新课标三维人教化学选修3 第二节分子的立体构型.docx
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新课标三维人教化学选修3第二节分子的立体构型
第二节分子的立体构型
第一课时价层电子对互斥理论
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[课标要求]
1.认识共价分子结构的多样性和复杂性。
2.能根据价层电子对互斥理论判断简单分子或离子的构型。
1.常见分子的立体构型:
CO2呈直线形,H2O呈V形,HCHO呈平面三角形,NH3呈三角锥形,CH4呈正四面体形。
2.价层电子对是指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。
中心原子形成几个σ键就有几对σ键电子对,而中心原子上的孤电子对数可由下式计算:
(a-xb),其中a表示中心原子的价电子数,x表示与中心原子结合的原子数,b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数。
3.价层电子对为2时,VSEPR模型为直线形;价层电子对为3时,呈平面三角形;价层电子对为4时,呈四面体形,由此可推测分子的立体构型。
1.三原子分子的立体构型有直线形和V形两种
化学式
电子式
结构式
键角
立体构型
立体构型名称
CO2
O===C===O
180°
直线形
H2O
105°
V形
2.四原子分子大多数采取平面三角形和三角锥形两种立体构型
化学式
电子式
结构式
键角
立体构型
立体构型名称
CH2O
约120°
平面三角形
NH3
107°
三角锥形
3.五原子分子的可能立体构型更多,最常见的是正四面体
化学式
电子式
结构式
键角
立体构型
立体构型名称
CH4
109°28′
正四面体形
CCl4
109°28′
正四面体形
1.下列分子的立体结构模型正确的是( )
A
B
C
D
解析:
选D CO2分子是直线形,A项错误;H2O分子为V形,B项错误;NH3分子为三角锥形,C项错误;CH4分子是正四面体结构,D项正确。
2.硫化氢(H2S)分子中,两个H—S键的夹角都接近90°,说明H2S分子的立体构型为________________;二氧化碳(CO2)分子中,两个C===O键的夹角是180°,说明CO2分子的立体构型为______________;甲烷(CH4)分子中,任意两个C—H键的夹角都是109°28′,说明CH4分子的立体构型为__________________。
解析:
用键角可直接判断分子的立体构型。
三原子分子键角为180°时为直线形,小于180°时为V形。
五原子分子键角约109.5℃时,立体构型为正四面体形。
答案:
V形 直线形 正四面体形
1.价层电子对互斥理论(VSEPR)
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,由于电子对的相互排斥作用,而趋向尽可能彼此远离,分子尽可能采取对称的立体构型,以减小斥力。
2.价层电子对的确定方法
(1)a表示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|。
(2)x表示与中心原子结合的原子数。
(3)b表示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=8-该原子的价电子数。
3.VSEPR模型预测分子或离子的立体构型
(1)中心原子上的价电子都用于形成共价键的分子
ABn
n=2
n=3
n=4
价层电子对数
__2__
__3__
__4__
电子对排布方式
立体构型名称
直线形
平面三角形
正四面体形
键角
180°
120°
109°28′
实例
CO2
BF3
CH4
(2)中心原子上有孤电子对的分子
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。
化学式
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
V形
NH3
三角锥形
HCN
直线形
H3O+
三角锥形
SO2
V形
[特别提醒]
VSEPR模型与分子的立体构型不一定一致,分子的立体构型指的是成键电子对的立体构型,不包括孤电子对(未用于形成共价键的电子对)。
两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对,当中心原子上无孤电子对时,两者的构型一致;当中心原子上有孤电子对时,两者的构型不一致。
1.价层电子对数是2、3、4的分子或离子所对应的VSEPR模型是什么?
提示:
价层电子对数
VSEPR模型
2
直线形
3
平面三角形
4
正四面体形
2.VSEPR模型是四面体形的分子或离子其立体构型是否一定是四面体形?
提示:
不一定,还有可能是三角锥形或V形。
σ键电子对数
孤电子对数
价层电子对数
电子对的排列方式
VSEPR模型
分子或离子的立体构型
实例
2
0
2
直线形
直线形
HgCl2、BeCl2、CO2
3
0
3
三角形
平面三角形
BF3、BCl3
2
1
V形
SnBr2、PbCl2
4
0
4
四面体形
正四面体形
CH4、CCl4
3
1
三角锥形
NH3、NF3
2
2
V形
H2O
1.用价层电子对互斥理论判断SO3的分子构型为( )
A.正四面体形 B.V形
C.三角锥形D.平面三角形
解析:
选D SO3中S原子的价层电子对数为3,其全部用于形成共价键,S原子周围有3个氧原子,属于平面三角形。
2.连线题。
VSEPR模型 分子或离子 立体构型
A.正四面体 ①BF3a.直线形
B.直线形 ②NHB.平面三角形
C.平面三角形 ③SOc.正四面体
D.四面体 ④BeCl2D.三角锥形
答案:
A—②—c,B—④—a,C—①—b,D—③—d
[三级训练·节节过关]
1.下列分子的立体构型是正四面体形的是( )
A.CH4 B.NH3
C.H2OD.C2H4
解析:
选A 氨分子是三角锥形,水分子是V形,乙烯分子是平面形。
2.下列分子中,所有原子不可能共处在同一平面上的是( )
A.C2H2B.CS2
C.NH3D.C6H6
解析:
选C C2H2、CS2分子为直线形,C6H6分子为平面正六边形,所有原子共平面;而NH3分子为三角锥形,所有的原子不可能在同一平面上。
3.下列分子或离子的中心原子,带有一对孤电子对的是( )
A.H2OB.BeCl2
C.CH4D.PCl3
解析:
选D 方法一:
选项中四种物质的电子式依次为
H2O有2对孤电子对,BeCl2和CH4没有孤电子对,PCl3有一对孤电子对。
方法二:
将选项中各物质的数据代入公式:
中心原子上的孤电子对数=(a-xb),经计算知,选项中原子上的孤电子对数依次为2、0、0、1。
4.根据等电子原理,下列各组分子或离子的空间构型不相似的是( )
A.SO2和O3B.NH和CH4
C.H3O+和NH3D.CO2和H2O
解析:
选D A项中,SO2和O3的立体构型均为V形;B项中,NH和CH4的立体构型均为正四面体形;C项中,NH3和H3O+立体构型均为三角锥形;D项中,CO2为直线形,而H2O为V形,D项符合题意。
5.用价层电子对互斥理论推测下列分子或离子的立体构型
分子或离子
VSEPR模型名称
立体构型名称
BeCl2
SCl2
PF3
NH
SO
解析:
根据各分子的电子式和结构式,分析中心原子的孤电子对数,依据中心原子连接的原子数和孤电子对数,确定VSEPR模型和分子的立体构型。
分子或离子
中心原子孤电子对数
价层电子对数
VSEPR模型名称
立体构型名称
BeCl2
0
2
直线形
直线形
SCl2
2
4
四面体形
V形
PF3
1
4
四面体形
三角锥形
NH
0
4
四面体形
正四面体形
SO
1
4
四面体形
三角锥形
答案:
分子或离子
VSEPR模型名称
立体构型名称
BeCl2
直线形
直线形
SCl2
四面体形
V形
PF3
四面体形
三角锥形
NH
四面体形
正四面体形
SO
四面体形
三角锥形
1.下列分子中,所有原子均处于同一平面上的是( )
A.CH2OB.P4
C.CF4D.NCl3
解析:
选A P4为空心正四面体形,CF4为正四面体形,NCl3为三角锥形,只有A项的所有原子在同一平面上。
2.下列分子或离子中,不含有孤电子对的是( )
A.H2O B.H3O+ C.NH3 D.NH
解析:
选D H2O有2对孤电子对,H3O+和NH3有1对孤电子对,NH没有孤电子对。
3.下列分子的空间构型是正四面体形的是( )
①CH4 ②NH3 ③CF4 ④SiH4 ⑤C2H4 ⑥CO2
A.①②③B.①③④
C.②④⑤D.①③⑤
解析:
选B C与Si价层电子都是ns2np2结构,在CH4、CF4、SiH4分子中,C、Si原子参与成键时都是形成了四个共价单键,故它们的空间构型都是正四面体形。
而NH3、CO2、C2H4分子的空间构型分别是三角锥形、直线形、平面形。
4.用VSEPR模型预测下列分子构型与H2O相似,都为V形的是( )
①OF2 ②BeCl2 ③SO2 ④CO2
A.①② B.②③ C.①③ D.②④
解析:
选C OF2中价层电子对数为2+(6-2×1)=4,其VSEPR模型为四面体形,因含2对孤电子对,故分子构型为V形;SO2价层电子对数为2+(6-2×2)=3,其VSEPR为平面三角形,含有一对孤电子对,分子构型为V形;BeCl2、CO2中,中心原子价电子全部成键,是直线形。
5.用价层电子对互斥理论判断NO的立体构型( )
A.正四面体B.V形
C.三角锥形D.平面三角形
解析:
选D NO中,中心原子N上的价层电子对数为×(5+1)=3,VSEPR模型为平面三角形,又因为其孤电子对数为0,即价层电子对全部用于形成σ键,故NO为平面三角形。
6.下列分子中,价层电子对互斥模型与分子的立体结构模型相同的是( )
①CH2O ②CO2 ③NCl3 ④H2S
A.①②B.②③
C.③④D.①④
解析:
选A 两种模型相同,说明中心原子的价电子均参与成键,无孤电子对存在。
7.用VSEPR模型预测下列分子或离子的立体构型,其中不正确的是( )
A.NH为正四面体形B.CS2为直线形
C.HCN为折线形(V形)D.PCl3为三角锥形
解析:
选C NH、CS2、HCN、PCl3结构中价层电子对数分别为4对、2对、2对、4对,VSEPR模型分别为正四面体形、直线形、直线形、四面体形,其中前三者中心原子均参与成键,立体构型就是VSEPR模型,PCl3分子中有1对孤电子对,所以立体构型为三角锥形。
8.在以下的分子或离子中,其空间结构不是三角锥形的是( )
A.NF3B.CH
C.BCl3D.H3O+
解析:
选C 根据价电子对互斥理论,B
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- 新课标三维人教化学选修3 第二节分子的立体构型 新课 三维 教化 选修 第二 分子 立体 构型