(人教版)高二化学选修3教学案：第二章 第二节 分子的立体构型-含答案

1．认识共价分子结构的多样性和复杂性。

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。

4．了解杂化轨道理论的基本内容。

5．了解配位键的特点及配合物理论，能说明简单配合物的成键的情况。 细读教材记主干

1．CH4、CO2和NH3分子的空间构型分别为正四面体形、直线形、三角锥形。

2．五原子分子都是正四面体结构吗？为什么？

提示：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，使四个键的键角不全相等，所以并不是正四面体结构。

3．价层电子对是指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。中心原子形成几个σ键就有几对σ键电子对，而中心原子上的孤电子对数可由下式计算：12(a－xb)，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。

4．价层电子对数为2时，VSEPR模型为直线形；价层电子对数为3时，呈平面三角形；价层电子对数为4时，呈四面体形，由此可推测分子的立体构型。

5．杂化轨道理论是为了解释分子的立体构型提出的一种价键理论。sp杂化得到夹角为

180° 的直线形杂化轨道，sp2杂化得到三个夹角为120° 的平面三角形杂化轨道，sp3杂化得到4个夹角为 109°28′

的四面体形杂化轨道。

6．由一个原子单方面提供而另一个原子接受孤电子对形成的共价键为配位键，金属离子或原子与某些分子或离子，通过配位键形成配位化合物。

[新知探究]

1．三原子分子的空间构型：直线形和V形，如

化学

式 电子式 结构式 键角 分子的立体结构模型 立体

结构 比例模型 球棍模型

CO2

O===C===O 180° 直线形

H2O

105° V形

2.四原子分子的空间构型：平面三角形和三角锥形，如 化学

式 电子式 结构式 键角 分子的立体结构模型 立体

结构 比例模型 球棍模型

CH2O

平面三角形

NH3

107° 三角锥形

3.五原子分子的空间构型：正四面体形，如

化学

式 电子式 结构式 键角 分子的立体结构模型 立体

结构 比例模型 球棍模型

CH4

109°

28′

正四面

体形

[对点演练]

1．硫化氢(H2S)分子中，两个H—S键的夹角都接近90°，说明H2S分子的立体构型为________________；二氧化碳(CO2)分子中，两个C===O键的夹角是180°，说明CO2分子的立体构型为______________；甲烷(CH4)分子中，任意两个C—H键的夹角都是109°28′，说明CH4分子的立体构型为__________________。

解析：用键角可直接判断分子的立体构型。三原子分子键角为180° 时为直线形，小于180° 时为V形。五原子分子、键角约109°28′时，立体构型为正四面体形。

答案：V形 直线形 正四面体形

[新知探究]

1．价层电子对互斥理论

分子中的价层电子对包括 σ键电子对和中心原子上的孤电子对，由于电子对的相互排斥作用，而趋向尽可能彼此远离，分子尽可能采取对称的立体构型，以减小斥力。

2．价层电子对的确定方法

(1)a表示中心原子的价电子数

对主族元素：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|。

(2)x表示与中心原子结合的原子数。

(3)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。

3．VSEPR模型的两种类型

(1)中心原子上的价电子都用于形成共价键的分子 ABn n＝2 n＝3 n＝4

价层电

子对数 __2__ __3__

__4__

电子对

排布

方式

立体构

型名称 直线形 平面三角形 正四面体

键角 180° 120° 109°28′

实例 CO2 BF3 CH4

(2)中心原子上有孤电子对的分子：对于中心原子上有孤电子对(未用于形成共价键的电子对)的分子，中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间，并互相排斥使分子呈现不同的立体构型。

化学式 含孤电子对的

VSEPR模型 分子或离子

的立体构型 分子或离子的立体构型名称

H2O

V形

NH3

三角锥形

HCN 直线形

H3O＋

三角锥形

SO2

V形

[名师点拨]

分子空间构型确定

(1)若分子中没有孤电子对，VSEPR模型和分子模型一致

ABn 立体结构 范例

n＝2 直线形 CO2

n＝3 平面三角形 BF3

n＝4 正四面体形 CH4

(2)若分子中有孤电子对，VSEPR模型和分子模型不一致，价层电子对互斥理论对几种分子或离子的立体构型的预测如表所示：

价层

电子

对数 价层

电子

对排

布 成键

电子

对数 孤电

子对

数 分子

类型 电子对的

排布方式 分子

构型 实例

2 直线

形 2 0 AB2 直线

形 CO2 3 平面

三角

形 3 0 AB3

平面

三角

形 BF3

续表

价层

电子

对数 价层

电子

对排

布 成键

电子

对数 孤电

子对

数 分子

类型 电子对的

排布方式 分子

构型 实例

4 四面体 4 0 AB4

正四面体 CH4

3 1 AB3

三角锥形

NH3

2 2 AB2

V形 H2O

[对点演练]

2．(2016·成都高二检测)用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是( )

A．SO2、CS2、HI都是直线形分子

B．BF3键角为120°，SnBr2键角大于120°

C．COCl2、BF3、SO3都是平面三角形分子

D．PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形分子

解析：选C SO2分子中含有孤对电子，不是直线形分子，是V型分子，A错误；BF3键角为120°，SnBr2键角大于109°28′，不一定大于120°，B错误；COCl2、BF3、SO3是平面三角形分子，C正确；PCl3、NH3是三角锥形分子，PCl5是三角双锥形分子，D错误。

[新知探究]

1．杂化与杂化轨道

2．杂化轨道类型及分子立体构型

杂化类型

sp sp2 sp3

参与杂化的原子轨道及数目 1个s轨道和1个p轨道 1个s轨道和2个p轨道 1个s轨道和3个p轨道

杂化轨道的数目 __2__ __3__ __4__

杂化轨道

间的夹角 __180°__ __120°__ 109°28′

立体构型名称 直线形 平面三角形 正四面体形

实例 CO2、C2H2 BF3、CH2O CH4、CCl4

3.杂化轨道与共价键类型

杂化轨道只能用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对，不能形成 π键；未参与杂化的p轨道可用于形成π键。

[名师点拨]

分子的立体构型与杂化类型的关系

(1)当杂化轨道全部用于形成σ键时

杂化类型 sp sp2 sp3

轨道组成 一个ns和一个np 一个ns和两个np 一个ns和三个np

轨道夹角 180° 120° 109°28′

杂化轨道示意图

实例 BeCl2 BF3 CH4

分子结构示意图

分子的立体构型 直线形 平面三角形 正四面体形

(2)当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时

由于孤电子对参与互相排斥，会使分子的构型与杂化轨道的形状有所区别。如水分子中氧原子的sp3杂化轨道有2个是由孤电子对占据的，其分子不呈正四面体构型，而呈V形，氨分子中氮原子的sp3杂化轨道有1个由孤电子对占据，氨分子不呈正四面体构型，而呈三角锥形。

[对点演练]

3．(2016·襄阳高二检测)下列关于杂化轨道的叙述中，不正确的是( )

A．杂化轨道可用于形成σ键、π键或用于容纳未参与成键的孤电子对

B．分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子不一定为正四面体结构

C．杂化前后的轨道数不变，但轨道的形状发生了改变

D．sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角分别为109°28′、120°、180°

解析：选A 杂化轨道只用于形成σ键或用于容纳未参与成键的孤电子对，不能形成π键，A错误；分子中中心原子通过sp3杂化轨道成键时，该分子是否是正四面体，还与该中心原子是否有孤对电子有关，若无孤对电子，则为正四面体，B正确；杂化前后轨道的数目不变，但轨道的形状会发生变化，C正确；sp3杂化轨道为正四面体形，夹角为109°28′，sp2杂化轨道为平面三角形，夹角是120°，sp杂化轨道为直线型，夹角是180°，D正确。

[新知探究]

1．配位键

(1)概念：孤电子对由一个原子单方面提供而另一个原子接受孤电子对形成的共价键，即“电子对给予——接受键”，是一类特殊的共价键。

(2)表示：配位键可以用A→B来表示，其中A是提供孤电子对的原子，B是接受孤电子对的原子。

例如：

(3)实例：如在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是由水分子提供孤电子对给铜离子，铜离子接受水分子的孤电子对形成的。

2．配合物