1、第二节分子的立体构型第1课时价层电子对互斥理论核心素养发展目标1.宏观辨识与微观探析：通过对典型分子立体构型的学习，认识微观结构对分子立体构型的影响，了解共价分子结构的多样性和复杂性。2.证据推理与模型认知：通过对价层电子对互斥模型的探究，建立解决复杂分子结构判断的思维模型。一、形形色色的分子1三原子分子的立体构型有直线形和V形两种，如化学式电子式结构式键角立体构型立体构型名称CO2O=C=O180直线形H2O105V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，如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NH3107三角锥形3.五原子分子的可能立体构型
2、更多，最常见的是正四面体形，如化学式电子式结构式键角立体构型立体构型名称CH410928正四面体形CCl410928正四面体形特别提醒(1)四原子分子不一定都是平面三角形或三角锥形。如白磷(P4)分子，四个磷原子位于正四面体的四个顶点，键角为60，且该正四面体的构型和键角与CH4的正四面体构型和键角均不同。(2)常见的AB4型分子或离子：CX4(X为卤素原子或氢原子)、SiCl4、SiH4、NH。AB4型分子(如CH4)中的13个B原子被其他原子取代后仍为四面体形，但不是正四面体形结构。(3)记住一些常见分子的立体构型及键角，则可推测组成相似的其他分子的立体构型。如CO2与CS2、H2O与H2
3、S、NH3与PH3、CH4与CCl4等。例1下列分子的立体结构模型正确的是()ACO2的立体结构模型：BH2O的立体结构模型：CNH3的立体结构模型：DCH4的立体结构模型：【考点】常见分子的立体构型【题点】微粒立体构型的判断答案D解析CO2的立体构型为直线形，A不正确；H2O的立体构型为V形，B不正确；NH3的立体构型为三角锥形，C不正确；CH4的立体构型为正四面体形，D正确。例2(2018江苏盐城月考)(1)硫化氢(H2S)分子中，两个HS键的夹角接近90，说明H2S分子的立体构型为_。(2)二硫化碳(CS2)分子中，两个C=S键的夹角是180，说明CS2分子的立体构型为_。(3)能说明C
4、H4分子不是平面四边形，而是正四面体结构的是_(双选)。a两个键之间的夹角为10928bCH键为极性共价键c4个CH键的键能、键长都相等d二氯甲烷(CH2Cl2)只有一种(不存在同分异构体)【考点】常见分子的立体构型【题点】键角与分子立体构型的关系答案(1)V形(2)直线形(3)ad解析(1)、(2)中可由键角直接判断分子的立体构型。(3)五原子分子CH4可能有平面四边形和正四面体两种立体构型，不管为哪种，b、c两项都成立；若为前者，则键角为90，CH2Cl2有两种：和；若为后者，则键角为10928，CH2Cl2只有一种。二、价层电子对互斥模型1价层电子对互斥理论(VSEPRtheory)：对
5、ABn型的分子或离子，中心原子A的价层电子对(包括成键的键电子对和未成键的孤电子对)之间由于存在排斥力，将使分子的立体构型总是采取电子对相互排斥最弱的那种构型，以使彼此之间斥力最小，分子或离子的体系能量最低，最稳。2价层电子对的计算(1)中心原子价层电子对数键电子对数孤电子对数。(2) 键电子对数的计算由分子式确定，即中心原子形成几个键，就有几对键电子对。如H2O分子中， O有2对键电子对。NH3分子中， N有3对键电子对。(3)中心原子上的孤电子对数的计算中心原子上的孤电子对数(axb)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价电子数离子所带电荷数；对于阴离子：a
6、价电子数离子所带电荷数。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，氢为1，其他原子8该原子的价电子数。3价层电子对的立体构型(即VSEPR模型)电子对数目： 2 34VSEPR模型： 直线形 平面三角形 正四面体形4VSEPR模型的应用预测分子立体构型(1)由价层电子对的相互排斥，得到含有孤电子对的VSEPR模型，然后，略去VSEPR模型中的中心原子上的孤电子对，便可得到分子的立体构型。(2)常见分子的立体构型分子或离子中心原子上的孤电子对数分子或离子的价层电子对数VSEPR模型名称分子或离子的立体构型名称CO202直线形直线形SO213平面三角形V形CO03
7、平面三角形平面三角形CH404正四面体形正四面体形 利用VSEPR模型确定分子或离子的立体构型的注意事项(1)对于ABn型分子，成键电子对数等于配位原子的原子个数。(2)若ABn型分子中，A与B之间通过两对或三对电子(即通过双键或三键)结合而成，则价层电子对互斥理论把双键或三键作为一对电子对看待。(3)分子的中心原子的孤电子对数为0时，VSEPR模型与分子立体构型相同，分子均为空间对称性结构。(4)分子的立体构型与分子类型有关，如AB2型分子只能为直线形或V形结构，AB3型分子只能为平面正三角形或三角锥形结构，故由分子类型(ABn型)和孤电子对数就能很快确定分子的立体构型。例3下列分子或离子的
8、中心原子上未用于成键的价电子对最多的是()AH2O BHCl CNH DPCl3【考点】价层电子对理论及应用【题点】价层电子对数目的计算与判断答案A解析A项，氧原子有两对未成键的价电子对；B项，HCl分子属于AB型分子，没有中心原子；C项，NH的中心原子的价电子全部参与成键；D项，磷原子有一对未成键的价电子对。例4(2018四川凉山木里中学高二期中)用价层电子对互斥理论预测H2S和NH3的立体结构，下列说法正确的是()A直线形；三角锥形 BV形；三角锥形C直线形；平面三角形 DV形；平面三角形【考点】价层电子对理论及应用【题点】价层电子对的应用答案B解析H2S中S原子的价层电子对数2(621)
9、4，含有2对孤电子对，所以其立体结构为V形；NH3中N原子的价层电子对数3(531)4，含有1对孤电子对，所以其立体结构为三角锥形。思维启迪分子立体构型的确定思路中心原子价层电子对数n分子的立体构型略去孤电子对在价层电子对互斥模型中占有的空间注意(1)价层电子对互斥构型是价层电子对的立体构型，而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。两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对(未用于形成共价键的电子对)，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。(2)常见的分子立体构型：直线形、V形、平面三角形、三角锥形、四面体形等。1正误判断(1)
10、孤电子对的空间排斥力大于键电子对的排斥力()(2)所有的三原子分子都是直线形结构()(3)VSEPR模型和分子的立体结构都是相同的分子构型()(4)SO2与CO2分子的组成相似，故它们的分子构型相同()(5)由价层电子对互斥理论可知SnBr2分子中SnBr键的键角小于180()2(2019合肥高二检测)下列各组分子中所有原子都可能处于同一平面的是()ACH4、CS2、BF3 BCO2、H2O、NH3CC2H4、C2H2、C6H6 DCCl4、BeCl2、PH3【考点】常见分子的立体构型【题点】微粒立体构型的判断答案C解析题中的CH4和CCl4为正四面体形分子，NH3和PH3为三角锥形分子，这几
11、种分子的所有原子不可能都在同一平面上。CS2、CO2、C2H2和BeCl2为直线形分子，C2H4为平面形分子，C6H6为平面正六边形分子，这些分子都是平面形结构。3甲酸分子(HCOOH)中碳原子的价层电子对数为()A1 B2 C3 D4【考点】价层电子对互斥理论及应用【题点】价层电子对数目的计算与判断答案C解析甲酸中，碳原子形成3个键，故价层电子对数3(4111211)3，C项正确。4用价层电子对互斥理论判断SO3的立体构型为()A正四面体形 BV形C三角锥形 D平面三角形【考点】价层电子对理论及应用【题点】价层电子对理论的应用答案D解析SO3的中心原子硫原子的价电子数为6，与中心原子结合的原
12、子数为3，氧原子最多能接受的电子数为2，则中心原子的孤电子对数(632)0，故价层电子对数键电子对数3，SO3的立体构型与其VSEPR模型一致，为平面三角形。5下列离子的VSEPR模型与其立体构型一致的是()ASO BClOCNO DClO【考点】价层电子对理论及应用【题点】价层电子对理论的应用答案B解析SO的价层电子对数为4，其中含有一对孤电子对，所以其VSEPR模型为四面体形，而SO的立体构型为三角锥形，A项错误；ClO的价层电子对数为4，不含孤电子对，所以其VSEPR模型与其立体构型一致，B项正确；NO的价层电子对数为3，其中含有一对孤电子对，其VSEPR模型与其立体构型不一致，C项错误
13、；ClO的价层电子对数为4，其中含有一对孤电子对，其VSEPR模型与其立体构型不一致，D项错误。6用价层电子对互斥理论完成下列问题(点“”的原子为中心原子)。键电子对数孤电子对数立体构型H2SCl3 Cl3O2O【考点】价层电子对理论及应用【题点】价层电子对理论的应用答案键电子对数孤电子对数立体构型H2S22V形Cl3 30平面三角形Cl331三角锥形O221V形O40正四面体形题组一常见分子立体构型的判断1(2018无锡高二期末)下列分子对应的立体结构模型或键角正确的是()ACO2BNH3120CH2SDCH410928【考点】常见分子立体构型【题点】键角与分子立体构型的关系答案D解析CO2
14、的立体构型是直线形，A项错误；NH3的立体构型为三角锥形，键角为107，B项错误；H2S与H2O的立体构型相似，均为V形，C项错误；CH4的立体构型为正四面体形，键角为10928，D项正确。2下列分子构型为正四面体形的是()P4NH3CCl4CH4H2SCO2A BC D【考点】常见分子立体构型【题点】常见分子立体构型的判断答案C3下列有关键角与分子立体构型的说法不正确的是()A键角为180的分子，立体构型是直线形B键角为120的分子，立体构型是平面三角形C键角为60的分子，立体构型可能是正四面体形D键角为9010928之间的分子，立体构型可能是V形【考点】常见分子立体构型【题点】键角与分子立
15、体构型的关系答案B解析键角为180的分子，立体构型是直线形，如CO2分子是直线形分子，A正确；苯分子的键角为120，但其立体构型是平面正六边形，B错误；白磷分子的键角为60，立体构型为正四面体形，C正确；水分子的键角为105，立体构型为V形，D正确。题组二中心原子价电子对数目的计算与判断4(2019南京高二月考)下列微粒中，含有孤电子对的是()ASiH4 BH2O CCH4 DNH【考点】价层电子对互斥理论及应用【题点】价层电子对数目的计算与判断答案B解析SiH4、H2O、CH4、NH的电子式分别为、，只有H2O分子中的O原子上有2对孤电子对。5下列分子或离子中，中心原子未用来成键的电子对最多
16、的是()ASF6 BNH3 CH2S DBCl3【考点】价层电子对互斥理论及应用【题点】价层电子对数目的计算与判断答案C6乙醇分子中氧原子的价层电子对数为()A1 B2 C3 D4【考点】价层电子对互斥理论及应用【题点】价层电子对数目的计算与判断答案D解析乙醇的结构简式为CH3CH2OH，氧与氢原子、碳原子成键，即氧原子有2对键电子对。由于碳原子只拿出一个电子与氧原子成键，故氧原子的孤电子对数(61111)2，价层电子对数为4。题组三利用价层电子对互斥理论判断分子构型7(不定项)下列关于价层电子对互斥模型(VSEPR模型)的叙述中不正确的是()AVSEPR模型可用来预测分子的立体构型B分子中价
17、电子对相互排斥决定了分子的立体构型C中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与互相排斥D分子中键角越大，价电子对相互排斥力越大，分子越稳定【考点】价层电子对互斥理论及应用【题点】价层电子对互斥理论的应用答案D解析VSEPR模型可用来预测分子的立体构型，注意实际立体构型要去掉孤电子对， A正确；立体构型与价电子对相互排斥有关，所以分子中价电子对相互排斥决定了分子的立体构型， B正确；中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与互相排斥，且孤电子对间的排斥力孤电子对和成对电子对间的排斥力， C正确；分子的稳定性与键角没有关系， D不正确。8(不定项)用价层电子对互斥理论(VSEP
18、R)可以预测许多分子或离子的立体构型，有时也能用来推测键角大小。下列判断正确的是()ACS2、HI都是直线形的分子 BBF3键角为120，SnBr2键角大于120CCOCl2、BF3、SO3都是平面三角形的分子DPCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子【考点】价层电子对互斥理论及应用【题点】价层电子对互斥理论的应用答案AC解析CS2、HI是直线形的分子，A正确； BF3键角为120，是平面三角形结构，而Sn原子价电子数是4，在SnBr2中两个价电子与Br形成共价键，还有一对孤电子对，该孤电子对对成键电子对有排斥作用，使键角小于120，B错误；COCl2、BF3、SO3都是平面三角形的分子，
19、键角是120，C正确； PCl3、NH3都是三角锥形的分子，而PCl5是三角双锥形结构，D错误。9下列分子或离子中，VSEPR模型名称与分子或离子的立体构型名称不一致的是()ACO2 BH2O CCO DCCl4【考点】价层电子对互斥理论及应用【题点】价层电子对互斥理论的应用答案B解析CO2分子中每个O原子和C原子形成2对共用电子对，所以C原子的价层电子对数是2，且不含孤电子对，为直线形结构，VSEPR模型名称与分子立体构型名称一致；水分子中O原子的价层电子对数2(621)4，VSEPR模型名称为四面体形，因含有2对孤电子对，所以略去孤电子对后，其实际立体构型名称是V形，故VSEPR模型名称与
20、分子立体构型名称不一致；CO的中心原子C原子形成3个键，中心原子上的孤电子对数(4223)0，所以CO的立体构型是平面三角形，VSEPR模型名称与分子立体构型名称一致；CCl4分子的中心原子C原子的价层电子对数键个数孤电子对数4(414)4，VSEPR模型为正四面体形结构，中心原子不含有孤电子对，分子立体构型为正四面体结构，VSEPR模型名称与分子立体构型名称一致。10(2018盐城校级月考)下列物质的立体构型与NH3分子相同的是()AH3O BH2O CCH4 DCO2【考点】价层电子对互斥理论及应用【题点】价层电子对互斥理论的应用答案A解析氨分子中N原子的价层电子对数3(531)4，含有一
21、对孤电子对，故氨分子为三角锥形结构。H3O中氧原子的价层电子对数3(6311)4，含有一对孤电子对，所以它为三角锥形结构，A项正确；H2O中氧原子的价层电子对数2(621)4，含有2对孤电子对，所以水分子为V形结构，B项错误；同理可确定CH4是正四面体形结构，CO2为直线形结构，C、D项错误。11(不定项)(2019徐州高二月考)下列有关NH3和BF3的说法正确的是()ANH3的立体构型是三角锥形BNH3中N原子上有1对孤电子对，BF3中B原子上无孤电子对CNH3和BF3形成的化合物NH3BF3中各原子都达到8电子稳定结构DNH3和BF3的中心原子的价层电子对数均为4【考点】价层电子对互斥理论
22、及应用【题点】价层电子对互斥理论的应用答案AB解析B项，NH3中N原子上的孤电子对数(531)1，BF3中B原子上的孤电子对数(331)0，正确；C项，NH3BF3中氢原子形成2电子稳定结构，错误；D项，BF3中B原子的价层电子对数为303，错误。12(不定项)短周期主族元素A、B可形成AB3分子，下列有关叙述正确的是()A若A、B为同一周期元素，则AB3分子一定为平面正三角形B若AB3分子中的价电子个数为24，则AB3分子可能为平面正三角形C若A、B为同一主族元素，则AB3分子一定为三角锥形D若AB3分子为三角锥形，则AB3分子一定为NH3【考点】价层电子对互斥理论及应用【题点】价层电子对互
23、斥理论的应用答案B解析A项，若为PCl3，则分子为三角锥形，错误；B项，BCl3满足要求，其分子为平面正三角形，正确；C项，若分子为SO3，则为平面正三角形，错误；D项，分子不一定为NH3，也可能为NF3等。13为了解释和预测分子的立体构型，科学家在归纳了许多已知分子立体构型的基础上，提出了一种十分简单的理论模型价层电子对互斥理论。这种模型把分子分成两类：一类是中心原子_；另一类是中心原子_。BF3和NF3都是四个原子的分子，BF3分子的立体构型是平面三角形，而NF3分子的立体构型是三角锥形的原因是_。【考点】价层电子对互斥理论及应用【题点】价层电子对互斥理论的应用答案无孤电子对有孤电子对BF
24、3分子中B原子的3个价电子都与F原子形成共价键而形成平面三角形；而NF3分子中N原子的3个价电子与F原子形成共价键，还有1对未成键的孤电子对，占据了N原子周围的空间，参与相互排斥，形成三角锥形14(1)现有下列分子或离子：CS2，PCl3，H2S，CH2O，H3O，NH，BF3，SO2。粒子的立体构型为直线形的有_(填序号，下同)；粒子的立体构型为V形的有_；粒子的立体构型为平面三角形的有_；粒子的立体构型为三角锥形的有_；粒子的立体构型为正四面体形的有_。(2)若ABn的中心原子上有一对孤电子对未能成键，当n2时，其立体构型为_；当n3时，其立体构型为_。(3)俗称光气的氯代甲酰氯分子(CO
25、Cl2)的立体构型为平面三角形，但CCl键与C=O键之间的夹角为124.3；CCl键与CCl键之间的夹角为111.4，解释其原因：_。(4)氮可以形成多种离子，如N3、NH、N、NH、N2H、N2H等，已知N2H与N2H是由中性分子结合质子形成的，类似于NH，因此有类似于NH的性质。预测下列微粒的立体构型：NH：_，N：_。N的结构式为_。【考点】价层电子对互斥理论及应用【题点】价层电子对互斥理论的应用答案(1)(2)V形三角锥形(3)C=O键与CCl键之间电子对的排斥作用强于CCl键与CCl键之间电子对的排斥作用(4)V形直线形N=N=N解析(1)微粒中心原子价层电子对数中心原子键电子对数中
26、心原子孤电子对数立体构型CS2220直线形PCl3431三角锥形H2S422V形CH2O330平面三角形H3O431三角锥形NH440正四面体形BF3330平面三角形SO2321V形(2)中心原子上孤电子对数及粒子的立体构型如下表：ABn中心原子孤电子对数分子或离子分子或离子的立体构型AB20CS2直线形AB3CH2O、BF3平面三角形AB4NH正四面体形AB21SO2V形AB3PCl3、H3O三角锥形AB22H2SV形(3)COCl2的价电子对数为3(42112)3，成键电子对数3，孤电子对数0，所以COCl2为平面三角形分子，但由于C=O键与CCl键之间电子对的排斥作用强于CCl键与CCl
27、键之间电子对的排斥作用，所以使C=O 键与CCl键之间的夹角增大(120)，使CCl键与CCl键之间夹角减小(120)。(4)NH中N原子价层电子对数为2(5112)4，N原子形成2个键，有2对孤电子对，故NH为V形。N应为直线形离子。CO2结构式为O=C=O，故N的结构式为N=N=N。15短周期元素D、E、X、Y、Z的原子序数逐渐增大，它们的最简单氢化物分子的立体构型依次是正四面体形、三角锥形、正四面体形、V形、直线形。回答下列问题：(1)Z的氢化物的结构式为_，HZO分子的中心原子价层电子对数的计算式为_，该分子的立体构型为_。(2)Y的价层电子排布式为_，Y的最高价氧化物的VSEPR模型
28、为_。(3)X与Z形成的最简单化合物的化学式是_，该分子中的键角是_。(4)D、E的最简单氢化物的分子立体构型分别是正四面体形与三角锥形，这是因为_(填字母)。a两种分子的中心原子的价层电子对数不同bD、E的非金属性不同cE的氢化物分子中有一对孤电子对，而D的氢化物分子中没有【考点】价层电子对互斥理论及应用【题点】价层电子对互斥理论的综合答案(1)HCl2(61111)V形(2)3s23p4平面三角形(3)SiCl410928(4)c解析由题意可推出D、E、X、Y、Z分别为C、N、Si、S、Cl。HClO中氧原子是中心原子，价层电子对数2(61111)4，所以HClO分子的立体构型为V形。SO3中硫原子的价层电子对数为3，VSEPR模型为平面三角形。SiCl4是正四面体结构，键角为10928。CH4、NH3的中心原子价层电子对数均为4，分子构型不同的根本原因是NH3分子中有孤电子对而CH4分子中没有，分子构型与元素的非金属性强弱无关。