1、1第 2 课时 价电子对互斥理论 等电子原理学习目标定位 理解价电子对互斥理论和等电子原理，能根据有关理论、原理判断简单分子或离子的空间构型。一 价电子对互斥理论1价电子对互斥理论的基本内容：分子中的价电子对成键电子对和孤电子对由于相互排斥作用，尽可能趋向彼此远离。(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价电子对互斥理论与分子立体构型(1)分析中心原子中的价电子全部
2、参与形成共价键的分子的立体构型并完成下表(由中心原子周围的原子数 n 来预测)：ABn 立体构型 范例n2 直线形 CO2、BeCl 2n3 平面三角形 CH2O、BF 3n4 正四面体形 CH4、CCl 4n5 三角双锥形 PCl5n6 正八面体形 SF6(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)的分子的立体构型：中心原子上的孤电子对占据中心原子周围的空间，与成键电子对互相排斥，使分子的立体构型发生变化，如：H 2O 为 AB2型分子，氧原子上的两对孤电子对参与互相排斥，所以 H2O 分子的立体构型为 V 形而不是直线形。NH 3分子中氮原子上有一对孤电子对参与互相排斥，
3、故 NH3的立体构型不能为平面三角形。常见分子的价电子对互斥模型和空间构型 键电子对数孤电子对数价层电子对数目电子对的排列方式价电子对互斥模型分子或离子的立体构型 实例22 0 2直线形直线形BeCl2、CO23 0平面三角形BF3、BCl 32 13三角形V 形 PbCl24 0正四面体形CH4、CCl 43 1 三角锥形 NH32 24四面体形V 形 H2O归纳总结1AB m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 m22在计算中心原
4、子的价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；34 4(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。活学活用1若 ABn的中心原子 A 上没有未用于形成共价键的孤电子对，运用
5、价层电子对互斥理论，下列说法正确的是( )A若 n2，则分子的空间构型为 V 形B若 n3，则分子的空间构型为三角锥形3C若 n4，则分子的空间构型为正四面体形D以上说法都不正确答案 C解析 若中心原子 A 上没有未用于成键的孤电子对，则根据斥力最小的原则，当 n2时，分子的空间结构为直线形； n3 时，分子的空间结构为平面三角形； n4 时，分子的空间结构为正四面体形。2下列分子和离子中，中心原子价层电子对的空间构型为四面体形且分子或离子的空间构型为 V 形的是( )ANH BPH 3 CH 3O DOF 2 4答案 D解析 四个选项中的分子或离子中心原子的价层电子对数都为 4 且空间构型都
6、为四面体形，但只有 OF2中心原子结合两个 F 原子，分子的空间构型为 V 形。分子的空间构型与分子中中心原子的价层电子对的空间构型不是一回事。二 等电子原理1比较 N2和 CO 的结构、性质，填写下表空格：分子 N2 CO原子数 2 2电子数 14 14价电子数 10 10结构空间构型 直线形 直线形沸点/ 195.81 191.49熔点/ 210.00 205.05性质液体密度/gcm3 0.796 0.7932.分析比较 N2和 CO 的结构和性质，你能得出的结论是 CO 分子和 N2分子具有相同的原子总数、相同的价电子数，是等电子体，其性质相近。3等电子原理是指化学通式相同、价电子总数
7、相等的分子或离子具有相同的结构特征，它们的许多性质(主要是物理性质)是相近的。满足等电子原理的分子或离子互称为等电子体。4常见的等电子体类型 实例 空间构型两个原子 10 个价电子的等电子体 N2、CO、NO 、C 、CN 22 直线形三个原子 16 个价电子的等电子体CO2、CS 2、N 2O、NCO 、NO 、N 、SC 2 3N 、BeCl 2直线形4三个原子 18 个价电子的等电子体 NO 、O 3、SO 2 2 V 形四个原子 24 个价电子的等电子体NO 、CO 、BO 、CS 、BF 3、S 3 23 33 23O3平面三角形五个原子 32 个价电子的等电子体SiF4、CCl 4
8、、BF 、SO 、PO 4 24 34 四个 键，正四面体形归纳总结1等电子体判断方法：化学通式相同，价电子总数相等的分子或离子。2等电子体应用：等电子体的许多性质是相近的，空间构型是相同的。利用等电子体可以：(1)判断一些简单分子或离子的空间构型；(2)利用等电子体在性质上的相似性制造新材料；(3)利用等电子原理针对某性质找等电子体。活学活用31919 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
9、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_、_。 2答案 (1)N 2 CO CO 2 N 2O (2)SO 2 O 3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，CO 2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 2三原子，其价电子总数为(5621)18，SO 2、O 3也为三原子，各分子价电子总数均为6
10、318。1价电子对互斥理论、杂化轨道理论应用2等电子体化学通式相同，价电子总数相同，其结构相似，物理性质相似。当堂检测51用价电子对互斥模型预测下列粒子的空间构型是直线形的是( )APCl 3 BBeCl 2 CNH DCCl 4 4答案 B解析 PCl 3是三角锥形，BeCl 2是直线形，NH 是正四面体形，CCl 4是正四面体形。 42下列物质中既有极性键，又有非极性键的直线形分子的是( )ACS 2 BCH 4CCH 3CH2Cl DHCCH答案 D3能说明 CH4分子的 5 个原子不在同一平面而为正四面体构型的是( )A两个键之间夹角为 109.5BCH 键为极性共价键C4 个 CH
11、键的键能、键长相同D碳的价层电子都形成共价键答案 A4关于 CO2与 CS2的下列说法正确的是( )A它们互为等电子体BCO 2为直线形而 CS2为 V 形C它们分子中的化学键类型不同DCS 2比 CO2稳定答案 A解析 CO 2与 CS2的化学通式相同，价电子总数也相同，互为等电子体；二者结构相似，都为直线形的分子；在 CO2分子中，C 原子与每个 O 原子均形成两个共价键，一个 键，一个 键，同样 CS2分子中，C 原子与每个 S 原子也形成双键，一个 键，一个 键，键角都是 180，但由于 C=O 键长比 C=S 键长短，C= =O 键能比 C=S 键能大，故 CO2比 CS2稳定。5用
12、价电子对互斥模型预测下列粒子的空间结构。(1)H2Se_； (2)OF 2_；(3)BCl3_； (4)PCl 3_；(5)CO2_； (6)SO 2_；(7)H3O _； (8)SO _。24答案 (1)V 形 (2)V 形 (3)平面三角形 (4)三角锥形 (5)直线形 (6)V 形 (7)三角锥形 (8)正四面体形40 分钟课时作业基础过关6一、价电子对互斥理论及其应用1用价电子对互斥理论预测 H2S 和 BF3的空间构型，两个结论都正确的是( )A直线形；三角锥型 BV 形；三角锥型C直线形；平面三角形 DV 形；平面三角形答案 D解析 在 H2S 中，价电子对数为 4，若无孤电子对存
13、在，则其应为正四面体构型。但中心原子 S 上有两对孤电子对，而且孤电子对也要占据中心原子周围的空间，它们相互排斥，因此 H2S 为 V 形结构。在 BF3中，价电子对数为 3，其中心原子 B 上无孤电子对，因此BF3应为平面三角形。2对 SO3的说法正确的是( )A结构与 NH3相似 B结构与 SO2相似C结构与 BF3相似 D结构与 P4相似答案 C解析 根据价电子对互斥理论可知，在 SO3中，S 原子没有孤电子对，但与 S 原子相连的原子个数为 3，因此 SO3分子结构呈平面三角形。3根据价电子对互斥理论及原子的杂化轨道理论判断 NF3分子的空间构型和中心原子的杂化方式为( )A直线形 s
14、p 1杂化 B三角形 sp 2杂化C三角锥形 sp 2杂化 D三角锥形 sp 3杂化答案 D解析 判断分子的杂化方式要根据中心原子的孤电子对数以及与中心原子相连的原子个数。在 NF3分子中，N 原子的孤电子对数为 1，与其相连的原子数为 3，所以根据理论可推知中心原子的杂化方式为 sp3杂化，空间构型为三角锥形，类似于 NH3。二、分子中价电子对数目的确定4下列微粒中，含有孤电子对的是( )ASiH 4 BH 2OCCH 4 DNH 4答案 B解析 SiH 4、H 2O、CH 4、NH 的电子式分别为 4H Si , H、H H、H C , H、H N , H ，只有 H2O 分子中的 O 原
15、子上有H H O H H H H2 对孤电子对。5下列微粒的价电子对数正确的是(点“ ”的原子为中心原子)( )A. H4 4 B. O2 1 C. F3 2 D. O3 2C C B S 7答案 A解析 对 ABm型分子中心原子价电子对数：n中 心 原 子 的 价 电 子 数 每 个 配 位 原 子 提 供 的 价 电 子 数 m2H4中， n 4，A 正确；C 4 142O2中， n 2，B 不正确；C 4 022F3中， n 3，C 不正确；B 3 132O3中， n 3，D 不正确。S 6 0326下列说法中正确的是( )ANO 2、BF 3、NCl 3分子中没有一个分子中原子的最外层
16、电子都满足了 8 电子稳定结构BP 4和 CH4都是正四面体形分子且键角都为 109.5CNH 的电子式为H N , H ，离子呈平面正方形结构 4 H H DNH 3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 NCl 3分子的电子式为 N, ，分子中各原子都满足 8 电Cl Cl Cl 子稳定结构，A 错误；P 4为正四面体形分子，但其键角为 60，B 错误；NH 为正四面体 4形结构而非平面正方形结构，C 错误；NH 3分子电子式为 H H，有一对未成键电子，N 由于未成键电子对成键电子的排斥作用，使其键角为 107.3，呈三角锥形，D 正确。三、等电子原理及应用
17、7与 NO 互为等电子体的是( ) 3ASO 2 BBF 3 CCH 4 DNO 2答案 B解析 等电子体是化学通式和价电子总数均相同的粒子，NO 的原子数是 4，价电子 3数是 24，与其相同的是 BF3。8已知原子数和价电子数相同的离子或分子结构相似，如 SO3、NO 都是平面三角形。 3那么下列分子或离子中与 SO 有相似结构的是( )24APCl 5 BCCl 4 CNF 3 DN 3答案 B解析 SO 的价电子数为 32 个，CCl 4的原子数为 5，价电子数为 44732，故248与 SO 有相似结构(均为正四面体形)；PCl 5分子中价电子数为 57540，NF 3分子中24价电
18、子数为 57326，N 的价电子数为 53116。 39通常把化学通式和价电子总数相同的分子或离子称为等电子体。人们发现等电子体的空间构型相同，则下列有关说法中正确的是( )ACH 4和 NH 是等电子体，键角均为 60 4BNO 和 CO 是等电子体，均为平面正三角形结构 3 23CH 3O 和 PCl3是等电子体，均为三角锥形结构DB 3N3H6和苯是等电子体，B 3N3H6分子中不存在“肩并肩”式重叠的轨道答案 B解析 CH 4和 NH 都是正四面体构型，键角均为 109.5，A 项不正确；NO 和 CO 4 3是等电子体，均为平面正三角形结构，B 项正确；H 3O 和 PCl3价电子总
19、数不相等，不是23等电子体，C 项不正确；B 3N3H6结构与苯相似，也存在“肩并肩”式重叠的轨道，D 项不正确。能力提升10硫化氢(H 2S)分子中，两个 HS 键夹角接近 90，说明 H2S 分子的空间构型为_；二氧化碳(CO 2)分子中，两个 C=O 键夹角是 180，说明 CO2分子的空间构型为_；四氯化碳(CCl 4)分子中，任意两个 CCl 键的夹角都是 109.5，说明CCl4分子的空间构型为_。答案 V 形 直线形 正四面体形解析 用键角可直接判断分子的空间构型。三原子分子键角为 180时为直线形，小于 180时为 V 形。S、O 同主族，因此 H2S 和 H2O 分子的空间构
20、型相似，为 V 形。由甲烷分子的空间构型可判断 CCl4的分子构型。11用价电子对互斥模型推测下列分子的空间构型：(1)H2Se_；(2)NH _； 2(3)BBr3_；(4)CHCl 3_；(5)SiF4_。答案 (1)V 形 (2)V 形 (3)平面三角形 (4)四面体形 (5)正四面体形解析 根据原子的最外层电子排布，可以判断出本题分子的中心原子含有的孤电子对数和结合的原子数为化学式 H2Se NH 2 BBr3 CHCl3 SiF4中心原子含有的孤电子对数 2 2 0 0 0中心原子的 键数 2 2 3 4 49中心原子的价层电子对数 4 4 3 4 4H2Se、NH 分子略去两对孤电
21、子对，分子构型为 V 形，BBr 3为平面三角形，CHCl 3分 2子中由于 H 原子和 Cl 原子不同，不能形成正四面体形，SiF 4为正四面体形。12(1)计算下列分子或离子中划“_”原子的价电子对数。CCl 4_；BeCl 2_；BCl 3_；PCl 3_；(2)计算下列微粒中划“_”原子的孤电子对数。H 2S_；PCl 5_；BF 3_；NH 3_。答案 (1)4 2 3 4 (2)2 0 0 1解析 (1)根据 ABm型分子中价电子对数目 n 的计算公式：n中 心 原 子 的 价 电 子 数 每 个 配 位 原 子 提 供 的 价 电 子 数 m2CCl 4中 C 原子的价电子对数为
22、 4；4 142BeCl 2中 Be 原子的价电子对数为 2；2 122BCl 3中 B 原子的价电子对数为 3；3 132PCl 3中 P 原子的价电子对数为 4。5 132(2)根据 ABm型分子中心原子的孤电子对数 (a mb)的计算公式：12H 2S 中的 S 原子的孤电子对数： (621)2；12PCl 5中的 P 原子的孤电子对数： (551)0；12BF 3中的 B 原子的孤电子对数： (331)0；12NH 3中的 N 原子的孤电子对数： (531)1。121013a、b、c、d 为四种由短周期元素构成的中性粒子，它们都有 14 个电子，且除 a外都是共价型分子。回答下列问题：
23、(1)a 是单核粒子，a 单质可用作半导体材料，a 原子核外电子排布式为_。(2)b 是双核化合物，常温下为无色无味气体。b 的化学式为_。人一旦吸入 b气体后，就易引起中毒，是因为_而中毒。(3)c 是双核单质，写出其电子式_。c 分子中所含共价键的类型为_(填“极性键”或“非极性键”)。c 单质常温下性质稳定，不易起反应，原因是_。(4)d 是四核化合物，其结构式为_；d 分子内所含共价键有_个 键，_个 键； 键与 键的强度大小关系为 _(填“” 、 “ 形成 键的原子轨道的重叠程度比 键的重叠程度大，形成的共价键强解析 本题考查关于共价键的综合知识。由题意知，a 是单原子粒子，含 14
24、 个电子，是 Si，Si 可作半导体材料；b 是两个原子的化合物，根据其物理性质：无色无味气体，推断 b 为 CO，CO 一旦进入肺里，会与血液中的血红蛋白结合而使血红蛋白丧失输送氧气的能力，使人中毒；c 是双原子单质，每个原子有 7 个电子，故 c 为 N2，N 2分子的结构式为NN，为非极性键，N 2分子中的共价叁键键能很大，所以 N2分子很稳定；d 是四核化合物，即 4 个原子共有 14 个电子，只能是烃，故 d 为 C2H2，C 2H2的结构式为 HCCH，有两个HC 键，一个 CC 键，两个 键。拓展探究14等电子体的结构相似、物理性质相近，称为等电子原理。如 N2和 CO 为等电子
25、体。下表为部分元素等电子体分类、空间构型表。等电子体类型 代表物质 空间构型四原子 24 电子等电子体 SO3 平面三角形四原子 26 电子等电子体 SO23 三角锥形五原子 32 电子等电子体 CCl4 四面体形六原子 40 电子等电子体 PCl5 三角双锥形11七原子 48 电子等电子体 SF6 八面体形试回答下列问题：(1)下面物质分子或离子的空间构型：BrO _，CO _，ClO _。 3 23 4(2)由第 2 周期元素组成，与 F2互为等电子体的离子有_。(3)SF6的空间构型如图 1 所示，请再按照图 1 的表示方法在图 2 中表示 OSF4分子中O、S、F 原子的空间位置。已知
26、 OSF4分子中 O、S 间为共价双键，S、F 间为共价单键。答案 (1)三角锥形 平面三角形 四面体形 (2)O 22(3)解析 解决本题的关键是互为等电子体的物质结构相似、物理性质相似。(1)BrO 为四原子 26 电子体，所以其结构与 SO 一样为三角锥形；CO 为四原子 3 23 2324 电子体，与 SO3的结构相同，为平面三角形；同理可知 ClO 为四面体形。 4(2)F2为双原子 14 电子体，所以由第 2 周期元素组成，与 F2互为等电子体的离子有 O。22(3)SF6为七原子 48 电子体，空间构型为八面体形，如图 1；OSF 4为六原子 40 电子体，其空间构型为三角双锥形。
