高中化學章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)節(jié)課時分子結(jié)構(gòu)的測定多樣的分子空間結(jié)構(gòu)價層電子對互斥模型選擇性高中選擇性化

第1課時分子構(gòu)造的測定多樣的分子空間構(gòu)造價層電子對互斥模型發(fā)展目標系統(tǒng)建立認識分子構(gòu)造的測定方法。認識共價分子構(gòu)造的多樣性和復雜性。理解價層電子對互斥理論的含義。能依據(jù)相關理論判斷簡單分子或離子的空間構(gòu)造。一、分子構(gòu)造的測定1．從前的科學家主要靠對物質(zhì)的化學性質(zhì)進行系統(tǒng)總結(jié)得出規(guī)律后推斷分子的構(gòu)造。2．現(xiàn)在，科學家應用紅外光譜、晶體X射線衍射等現(xiàn)代儀器和方法測定分子的構(gòu)造。3．紅外光譜工作原理原理：紅外線透過分子時，分子會汲取跟它的某些化學鍵的振動頻次同樣的紅外線，再記錄到譜圖上體現(xiàn)汲取峰。經(jīng)過和已有譜圖庫比對，或經(jīng)過度子化學計算，能夠得悉分子中含有何種化學鍵或官能團的信息。紅外光譜儀原理表示圖微點撥：用紅外光譜儀測定化學鍵或官能團信息。用質(zhì)譜法測定分子的相對分子質(zhì)量，在質(zhì)譜圖中質(zhì)荷比最大的數(shù)據(jù)代表所測物質(zhì)的相對分子質(zhì)量。二、多樣的分子空間構(gòu)造空間填分子種類化學式空間構(gòu)造構(gòu)造式鍵角球棍模型充模型CO直線形O===C===O180°2三原子分子H2OV形105°CHO平面120°四原子2三角形分子NH三角錐形107°3五原子CH4109°28′四周體形分子科學家研制出可望成為高效火箭推動劑的N(NO2)3如下圖。已知該分子中N—N—N鍵角都是108.1°。試推斷四個氮原子圍成的空間是空間正四周體嗎？[提示]不是。因為N—N—N鍵角都是108.1°。因此四個氮原子圍成的空間不是正四面體而是三角錐形。三、價層電子對互斥模型1．價層電子對互斥理論分子的空間構(gòu)造是中心原子四周的“價層電子對”互相排擠的結(jié)果。2．中心原子上價層電子對的計算(1)σ鍵電子對價層電子對中心原子上的孤電子對(2)計算①σ鍵電子對的計算由分子式確立，即中心原子形成幾個σ鍵，就有幾對σ鍵電子對。如HO分子中，O2有2對σ鍵電子對，NH3分子中，N有3對σ鍵電子對。②中心原子上的孤電子對的計算1中心原子上的孤電子對數(shù)＝(a－xb)2a．a(chǎn)表示中心原子的價電子數(shù)。關于主族元素：a＝原子的最外層電子數(shù)。關于陽離子：a＝中心原子的價電子數(shù)－離子的電荷數(shù)。關于陰離子：a＝中心原子的價電子數(shù)＋離子的電荷數(shù)(絕對值)。b．x表示與中心原子聯(lián)合的原子數(shù)。c．b表示與中心原子聯(lián)合的原子最多能接受的電子數(shù)，氫為1，其余原子＝8－該原子的價電子數(shù)。(3)VSEPR模型與分子或離子的空間構(gòu)造價層電子對略去孤電子對σ鍵電子對數(shù)＋孤電子對數(shù)＝價層電子對數(shù)―――――→VSEPR模型――――――→分子互斥理論或離子的空間構(gòu)造。VSEPR分子或離子分子或離子孤電子對數(shù)價層電子對數(shù)模型名稱的空間構(gòu)造名稱CO202直線形直線形SO213平面三角形V形2－03平面三角形平面三角形CO3H2O24四周體形V形NH14四周體形三角錐形3CH404正四周體形正四周體形1．判斷正誤(對的在括號內(nèi)打“√”，錯的在括號內(nèi)打“×”。)(1)CH2Cl2分子只有一種，可說明CH的空間構(gòu)造為正四周體形。(√)4(2)分子的VSEPR模型和相應分子的立體構(gòu)型是同樣的。(×)(3)依據(jù)價層電子對互斥理論，H3O＋的立體構(gòu)型為平面正三角形。(×)(4)SO2分子與CO分子的構(gòu)成相像，故它們都是直線形分子。(×)22．以下分子的空間構(gòu)造錯誤的選項是( )A．SO2：B．NH3：C．CS2：

D．CH4：[NH3的空間構(gòu)造為三角錐形。]3．為認識釋和展望分子的空間構(gòu)造，科學家在概括了很多已知分子空間構(gòu)造的基礎上，提出了一種十分簡單的理論模型——價層電子對互斥理論。這類模型把分子分紅兩類：一類是中心原子

________(填“有孤電子對”或“無孤電子對”，下同

)；另一類是中心原子______________。BF3和NF3都是四個原子的分子，

BF3分子的立體構(gòu)型是平面三角形，

而

NF3分子的

立體

構(gòu)型

是三

角錐

形的

原因

是___________________________________________________________________________________________________________________________。_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。[答案]無孤電子對有孤電子對BF分子中B原子的3個價電子都與F原子形成共3價鍵而形成平面三角形；而NF3分子中N原子的3個價電子與F原子形成共價鍵，還有1對未成鍵的孤電子對，占有了N原子四周的空間，參加互相排擠，形成三角錐形利用價層電子對互斥理論判斷分子或離子的空間構(gòu)造ABm型分子的價層電子對數(shù)n＝A原子的價電子數(shù)＋B原子供給的價電子總數(shù)±電荷數(shù)2利用上式計算A原子的價層電子對數(shù)時，需注意：(1)氧族元素的原子作為中心原子A時供給6個價電子，作為配位原子B時不供給價電子。(2)鹵素原子作為中心原子A時供給7個價電子，作為配位原子B時供給1個價電子。(3)若為分子，電荷數(shù)為0；若為陽離子，則減去電荷數(shù)，如＋，n＝5＋1×4－142若為陰離子，則加上電荷數(shù)，如2－，＝6＋2SO＝4。42依據(jù)上邊背景信息剖析BCl3的價層電子對數(shù)、價層電子對空間構(gòu)造、分子空間構(gòu)造是如何的？提示：BCl3的價層電子對數(shù)有3對，價層電子對空間構(gòu)造為平面三角形，分子空間構(gòu)造為平面三角形。(2)NF3的價層電子對、價層電子對空間構(gòu)造、分子空間構(gòu)造是如何的？提示：NF3的價層電子對為4對，價層電子對空間構(gòu)造為四周體形，分子空間構(gòu)造為三角錐形。經(jīng)過(1)、(2)兩例剖析價層電子對的空間構(gòu)造與分子的空間構(gòu)造必定同樣嗎？二者之間有何規(guī)律存在？提示：價層電子對的空間構(gòu)造與分子的空間構(gòu)造不必定一致，分子的空間構(gòu)造指的是成鍵電子對的空間構(gòu)造，不包含孤電子對(未用于形成共價鍵的電子對)。二者能否一致取決于中心原子上有無孤電子對，中間心原子上無孤電子對時，二者的空間構(gòu)造一致；中間心原子上有孤電子對時，二者的空間構(gòu)造不一致。利用價層電子對互斥理論判斷分子或離子的空間構(gòu)造解題思路說明：(1)

若

ABn型分子中，

A與

B之間經(jīng)過兩對或三對電子

(即經(jīng)過雙鍵或三鍵

)聯(lián)合而成，則價層電子對互斥理論把雙鍵或三鍵作為一對電子對對待。(2)價層電子對之間互相排擠作用大小的一般規(guī)律：孤電子對－孤電子對＞孤電子對－成鍵電子對＞成鍵電子對－成鍵電子對。跟著孤電子對數(shù)量的增加，成鍵電子對與成鍵電子對之間的斥力減小，鍵角也減小。如

CH4、NH3和

H2O

分子中的鍵角挨次減小。1．若ABn分子的中心原子A上沒有未用于形成共價鍵的孤電子對，依據(jù)價層電子對互斥理論，以下說法正確的選項是( )A．若n＝2，則分子的空間構(gòu)造為V形B．若n＝3，則分子的空間構(gòu)造為三角錐形C．若n＝4，則分子的空間構(gòu)造為正四周體形D．以上說法都不正確C[若中心原子

A上沒有未用于成鍵的孤電子對，

則依據(jù)斥力最小的原則，當

n＝2時，分子的空間構(gòu)造為直線形；當

n＝3時，分子的空間構(gòu)造為平面三角形；當

n＝4時，分子的空間構(gòu)造為正四周體形。]2．用價層電子對互斥理論(VSEPR)能夠展望很多分子或離子的空間構(gòu)造，有時也能用來推斷鍵角大小，以下判斷錯誤的選項是( )A．SO2、CS2、HI都是直線形的分子B．BF3鍵角為120°C．BF3、SO3都是平面三角形的分子D．PCl3、NH3都是三角錐形的分子A[A.SO2中價層電子對數(shù)＝

2＋1×(6－2×2)＝2

3且含有

1對孤電子對，因此

SO2為

V形構(gòu)造，

CS2、HI

為直線形構(gòu)造，故

A錯誤；

B.BF3中價層電子對數(shù)＝

3＋1×(3－3×1)＝2

3，為平面三角形構(gòu)造，因此BF3鍵角為120°，故B正確；C.BF3、SO3中中心原子價層電子對數(shù)都是3且不含孤電子對，因此這兩種分子都是平面三角形構(gòu)造，故C正確；D.PCl3、NH3中價層電子對數(shù)＝

3＋1×(5－3×1)＝2

4，且含有

1對孤電子對，因此

PCl3、NH3均為三角錐形構(gòu)造，故D正確。]3．(1)計算以下分子中標“·”原子的價層電子對數(shù)：①CCl4________；②BeCl2________；③BCl3________；···④PCl3________?！び嬎阋韵路肿又袠恕啊ぁ痹拥墓码娮訉?shù)：①H2S________；②PCl5________；③··

BF3________；·④NH3________?！答案]

(1)①4②2③3④4

(2)①2②0③0④1用價層電子對互斥理論推斷分子或離子的空間構(gòu)造時的常有錯誤計算陰、陽離子的中心原子的價層電子對數(shù)時未考慮離子所帶電荷而計算錯誤。由電子式或路易斯構(gòu)造式判斷中心原子價層電子對數(shù)時未將雙鍵或三鍵看作一對價層電子對計算。3不可以正確劃分和判斷孤電子對和成鍵電子對。判斷ABn型分子中孤電子對數(shù)的簡單方法為孤電子對數(shù)＝價層電子對數(shù)－n。誤將VSEPR模型看作分子或離子的空間構(gòu)造。錯誤地利用相像性規(guī)律判斷分子或離子的空間構(gòu)造。1．以下表達正確的選項是( )A．NH3分子中N原子處在3個H原子所構(gòu)成的三角形的中心B．CCl4分子中C原子處在4個Cl原子所構(gòu)成的正方形的中心C．H2O分子中O原子處在2個H原子所構(gòu)成的直線的中央D．CO2是非極性分子，分子中C原子處在2個O原子所連結(jié)的直線的中央D[NH3分子為三角錐形分子，N原子位于錐頂，A錯誤；CCl4分子為正四周體形分子，B錯誤；H2O分子為V形構(gòu)造，C錯誤；CO2分子為直線形，C原子位于兩個O原子連線的中央，D正確。]2．以下分子構(gòu)造與分子中共價鍵鍵角對應正確的選項是( )A．直線形分子：

180°

B．平面正三角形：

120°C．三角錐形：

109°28′

D．正四周體形：

109°28′B[AHCl

A子呈三角錐形，鍵角為107°，C項錯誤；甲烷、白磷分子均是正四周體形分子，但鍵角分別為109°28′、60°，D項錯誤，應選B項。]3．以下相關價層電子對互斥理論的描繪正確的選項是( )A．價層電子對就是σ鍵電子對B．孤電子對數(shù)由分子式來確立C．分子的空間構(gòu)造是價層電子對互斥的結(jié)果D．孤電子對數(shù)等于π鍵數(shù)C[價層電子對數(shù)是σ鍵電子對數(shù)與中心原子上的孤電子對數(shù)之和，中心原子上的孤電子對數(shù)是指沒有成鍵的價電子對數(shù)，其與中心原子價層電子總數(shù)、與中心原子聯(lián)合的原子最多能接受的電子數(shù)及與中心原子聯(lián)合的原子數(shù)相關，A、B、D項錯誤。]4．以下分子或離子的中心原子上未用于成鍵的價電子對最多的是()A．H2O＋D．PCl3B．HClC．NH4A[A項，氧原子有兩對未成鍵的價電子