1、在宏观世界中，花朵、蝴蝶、冰晶等诸多物质展现出规则与和谐的美。科学巨匠爱因斯坦曾感叹：“在宇宙的秩序与和谐面前，人类不能不在内心里发出由衷的赞叹，激起无限的好奇。”实际上，宏观的秩序与和谐源于微观的规则与对称。分子是能独立存在，并保持物质化学性质的最小单元。与常见物体相比，分子极小，直径在1010109 m之间，其质量也很小，一般为10271024 kg。许多原子按一定的空间结构排列，形成分子的构型。分子世界形形色色，异彩纷呈，美不胜收，可使人流连忘返。通常，不同的分子具有不同的空间构型。例如，甲烷分子是正四面体形的、氨分子是三角锥形的、苯是正六边形的，CO2是直线形的。那么，这些分子为什么具
2、有不同的空间构型呢？请让我们一起走进教材第二节：分子的立体构型。1 新知识预习探索目标定位1认识共价分子结构的多样性和复杂性，掌握常见分子的空间结构。2理解价层电子对互斥理论的含义。3能根据有关理论判断简单分子或离子的构型。本课时在本章中起到承上启下的作用，上一节讲了共价键的种类和键参数，键角和键长决定了分子的空间构型，而价层电子对互斥理论能够解决分子的空间构型为什么是这样而不是那样的问题，这些问题的解决，为以后学习分子晶体、原子晶体作了很好的铺垫。新知预习1形形色色的分子(1)三原子分子的立体构型有_形和_形两种。如下表所示：直线V180直线形105V形(2)四原子分子大多数采取_形和_形两
3、种立体构型。如下表所示：平面三角三角锥120平面三角形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_形。如下表所示：正四面体10928正四面体形10928正四面体形(4)其他多原子分子如下图所示：【预习思考1】(1)依据元素周期律的知识，请你大胆推测分别与CO2、H2O、NH3、CH4分子结构相似的有哪些？(只举一例即可)(2)五原子都是正四面体结构吗？答案：(1)CO2与CS2，H2O与H2S，NH3与PH3，CH4与SiH4的结构相似。(2)不是，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等，虽为四面体结构，但由于碳原子所连的四个原子不相同，四个原子电子云的排斥力不同，使四个键
4、的键角不全相等，所以并不是正四面体结构。2价层电子对互斥理论(1)价层电子对互斥理论(VSEPR)：对ABn型的分子或离子，中心原子A的价层电子对(包括成键_和未成键的_)之间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取电子对_最小的那种构型，以使彼此之间_最小，分子或离子的体系能量_，_。键电子对孤电子对相互排斥斥力最低最稳定(2)价层电子对数的计算：价层电子对数_键电子对数_。中心原子上的孤电子对数_a为中心原子的_；x为与中心原子结合的_；b为与中心原子结合的原子最多能接受的_(H为_，其他原子为_)。键电子对数中心原子上的孤电子对数与中心原子结合的原子数12(axb)价电子数原子数电子数
5、18该原子的价电子数(3)价层电子对的空间构型(即VSEPR模型)：电子对数目：2 3 4VSEPR模型：_ _ _直线形平面三角形 正四面体形(4)VSEPR 模型应用预测分子立体构型：中心原子不含孤电子对的分子。中心原子不含孤电子对的分子，VSEPR 模型与分子的立体构型一致。直线形直线形平面三角形平面三角形正四面体形正四面体形中心原子含孤电子对的分子。中心原子若有孤电子对，孤电子对也要占据中心原子的空间，并与成键电子对互相排斥。则VSEPR模型与分子的立体构型不一致。推测分子的立体模型必须略去VSEPR模型中的孤电子对。正四面体形三角锥形正四面体形V形平面三角形V形【预习思考2】(1)四
6、原子分子都为平面三角形或三角锥形吗？请查阅资料找出不同的例子，同学之间相互交流。(2)如何确定CO23 和NH4 的中心原子的孤电子对数？答案：(1)不是。H2O2分子的构型类似于一本打开的书，两个氧原子在两页书的交接处，两个H原子分别在翻开的书的两页上，如图1所示：图1图2再如白磷(P4)分子为正四面体形，如图2所示。(2)阳离子：a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数(绝对值)，故NH4 中中心原子为N，a51，b1，x4，所以中心原子孤电子对数12(axb)12(441)0。阴离子：a为中心原子的价电子数加上离子的电荷数(绝对值)，故CO 23中中心原子为C：a42，b2，x3，所以中心
7、原子孤电子对数12(axb)12(632)0。自测诊断1.2015试题调研下列对分子空间结构的描述，不正确的是()ACH4分子为正四面体形BH2O分子为V形CCO2分子为V形DBF3为平面三角形解析：CO2分子的结构式为O=C=O，键角180，为直线形。答案：C2下列叙述中正确的是()AP4和CO2分子中都只含有共价键BCCl4和NH3的分子的立体结构都是正四面体形CBF3分子中各原子均达到8e稳定结构D甲烷的结构式为，它是对称的平面形分子解析：B中NH3分子的立体结构为三角锥形，B项错误；C中B原子不满足8e稳定结构，C项错误；D中甲烷分子构型为正四面体结构，D项错误。答案：A3用价层电子对
8、互斥理论预测下列粒子的立体结构是三角锥形的是()APCl3 BBeCl2 CNH4 DSO3解析：根据中心原子孤电子对的计算公式 12(axb)可知，PCl3的孤电子对数是1，是三角锥形，A项正确；BeCl2、NH4、SO3均无孤电子对，分别为直线形、正四面体形和平面三角形。答案：A4下列分子或离子中心原子形成4对键电子对的是()ACO2 BSO2 CCO23 DCH4答案：D5下列分子的空间构型是正四面体形的是()ACH4 BNH3CH2O DC2H4解析：氨分子是三角锥形，水是V形，乙烯是平面形。答案：A6下列说法正确的是()A所有的分子都是由两个或两个以上的原子构成B所有的三原子分子都是
9、直线形结构C所有的四原子分子都是平面三角形结构D五原子分子不一定是正四面体形结构解析：稀有气体为单原子分子，H2O为V形，SO3是平面三角形，NH3是三角锥形，CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等都是四面体形，但不是正四面体形结构。答案：D2新课堂互动探究 知识点一形形色色的分子教材解读1分子的立体结构(1)定义：大多数的分子是由两个以上原子构成的，于是就有了分子中的原子空间关系问题，这就是所谓的“分子的立体结构”问题。分子的立体结构(构型)指描述分子中原子的空间关系的分子空间结构。(2)产生原因：共价键的方向性与饱和性及由此产生的键长、键角的不同是造成分子构型不同的原因。2典型分子的空间构
10、型(1)三原子分子(AB2型)的空间构型：直线形和V形，如下表所示：(2)四原子分子(AB3型)的空间构型：平面三角形和三角锥形，如下表所示：(3)五原子分子(AB4型)的空间构型：正四面体形，如下表所示：3.分子立体构型的测定分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。所谓分子立体构型其实只是分子中原子处于平衡位置时的模型。当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现吸收峰。通过计算机模拟，可以得知各吸收峰是由哪一个化学键、哪种振动方式引起的，综合这些信息，可分析出分子的立体结构。典例精析例1(双选)2015试题调研能说明CH4分子的5个原
11、子不在同一平面而为正四面体结构的是()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、键长相同D二氯甲烷没有同分异构体解析：CH4分子的空间结构由两个键之间的夹角决定，只有正四面体结构中，键角才为10928。分子的空间构型与共价键的极性无关。同样二氯甲烷没有同分异构体也说明了CH4分子为正四面体结构，如果为平面结构，则二氯甲烷就存在两种构型。C项中因为同为CH键，不论分子构型如何，它们的键能、键长都相等。答案：AD例2 2015河北唐山高二检测 下列分子中心原子的价层电子对数是3的是()AH2O BBF3 CCH4 DNH3解析：H2O中O的价层电子对数212(621)4
12、BF3中B的价层电子对数312(331)3CH4中C的价层电子对数412(441)4NH3中N的价层电子对数312(531)4。答案：B跟踪练习1 2015经典习题选萃下列分子的立体结构模型正确的是()解析：CO2的分子构型是直线型，A项错误；H2O的分子构型为V型，B项错误；NH3的分子构型为三角锥形，C项错误；CH4是正四面体结构，D项正确。答案：D点拨：四原子分子(化合物)主要有平面三角形和三角锥形两种立体结构，但四原子分子(单质)主要是正四面体结构，如白磷(P4)是正四面体结构，键角是60。跟踪练习2 SO2分子中一个中心原子有_对价层电子对，其中键电子对有_对，孤电子对有_对。解析：
13、SO2中键数为2，键电子对有2对，孤电子对数 12(622)1。答案：3 2 1知识点二价层电子对互斥理论教材解读1价层电子对互斥理论的要点价层电子对互斥理论认为，分子中的价层电子对之间总是尽可能地互相排斥，均匀地分布在分子中。分子的立体构型是“价层电子对”互相排斥的结果。特别提醒：价层电子对是指分子中的中心原子上的电子对，包括键电子对和中心原子上的孤电子对(未用于形成共价键的电子对)，但不包括键电子对。2中心原子上的价层电子对的计算(1)公式：中心原子的价层电子对数中心原子的键电子对数中心原子上孤电子对数(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的中
14、心原子为O，形成两个HO键，即O有两对键电子对。(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12(axb)上式中a表示中心原子的价电子数；对于主族元素，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|。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。几种分子或离子的中心原子上的孤电子对数如下表所示：分子或离子中心原子axb中心原子上的孤电子对数SO2S6221NH3N5311NH4N514410CO23C426320特别提醒：当计算出的孤电子对数不是整数时，就进1而不能忽略；如NO2
15、的中心原子孤电子对数 12(522)0.5，这时应当作1来对待，因为单电子也要占据一个原子轨道。3价层电子对互斥理论把分子分成两大类(1)中心原子上的价电子都用于形成共价键，无孤电子对，如CO2、CH2O、CH4等分子中的碳原子；它们的立体结构可用中心原子周围的原子数n来预测，概括如下：ABn立体结构实例n2直线形CO2、BeCl2n3平面三角形CH2O、BF3n4正四面体形CH4、CCl4(2)中心原子上有孤电子对的分子，如H2O和NH3，中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周边的空间，并参与互相排斥，因而H2O分子呈V形，NH3分子呈三角锥形，如图所示：4分子空间构型确定(1)根据分子中成
16、键电子对数和孤电子对数，可以依据下面的方法确定相应的较稳定的分子空间构型：键电子对数孤电子对数价层电子对数VSEPR模型分子立体构型。(2)价层电子对互斥理论对几种分子或粒子的立体构型的预测如表：(表示孤电子对)从上表的CH4、NH3、H2O可以看出；这三种微粒的VSEPR模型虽然都是正四面体，但是其分子的立体结构完全不同，就是因为含有的孤对电子数不同。可见孤对电子对分子的构型影响比较大：当中心原子上无孤对电子时，两者的构型就一致；当中心原子上存在孤对电子时，两者的构型就不一致了。教材链接【思考与交流】(教材第38页)答案：1.对主族元素来说，其价电子数与其族序数相当。S是第三周期第A族元素，
17、其价电子数为6；P是第三周期第A族的元素，其价电子数为5。2首先根据其族序数确定其价电子数，然后根据最外层电子数为8(H为2)比较稳定的原则确定其最多能接受的电子数为“8族序数”。N为第二周期第A族元素，其价电子数为5，故其最多能接受的电子数为3；Cl为第三周期第A族的元素，其价电子数为7，故其最多能接受的电子数为1。【思考与交流】(教材第 39 页)答案：B 原子最外层有 3 个电子，与 3 个 F 原子形成单键后，B 原子最外层有 3 对电子，这 3 对电子相互排斥，形成平面正三角形，因此 BF3是平面三角形结构。NH4 中 N 原子最外层有 4 对电子，这 4 对电子全部用于成键，相互排
18、斥，形成正四面体结构。SO23 的中心原子 S 有 3对 键电子对，孤电子对数12(6232)1，所以 SO23 的 VSEPR模型为四面体形，立体构型为三角锥形。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 模型分子或离子的立体构型BF303NH404SO2314典例精析例3指出下列分子里中心原子的价层电子对数目：NH4 _ CO2_NH3_ BF3_解析：NH4 的中心原子N的价层电子对数是：41/2(5411)4；CO2的中心原子C的价层电子对数是：21/2(422)2；NH3的中心原子N的价层电子对数是：31/2(531)4；BF3的中心原子B的价层电子对数是：3
19、1/2(331)3。4243例4 用价层电子对互斥模型推测下列分子的空间构型：(1)H2S(2)NH2 (3)BF3(4)CHCl3(5)SiF4解析：根据原子的最外层电子的排布，可以判断出本题分子的中心原子含有的孤电子对数和结合的原子数为：化学式H2SNH2BF3CHCl3SiF4中心原子含有孤电子对数22000中心原子结合的原子数22344根据上述的数据不难判断出各种分子的空间构型。答案：(1)H2S为V形(2)NH2为V形(3)BF3为平面正三角形(4)CHCl3为四面体(5)SiF4为正四面体跟踪练习3 2015青岛高二检测下列分子和离子中，中心原子价层电子对的几何构型为四面体且分子或
20、离子的空间构型为V形的是()ANH4 BPH3CH3ODOF2解析：各选项中心原子价层电子对的几何构型均为四面体，空间构型为V形的只有3个原子组成的分子，故D项符合；A项N原子再无孤对电子，NH4 构型也为四面体形；B项PH3为三角锥形；C项H3O是V形H2O结合一个H变为三角锥形。答案：D跟踪练习4 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 BV形C三角锥形D平面三角形解析：本题考查用价层电子对互斥模型判断分子的构型，SO3中S原子的价电子全部用于形成共价键，S原子周围有3个氧原子，应属于平面三角形。答案：D点拨：对于分子中有双键、三键等多种共价键时，使用价层电子对互斥理论
21、判断其分子构型时，双键的两对电子和三键的三对电子只能作为一对电子来处理。长话短说重点记忆1常见分子、离子的立体构型：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，SO2呈V形，CO23 呈平面三角形，NH4 呈正四面体形。2价层电子对是指中心原子上的电子对，包括键电子对和中心原子上的孤电子对，中心原子形成几个键就有几对键电子对，而中心原子上的孤电子对数可由下式计算：12(axb)，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
22、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。3 新思维随堂自测1.2015试题调研 下列分子或离子中心原子的价电子数对应关系不正确的是()ASO26 BNH4 5CCO23 6 DBF33答案：B2下列分子中，所有原子不可能共处在同一平面上的是()AC2H2 BCS2 CNH3 DC6H6解析：C2H2、CS2为直线形，C6H6为正六边形，NH3为三角锥形，只有C选项的所有原子不可能共处在同一平面上。答案：C3.2015成都龙泉高二检测 根据价层电子对互斥模型，判断下列分子或者离子的空间构型不是三角锥形的是()APCl3BH3OCHCHO DPH3解析：PCl3分子中P原
23、子的成键电子对数为3，孤电子对数为1，其价层电子对的空间构型为四面体形，分子的空间构型为三角锥形；同理，H3O和PH3分子的成键电子对数和孤电子对数分别为3和1，分子的空间构型为三角锥形；HCHO分子的中心原子的价电子都用来形成共价键，中心原子周围的原子数为3，空间构型为平面三角形。答案：C4.2015银川高二检测 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 BV形C三角锥形D平面三角形解析：SO3中，中心原子S的孤电子对数 12(632)0，没有孤电子对，只有3对键电子对，故其分子构型为平面三角形。答案：D5.2015试题调研 用价层电子对互斥模型推测下列分子或离子的空间构型
24、：BeCl2_，SCl2_，BF3_，PF3_，NH4 _，SO23 _。直线形V形平面三角形三角锥形正四面体形三角锥形解析：中心原子价层电子对数键电子对数12(axb)VSEPR模型：分子的立体结构略去中心原子孤电子对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模型和分子的空间构型。6.2015经典习题选萃a、b、c、d、e、f、g为七种短周期元素构成的粒子，它们都有10个电子，其结构特点如下表所示：粒子代码abcdefg原子核数单核单核双核多核单核多核多核粒子所带电荷数0110210 其中，b的离子半径大于e的离子半径；c与f反
25、应可形成两分子g。试写出：(1)a粒子的原子结构示意图_；b粒子的电子排布式_。1s22s22p6(2)b与e相应元素的最高价氧化物对应水化物的碱性强弱比较为_(用化学式表示)。(3)若d极易溶于水，则该物质的化学式为_，d分子的空间构型为_；若d为正四面体形分子，其电子式为_。NaOHMg(OH)2NH3三角锥形HCHHH解析：本题的综合性很强，考查了元素周期表、物质结构、元素周期律、电子式、分子的空间构型等多方面内容。由于都是短周期元素构成的微粒，都有10个电子，又由给出的原子核数、核电荷数判断出各微粒组成。a：Ne；b：Na；c：OH；d：NH3或CH4；e：Mg2；f：H3O；g：H2
26、O。4 新视点名师讲座运用 VSEPR 模型判断分子立体结构的方法运用 VSEPR 模型可判断分子立体结构，其一般步骤为：找出分子的中心原子，确定其价层电子对数。根据分子中的中心原子的价层电子对数，找出与其相对应的价层电子对互斥模型。价层电子对数与VSEPR模型的对应关系如下表：确定分子的立体结构先画出价层电子对互斥模型，把配位原子和孤对电子排布在中心原子的周围，得到价层电子对的排列方式，然后略去孤电子对占有的空间便得到了分子的立体结构。典例精析例1 2015河北衡水高二检测下列描述中正确的是()ACS2为V形分子BNCl3的立体构型为平面三角形CSF6中有4对完全相同的成键电子对DSiF4和
27、H2O的中心原子均为sp3杂化解析：A.依据价层电子对互斥理论可知CS2为直线形的分子，故A错误；B.由价层电子对互斥理论可知NCl3中中心原子的孤电子对数是1，NCl3是三角锥形的分子，故B错误；C.硫原子最外层有6个电子，和氟原子之间有6对完全相同的成键电子对，故C错误；D.SiF4和H2O的立体构型分别为正四面体和V形，中心原子均采用的是sp3杂化，故D正确。答案：D例22015试题调研下列分子和离子的立体结构为V形的是()ANH4 BPH3 CH3O DOF2解析：四种微粒的立体结构的判断方法如下表所示：由上表知选D。答案：D例32015四川省成都高二检测 用价层电子对互斥理论(VSE
28、PR)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，下列判断错误的是()ASO2、CS2、HI都是直线形的分子BBF3键角为120CBF3、SO3都是平面三角形的分子DPCl3、NH3都是三角锥形的分子解析：A.SO2中价层电子对个数2 12(621)4且含有2个孤电子对，所以二氧化硫为V形结构，CS2、HI为直线形结构，故A错误；B.BF3中价层电子对个数312(331)3，所以为平面三角形结构，所以BF3键角为120，故B正确；C.BF3、SO3中中心原子价层电子对个数都是3且不含孤电子对，所以这两种分子都是平面三角形结构，故C正确；D.PCl3、NH3中价层电子对个数3 12(531)4且含有1个孤电子对，所以PCl3、NH3为三角锥形结构，故D正确。答案：A