1、第2课时价层电子对互斥模型和等电子原理学 习 任 务1了解价层电子对互斥模型，能根据此理论解释或预测简单分子的空间结构。2了解等电子原理的内容。一、价层电子对互斥模型1价层电子对互斥理论(1)价电子对：包括成键电子对和孤电子对，即价电子对成键电子对孤电子对。(2)分子中的价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。2价电子对数(ABm型分子)的计算方法对于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：价电子对数目(n)(1)对于主族元素，中心原子的价电子数最外层电子数。(2)配位原子中卤素原子、氢原子按提供1个价电子
2、数计算。如PCl5 中n5。O、S作为配位原子时按不提供价电子计算。(3)对于复杂离子，在计算价电子对数时，还应加上或减去离子所带的电荷数。如NH中n4，SO中n4。(4)若剩余1个电子，即出现奇数电子，也把这个单电子当作1对电子处理。如NO2中n3。3价层电子对互斥模型(也称价层电子对分布的几何构型)与分子空间结构(1)价电子对数与配位原子数目相等的ABm型分子的几何构型根据分子的价电子对数，可以很方便的确定价电子对数都是成键电子对的ABm型分子的几何构型。价电子对数电子对排布方式几何构型键角实例2直线形180CO2、BeCl2、CS23平面三角形120BF3、SO34正四面体10928CH
3、4、CCl4(2)孤电子对数0的分子几何构型一般来说，孤电子对、成键电子对之间斥力大小的顺序为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。分子价电子对数成键电子对数孤电子对数几何构型键角同类型分子NH3431三角锥型107.3NF3、PCl3H2O422V形104.5H2S、SCl2判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)价层电子对互斥模型就是分子空间结构。 ()(2)NH3分子为三角锥型，N原子发生sp2杂化。()(3)只要分子构型为平面三角形，中心原子均为sp2杂化。()(4)中心原子是sp杂化的，其分子构型不一定为直线形。()(5)价层
4、电子对互斥理论中，键电子对数不计入中心原子的价层电子对数。()(6)SO的空间结构为正四面体型。()二、等电子原理1概念：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。符合此条件的分子或离子互为等电子体。2典例：CO和N2，它们的分子中价电子总数是10，都形成1个键和2个键，CO的结构式为CO，CO和N2键能都较大，性质也相似。3应用：利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的空间结构。1原子数目相等和电子数目相等的微粒叫等电子体，下列各组微粒中属于等电子体的是()ACH4、NH3BS2、ClCCO2、HClDOH、NHBA项，CH4和NH3电子数分别为61410、71310，原
5、子数目不相等，A错误；B项，S2和Cl电子数分别为16218、17118，原子数目相等，故B正确；C项，CO2和HCl电子数分别为68222、11718，原子数目不相等，C错误；D项，OH和NH电子数分别为81110、712110，原子数目不相等，D错误。2已知CO2为直线形结构，SO3为平面正三角形结构，NF3为三角锥型结构，请推测COS、CO、PCl3的空间结构。解析COS与CO2互为等电子体， 结构相似， 所以COS为直线形结构；CO与SO3互为等电子体， 结构相似， 所以CO为平面正三角形结构；PCl3与NF3互为等电子体， 结构相似， 所以PCl3为三角锥型结构。答案COS为直线形结
6、构；CO为平面正三角形结构；PCl3为三角锥型结构。价层电子对的计算与应用中华本草等中医典籍中，记载了炉甘石(ZnCO3)入药，可用于治疗皮肤炎症或表面创伤。炉甘石洗剂，用于急性瘙痒性皮肤病，如荨麻疹和痱子。局部外用，用时摇匀，取适量涂于患处，每日23次。主要功效用于急性瘙痒性皮肤病，如荨麻疹和痱子。问题1ZnCO3中，阴离子的价层电子对数是多少？中心碳原子的孤电子对数和键数目分别为多少？提示价层电子对数(42)/23, 键数目氧原子数3，孤电子对数价层电子对数键数0。问题2 CO的价层电子对分布的几何构型和空间结构分别什么？提示平面三角形、平面三角形。问题3各写出一种与 CO互为等电子体的分
7、子和离子的化学式。提示SO3(BF3)、NO(SiO)。一、价层电子对互斥模型的应用1根据价层电子对互斥理论，首先计算出价电子对数，价电子对数与杂化轨道数相同，再由杂化轨道数判断杂化类型。2根据成键电子对数与孤电子对数的关系，可以判断分子的空间结构。价层电子对数键电子对数中心原子上的孤电子对数价层电子对分布几何构型分子空间结构实例220直线形直线形CO2、CS2、BeCl2、NO330平面三角形平面三角形BF3、SO3、NO、CO、CH2O21V形SO2、NO2、NO440四面体型正四面体型所有AB4型分子和离子31三角锥型NH3、NF3、PCl3、SO、ClO22V形H2O、H2S、SCl2
8、【特别提醒】价层电子对互斥理论说明的是价层电子对的空间结构，而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构，不包括孤电子对。(1)当中心原子无孤电子对时， 两者的结构一致；(2)当中心原子有孤电子对时， 两者的结构不一致。二、等电子原理的应用利用等电子原理可以判断一些简单分子或离子的空间结构。1SO、PO等离子符合AX4通式，价电子总数为32，中心原子采取sp3杂化，呈四面体空间结构。2SO、PO等离子符合AX3通式，价电子总数为26，中心原子采取sp3杂化，由于存在一对孤电子对，呈三角锥空间结构。3等电子体不仅有相似的空间结构，而且有相似的性质。如晶体硅、锗是良好的半导体材料，它们的等电子体Al
9、P、GaAs也是良好的半导体材料。4常见的等电子体汇总 微粒价电子总数立体构型CO2、SCN、NO 、N 16e直线形CO 、NO 、SO324e平面三角形SO2、O3、NO 18eV形SO 、PO、SiCl4、SiO 32e正四面体型PO 、SO 、ClO26e三角锥型CO、N210e直线形CH4、NH 8e正四面体型注意等电子体结构相同，物理性质相近，但化学性质不同。1等电子体之间结构相似、物理性质也相近。根据等电子原理，由短周期元素组成的微粒，只要其原子总数和原子最外层电子总数相同，均可互称为等电子体。下列各组粒子不能互称为等电子体的是()ACO和NOBO3和SO2CCO2和NODSCN
10、和NCC选项中，CO2与NO具有相同的原子总数，但最外层电子总数不同，CO2为16, 而NO为18, 故二者不能互称为等电子体。2(1)与NH3BH3原子总数相等的等电子体是_(写分子式)。(2)与NH互为等电子体的一种分子为_(填化学式)。(3)与O3分子互为等电子体的一种阴离子为_(填化学式)。解析(1)原子总数相同、价层电子总数相同的微粒互称为等电子体，与NH3BH3互为等电子体的分子为CH3CH3。(2)考虑与N元素相邻主族的元素，可知与NH互为等电子体的分子是CH4或SiH4。(3)等电子体是指价层电子总数和原子总数均相同的分子、离子或原子团，O3与NO均为3原子、18价层电子的微粒
11、，故二者互为等电子体。答案CH3CH3CH4或SiH4NO3填写下列表格。序号化学式孤电子对数键电子对数价层电子对数价层电子对分布几何构型分子或离子的空间结构名称中心原子杂化类型CO2ClOHCNH2OSO3CONO答案 022直线形直线形sp 314四面体型直线形sp3 022直线形直线形sp 224四面体型V形sp3 033平面三角形平面三角形sp2 033平面三角形平面三角形sp2 033平面三角形平面三角形sp21用价层电子对互斥理论预测H2S和COCl2的空间结构，两个结论都正确的是()A直线形；三角锥型BV形；三角锥型C直线形；平面三角形DV形；平面三角形DH2S分子中的中心原子S
12、原子上的孤电子对数是(612)2,则H2S分子中的中心原子的价层电子对数是4,其中2对是孤电子对，因此分子空间结构是V形；而COCl2分子中的中心原子C原子上的孤电子对数是(42112)0,则COCl2分子中的中心原子的价层电子对数是3,因此分子空间结构是平面三角形，故选D。2下列分子中的中心原子杂化轨道的类型相同的是()ABeCl2与BF3BCO2与SO2CCCl4与NH3DC2H2与C2H4CBeCl2、BF3分子中的中心原子杂化类型分别为sp、sp2；CO2、SO2分子中的中心原子杂化类型分别为sp、sp2；C2H2、C2H4分子中的中心原子杂化类型分别为sp、sp2。3通常把原子总数和
13、价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间结构相同，则下列有关说法中正确的是()ACH4和NH是等电子体，键角均为60BNO和CO是等电子体，均为平面三角形结构CH3O和PCl3是等电子体，均为三角锥型结构DB3N3H6和苯是等电子体，B3N3H6分子中不存在“肩并肩” 式重叠的轨道BCH4和NH是正四面体结构，键角是10928，A错；NO和CO是等电子体，均为平面三角形结构，B对；H3O和PCl3的价电子总数不相等，不互为等电子体，C错；苯分子中存在“肩并肩”式重叠的轨道，故其等电子体B3N3H6分子中也存在，D错。4回答下列问题。(1)根据等电子原理，仅由第二周期元素形
14、成的共价分子中，互为等电子体的是_和_；_和_。(2)在短周期元素组成的物质中，与NO互为等电子体的分子有_、_。(3)与H2O互为等电子体的一种阳离子为_(填化学式)，阴离子为_。(4)与N2互为等电子体的阴离子是_，阳离子是_。答案(1)N2CON2OCO2(2)SO2O3(3)H2FNH(4)CN(或C)NO5指出下列分子或离子的立体构型和中心原子的杂化类型。(1)H2S_，CO2_，PH3_，PCl3_，BF3_，HCN_，HCHO_，SO2_，SiH4_。(2)NH_，NO_，SO_，SO_，ClO_，ClO_，SiO_。答案(1)V形、sp3直线形、sp三角锥型、sp3三角锥型、sp3平面三角形、sp2直线形、sp平面三角形、sp2V形、sp2正四面体型、sp3(2)正四面体型、sp3V形、sp2正四面体型、sp3三角锥型、sp3三角锥型、sp3正四面体型、sp3平面三角形、sp27