分子键角大小比较演示

实验目的

掌握常见分子的键角，并用电子对间排斥力的差异解释键角大小。

实验原理

电子对之间的排斥力大小为：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。CH₄ 无孤电子对，键角 109°28′；NH₃ 有 1 对孤电子对，键角约 107°；H₂O 有 2 对，键角约 105°。CO₂ 为直线形，键角 180°；BF₃ 为平面三角形，键角 120°。

实验器材

• CO₂ 分子模型
• BF₃ 分子模型
• CH₄ 分子模型
• NH₃ 分子模型
• H₂O 分子模型
• 键角测量工具

实验步骤

1. 依次选择 CO₂、BF₃、CH₄ 分子，读取键角
2. 选择 NH₃、H₂O 分子，读取键角
3. 观察 NH₃、H₂O 中孤电子对的位置和数目
4. 把 CH₄、NH₃、H₂O 的键角按大小排序
5. 结合排斥力大小解释排序结果

实验现象与结论

CO₂ 键角 180°，BF₃ 键角 120°。CH₄、NH₃、H₂O 的价层电子对数都是 4，孤电子对数分别为 0、1、2，键角分别为 109°28′、约 107°、约 105°。结论：孤电子对越多，对成键电子对的排斥越强，键角越小。

常见问题

为什么 H2O 的键角比 NH3 小？

H₂O 有 2 对孤电子对，NH₃ 只有 1 对，孤电子对排斥更强，使键角更小。

CH4 的键角是多少？

CH₄ 为正四面体形，键角为 109°28′。