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2.2.2 价层电子对互斥模型
1.理解价层电子对互斥理论的含义。
2.能运用价层电子对互斥模型预测简单分子的空间结构，发展学生的模型认知能力。
教
学
目
标
教
学
重
点
应用价层电子对互斥模型预测简单分子或离子的空间结构
教
学
难
点
中心原子上的孤电子对数的计算
【问题引入】
三原子分子CO2和H2O、四原子分子NH3和CH2O，为什么它们的空间结构不同？
CO2 直线形 180°
CH2O 平面三角形 约120°
H2O V形 105°
NH3 三角锥形 107°
为了探其原因，发展了许多结构理论。有一种比较简单的理论叫做价层电子对互斥理论(VSEPR models) ，这种简单的理论可用来预测分子的空间结构。
价层电子对互斥理论(VSEPR models) 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减小。
一、价层电子对互斥模型（VSEPR model）
1.要点
⑴ 分子的空间结构是中心原子周围的价层电子对相互排斥的结果。
⑵ VSEPR的“价层电子对”是指分子中的中心原子与结合原子间的σ键电子对和中心原子上的孤电子对。
⑶ 中心原子的价层电子对数(VP)＝σ键电子对数 + 孤电子对数
⑷ 价层电子对之间由于静电排斥作用，而趋向于尽可能彼此远离，分子也尽可能采取对称结构，使静电斥力最小。
2.价层电子对数的确定：
价层电子对数=σ键电子对数+中心原子上的孤电子对数
①σ键电子对数
(由化学式确定)
σ键电子对数＝中心原子结合的原子数
由化学式确定，即与中心原子结合的原子个数,就是σ键电子对数。如H2O中的中心原子为O，O有____个σ键电子对，NH3中的中心原子为N，N有___个 σ键电子对。
2
3
②中心原子上的孤电子对数
a.根据电子式直接确定
1
2
0
0
0
0
中心原子上的孤电子对数 =
（a-xb）
—
2
1
其中：①对于分子，a为中心原子的价电子数，若中心原子为主族元素，a = 最外层电子数；
②对于阳离子,a=中心原子的价电子数-离子电荷数；
③对于阴离子，a=中心原子的价电子数+|离子电荷数|。
x为与中心原子结合的原子数；
b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，H为1，其他原子＝ 8－该原子的价电子数。
b.根据公式计算确定(用于不知道电子式的微粒)
分子或
离子
中心
原子
a
x
b
中心原子上的孤电子对数
H2O
O
SO2
S

NH4+
N
CO32-
C
6
5-1=4
0
4+2=6
0
2
2
4
1
3
2
6
1
2
2
1
例如：
中心原子上的孤电子对数 =
（a-xb）
—
2
1
③价层电子对数
价层电子对数=σ键电子对+中心原子上的孤电子对数
化学式
价层电子对数
结合的原子数
孤电子对数
HCN
SO2
NH2－
BF3
H3O+
SiCl4
CHCl3
NH4+
SO42－
2
0
2
1
3
2
2
4
4
3
4
4
4
4
3
3
4
4
4
4
0
0
0
0
0
1
2
3.确定VSEPR 模型
价层电子对数
n=2
n=3
n=4
n=5
n=6
VSEPR模型
VSEPR模型名称
直线形
平面三角形
四面体形
三角双锥
八面体形
得到VSEPR模型以后，若分子的中心原子有孤电子对，中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并与成键电子对互相排斥,略去孤电子对，才是该分子的实际空间构型。
微粒
σ键电子对数
孤电子对数
价层电子对数
SO2
2
1/2×(6-2×2)=1
3
平面三角形
V形
价层电子对互斥模型
分子空间构型
略去孤电子对
去掉VSEPR 模型中的孤对电子，得到分子的真实构型。
4.确定分子构型
例如：
微粒
σ键
电子对数
孤电子对数
价层电子对数
NH3
3
1/2×(5-3×1)=1
4
四面体形
三角锥形
价层电子对互斥模型
分子空间构型
略去孤电子对
微粒
σ键
电子对数
孤电子对数
价层电
子对数
NH4+
4
1/2×(4-4×1)=0
4
价层电子对互斥模型
离子空间构型
略去孤电子对
四面体形
四面体形
微粒
σ键
电子对数
孤电子对数
价层电
子对数
CO32-
3
1/2×(6-3×2)=0
3
平面三角形
平面三角形
价层电子对互斥模型
离子空间构型
略去孤电子对
分子或离子
孤电子对数
价层电子对数
VSEPR模型
VSEPR模型名称
分子或离子的空间结构
分子或离子的空间结构名称
CO2
SO2
CO32-
CH4
表2-4 根据价层电子对互斥模型对几种分子或离子的空间结构的推测
0
1
0
0
2
3
3
4
直线形
平面
三角形
平面
三角形
正四
面体形
直线形
V形
平面
三角形
正四
面体形
练习1.应用价层电子对互斥理论推测下列分子或离子的空间构型
（1）确定σ键电子对数
（2）确定中心原子上的孤电子对数
（3）得到中心原子上的价层电子对数:
价层电子对数 ＝σ键电子对数＋孤电子对数
（4）得出分子的VSEPR模型
（5）略去孤电子对，得到分子的立体构型
确定分子的空间结构的步骤：
【小结】
注意：价层电子对互斥模型不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子。
分子或离子
σ键电子对数
孤电子对数
价层电子对数
VSEPR模型
空间结构
HCN
NO2
NH2－
NO3-
H3O+
SiCl4
CHCl3
NH4+
PO43-
0
1
2
0
1
0
0
0
2
3
4
3
4
4
4
4
直线形
V 形
V 型
平面三角形
三角锥形
四面体
正四面体
正四面体
0
4
正四面体
2
2
2
3
3
4
4
4
4
直线形
平面三角形
四面体
正四面体
正四面体
正四面体
平面三角形
四面体
四面体
课堂练习2.预测下列微粒的空间结构。
5. 典型共价分子或离子的构型
A的价层电子对数
成键电子对数
孤电子对数
A的价层电子对排布方式
分子空间构型
分子类型
实 例
2
2
0
3
3
0
2
1

直线形
AB2
CO2、BeCl2
平面三角形
AB3
SO3、NO3- 、BF3
V形
AB2
O3、NO2-
A的价层电子对数
成键电子对数
孤电子对数
A的价层电子对排布方式
分子空间构型
分子类型
实 例
4
4
0
3
1
2
2

正四面体
AB4
CH4、SO42-、PO43-
三角
锥形
AB3
NH3、ClO3- 、NF3
AB2
H2O、SCl2
V形
A的价层电子对数
成键电子对数
孤电子对数
A的价层电子对排布方式
分子空间构型
分子
类型
实 例
5

5 0
三角
双锥
4 1
变形四
面体
3 2
ClF3
2 3
直线形
SF4
PCl5
T形
AB5
AB4
AB3
AB2
A的价层电子对数
成键电子对数
孤电子对数
A的价层电子对排布方式
分子空间构型
分子类型
实 例
6

6 0
正八
面体
5 1
四方
锥形
IF5
4 2
平面
正方形
AB6
AB5
AB4
SF6
分子类型
中心原子
空间构型
AB2
有孤对电子
V型
无孤对电子
直线形
AB3
有孤对电子
三角锥形
无孤对电子
平面三角形
AB4
无孤对电子
四面体形
常见共价分子的构型
【归纳】
6.修正分子或离子的空间结构
中心原子的价层电子对之间存在静电斥力，使得分子的空间结构总是采取价层电子对相互排斥作用最小的构型，以使彼此之间的斥力最小，体系能量最低，最稳定。
价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律：
孤电子对－孤电子对 > 孤电子对－成键电子对 > 成键电子对－成键电子对>成键电子对-单电子
随着孤电子对数目的增多，孤电子对与成键电子对之间的斥力增大，键角减小。
课堂练习3.为什么NO2与SO2空间构型均为V形，NO2键角大于120°，SO2键角小于120°,分析其原因。
解析：NO2与SO2的价层电子对均为3，VSEPR模型均为平面三角形，但NO2中孤电子是一个单电子，SO2中孤电子对数为1，由于斥力：孤电子对－成键电子对＞成键电子对－成键电子对>成键电子对－单电子,所以NO2键角大于120°，SO2键角小于120°。
原则：孤对电子处于斥力最小的位置。例如：
SF4 的空间构型：三角双锥,见右:
稳定分子构型为变形四面体,占据平面三角形的一个顶点。
课堂练习4.预测NO2、NO2-、NO2+的结构并比较键角大小
NO2价层电子对为3，VSEPR模型均为平面三角形，但NO2中孤电子是一个单电子，由于斥力：电子对-电子对>电子对-单电子，NO2键角大于120°。
NO2-价层电子对为3，VSEPR模型均为平面三角形，孤电子对数为1，由于斥力：孤电子对-成键电子对>成键电子对-成键电子对，NO2-键角小于120°。
NO2+价层电子对为2，VSEPR模型均为直线型，键角180°。
7.VSEPR模型应用
①预测分子立体构型
BF3
NH4+
SO32-
孤电子对数
价层电子对数
VSEPR模型
VSEPR模型名称
空间结构
空间结构名称
0
3
平面
三角形
平面
三角形
0
4
正四
面体形
正四
面体形
1
4
四面体形
三角锥形
课本P47【思考与讨论】确定BF3、NH4+和SO32-的VSEPR模型和它们的空间结构，并与同学交流。
②判断分子中键角的大小
课堂练习5.【2021年全国乙卷】H2O的键角小于NH3的，分析原因。
CH4
H2O
NH3
解析：CH4、H2O、NH3的价层电子对均为4，VSEPR模型均为四面体形:
由于CH4、H2O、NH3中孤电子对数分别为0、2、1,孤电子对越多，与成键电子对之间的排斥力越大，键角越小。
比较键角的大小：
【总结】
①根据VSEPR模型，直线型键角>平面三角形>四面体形
②结构相同，随着孤电子对数目的增多，孤电子对与成键电子对之间的斥力增大，键角减小。
价层电子对数
价层电子对
互斥理论
VSEPR模型
略去孤电子对
分子的立体构型
σ键电子对
中心原子上的
孤电子对数目
价层电子对互斥理论
【课堂小结】
1.下列有关价层电子对互斥理论的描述正确的是 (　　)
A．价层电子对就是σ键电子对
B．孤电子对数由分子式来确定
C．分子的空间结构是价层电子对互斥的结果
D．孤电子对数等于π键数
C
【课堂检测】
2.下列分子的中心原子，带有一对孤电子对的是 ( 　)
A.H2O B.BeCl2 C.CH4 D.PCl3
D
3.多核离子所带电荷可以认为是中心原子得到电子或失去电子导致的，根据VSEPR模型，下列离子中所有原子都在同一平面的是（ ）
A.NO2-和NH2- B.H3O+和ClO3-
C.NO3-和CH3- D.PO43-和SO42-
A 　　
4.下列有关描述正确的是 (　 　)
A. N?????????为V形分子
B. Cl?????????的空间结构为平面三角形
C. N?????????的VSEPR模型、空间结构均为平面三角形
D. Cl?????????的VSEPR模型、空间结构相同
?
C 　　
5.用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的立体构型，有时也能用来推测键角大小。下列判断正确的是( )
A．SO2、CS2、HI都是直线形的分子
B．BF3键角为120°，SnBr2键角大于120°
C．COCl2、BF3、SO3都是平面三角形的分子
D．PCl3、NH3、PCl5都是三角锥形的分子
C 　　
6.运用价层电子对互斥理论推测下列分子或离子的空间结构。
(1) BeCl2 　　 　　　;? (2) SCl2　　　 ;?
SO32-___________;? (4) PF3　　 　 ;
(5) H2Se　　　 ; (6) BBr3____________;
(7) CHCl3　 　　; (8) SiF4____________。?
直线形
V形
三角锥形
三角锥形
V形
平面三角形
四面体形
正四面体形

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