魯科版選修三 第2章　第2節(jié)　共價(jià)鍵與分子的空間構(gòu)型 第2課時(shí) 學(xué)案.docx

第2課時(shí)價(jià)電子對(duì)互斥理論等電子原理學(xué)習(xí)目標(biāo)定位理解價(jià)電子對(duì)互斥理論和等電子原理，能根據(jù)有關(guān)理論、原理判斷簡單分子或離子的空間構(gòu)型。一、價(jià)電子對(duì)互斥理論1價(jià)電子對(duì)互斥理論的基本內(nèi)容：分子中的價(jià)電子對(duì)(成鍵電子對(duì))和孤電子對(duì)由于相互排斥作用，盡可能趨向彼此遠(yuǎn)離。(1)當(dāng)中心原子的價(jià)電子全部參與成鍵時(shí)，為使價(jià)電子斥力最小，就要求盡可能采取對(duì)稱結(jié)構(gòu)。(2)當(dāng)中心原子的價(jià)電子部分參與成鍵時(shí)，未參與成鍵的孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間及孤電子對(duì)之間、成鍵電子對(duì)之間的斥力不同，從而影響分子的空間構(gòu)型。(3)電子對(duì)之間的夾角越大，相互之間的斥力越小。(4)成鍵電子對(duì)之間斥力由大到小順序：叁鍵叁鍵叁鍵雙鍵雙鍵雙鍵雙鍵單鍵單鍵單鍵。(5)含孤電子對(duì)的斥力由大到小順序：孤電子對(duì)孤電子對(duì)孤電子對(duì)單鍵單鍵單鍵。2價(jià)電子對(duì)互斥理論與分子的空間構(gòu)型(1)分析中心原子中的價(jià)電子全部參與形成共價(jià)鍵的分子的空間構(gòu)型并完成下表(由中心原子周圍的原子數(shù)n來預(yù)測(cè))：abn空間構(gòu)型范例n2直線形co2、becl2n3平面三角形ch2o、bf3n4正四面體形ch4、ccl4n5三角雙錐形pcl5n6正八面體形sf6(2)中心原子上有孤電子對(duì)(價(jià)電子中未參與形成共價(jià)鍵的電子對(duì))的分子的空間構(gòu)型：中心原子上的孤電子對(duì)占據(jù)中心原子周圍的空間，與成鍵電子對(duì)互相排斥，使分子的空間構(gòu)型發(fā)生變化，如：h2o為ab2型分子，氧原子上的兩對(duì)孤電子對(duì)參與互相排斥，所以h2o分子的空間構(gòu)型為v形而不是直線形。nh3分子中氮原子上有一對(duì)孤電子對(duì)參與互相排斥，故nh3的空間構(gòu)型不能為平面三角形。常見分子的價(jià)電子對(duì)互斥模型和空間構(gòu)型鍵成鍵電子對(duì)數(shù)孤電子對(duì)數(shù)價(jià)電子對(duì)數(shù)目電子對(duì)的排列方式價(jià)電子對(duì)空間構(gòu)型分子或離子的空間構(gòu)型實(shí)例202直線形直線形becl2、co2303三角形平面三角形bf3、bcl321v形pbcl2404四面體形正四面體形ch4、ccl431三角錐形nh322v形h2o(1)abm型分子中心原子價(jià)電子對(duì)數(shù)目的計(jì)算方法abm型分子(a是中心原子，b是配位原子)中價(jià)電子對(duì)數(shù)n的計(jì)算：n(2)在計(jì)算中心原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)時(shí)應(yīng)注意如下規(guī)定作為配位原子，鹵素原子和h原子均提供1個(gè)電子，氧族元素的原子不提供電子。作為中心原子，鹵素原子按提供7個(gè)電子計(jì)算，氧族元素的原子按提供6個(gè)電子計(jì)算。對(duì)于復(fù)雜離子，在計(jì)算價(jià)電子對(duì)數(shù)時(shí)，還應(yīng)加上負(fù)離子的電荷數(shù)或減去正離子的電荷數(shù)。如po中p原子價(jià)電子數(shù)應(yīng)加上3，而nh中n原子的價(jià)電子數(shù)應(yīng)減去1。計(jì)算電子對(duì)數(shù)時(shí)，若剩余1個(gè)電子，即出現(xiàn)奇數(shù)電子，也把這個(gè)單電子當(dāng)作1對(duì)電子處理。雙鍵、叁鍵等多重鍵作為1對(duì)電子看待。例1根據(jù)價(jià)電子對(duì)互斥理論及原子的雜化軌道理論判斷，nf3分子的空間構(gòu)型和中心原子的雜化方式為()a直線形、sp1雜化b平面三角形、sp2雜化c三角錐形、sp2雜化d三角錐形、sp3雜化答案d解析(1)nf3分子中n原子價(jià)電子對(duì)數(shù)4n原子價(jià)電子對(duì)空間構(gòu)型為四面體形nf3為三角錐形。(2)nf3分子中，n原子雜化軌道數(shù)4n原子雜化軌道(sp3雜化)空間構(gòu)型為四面體形nf3為三角錐形。方法規(guī)律(1)根據(jù)價(jià)電子對(duì)互斥理論分析分子或離子空間構(gòu)型，關(guān)鍵是分析分子或離子中的中心原子的成鍵電子對(duì)數(shù)和孤電子對(duì)數(shù)。(2)中心原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)等于中心原子的雜化軌道數(shù)。價(jià)電子對(duì)數(shù)目234中心原子雜化方式sp1sp2sp3例2用價(jià)層電子對(duì)互斥理論(vsepr)可以預(yù)測(cè)許多分子或離子的空間構(gòu)型，有時(shí)也能用來推測(cè)鍵角大小。下列判斷正確的是()aso2、cs2、hi都是直線形的分子 bbf3鍵角為120，snbr2鍵角大于120ccocl2、bf3、so3都是平面三角形的分子dpcl3、nh3、pcl5都是三角錐形的分子答案c解析so2是v形分子，cs2、hi是直線形的分子，a錯(cuò)誤； bf3鍵角為120，是平面三角形結(jié)構(gòu)，而sn原子價(jià)電子數(shù)是4，在snbr2中兩個(gè)價(jià)電子與br形成共價(jià)鍵，還有一對(duì)孤對(duì)電子，對(duì)成鍵電子有排斥作用，使鍵角小于120，b錯(cuò)誤；cocl2、bf3、so3都是平面三角形的分子，鍵角是120，c正確； pcl3、nh3都是三角錐形的分子，而pcl5是三角雙錐形結(jié)構(gòu)，d錯(cuò)誤。二、等電子原理1比較n2和co的結(jié)構(gòu)、性質(zhì)，填寫下表空格：分子n2co結(jié)構(gòu)原子數(shù)22電子數(shù)1414價(jià)電子數(shù)1010空間構(gòu)型直線形直線形性質(zhì)沸點(diǎn)/195.81191.49熔點(diǎn)/210.00205.05液體密度/gcm30.7960.7932.分析比較n2和co的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，你能得出的結(jié)論是co分子和n2分子具有相同的原子總數(shù)、相同的價(jià)電子數(shù)，即等電子體，其性質(zhì)相近。3等電子原理是指化學(xué)通式相同、價(jià)電子總數(shù)相等的分子或離子具有相同的空間構(gòu)型和化學(xué)鍵類型等結(jié)構(gòu)特征，它們的許多性質(zhì)(主要是物理性質(zhì))是相近的。滿足等電子原理的分子或離子互稱為等電子體。(1)等電子體判斷方法化學(xué)通式相同，價(jià)電子總數(shù)相等的分子或離子互為等電子體。(2)常見的等電子體類型實(shí)例空間構(gòu)型雙原子10價(jià)電子n2、co、no、c、cn直線形三原子16價(jià)電子co2、cs2、n2o、cno、no、n、scn、becl2直線形三原子18價(jià)電子no、o3、so2v形四原子24價(jià)電子no、co、bo、sio、bf3、so3平面三角形四原子26價(jià)電子nf3、pcl3、ncl3、so三角錐形五個(gè)原子8價(jià)電子ch4、nh、sih4正四面體形五個(gè)原子32價(jià)電子sif4、ccl4、bf、so、po例3等電子體的結(jié)構(gòu)相似、物理性質(zhì)相似，下列各對(duì)粒子中，空間結(jié)構(gòu)相似的是()aso2與o3 bco2與no2ccs2與no2 dpcl3與bf3答案a方法規(guī)律等電子體應(yīng)用(1)判斷一些簡單分子或離子的空間構(gòu)型；(2)利用等電子體在性質(zhì)上的相似性制造新材料；(3)利用等電子原理針對(duì)某性質(zhì)找等電子體。例4根據(jù)等電子原理，由短周期元素組成的粒子，只要其原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和相同，也可互稱等電子體，它們也具有相似的結(jié)構(gòu)特征。(1)僅由第2周期元素組成的共價(jià)分子中，互為等電子體的是_和_；_和_。(2)在短周期元素組成的物質(zhì)中，與no互為等電子體的分子有_。答案(1)n2coco2n2o(2)so2、o3解析(1)僅由第2周期元素組成的共價(jià)分子中，即c、n、o、f組成的共價(jià)分子，如n2與co價(jià)電子總數(shù)均為10，co2與n2o價(jià)電子總數(shù)均為16個(gè)電子。(2)依題意，只要原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和也相同，即可互稱等電子體，no為三原子，各原子最外層電子數(shù)之和為562118，so2、o3也為三原子，各原子最外層電子數(shù)之和為6318。方法規(guī)律替換法寫等電子體(1)同主族替換法同主族元素最外層電子數(shù)相等，故可將粒子中一個(gè)或幾個(gè)原子換成同主族元素原子，如o3與so2、co2與cs2互為等電子體。(2)左右移位法將粒子中的兩個(gè)原子換成原子序數(shù)分別增加n和減少n(n1,2等)的原子，如n2與co、n和cno互為等電子體。將粒子中的一個(gè)或幾個(gè)原子換成原子序數(shù)增加(或減少)n的元素帶n個(gè)單位電荷的陽離子(或陰離子)，如c與o、n2o和n互為等電子體。(3)疊加法互為等電子體的微粒分別再增加一個(gè)相同的原子或同主族元素的原子，如n2o與co2互為等電子體。1價(jià)電子對(duì)互斥理論，雜化軌道理論應(yīng)用2等電子體化學(xué)通式相同，價(jià)電子總數(shù)相同，其結(jié)構(gòu)相似，物理性質(zhì)相似。1下列有關(guān)價(jià)層電子對(duì)互斥理論的描述正確的是()a價(jià)層電子對(duì)就是鍵電子對(duì)b孤電子對(duì)數(shù)由分子式來確定c分子的空間構(gòu)型是價(jià)層電子對(duì)互斥的結(jié)果d孤電子對(duì)數(shù)等于鍵數(shù)答案c解析價(jià)層電子對(duì)數(shù)是鍵數(shù)與孤電子對(duì)數(shù)之和，孤電子對(duì)數(shù)是指沒有成鍵的價(jià)電子對(duì)數(shù)，其與中心原子價(jià)層電子總數(shù)、與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù)及與中心原子結(jié)合的原子數(shù)有關(guān)，a、b、d項(xiàng)錯(cuò)誤。2已知cn與n2互為等電子體，可推算出hcn分子中鍵與鍵的數(shù)目之比為()a13 b21c11 d12答案c解析cn與n2互為等電子體，二者結(jié)構(gòu)相似，c原子與n原子之間形成叁鍵，則hcn分子的結(jié)構(gòu)式為hcn，叁鍵中含有1個(gè)鍵、2個(gè)鍵，單鍵屬于鍵，故hcn分子中鍵與鍵的數(shù)目之比為2211。3下列分子或離子的中心原子帶有一對(duì)孤電子對(duì)的是()ah2o bbecl2cch4 dpcl3答案d解析將選項(xiàng)中各物質(zhì)的未知數(shù)據(jù)代入公式：中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)(axb)，經(jīng)計(jì)算知，選項(xiàng)中原子上的孤電子對(duì)數(shù)依次為2、0、0、1。4下列分子或離子中，中心原子價(jià)電子對(duì)的空間構(gòu)型為四面體形，且分子或離子空間構(gòu)型為v形的是()anh bph3ch3o dof2答案d解析對(duì)abm型分子中心原子價(jià)電子對(duì)數(shù)：nnh中，n4，成鍵電子對(duì)數(shù)為4，離子空間構(gòu)型為正四面體形；ph3中，n4，成鍵電子對(duì)數(shù)為3，孤電子對(duì)數(shù)為1，分子為三角錐形；h3o中，n4，成鍵電子對(duì)數(shù)為3，孤電子對(duì)數(shù)為1，分子為三角錐形；of2中，n4，成鍵電子對(duì)數(shù)為2，孤電子對(duì)數(shù)為2，分子為v形。5用價(jià)層電子對(duì)互斥理論完成下列問題。(1)鍵成鍵電子對(duì)數(shù)孤電子對(duì)數(shù)空間構(gòu)型h2sebcl3pcl3so2so(2)用價(jià)電子對(duì)互斥理論推斷甲醛中hch的鍵角_(填“”“”或“”)120。答案(1)鍵成鍵電子對(duì)數(shù)孤電子對(duì)數(shù)空間構(gòu)型h2se22v形bcl330平面三角形pcl331三角錐形so221v形so40正四面體形(2)解析(2)甲醛分子式為ch2o，c原子的價(jià)電子對(duì)數(shù)為(420)3，孤電子對(duì)數(shù)為0，所以ch2o為平面分子，由于c=o與ch之間的排斥作用大于2個(gè)ch鍵之間的排斥作用，所以甲醛分子中ch鍵與ch鍵之間的夾角小于120。6請(qǐng)解答下列各題：(1)寫出與h2o分子互為等電子體的兩種微粒的化學(xué)式：_、_。(2)寫出一種與no互為等電子體的微粒的化學(xué)式：_。(3)cacn2中陰離子為cn，與cn互為等電子體的分子的化學(xué)式為_，可推知cn的空間構(gòu)型為_形。答案(1)h2snh(2)co(或bf3、sio、so3等)(3)co2(或n2o)直線解析(1)用s原子替換h2o中的o原子得等電子體h2s；用n原子替換h2o中的o原子且增加1個(gè)負(fù)電荷得等電子體nh。(2)用c原子或si原子替換no中的n原子，同時(shí)需增加1個(gè)負(fù)電荷得等電子體co、sio；用s原子替換no中的n原子，同時(shí)需減掉1個(gè)負(fù)電荷得等電子體so3；同理推出bf3與so3為等電子體。(3)用2個(gè)o原子替換cn中的2個(gè)n原子，同時(shí)需去掉2個(gè)負(fù)電荷，得其等電子體co2；用1個(gè)o原子替換cn中的1個(gè)c原子，同時(shí)需去掉2個(gè)負(fù)電荷得其另一等電子體n2o，由于co2為直線形分子，故cn也是直線形分子。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練題組1價(jià)電子對(duì)互斥理論及應(yīng)用1下列微粒中，含有孤對(duì)電子的是()asih4 bh2o cch4 dnh答案b解析sih4、h2o、ch4、nh的電子式分別為、，只有h2o分子中的o原子上有2對(duì)孤對(duì)電子。2下列微粒的價(jià)層電子對(duì)數(shù)正確的是(點(diǎn)“”的原子為中心原子)()a.h44 b.o21 c.f32 d.o32答案a解析對(duì)abm型分子中心原子價(jià)電子對(duì)數(shù)nch4中，n4，a正確；co2中，n2，b不正確；bf3中，n3，c不正確；so3中，n3，d不正確。3用價(jià)電子對(duì)互斥理論預(yù)測(cè)h2s和bf3的空間構(gòu)型，兩個(gè)結(jié)論都正確的是()a直線形；三角錐形 bv形；三角錐形c直線形；平面三角形 dv形；平面三角形答案d解析在h2s中，價(jià)電子對(duì)數(shù)為4，若無孤電子對(duì)存在，則其應(yīng)為正四面體形。但中心原子s上有兩對(duì)孤電子對(duì)，而且孤電子對(duì)也要占據(jù)中心原子周圍的空間，它們相互排斥，因此h2s為v形結(jié)構(gòu)。在bf3中，價(jià)電子對(duì)數(shù)為3，其中心原子b上無孤電子對(duì)，因此bf3應(yīng)為平面三角形。4下列分子或離子中，空間構(gòu)型不是三角錐形的是()apcl3 bchcbbr3 dh3o答案c解析微粒價(jià)電子對(duì)數(shù)孤電子對(duì)數(shù)價(jià)電子對(duì)空間構(gòu)型分子空間構(gòu)型ch41四面體形三角錐形pcl341四面體形三角錐形bbr330平面三角形平面三角形h3o41正四面體形三角錐形5.根據(jù)vsepr模型判斷下列各組分子或離子結(jié)構(gòu)相同的是()aso2和co2 bbf3和nh3cnh3和h2o dch4和nh答案d解析a項(xiàng)中，so2分子中s有一對(duì)孤電子對(duì)，而co2分子中沒有孤電子對(duì)，因此so2為v形而co2為直線形；b項(xiàng)中，bf3中b無孤電子對(duì)，而nh3中有一對(duì)孤電子對(duì)，因此其構(gòu)型分別為平面三角形和三角錐形；c項(xiàng)中，其構(gòu)型分別為三角錐形和v形；d項(xiàng)中，中心原子的成鍵情況相同，故分子結(jié)構(gòu)也相同，為正四面體形。6若abn的中心原子a上沒有未用于形成共價(jià)鍵的孤對(duì)電子，運(yùn)用價(jià)電子對(duì)互斥模型，下列說法正確的是()a若n2，則分子的空間構(gòu)型為v形b若n3，則分子的空間構(gòu)型為三角錐形c若n4，則分子的空間構(gòu)型為正四面體形d以上說法都不正確答案c解析若中心原子a上沒有未用于成鍵的孤對(duì)電子，則根據(jù)斥力最小的原則，當(dāng)n2時(shí)，分子結(jié)構(gòu)為直線形；n3時(shí)，分子結(jié)構(gòu)為平面三角形；n4時(shí)，分子結(jié)構(gòu)為正四面體形。7(2018曹妃甸一中期末)下列關(guān)于價(jià)層電子對(duì)互斥模型(vsepr模型)的敘述中不正確的是()avsepr模型可用來預(yù)測(cè)分子的空間構(gòu)型b分子中價(jià)電子對(duì)相互排斥決定了分子的空間構(gòu)型c中心原子上的孤對(duì)電子也要占據(jù)中心原子周圍的空間并參與互相排斥d分子中鍵角越大，價(jià)電子對(duì)相互排斥力越大，分子越穩(wěn)定答案d解析vsepr模型可用來預(yù)測(cè)分子的空間構(gòu)型，注意實(shí)際空間構(gòu)型要去掉孤電子對(duì)， a正確；空間構(gòu)型與價(jià)電子對(duì)相互排斥有關(guān)，所以分子中價(jià)電子對(duì)相互排斥決定了分子的空間構(gòu)型， b正確；中心原子上的孤對(duì)電子也要占據(jù)中心原子周圍的空間并參與互相排斥，且孤電子對(duì)間排斥力孤電子對(duì)和成對(duì)電子對(duì)間的排斥力， c正確；分子的穩(wěn)定性與鍵角沒有關(guān)系， d不正確。8已知在ch4中，ch鍵間的鍵角為109.5，nh3中，nh鍵間的鍵角為107.3，h2o中oh鍵間的鍵角為104.5，則下列說法中正確的是()a孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的斥力大于成鍵電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的斥力b孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的斥力小于成鍵電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的斥力c孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的斥力等于成鍵電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的斥力d題干中的數(shù)據(jù)不能說明孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的斥力與成鍵電子對(duì)與成鍵電子對(duì)間的斥力之間的大小關(guān)系答案a題組2等電子原理及應(yīng)用9與no互為等電子體的是()aso2 bbf3 cch4 dno2答案b解析等電子體是化學(xué)通式和價(jià)電子總數(shù)均相同的粒子，no的原子數(shù)是4，價(jià)電子數(shù)是24，與其互為等電子體的是bf3。10(2017武漢二中月考)等電子體之間結(jié)構(gòu)相似，物理性質(zhì)也相近。根據(jù)等電子原理可知，由短周期元素組成的粒子，只要其原子總數(shù)和價(jià)電子總數(shù)相同，均可互稱為等電子體。下列各組粒子不能互稱為等電子體的是()aco和no bo3和so2cco2和no dscn和n答案c11根據(jù)等電子原理：由短周期元素組成的微粒，只要其原子數(shù)相同，各原子最外層電子數(shù)之和相同，可互稱為等電子體，它們具有相似的結(jié)構(gòu)特征。以下各組微粒結(jié)構(gòu)不相似的是()aco和n2 bo3和nocco2和n2o dn2h4和c2h4答案d解析只有n2h4和c2h4不是等電子體。12(2017黑龍江牡丹江一高高二月考)下列關(guān)于等電子體的說法中，正確的是()an2與co不互為等電子體，故它們的熔、沸點(diǎn)及溶解度相差較大bpo與so不互為等電子體，故結(jié)構(gòu)不相似cno與o3互為等電子體，故no為o3的同素異形體d苯與硼氮苯互為等電子體，故硼氮苯中含有大鍵答案d解析n2與co原子數(shù)目相等，價(jià)電子總數(shù)相等，互為等電子體，a錯(cuò)誤；po與so原子數(shù)目相等，價(jià)電子總數(shù)相等，互為等電子體，結(jié)構(gòu)相似，b錯(cuò)誤；no與o3互為等電子體，但不互為同素異形體，c錯(cuò)誤；苯與硼氮苯互為等電子體，結(jié)構(gòu)相似，苯分子結(jié)構(gòu)中含有大鍵，則硼氮苯中同樣含有大鍵，d正確。綜合強(qiáng)化13為了解釋和預(yù)測(cè)分子的空間構(gòu)型，科學(xué)家在歸納了許多已知分子空間構(gòu)型的基礎(chǔ)上，提出了一種十分簡單的理論模型價(jià)層電子對(duì)互斥理論。這種模型把分子分成兩類：一類是_；另一類是_。bf3和nf3都是四個(gè)原子的分子，bf3的中心原子是_，nf3的中心原子是_；bf3分子的空間構(gòu)型是平面三角形，而nf3分子的空間構(gòu)型是三角錐形的原因是_。答案中心原子上的價(jià)電子都用于形成共價(jià)鍵中心原子上有孤電子對(duì)bnbf3分子中b原子的3個(gè)價(jià)電子都與f原子形成共價(jià)鍵而成平面三角形；而nf3分子中n原子的3個(gè)價(jià)電子與f原子形成共價(jià)鍵，還有1對(duì)未成鍵的孤電子對(duì)，占據(jù)了n原子周圍的空間，參與相互排斥，形成三角錐形14硒是一種非金屬，可以用作光敏材料、電解錳行業(yè)催化劑。(1)se是元素周期表中第34號(hào)元素，其基態(tài)原子的核外電子排布式為_。(2)根據(jù)價(jià)電子對(duì)互斥理論，可以推知seo3分子的空間構(gòu)型為_，其中se原子采用的軌道雜化形式為_。(3)cse2與co2結(jié)構(gòu)相似，cse2分子內(nèi)鍵與鍵個(gè)數(shù)之比為_。cse2首次是由h2se與ccl4反應(yīng)后制取的，cse2分子內(nèi)的鍵角_(填“大于”“等于”或“小于”)h2se分子內(nèi)的鍵角。hseh鍵角_(填“大于”“等于”或“小于”)ash3分子內(nèi)的hash鍵角。答案(1)1s22s22p63s23p63d104s24p4(或ar3d104s24p4)(2)平面三角形sp2(3)11大于 小于解析(1) se位于第4周期a族，所以其基態(tài)原子價(jià)電子排布式為3d