2.2 课时2 价电子对互斥理论 课件（共21页） 2023-2024学年高二化学鲁科版（2019）选择性必修2

(共21张PPT)
第2节 共价键与分子的空间结构 课时2
1.理解价电子对互斥理论能根据有关理论、原理判断简单分子或离子的空间结构；
2.理解等电子原理。
NH3、CH4两分子中,N、C两原子都采用sp3杂化,为什么NH3分子空间结构是三角锥形,CH4分子的空间结构是正四面体形
如何预测分子的空间结构呢？
一、价电子对互斥理论(VSEPR理论)
分子中的中心原子的价电子对——成键电子对(bp)和孤电子对(lp)由于相互排斥作用,处于不同的空间取向且尽可能趋向于彼此远离。
1.价电子对互斥理论的基本观点
能量最低
最稳定
价电子对
互相排斥
尽可能远离
两个原子间的成键电子不论是单键还是多重键,都看作一个空间取向;一对孤电子对可看作一个空间取向。
化学式 电子式 结构式
CO2
H2O
CH2O
NH3
CH4
成键电子对
孤电子对
2.价电子对
如何计算中心原子的价电子对数？
O=C=O
O
H
H
O=C
H
H
(1)中心原子上的价电子对数的计算：
①成键电子对(bp)——可由化学式确定
②中心原子上的孤电子对数,可以通过写出该分子或离子的电子式来确定，也可以利用如下公式来计算：
孤电子对数=
中心原子的价电子数－其他原子的未成对电子数之和
2
中心原子的价电子对数=成键电子对数＋孤电子对数＝杂化轨道数
3.价电子对互斥理论与分子的空间结构
(1)中心原子价电子全部参与成键的分子空间结构:
ABn
n=2
n=3
n=4
n=5
n=6
三角形
八面体形
直线形
三角双锥形
四面体形
中心原子上的孤电子对占据中心原子周围的空间,与成键电子对互相排斥,使分子的空间结构发生变化。
(2)中心原子上有孤电子对的分子空间结构:
如氨分子(NH3)氮原子sp3杂化，实验测得氨分子中的键角小于109.28°
2s
2p
↑↓
↑
↑
↑
sp3杂化
sp3杂化轨道
↑
↑
↑
↑↓
孤对电子
与3个H原子成3个σ键
σ
σ
σ
孤对电子
价层中的σ成键电子对与孤对电子都要占有杂化轨道,且相互排斥,其中孤对电子对成键电子的排斥能力较强,故偏离109.28°,变成为键角107.3°。
三角锥形
H2O
O
H
H
：
：
略去孤电子对
角形
H2O键角：104.5°
当价电子对包含孤电子对且成键电子对中也有多重键时,由于它们之间的斥力不同,会对分子的空间结构产生影响。通常,多重键、成键电子对与孤电子对的斥力大小顺序可定性地表示为:
三键—三键>三键—双键>双键—双键>双键—单键>单键—单键
lp—lp lp—bp>bp—bp
[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。
(3)电子对之间的排斥与分子空间结构
俗称光气的二氯甲醛分子(COCl2)为三角形,但C—Cl键与C==O键之间的夹角为124.1°,C—Cl键与C—Cl键之间的夹角为111.8°,解释其原因。
COCl2为平面三角形分子,但由于C==O键与C—Cl键之间电子对的作用强于C—Cl键与C—Cl键之间电子对的作用,所以使C==O键与C—Cl键之间的夹角增大(>120°),使C—Cl键与C—Cl键之间的夹角减小(<120°)。
思考与交流
[注意] 分子的空间结构指的是成键电子对空间结构,不包括孤电子对;没有孤电子对时,分子的空间结构和价电子对的空间结构一致,有孤电子对时,二者不一致。
请用价电子对互斥理论预测甲烷、乙烯、乙醇和乙酸的空间结构，并用棍棒、球等搭建它们的分子模型。
活动 · 探究
活动 · 探究
角形
三角形
归纳
ABn 型分子的VSEPR模型和立体结构
价电子对数 VSEPR 模型 成键电子对数 孤对电子对数 分子类型 电子对的排布模型 立体结构 实 例
2
3
直线形
2 0 AB2
直线形
3 0 AB3
平面
三角形
2 1 AB2
V形
O3 SO2
平面
三角形
BF3、BCl3、
SO3
CO2、BeCl2
价电子对数 VSEPR 模型 成键电子对数 孤对电子对数 分子类型 电子对的排布模型 立体结构 实 例
4
正四面体
正四
面体
三角
锥形
V形
H2O
4 0 AB4
3 1 AB3
2 2 AB2
NH3、NF3
CH4、CCl4
二、等电子原理
1.等电子原理的内容
化学通式相同且价电子总数相等的分子或离子具有相同的空间结构和化学键类型等结构特征。
SiF4、CF4、CCl4三种物质单个分子的原子数目相同,中心原子的价电子数相同,故它们为等电子体,因此其空间结构也相同。
例：为什么SiF4、CF4、CCl4三者的空间结构相同
例如，、等离子具有AX4通式，价电子总数为32,中心原子（S和P)采取sp3杂化，使整个离子呈四面体形空间结构；
类似地，、等离子具有AX3通式，价电子总数为26,中心原子（S和Cl)采取sp3杂化，由于存在孤电子对，分子均呈三角锥形空间结构。
可以判断一些简单分子或原子团的空间结构。
2.应用举例
1.判断下列说法是否正确,正确的打“√”,错误的打“×”。
(1)价电子对就是σ键电子对。(　　)
(2)孤电子对数指没有成键的价电子对数,与中心原子价电子总数、中心原子结合的原子最多能接受的电子数及中心原子结合的原子数有关。(　　)
(3)分子的空间结构是价电子对互斥的结果。(　　)
(4)孤电子对数等于π键数。(　　)
(5)价电子对数等于杂化轨道数。(　　)
【练一练】
2.下列分子或离子的中心原子含有孤电子对的是(　　)
A.H2O B.CH4 C.SiH4 D.
3.根据等电子原理,下列各组分子或离子的空间结构不相似的是(　　)
A.SO2和O3 B. 和CH4
C.H3O+和NH3 D.CO2和H2O
A
D
4.下列中心原子的杂化轨道类型和分子空间结构不正确的是(　　)
A.PCl3中磷原子发生sp3杂化,为三角锥形
B.BCl3中硼原子发生sp2杂化,为三角形
C.CS2中碳原子发生sp杂化,为直线形
D.H2S中硫原子发生sp杂化,为直线形
D
5.卤族元素是典型的非金属元素,包括F、Cl、Br、I等,请回答下面有关问题。
(1)同主族元素的电负性大小存在一定的规律,卤族元素F、Cl、Br、I的电负性由小到大的顺序是　　　　　　　。
(2)溴原子的核外电子排布式为　　　　　　　　　　。
(3)用价电子对互斥理论判断BeCl2的空间结构为　　　　,BF3分子中B—F键的键角为　　　　。
(4)CCl4分子中碳原子的杂化方式为　　,NF3分子的空间结构为　　　　。
I[Ar]3d104s24p5
直线形
120°
sp3
三角锥形
价层电子对互斥理论
价层电子互斥理论的基本观点
推测分子空间结构
推测中心原子的杂化轨道类型
等电子原理及应用