分子的空間結構 課件【備課精研+高效課堂】 高二化學人教版（2019）選擇性必修2

第二章分子結構與性質益陽市一中高二化學備課組

二O二二年下期第二節(jié)

分子的空間結構(共2課時）

分子的世界形形色色，異彩紛呈，美不勝收，常使人流連忘返。那么分子結構又是怎么測定的呢？？第一課時

分子結構的測定

多樣的分子空間結構一、分子結構的測定如今，科學家應用了許多測定分子結構的現(xiàn)代儀器和方法如紅外光譜、晶體X射線衍射等。早年的科學家主要靠對物質的化學性質進行系統(tǒng)總結得出規(guī)律后推測分子的結構。第一課時

分子結構的測定

多樣的分子空間結構1、紅外光譜法原理：紅外線透過分子時，分子會吸收跟它的某些化學鍵的振動頻率相同的紅外線，再記錄到譜圖上呈現(xiàn)吸收峰。通過和已有譜圖庫比對，或通過量子化學計算，可以得知分子中含有何種化學鍵或官能團的信息。第一課時

分子結構的測定

多樣的分子空間結構【實例分析】

某未知物分子式為C2H6O，通過紅外光譜（如圖）可以監(jiān)測到O—H、C—H、C—O鍵的振動吸收，推測其結構。第一課時

分子結構的測定

多樣的分子空間結構2、質譜法測定相對分子質量原理：在質譜儀中使分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子等粒子。由于生成的離子具有不同的相對質量，它們在高壓電場加速后，通過狹縫進入磁場得以分離，在記錄儀上呈現(xiàn)一系列峰，化學家對這些峰進行系統(tǒng)分析，便可得知樣品分子的相對分子質量?！究茖W

技術

社會】第一課時

分子結構的測定

多樣的分子空間結構質譜法測定分子結構【實例分析】C6H5CH3+C6H5CH2+92916539C5H5+C3H3+相對分子質量

＝最大質荷比，甲苯的相對分子質量為92。第一課時

分子結構的測定

多樣的分子空間結構第一課時

分子結構的測定

多樣的分子空間結構課堂練習1、某有機化合物分子的質譜圖如下，則該分子的相對分子質量為(

)A．27

B．31

C．45

D．46√2.某有機化合物由碳、氫、氧三種元素組成，其紅外光譜圖只有C—H、O—H、C—O的振動吸收，質譜顯示該有機物的相對分子質量是60，則該有機物的結構簡式是（

）A.CH3CH2OCH3 B.CH3CH(OH)CH3C.CH3CH2OH D.CH3COOH√二、多樣的分子空間結構

大多數(shù)分子是由兩個以上原子構成的，由于原子間排列的空間順序不一樣，于是分子就有了原子的幾何學關系和形狀，這就是分子的空間結構。第一課時

分子結構的測定

多樣的分子空間結構1、雙原子分子（直線形）O2HCl2、三原子(AB2型)分子的空間結構——直線形和V形化學式電子式結構式鍵角分子的空間結構模型空間結構空間充填模型球棍模型CO2

H2O

O:::CO:::::H:OH:::O=C=O180°直線形V形105°第一課時

分子結構的測定

多樣的分子空間結構3、四原子(AB3型)分子的空間結構——平面三角形和三角錐形

化學式電子式結構式鍵角分子的空間結構模型空間結構空間充填模型球棍模型CH2O

NH3

H:CO:::::HH:NH:::H120°107°平面三角形三角錐形第一課時

分子結構的測定

多樣的分子空間結構***四原子分子其他立體構型（直線形、正四面體形）C2H2

直線形180°P460°正四面體形BF3平面正三角形

120°第一課時

分子結構的測定

多樣的分子空間結構4、五原子(AB4型)分子的空間結構——正四面體形

化學式電子式結構式鍵角分子的空間結構模型空間結構空間充填模型球棍模型CH4

109°28'正四面體形H:CH:::HH5、其他多原子分子第一課時

分子結構的測定

多樣的分子空間結構第一課時

分子結構的測定

多樣的分子空間結構解析：PCl3、NH3都為三角錐形；CH2O的空間結構雖為平面三角形，但不是正三角形。課堂練習1．下列描述說明分子的空間結構分別是什么形狀？(1)硫化氫(H2S)分子中，兩個H—S夾角都接近90°。(2)二硫化碳(CS2)分子中，兩個C=S夾角是180°。(3)甲硅烷(SiH4)分子中，任意兩個Si—H的夾角都是109°28′。提示：用鍵角可直接判斷分子的空間結構。三原子分子鍵角為180°時為直線形，小于180°時為V形。S、O同主族，因此H2S和H2O分子的空間結構相似，為V形；CS2和CO2分子的空間結構相似，為直線形；由甲烷分子的空間結構可判斷SiH4分子的空間結構為正四面體形。2．下列分子的空間結構為平面正三角形的是(

)A．PCl3 B．BCl3C．NH3 D．CH2O第二章分子結構與性質益陽市一中高二化學備課組

二O二二年下期第二節(jié)

分子的空間結構(共2課時）第二課時

價層電子對互斥模型

雜化軌道理論簡介

CO2直線形180°H2O

V形105°CH2O平面三角形約120°NH3三角錐形107°

三原子分子CO2和H2O、四原子分子NH3和CH2O，為什么它們的空間結構不同？思考與討論價層電子對互斥模型(VSEPRmodels)價層電子對數(shù)＝σ鍵電子對數(shù)+孤電子對數(shù)判斷VSEPR理想模型略去孤電子對得到分子空間結構中心原子無孤電子對的分子：VSEPR理想模型就是其分子的空間結構。若有孤電子對：先判斷VSEPR理想模型，后略去孤電子對，便可得到分子的空間結構。三、價層電子對互斥理論（VSEPR模型）——預測分子結構的簡單理論內容：價層電子對互斥模型認為，分子的空間結構是中心原子周圍的“價層電子對”相互排斥的結果。計算價層電子對數(shù)＝σ鍵電子對數(shù)+中心原子孤電子對數(shù)1、σ鍵電子對數(shù)可從化學式來確定

σ鍵電子對數(shù)=中心原子結合的原子數(shù)2、中心原子上的孤電子對數(shù)a、根據電子式直接確定（a-xb）a:分子：a為中心原子的價電子數(shù)

陽離子：a為中心原子的價電子數(shù)減去離子的電荷數(shù)；

陰離子：

a為中心原子的價電子數(shù)加上離子的電荷數(shù)。x：

為與中心原子結合的原子數(shù)b：為與中心原子結合的原子最多能接受的電子數(shù)

(H為1，其他原子為“8-該原子的價電子數(shù)）b、由公式計算

例：分析下表中分子或離子的孤電子對數(shù)分子或離子中心原子

a

x

b中心原子上的孤電子對數(shù)

SO2

NH4+

CO32-

CO2

SO42-SNCCS0145-1=412264+2=646+2=8324200220=?（a-xb)【課堂練習】

【課堂練習】計算價層電子對數(shù)=中心原子的σ鍵電子對數(shù)+孤電子對數(shù)代表物電子式中心原子結合的原子數(shù)σ鍵電子對數(shù)孤電子數(shù)價層電子對數(shù)H2ONH3CO2CH4:::HOH::::HNH:H:::HCH:HHOCO::::::::2342224314404202確定價層電子對互斥模型價層電子對數(shù)n=2n=3n=4n=5n=6VSEPR模型VSEPR模型名稱直線形平面三角形四面體形三角雙錐八面體形確定價層電子對互斥模型去掉VSEPR模型中的孤對電子，得到分子的真實構型。確定價層電子對互斥模型去掉VSEPR模型中的孤對電子，得到分子的真實構型?；瘜W式路易斯結構式含孤電子對的VSEPR模型分子或離子的立體構型分子或離子的立體構型名稱H2ONH3V形三角錐形確定價層電子對互斥模型去掉VSEPR模型中的孤對電子，得到分子的真實構型?；瘜W式路易斯結構式含孤電子對的VSEPR模型分子或離子的立體構型分子或離子的立體構型名稱HCNH3O＋SO2直線形三角錐形V形..點撥價層電子對之間相互排斥作用大小的一般規(guī)律：孤電子對－孤電子對＞孤電子對－成鍵電子對＞成鍵電子對－成鍵電子對。隨著孤電子對數(shù)目的增多，孤電子對與成鍵電子對之間的斥力增大，鍵角減小?！居懻摗縃2O、NH3的鍵角分別是105°、107°，比甲烷的鍵角109?28′小，請解釋原因。H2O、NH3的價層電子對均為4，H2O、NH3的的孤電子對分別為2、1，分子中電子對之間的斥力大小順序：孤電子對-孤電子對＞孤電子對-成鍵電子對＞成鍵電子-成鍵電子，故H2O、NH3的鍵角分別是105°、107°。分子價層電子對數(shù)孤電子對數(shù)VSEPR模型分子或離子空間結構BF330NH4+40SO32-41√課堂練習平面三角形正四面體形四面體形正四面體形三角錐形平面三角形

按照我們已經學過的價鍵理論，甲烷的4個C—H單鍵都應該是σ鍵，然而，碳原子的4個價層原子軌道是3個相互垂直的2p軌道和1個球形的2s軌道，用它們跟4個氫原子的1s原子軌道重疊，不可能得到正四面體構型的甲烷分子。如何解決這一矛盾，鮑林提出了雜化軌道理論。四、雜化軌道理論簡介【思考與討論】

寫出碳原子的核外電子排布圖，思考為什么碳原子與氫原子結合形成CH4，而不是CH2？sp3C：2s22p2

由1個s軌道和3個p軌道混雜并重新組合成4個能量與形狀完全相同的軌道。我們把這種軌道稱之為sp3雜化軌道。為了四個雜化軌道在空間盡可能遠離，使軌道間的排斥最小，4個雜化軌道的伸展方向成什么立體構型?正四面體

外界條件下，能量相近的原子軌道混雜起來，重新組合新軌道的過程叫做原子軌道的雜化，雜化后的新軌道就稱為雜化軌道。1、概念2、雜化軌道的特征

(1)雜化前后軌道數(shù)目不變、形狀發(fā)生變化(2)雜化后軌道成鍵能力增強、形成的化學鍵更穩(wěn)定(3)雜化后軌道能量、形狀都相同(4)雜化后的軌道之間盡可能遠離、排斥力最小(5)雜化軌道只用于形成σ鍵和容納孤電子對3、雜化軌道類型雜化前后原子軌道在空間取最大夾角分布，能使相互間排斥力最小。xyzxyzzxyzxyz109°28′

sp3雜化：1個s軌道與3個p軌道進行的雜化,形成4個sp3雜化軌道。

每個sp3雜化軌道的形狀也為一頭大，一頭小，含有1/4s

軌道和3/4p軌道的成分每兩個軌道間的夾角為109.5°，空間構型為正四面體形。(1)sp3雜化sp3C：2s22p2如：CH4分子的形成

每個sp2雜化軌道的形狀也為一頭大，一頭小，含有1/3s

軌道和2/3p

軌道的成分每兩個軌道間的夾角為120°，呈平面三角形。

sp2雜化：1個s軌道與2個p軌道進行的雜化,形成3個sp2雜化軌道。xyzxyzzxyzxyzsp2sp2雜化（2）sp2雜化如BF3分子的形成：B：1s22s22p1沒有3個單電子FFFB120°sp雜化軌道的形狀為一頭大，一頭小，含有1/2s

軌道和1/2p

軌道的成分兩個軌道間的夾角為