高中化学苏教版 (2019)选择性必修2第一单元 分子的空间结构第2课时学案及答案

这是一份高中化学苏教版 (2019)选择性必修2第一单元 分子的空间结构第2课时学案及答案，共6页。学案主要包含了学习目标，合作探究，学习情境，新知生成，核心突破，随堂检测等内容，欢迎下载使用。

了解价层电子对互斥模型,通过对价层电子对互斥模型的探究,来解释或预测简单分子的空间结构。
【合作探究】
任务 价层电子对互斥模型
【学习情境】
同为三原子分子,CO2 和 H2O 分子的空间结构却不同,同为四原子分子,HCHO与 NH3 分子的空间结构也不同,这是为什么呢?
为了探究其原因,科学家发展了许多结构理论,有一种比较简单的理论叫作价层电子对互斥模型(VSEPR mdels),这种简单的理论可用来预测分子的空间结构。价层电子对互斥模型认为,分子的空间结构是“价层电子对”相互排斥的结果。价层电子对是指分子中的中心原子上的电子对,包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对。 电子对带负电荷,因此它们之间有排斥的作用力。排斥的力量越大,分子越不稳定。要想让分子成为较稳定状态,应使价层电子对之间尽可能彼此远离(即夹角越大越好),这样它们之间的斥力就可以很小了。
【新知生成】
1.价层电子对互斥模型的基本内容
(1)分子中的 由于相互 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 的空间结构。
(2)价电子对数目分别为2、3、4时,价电子对的几何分布分别呈 、 、 结构,简称价电子对分布的几何构型。
2.价电子对的计算
ABm型分子(A是中心原子,B是配位原子)中价电子对数n的计算:
n=中心原子的价电子数+每个配位原子提供的价电子数×m2
(1)中心原子的价电子数等于中心原子的 。
(2)配位原子中卤素原子、氢原子提供 个价电子。
(3)氧原子和硫原子 价电子。
(4)对于复杂离子,在计算价电子对数时,还应加上阴离子的电荷数或减去阳离子的电荷数。
(5)双键、三键等多重键作为1对电子看待。
3.价层电子对互斥模型与分子的几何构型
(1)对于价电子对全是成键电子对的分子,分子的空间结构与价电子对的几何构型是一致的:
(2)中心原子上有孤电子对的分子的几何构型:中心原子上的孤电子对占据中心原子周围的空间,与成键电子互相 。随着孤电子对数目的增多,CH4、NH3和H2O分子中键角依次 。分子的几何构型也发生变化,如:NH3分子的空间构型为 ,H2O分子的空间构型为 。
【答案】1.(1)价电子对(包括成键电子对和孤电子对) 排斥 对称 (2)直线形 平面三角形 正四面体 2.(1)最外层电子数 (2)1 (3)不提供 3.(1)直线形 平面三角形 正四面体形 (2)排斥 减小 三角锥形 V形
【核心突破】
典例1 下列分子中,价层电子对互斥模型与分子的立体结构模型相同的是( )
①HCHO ②CO2 ③NCl3 ④H2S
A.①② B.②③ C.③④ D.①④
【答案】A
【解析】两种模型相同,说明中心原子的价电子均参与成键,无孤电子对存在。
典例2 根据价层电子对互斥模型,推测下列分子或离子的空间结构。
【答案】
归纳总结 1.分子或离子空间结构的确定思路
(1)确定中心原子价电子对数目
(2)确定价电子对的几何构型
(3)确定分子或离子的空间结构
①若中心原子A无孤电子对,则分子或离子的空间结构为价电子对的几何构型。
②若中心原子A有孤电子对,则分子或离子的空间结构为略去中心原子孤电子对后的成键电子对的空间结构。
2.ABm型分子或离子的空间结构
训练1 下列离子的价层电子对互斥模型与其空间结构一致的是( )
A.SO32- B.ClO4- C.NO2- D.ClO3-
【答案】B
【解析】A项,SO32-的价层电子对数为4,且含有一对孤电子对,所以其价层电子对互斥模型为四面体形,而SO32-的空间结构为三角锥形;B项,ClO4-的价层电子对数为4,不含孤电子对,所以其价层电子对互斥模型与其空间结构一致;C项,NO2-的价层电子对数为3,其中含有一对孤电子对,其价层电子对互斥模型与其空间结构不一致;D项,ClO3-的价层电子对数为4,也含有一对孤电子对,其价层电子对互斥模型与其空间结构不一致。
训练2 用价层电子对互斥理论推测下列分子或离子的空间结构:
BeCl2 ,SCl2 ,BF3 ,
PF3 ,NH4+ ,SO32- 。
【答案】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】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,确定价电子对几何构型和分子的空间结构。
课堂小结
【随堂检测】
1.美国化学家鲍林教授具有独特的化学想象力:只要给他物质的分子式,他就能大体上想象出这种物质的分子结构模型。多核离子所带电荷可以认为是中心原子得失电子所致,根据VSEPR模型,下列离子中所有原子都在同一平面上的一组是( )
A.NO2-和NH4+ B.H3O+和ClO3- C.NO3-和CO32- D.PO43-和SO42-
【答案】C
【解析】NO2-中心原子的价电子对数=5+12=3,含有1对孤电子对,空间结构为V形,NH4+中心原子的价电子对数=5-1+4×12=4,没有孤电子对,空间结构为正四面体形,A项不符合题意;H3O+中心原子的价电子对数=6-1+3×12=4,含有1对孤电子对,空间结构为三角锥形,ClO3-中心原子的价层电子对数=7+12=4,含有1对孤电子对,空间结构为三角锥形,B项不符合题意;NO3-中心原子的价电子对数=5+12=3,没有孤电子对,空间结构为平面三角形,CO32-中心原子的价电子对数=4+22=3,没有孤电子对,空间结构为平面三角形,C项符合题意;PO43-中心原子的价电子对数=5+32=4,没有孤电子对,空间结构为正四面体形,SO42-中心原子的价电子对数=6+22=4,没有孤电子对,空间结构为正四面体形,D项不符合题意。
2.下列分子的空间结构模型正确的是( )
A.CO2的空间结构模型:
B.H2O的空间结构模型:
C.NH3的空间结构模型:
D.CH4的空间结构模型:
【答案】D
【解析】CO2的空间结构为直线形,A项不正确;H2O的空间结构为V形,B项不正确;NH3的空间结构为三角锥形,C项不正确;CH4的空间结构为正四面体形,D项正确。
3.下列说法中正确的是( )
A.NO2、BF3、NCl3分子中原子的最外电子层都不满足8电子稳定结构
B.P4和CH4都是正四面体形分子且键角都为109°28'
C.NH4+的电子式为[H︰N‥‥HH︰H]+,离子呈平面正方形结构
D.NH3分子中有一对未成键的孤电子对,它对成键电子的排斥作用较强
【答案】D
【解析】NCl3分子中各原子的最外电子层都满足8电子稳定结构,A项错误;白磷分子中键角是60°,B项错误;NH4+呈正四面体形结构,C项错误;分子中,孤电子对对成键电子对的排斥力大于成键电子对对成键电子对的排斥力,所以NH3未成键的孤电子对对成键电子的排斥作用较强,D项正确。
4.(1)利用VSEPR模型推断分子或离子的空间结构。
PO43- ;CS2 ;AlBr3(共价分子) 。
(2)按要求写出第2周期非金属元素原子构成的分子的化学式。
平面三角形分子 ,三角锥形分子 ,四面体形分子 。
(3)为了解释和预测分子的空间结构,科学家在归纳了许多已知的分子空间结构的基础上,提出了一种十分简单的理论模型——价层电子对互斥模型。这种模型把分子分成两类:一类是 ;另一类是 。
BF3和NF3都是四个原子的分子,BF3的中心原子是 ,NF3的中心原子是 ;BF3分子的空间结构是平面三角形而NF3分子的空间结构是三角锥形的原因是 。
【答案】(1)正四面体形 直线形 平面三角形 (2)BF3 NF3 CF4
(3)中心原子上的价电子都用于形成共价键 中心原子上有孤电子对 B N BF3分子中B原子的3个价电子都与F原子形成共价键,而NF3分子中N原子的3个价电子与F原子形成共价键,还有一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
【解析】(1)PO43-是AB4型,成键电子对数是4,为正四面体形。CS2是AB2型,成键电子对数是2,是直线形。AlBr3是AB3型,成键电子对数是3,是平面三角形。
(2)第2周期非金属元素原子构成的中性分子的化学式,呈三角锥形的是NF3,呈平面三角形的是BF3,呈四面体形的是CF4。ABm
几何构型
示例
m=2
CO2、BeCl2
m=3
HCHO、BF3
m=4
CH4、CCl4
分子或离子
孤电子对数
价层电子对数
VSEPR模型名称
分子或离子的空间结构名称
CO2
SO2
CO32-
H2S
NF3
CCl4
孤电子对数
价层电子对数
VSEPR模型名称
分子或离子的空间结构名称
0
2
直线形
直线形
1
3
平面三角形
V形
0
3
平面三角形
平面三角形
2
4
四面体形
V形
1
4
四面体形
三角锥形
0
4
正四面体形
正四面体形
价电子对数(n)
2
3
4
几何构型
直线形
平面三角形
正四面体形
价层电子对数
VSEPR模型名称
孤电子对数
成键电子对数
分子或离子空间结构名称
2
直线形
0
2
直线形
3
平面三角形
0
3
平面三角形
3
平面三角形
1
2
V形
4
四面体形
0
4
四面体形
4
四面体形
1
3
三角锥形
4
四面体形
2
2
V形
分子或
离子
中心原子
孤电子对数
分子或离子的价层电子对数
价电子对几何构型
分子或离子空间结构名称
BeCl2
0
2
直线形
直线形
SCl2
2
4
四面体形
V形
BF3
0
3
平面三角形
平面三角形
PF3
1
4
四面体形
三角锥形
NH4+
0
4
正四面体形
正四面体形
SO32-
1
4
四面体形
三角锥形