高中化学 专题4 第1单元第2课时 价层电子对互斥理论 等电子原理教案 苏教版选修3.docx
- 文档编号:26280855
- 上传时间:2023-06-17
- 格式:DOCX
- 页数:16
- 大小:76.88KB
高中化学 专题4 第1单元第2课时 价层电子对互斥理论 等电子原理教案 苏教版选修3.docx
《高中化学 专题4 第1单元第2课时 价层电子对互斥理论 等电子原理教案 苏教版选修3.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《高中化学 专题4 第1单元第2课时 价层电子对互斥理论 等电子原理教案 苏教版选修3.docx(16页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
高中化学专题4第1单元第2课时价层电子对互斥理论等电子原理教案苏教版选修3
第2课时 价层电子对互斥理论 等电子原理
[核心素养发展目标] 1.了解价层电子对互斥理论,通过对价层电子对互斥模型的探究,建立判断分子空间构型的思维模型。
2.了解等电子体的概念及判断方法,能用等电子原理解释物质的结构和某些性质。
一、价层电子对互斥模型
1.价层电子对互斥模型的基本内容
分子中的价电子对(包括成键电子对和孤电子对)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构型。
(1)当中心原子的价电子全部参与成键时,为使价电子斥力最小,就要求尽可能采取对称结构。
(2)当中心原子的价电子部分参与成键时,未参与成键的孤电子对与成键电子对之间及孤电子对之间、成键电子对之间的斥力不同,从而影响分子的空间构型。
(3)电子对之间的夹角越大,相互之间的斥力越小。
2.价电子对的计算
(1)ABm型分子中心原子价层电子对数目的计算方法
ABm型分子(A是中心原子,B是配位原子)中价层电子对数n的计算:
n=
(2)在计算中心原子的价层电子对数时应注意如下规定
①作为配位原子,卤素原子和H原子提供1个电子,氧族元素的原子不提供电子;
②作为中心原子,卤素原子按提供7个电子计算,氧族元素的原子按提供6个电子计算;
③对于复杂离子,在计算价层电子对数时,还应加上负离子的电荷数或减去正离子的电荷数。
如PO
中P原子价层电子数应加上3,而NH
中N原子的价层电子数应减去1;
④计算电子对数时,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;
⑤双键、叁键等多重键作为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)中心原子中的价电子全部参与形成共价键的分子的几何构型如下表所示(由中心原子周围的原子数m来预测):
ABm
几何构型
示例
m=2
直线形
CO2、BeCl2
m=3
平面三角形
CH2O、BF3
m=4
正四面体
CH4、CCl4
(2)中心原子上有孤电子对(价电子中未参与形成共价键的电子对)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,与成键电子互相排斥,使分子的几何构型发生变化,如:
H2O、NH3等。
①H2O为AB2型分子,氧原子上有两对孤电子对参与互相排斥,所以H2O分子的空间构型为V形而不是四面体型。
②NH3分子中氮原子上有一对孤电子对参与互相排斥,故NH3的空间构型是三角锥型。
常见分子的价层电子对互斥模型和空间构型
σ键电
子对数
孤电子
对数
价电子对
数目
电子对的排列方式
价层电子
对互斥
模型
分子或离子的空间构型
实例
2
0
2
直线形
直线形
BeCl2、
CO2
3
0
3
三角形
平面三角形
BF3、
BCl3
2
1
V形
PbCl2
4
0
4
四面
体型
正四面
体型
CH4、
CCl4
3
1
三角锥型
NH3
2
2
V形
H2O
例1
下列分子或离子的中心原子上未用于成键的价电子对最多的是( )
A.H2OB.HClC.NH
D.PCl3
答案 A
解析 A项,氧原子有两对未成键的价电子对;B项,HCl分子属于AB型分子,没有中心原子;C项,NH
的中心原子的价电子全部参与成键;D项,磷原子有一对未成键的价电子对。
例2
(2018·凉山木里中学高二期中)用价层电子对互斥理论预测H2S和NH3的几何结构,下列说法正确的是( )
A.直线形;三角锥型B.V形;三角锥型
C.直线形;平面三角形D.V形;平面三角形
答案 B
解析 H2S中S原子的价电子对数=2+
×(6-2×1)=4,含有2对孤电子对,所以其几何结构为V形;NH3中N原子的价电子对数=3+
×(5-3×1)=4,含有1对孤电子对,所以其几何结构为三角锥型。
思维启迪——分子空间构型的确定思路
中心原子价电子对数n
⇓
⇓
分子的空间模型——略去孤电子对在价层电子对互斥模型中占有的空间
注意
(1)价层电子对互斥模型是价层电子对的空间构型,而分子的空间构型指的是成键电子对的空间构型,不包括孤电子对。
两者是否一致取决于中心原子上有无孤电子对(未用于形成共价键的电子对),当中心原子上无孤电子对时,两者的构型一致;当中心原子上有孤电子对时,两者的构型不一致。
(2)常见的分子空间构型:
直线形、V形、平面三角形、三角锥型、四面体型等。
二、等电子原理
1.等电子原理
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,这一原理称为“等电子原理”。
2.等电子体
原子总数相同、价电子总数相同的分子或离子互称为等电子体。
3.等电子原理的应用
(1)利用等电子原理可判断简单分子或离子的空间构型,如NH3与H3O+互为等电子体,二者空间构型相同。
(2)应用于制造新材料。
常见的等电子体
类型
实例
空间构型
双原子10电子的等电子体
N2、CO、NO+、C
、CN-
直线形
三原子16电子的等电子体
CO2、CS2、N2O
NO
、N
、BeCl2(g)
直线形
三原子18电子的等电子体
NO
、O3、SO2
V形
四原子24电子的等电子体
NO
、CO
、BO
、
CS
、BF3、SO3(g)
平面三角形
五原子32电子的等电子体
SiF4、CCl4、BF
、
SO
、PO
正四面体型
例3
已知原子总数和价电子总数相同的离子或分子结构相似,如SO3、NO
都是平面三角形。
那么下列分子或离子中与SO
有相似结构的是( )
A.PCl5B.CCl4
C.NF3D.N
答案 B
解析 SO
的原子数为5,价电子数为32,CCl4的原子数为5,价电子数为4+4×7=32,故CCl4与SO
有相似结构(均为正四面体型)。
例4
1919年,Langmuir提出等电子原理:
原子总数相同、电子总数相同的分子,互称为等电子体。
等电子体的结构相似、物理性质相近。
(1)根据上述原理,仅由第2周期元素组成的共价分子中,互为等电子体的是________和________;________和__________。
(2)此后,等电子原理又有所发展。
例如,由短周期元素组成的微粒,只要其原子总数相同,各原子最外层电子数之和相同,也可互称为等电子体,它们也具有相似的结构特征。
在短周期元素组成的物质中,与NO
互为等电子体的分子有________、________。
答案
(1)N2 CO CO2 N2O
(2)SO2 O3
解析
(1)仅由第2周期元素组成的共价分子中,即C、N、O、F组成的共价分子,如:
N2与CO电子总数均为14,CO2与N2O电子总数均为22。
(2)依题意,只要原子总数相同,价电子总数也相同,即可互称为等电子体,NO
为三原子,其价电子总数为(5+6×2+1)=18,SO2、O3也为三原子,各分子价电子总数均为6×3=18。
(1)价层电子对互斥理论、杂化轨道理论应用
(2)等电子体原子总数相同,价电子总数相同,其结构相似,物理性质相似。
1.正误判断
(1)孤电子对的空间排斥力大于σ键电子对的排斥力( √ )
(2)所有的三原子分子都是直线形结构( × )
(3)价层电子对互斥模型和分子的空间构型都是相同的分子构型( × )
(4)SO2与CO2分子的组成相似,故它们的空间构型相同( × )
(5)只有原子总数和价电子总数相同的分子才是等电子体( × )
(6)互为等电子体的物质,物理性质、化学性质都相似( × )
2.甲酸分子(HCOOH)中碳原子的价层电子对数为( )
A.1B.2C.3D.4
答案 C
3.用价层电子对互斥理论判断SO3的空间构型为( )
A.正四面体型B.V形
C.三角锥型D.平面三角形
答案 D
解析 SO3的中心原子硫原子的价电子数为6,与中心原子结合的原子数为3,氧原子最多能接受的电子数为2,则中心原子的孤电子对数=
(6-3×2)=0,故价电子对数=σ键电子对数=3,SO3的空间构型与其价层电子对互斥模型一致,为平面三角形。
4.下列离子的价层电子对互斥模型与其空间构型一致的是( )
A.SO
B.ClO
C.NO
D.ClO
答案 B
解析 SO
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型,而SO
的空间构型为三角锥型,A项错误;ClO
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构型一致,B项正确;NO
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构型不一致,C项错误;ClO
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构型不一致,D项错误。
5.下列分子或离子之间互为等电子体的是( )
A.CH4和H3O+B.NO
和SO2
C.O3和CO2D.N2和C
答案 D
解析 由短周期元素组成的微粒,只要其原子数相同,价电子总数相同,即互为等电子体。
CH4和H3O+原子数不同,A错误;NO
和SO2原子数、价电子数均不同,B错误;O3和CO2中价电子总数不同,C错误;N2和C
原子数相同,价电子总数相同,D正确。
6.用价层电子对互斥理论完成下列问题(点“·”的原子为中心原子)。
σ键电子对数
孤电子对数
空间构型
H2S
Cl3
Cl3
O2
O
答案
σ键电子对数
孤电子对数
立体构型
H2S
2
2
V形
Cl3
3
0
平面三角形
Cl3
3
1
三角锥型
O2
2
1
V形
O
4
0
正四面体型
题组一 分子中价电子对数目的确定
1.下列微粒中,含有孤电子对的是( )
A.SiH4B.H2O
C.CH4D.NH
答案 B
2.下列分子或离子中,中心原子未用来成键的电子对最多的是( )
A.SF6B.NH3C.H2SD.BCl3
答案 C
3.乙醇分子中氧原子的价电子对数为( )
A.1B.2C.3D.4
答案 D
解析 乙醇的结构简式为CH3CH2—O—H,氧与氢原子、碳原子成键,即氧原子有2对σ键电子对。
由于碳原子只拿出一个电子与氧原子成键,故氧原子的价电子对数=
=4。
题组二 利用价层电子对互斥理论判断分子的空间构型
4.下列关于价层电子对互斥模型的叙述中不正确的是( )
A.价层电子对互斥模型可用来预测分子的空间构型
B.分子中价电子对相互排斥决定了分子的空间构型
C.中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与互相排斥
D.分子中键角越大,价电子对相互排斥力越大,分子越稳定
答案 D
解析 价层电子对互斥模型可用来预测分子的空间构型,注意实际空间构型要去掉孤电子对,A正确;空间构型与价电子对相互排斥有关,所以分子中价电子对相互排斥决定了分子的空间构型,B正确;中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与互相排斥,且孤电子对间的排斥力>孤电子对和成键电子对间的排斥力,C正确;分子的稳定性与键角没有关系,D不正确。
5.实验测得BH3为平面三角形(键角均为120°),NH3为三角锥型(键角为107.3°),已知电子数相同的微粒具有相似的结构。
由此推断:
①甲基,②甲基碳正离子(CH
),③甲基碳负离子(CH
)的键角相对大小顺序为( )
A.②>①>③B.①>②>③
C.③>①>②D.①=②=③
答案 A
解析 ①甲基(—CH3)含有3个σ键,1个孤电子,碳原子杂化方式是sp3,为三角锥型结构,由于孤电子的影响小于孤电子对,故键角大于107.3°小于120°;
②甲基碳正离子(CH
)含有3个σ键,没有孤电子对,碳原子杂化方式是sp2,为平面三角形结构,键角为120°;
③甲基碳负离子(CH
)含有3个σ键,1对孤电子对,碳原子杂化方式是sp3,为三角锥型结构,键角为107.3°,故选A。
6.(2018·宁夏校级月考)下列物质的空间构型与NH3分子相同的是( )
A.H3O+B.H2OC.CH4D.CO2
答案 A
解析 氨分子中N原子的价电子对数=
=4,含有一对孤电子对,故氨分子为三角锥型结构。
H3O+中氧原子的价电子对数=
=4,含有一对孤电子对,所以它为三角锥型结构,A项正确;H2O中氧原子的价电子对数=
=4,含有2对孤电子对,所以水分子为V形结构,B项错误;同理可确定CH4是正四面体型结构,CO2为直线形结构,C、D项错误。
7.用价层电子对互斥理论预测NO
和BF3的空间构型,两个结论都正确的是( )
A.直线形;三角锥型
B.V形;三角锥型
C.直线形;平面三角形
D.V形;平面三角形
答案 D
8.短周期主族元素A、B可形成AB3分子,下列有关叙述正确的是( )
A.若A、B为同一周期元素,则AB3分子一定为平面正三角形
B.若AB3分子中的价电子个数为24,则AB3分子可能为平面正三角形
C.若A、B为同一主族元素,则AB3分子一定为三角锥型
D.若AB3分子为三角锥型,则AB3分子一定为NH3
答案 B
解析 A项,若为PCl3,则分子为三角锥型,错误;B项,BCl3满足要求,其分子为平面正三角形,正确;C项,若分子为SO3,则为平面正三角形,错误;D项,分子不一定为NH3,也可能为NF3等。
题组三 等电子原理及其应用
9.下列物质属于等电子体的一组是( )
A.CH4和NH
B.B3H6N3和C8H8
C.F-和MgD.H2O和CH4
答案 A
解析 等电子体要具备两个条件:
一是微粒的原子总数相同,二是微粒的价电子总数相同。
分析可知A项正确,C项中F-和Mg的价电子总数不同,B、D项中的原子总数不相同。
10.等电子体是指原子总数相同、价电子总数也相同的微粒。
下列各选项中的两种微粒不互为等电子体的是( )
A.N2O和CO2B.O3和NO
C.CH4和NH
D.OH-和NH
答案 D
解析 A项中的N2O和CO2均含3个原子和16个价电子,B项中的O3和NO
均含3个原子和18个价电子,C项中的CH4和NH
均含5个原子和8个价电子,因此,A、B、C三项均符合等电子体的定义;D项中的OH-和NH
虽然都含有8个价电子,但二者所含原子总数不相同,不符合等电子体的含义。
11.(2018·四川武侯区校级期末考试)根据等电子原理,下列各对粒子中,空间结构相似的是( )
A.SO2和O3B.CO2和NO2
C.CS2和NO2D.PCl3和BF3
答案 A
解析 由题中信息可知,只要算出分子中各原子的最外层电子数之和即可判断。
B的最外层电子数为3;C的最外层电子数为4;N、P的最外层电子数为5;O、S的最外层电子数为6;F、Cl的最外层电子数为7。
12.根据等电子原理判断,下列说法中错误的是( )
A.B3N3H6分子中所有原子均在同一平面上
B.B3N3H6分子中存在双键,可发生加成反应
C.H3O+和NH3互为等电子体,均为三角锥形结构
D.CH4和NH
互为等电子体,均为正四面体结构
答案 B
解析 等电子原理是指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。
苯是B3N3H6的等电子体,因此,它们的结构相同。
苯分子中所有的原子均在同一平面上,苯分子中不存在双键,存在大π键,A正确、B错误;H3O+和NH3互为等电子体,NH3为三角锥型结构,则H3O+也是三角锥型结构;CH4和NH
互为等电子体,CH4是正四面体结构,所以NH
也是正四面体结构。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 高中化学 专题4 第1单元第2课时 价层电子对互斥理论 等电子原理教案 苏教版选修3 专题 单元 课时 电子对 理论 电子 原理 教案 苏教版 选修