双锥 正八
面体
注意：孤对电子的存在会改变键合电子对的分布方向，从而改变化合物的键角
确定价层电子对互斥模型
观察与思考
H2O
CH4
NH3
109.5°
107.5°
105°
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
价层电子对间的斥力大小关系：
相较成键电子对，孤电子对有较大的排斥力，CH4 中心原子没有孤电子对，NH3 中心原子有一个孤电子对，H2O 中心原子有两个孤电子对，所以键角：CH4 ＞ NH3 ＞ H2O
价层电子对数
σ键电子对数
+
VSEPR模型
中心原子上的孤电子对数
=
分子或离子的空间结构
略去孤电子对
价层电子对互斥理论
根据价层电子对互斥模型推测空间结构
[注意]价层电子对互斥模型对分子空间结构的预测少有失误，但它不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子。
思考与讨论
Ⅱ.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？
不同。
(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。
不能说明键的形成原理和键的相对稳定性，只是个定性的理论。
分子或离子 σ键电子对数 孤电子对数 价层电子对数 VSEPR模型 空间结构
HCN
NO2
NH2－
NO3-
H3O+
SiCl4
CHCl3
NH4+
PO43-
0
1
2
0
1
0
0
0
2
3
4
3
4
4
4
4
直线形
V 形
V 型
平面三角形
三角锥形
四面体
正四面体
正四面体
0
4
正四面体
2
2
2
3
3
4
4
4
4
直线形
平面三角形
四面体
正四面体
正四面体
正四面体
平面三角形
四面体
四面体
课堂练习1：预测下列微粒的空间结构。
三、价层电子对互斥模型
电子对数目 电子对的空间构型 成键电子对数 孤电子
对 数 电子对的
排列方式 分子的
空间构型 实 例
2 直 线形 2 0 直线形 BeCl2
CO2
3 三角形 3 0 三角形 BF3
SO3
2 1 V形 SnBr2
PbCl2
三、价层电子对互斥模型
电子对数目 电子对的空间构型 成键电子对数 孤电子
对 数 电子对的
排列方式 分子的
空间构型 实 例
4 四面体 4 0 四面体 CH4 CCl4
NH4＋ SO42-
3 1 三角锥 NH3 PCl3
SO32－ H3O+
2 2 V形 H2O
三、价层电子对互斥模型
电子对数目 电子对的空间构型 成键电子对数 孤电子
对 数 电子对的
排列方式 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 A的价层电子对排布方式 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
三、价层电子对互斥模型
判断分子中键角的大小
VSEPR模型应用
课堂练习1：【2021年全国乙卷】H2O的键角小于NH3的，分析原因。
答案：H2O中含有两对孤电子对而NH3中含有一对孤电子对，H2O中孤电子对对成键电子对的排斥作用较大。
CH4
H2O
NH3
解析：CH4、H2O、NH3的价层电子对均为4，VSEPR模型均为四面体形
这是由于孤电子对有较大的斥力的原因。孤电子对越多，与成键电子对之间的排斥力越大，键角越小。
结论：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
>成键电子对－单电子
课堂练习2：NO2与SO2空间构型均为V形，NO2键角大于120°，分析原因。
解析：NO2与SO2的价层电子对均为3，VSEPR模型均为平面三角形，但NO2中孤电子是一个单电子，NO2键角大于120°，SO2键角小于120°
说明斥力：电子对-电子对>电子对-单电子，。
课堂练习3：预测NO2、NO2-、NO2+的结构并比较键角大小
NO2价层电子对为3，VSEPR模型均为平面三角形，但NO2中孤电子是一个单电子，由于斥力：电子对-电子对>电子对-单电子，NO2键角大于120°。
NO2-价层电子对为3，VSEPR模型均为平面三角形，孤电子对数为1，由于斥力：孤电子对-成键电子对>成键电子对-成键电子对，NO2-键角小于120°。
NO2+价层电子对为2，VSEPR模型均为直线型，键角180°。
1.若ABn型分子的中心原子A上没有孤电子对，根据价层电子对互斥模型，下列说法正确的是(　　)
A．若n＝2，分子的空间结构为V形
B．若n＝3，分子的空间结构为三角锥形
C．若n＝4，分子的空间结构为正四面体形
D．以上说法都不正确
C
课堂检测
2.硫化羰(分子式为COS)是一种有臭鸡蛋气味的无色气体，可视为由一个硫原子取代了CO2分子中的一个氧原子后形成的，下列有关硫化羰的说法正确的是(　　)
A．硫化羰的结构式为C=O=S
B．分子中三个原子位于同一直线上
C．中心原子价层电子对数为4
D．分子是V形结构
B
课堂检测
3.六氟化硫分子呈正八面体形(如图所示)，在高电压下仍有良好的绝缘性，在电器工业方面有着广泛的用途，但逸散到空气中会引起温室效应。下列有关六氟化硫的推测正确的是(　　)
A．六氟化硫易燃烧生成二氧化硫
B．六氟化硫中各原子均达到8电子稳定结构
C．六氟化硫分子中的S—F键都是σ键，且键长、键能都相等
D．若将六氟化硫分子中的2个F原子换成Cl原子，可以得到3种可能结构
C
课堂检测
课堂检测
4.已知：①CS2，②PCl3，③H2S，④CH2O，⑤H3O＋，⑥NH4+，⑦BF3，⑧SO2。请回答下列问题：
(1)中心原子没有孤电子对的是________(填序号，下同)。
(2)空间结构为直线形的分子或离子有________；空间结构为平面三角形的分子或离子有________。
(3)空间结构为V形的分子或离子有________。
(4)空间结构为三角锥形的分子或离子有________；空间结构为正四面体形的分子或离子有________。
①④⑥⑦
①
④⑦
③⑧
②⑤
⑥