归纳与整理优秀教学设计

课题：第二节

分子的立体结构（1）

知识

教

学

目

的

与

技能

过程

与

方法

情感

态度

价值观

1、认识共价分子的多样性和复杂性

2、初步认识价层电子对互斥模型；

授课班级

课

时

3、能用VSEPR模型预测简单分子或离子的立体结构；

培养学生严谨认真的科学态度和空间想象能力

重

点

分子的立体结构；利用价层电子对互斥模型预测分子的立体结构

难

点

价层电子对互斥理论

第二节 分子的立体结构

一、形形色色的分子

1、双原子分子都是直线形

2、三原子分子立体结构：有直线形C02

、CS2等，V形如H2O、S02等。

3、四原子分子立体结构：平面三角形：如甲醛(CH20)分子等，三角锥形：如氨分子等。

4、五原子分子立体结构：正四面体形如甲烷、P4等。

5、测分子体结构：红外光谱仪→吸收峰→分析。

二、价层电子对互斥模型

1、价层电子互斥模型理论要点

(1)、中心原子上的价电子都用于形成共价键：分子中的价电子对相互排斥的结果

(2)、对ABn型的分子或离子，中心原子A价层电子对（包括用于形成共价键的共用电子对和没有成键的孤对电子）之间存在排斥力，将使分子中的原子处于尽可能远的相对位置上，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低。

(3)、中心原子上有孤对电子：孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥，使分子的空间结构发生变化。

2、价层电子对数与含孤对电子对的VSEPR模型

知

识

结

构

与

板

书

设

计

3、价层电子对数的计算

价电子对数=σ键电子对+孤对电子对数

(1) ABn型分子的中心原子Aσ键电子对数=n (2)孤电子对数=中心原子价电子数-成键电子数

24、分子空间构型的确定

(1)确定中心原子A价层电子对数目

(2) 确定价层电子对的空间构型

(3)分子空间构型确定

教学过程

教学方法、教学步骤、内容

[过渡]漂亮的花朵、绚烂的蝴蝶、精美的冰晶，宏观世界中诸多物质展现出规则与和谐的美。科学巨匠爱因斯坦曾感叹：“在宇宙的秩序与和谐面前，人类不能不在内心里发出由衷的赞叹，激起无限的好奇。”实际上，宏观的秩序与和谐源于微观的规则与对称。今天我们研究不同分子的空间构型。

手段、师生活动

[板书]第二节 分子的立体结构

一、形形色色的分子

[板书]所谓“分子的立体构型”指多原子构成的共价分子中的原子的空间关系问题。

在O2、HCl这样的双原子分子中不存在分子的立体结构问题，肯定都是直线形。

[板书]1、双原子分子都是直线形

大多数分子是由两个以上原子构成的，于是就有了分子中的原子的空间关系问题，这就是所谓“分子的立体结构”。例如，三原子分子的立体结构有直线形和V形两种。如C02分子呈直线形，而H20分子呈V形，两个H—O键的键角为105°。

[投影]

[板书]2、三原子分子立体结构：有直线形C02

、CS2等，V形如H2O、S02等。

[讲]大多数四原子分子采取平面三角形和三角锥形两种立体结构。例如，甲醛(CH20)分子呈平面三角形，键角约120°；氨分子呈三角锥形，键角107°。

[投影]

[板书]3、四原子分子立体结构：平面三角形：如甲醛(CH20)分子等，三角锥形：如氨分子等。

[讲]五原子分子的可能立体结构更多，最常见的是正四面体形，如甲烷分子的立体结构是正四面体形，键角为109°28。

[投影]

[板书]4、五原子分子立体结构：正四面体形如甲烷、P4等。

[讲]

分子世界是如此形形色色，异彩纷呈，美不胜收,常使人流连忘返. 分子的立体结构与其稳定性有关。例如，S8分子像顶皇冠，如果把其中一个向上的硫原子倒转向下，尽管也可以存在，却不如皇冠式稳定；又如，椅式C6H12比船式稳定。

[投影]

[设问]分子的空间结构我们看不见，那么科学家是怎样测定的呢？

［投影］

[阅读]科学视野—分子的立体结构是怎样测定的？

[板书]5、测分子体结构：红外光谱仪→吸收峰→分析。

[过渡]C02和H20都是三原子分子，为什么CO2呈直线形而H20呈V形?CH20和NH3都是四原子分子，为什么CH20呈平面三角形而NH3呈三角锥形?为了探究其原因，发展了许多结构理论。

[板书]二、价层电子对互斥模型

［讲］在1940年，希吉维克（Sidgwick）和坡维尔（Powell）在总结实验事实的基础上提出了一种简单的理论模型，用以预测简单分子或离子的立体结构。这种理论模型后经吉列斯比（R.J,Gillespie）和尼霍尔姆（Nyholm）在20世纪50年代加以发展，定名为价层电子对互斥模型，简称VSEPR（Valence Shell Electron Pair Repulsion）。

［板书］1、价层电子互斥模型理论要点

1)、分子的立体构型是“价层电子对”相互排斥的结果。

2)、 ABn 型分子(离子)中的中心原子A周围的价层电子对之间存在斥力，因此它们倾向于相互远离以减小这种斥力，从而使分子采取某种稳定结构，能量更低，物质才能最稳定。

［板书］2、价层电子对数与含孤对电子对的VSEPR模型

[讲]价层电子对互斥模型认为，它们之所以有这样的立体结构是由于分子中的价电子对相互排斥的结果。应用这种理论模型，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。

［投影］价层电子对的空间构型与价层电子对数目的关系：

［板书］3、价层电子对数的计算

［讲］对于ABm型分子(A为中心原子，B为配位原子)，分子的价电子对数可以通过下式确定：

价电子对数=σ键电子对+孤对电子对数

(1) σ键电子对数由分子式确定

ABn型分子的中心原子A有n对σ键电子对

(2)孤电子对指未用于形成共价键的电子对

孤电子对数=中心原子价电子数-成键电子数

2中心原子价电子数=(主族元素)最外层电子数=主族序数

与中心原子结合的原子所能接受电子数：氢为1，其他原子＝8－该原子的价电子数。

例：

［讲］在SO2

中，中心原子S与2个O形成2个σ键电子对； S有6个价电子，O最外层有6个电子，每个O最多可以接受2个电子，所以中心原子S给每个O 提供2个电子，则C的孤电子对数=6-221

。所以S的2价层电子对总数为2+1=3对

。S 的价层电子对构型为平面三角形。

在NH3

中，中心原子N与3个H形成3个σ键电子对； N有5个价电子，H核外仅有1个电子，每个H最多可以接受1个电子，所以中心原子N给每个H 提供1个电子，则N的孤电子对数=5-131

。所以N的价层电子2对总数为3+1=4对

。N 的价层电子对构型为四面体形。

在NH4

中，中心原子N与4个H形成4个σ键电子对； N有5个价电子，失去1个带1个单位正电荷，中心原子N给每个H 提供1个电子，则N的+孤电子对数=5-1-140

，即不含孤电子对。所以N的价层电子对总2数为4对

。N 的价层电子对构型为正四面体形。

在CO3

中，中心原子C与3个O形成3个σ键电子对； C有4个价电子，给每个O 提供2个电子，整体得到2个电子，则C的2―孤电子对数=4-2320

。所以C的价层电子对总数为3对

。C 的2价层电子对构型为平面三角形。

根据以上分析填表

注意：

如果讨论的是离子，则应加上或减去与离子电荷相应的电子数。如PO4中P原子价层电子数就加上3，而NH4

中N原子的价层电子数应减去1 (3) 如果价层电子数出现奇数电子，可把这个单电子当作电子对来看待

练习1：

判断下列微粒的价层电子对数。

（1）CH4

H2O

NH3

BF3

NH4+ 3-＋（2）CO2

SO2

（3）CCl4

H3O+

（4）CO32-

PCl5

（5）NO3-

SO42-

NO2

SF6

答案：

［板书］4、分子空间构型的确定

[讲]这种模型把分子分成以下两大类：一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键，如C02、CH20、CH4等分子中的碳原子，在这类分子中，由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离，成键原子的几何构型总是采取电子对排斥最小的那种结构。它们的立体结构可用中心原子周围的原子数n来预测，概括如下：

[板书] (1)、中心原子上的价电子都用于形成共价键：分子中的价电子对相互排斥的结果

［投影］

ABn 立体结构

n=2 直线型

范例

C02、BeCl2

n=3 平面三角形

CH20、BF3

n=4 正四面体型

CH4、CCl4

n=5 三角双锥形

PCl5 n=6 正八面体形

SF6 [讲]另一类是中心原子上有孤对电子(未用于形成共价键的电子对)的分子，如H2O和NH3，对于这类分子，首先建立四面体模型，每个键占据一个方向（多重键只占据一个方向），孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。例如，H20和NH3的中心原子上分别有2对和l对孤对电子，跟中心原子周围的σ键加起来都是4，它们相互排斥，形成四面体，因而H：O分子呈V形，NH3分子呈三角锥形。

[投影]

[板书](2)、中心原子上有孤对电子：孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥，使分子的空间结构发生变化。

先由价层电子对数得出含有孤对电子的价层电子对互斥模型，然后略去孤对电子在价层电子对互斥模型占有的空间，剩下的就是分子的立体结构。

[思考与交流]用VSEPR模型预测下列分子或离子的立体结构。

[汇报] 直线型价电子都用于成键，同CO2；空间正四面体；角型。

三角锥型；

V型；空间正三［讲］利用价层电子对互斥理论时，首先要根据原子的最外层电子数，判断中心原子上有没有孤对电子，然后再根据中心原子结合的原子的数目，就可以判断分子的空间构型。

［投影小结］

中心原子的价层电子对的排布和ABn型共价分子的构型价层电子对数2价层电子对排布成键电子对数孤分子电子对的排对类型布方式电子对数AB2分子构型实例直线2 0形直线形HgCl2平面3 03三角形2 1AB3平面三角形BF3AB2角形PbCl2

价层电子对数价层电子对排布成键电子对数孤对电子对数分子类型电子对的排布方式分子构型实例44四面体0 AB4正四面体CH431 AB3三角锥形NH322 AB2角形H2O价层电子对数价层电子对排布成键电子对数孤对电子对数分子电子对的排分子构型类型布方式实例545三角双锥30 AB51 AB4三角双锥变形四面体T形直线形PCl5SF42 AB33 AB2ClF3I32

【思考】H2O、NH3的价层电子对模型均为四面体形，但为什么两种分子的键角不同？

【板书】3、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。

【启发归纳】

3)

对于ABm型分子空间结构确定的一般步骤为：

①确定中心原子（A）的价层电子对数；

②根据计算结果找出理想的VSEPR模型；

③去掉孤电子对，得到分子真实的空间构型。

［随堂练习］

1、用VSEPR模型预测，下列分子形状与H2O相似，都为V型的是 A.OF2

B.BeCl2 C.SO2 D.CO2

2、用VSEPR模型预测，下列分子中键角不是120的是 A．C2H2

B．C6H6 C．BF3 D．NH3

3、根据价电子对互斥理论,判断H3O+的空间结构式

A.三角锥形 B.正四面体 C.平面正三角形 D.变形四面体

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