【課件】分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定++多樣的分子空間結(jié)構(gòu)價(jià)層電子對(duì)互斥模型++課件高二化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

第二節(jié)分子的空間結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)課時(shí)6

分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定多樣的分子空間結(jié)構(gòu)價(jià)層電子對(duì)互斥模型第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)學(xué)習(xí)任務(wù)學(xué)習(xí)目標(biāo)1min自學(xué)指導(dǎo)

6min閱讀課本第41-44頁(yè)，完成課堂導(dǎo)學(xué)案自學(xué)檢測(cè)3min×××→如今，科學(xué)家應(yīng)用了許多測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代儀器和方法，如紅外光譜、質(zhì)譜法、晶體X射線衍射(下一章講)等紅外光譜儀一、分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定肉眼不能看到分子，科學(xué)家是怎樣知道分子的結(jié)構(gòu)的呢？→早年的科學(xué)家主要靠對(duì)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)，得出規(guī)律后推測(cè)分子的結(jié)構(gòu)。教師點(diǎn)撥25min用紅外光譜法測(cè)定分子結(jié)構(gòu)分子中的原子不是固定不動(dòng)的，而是不斷地振動(dòng)著的。分子的空間結(jié)構(gòu)是分子中的原子處于平衡位置時(shí)的模型。1.紅外光譜分子振動(dòng)需要能量，所以當(dāng)一束紅外線透過(guò)分子時(shí)，分子會(huì)吸收跟它的某些化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率相同的紅外線，記錄到圖譜上呈現(xiàn)吸收峰。1.紅外光譜通過(guò)和已有譜圖庫(kù)比對(duì)，或通過(guò)量子化學(xué)計(jì)算，可以得知分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息。光源棱鏡紅外線樣品（不斷振動(dòng)的分子吸收跟它的某些化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率相同的紅外線）紅外圖譜記錄①紅外光譜儀原理：②分子結(jié)構(gòu)的確定：紅外圖譜分析吸收峰與譜圖庫(kù)比對(duì)，或通過(guò)量子化學(xué)計(jì)算推斷分子所含的官能團(tuán)和化學(xué)鍵強(qiáng)調(diào)：推斷分子所含的官能團(tuán)和化學(xué)鍵。當(dāng)堂檢測(cè)2minA質(zhì)譜儀現(xiàn)代化學(xué)常利用質(zhì)譜儀（如上圖）測(cè)定分子的相對(duì)分子質(zhì)量。紅外光譜可以分析物質(zhì)的官能團(tuán)或化學(xué)鍵的相關(guān)信息，那如何測(cè)定分子的相對(duì)分子質(zhì)量呢？用質(zhì)譜法測(cè)定分子的相對(duì)分子質(zhì)量質(zhì)譜儀2、質(zhì)譜法①質(zhì)譜儀原理：——測(cè)定分子的相對(duì)分子質(zhì)量樣品源分子離子碎片離子質(zhì)譜圖記錄儀出現(xiàn)一系列峰分子失去電子電場(chǎng)加速磁場(chǎng)偏轉(zhuǎn)根據(jù)離子相對(duì)質(zhì)量不同分離②相對(duì)分子質(zhì)量的確定：相對(duì)分子質(zhì)量＝最大質(zhì)荷比被測(cè)物的相對(duì)分子質(zhì)量是92，該物質(zhì)是甲苯（C6H5CH3)縱坐標(biāo)是相對(duì)豐度（與粒子的濃度成正比）橫坐標(biāo)是粒子的相對(duì)質(zhì)量與其電荷數(shù)之比（)，簡(jiǎn)稱質(zhì)荷比。分子碎片在多原子構(gòu)成的分子中，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(xué)關(guān)系和形狀，這就是分子的空間結(jié)構(gòu)。這就是所謂的分子的立體構(gòu)型。二、多樣的分子空間結(jié)構(gòu)1、雙原子分子雙原子分子空間結(jié)構(gòu)——直線形

鍵角180°H2O2N2HClO=ON≡NH-ClH-H2、三原子分子化學(xué)式電子式結(jié)構(gòu)式鍵角分子的空間結(jié)構(gòu)模型空間結(jié)構(gòu)空間充填模型球棍模型CO2

H2O

HCNO:::CO:::::H:OH:::O=C=O180°直線形V形105°三原子分子空間結(jié)構(gòu)——直線形和V形（又稱角形）直線形180°H—C≡NH:CN:::3、四原子分子四原子分子空間結(jié)構(gòu)——平面三角形、三角錐形、直線形或四面體形化學(xué)式電子式結(jié)構(gòu)式鍵角分子的空間結(jié)構(gòu)模型空間結(jié)構(gòu)空間充填模型球棍模型CH2O

NH3

C2H2H:CO:::::HH:NH:::HH:CC::H::120°107°平面三角形三角錐形180°直線形H-C≡C-H4、五原子分子化學(xué)式電子式結(jié)構(gòu)式鍵角分子的空間結(jié)構(gòu)模型空間結(jié)構(gòu)空間充填模型球棍模型CH4

109°28'正四面體形H:CH:::HH空間結(jié)構(gòu)——構(gòu)型更多，主要是四面體形問(wèn)題：五原子分子都是正四面體形結(jié)構(gòu)嗎?提示：不是。如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等，雖為四面體形結(jié)構(gòu)，但由于碳原子所連的四個(gè)原子不相同，使四個(gè)鍵的鍵長(zhǎng)、鍵角不全相等，所以并不是正四面體形結(jié)構(gòu)。正八面體椅式C6H12比船式C6H12穩(wěn)定5、其他空間結(jié)構(gòu)模型為什么甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)是正四面體形而不是正方形？【思考交流1】空間結(jié)構(gòu)：正四面體形鍵角：109°28′CHHHH········成鍵電子對(duì)之間存在相互排斥作用，為減小斥力，相互之間盡可能遠(yuǎn)離，因此分子的空間結(jié)構(gòu)受到影響。一般，分子盡可能采取對(duì)稱的空間結(jié)構(gòu)以減小斥力電子對(duì)數(shù)電子對(duì)互斥氣球空間互斥234直線形空間構(gòu)型“氣球空間互斥”類比“電子對(duì)互斥”正四面體形平面三角形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(jié)構(gòu)不同？【思考交流2】為了探其原因，發(fā)展了許多結(jié)構(gòu)理論。有一種比較簡(jiǎn)單的理論叫做價(jià)層電子對(duì)互斥(VSEPRmodels)

，這種簡(jiǎn)單的理論可用來(lái)預(yù)測(cè)分子的空間結(jié)構(gòu)。

三、價(jià)層電子對(duì)互斥模型(VSEPR模型)1、內(nèi)容：分子的空間結(jié)構(gòu)是中心原子周圍的“價(jià)層電子對(duì)”相互排斥的結(jié)果。ABn型分子：價(jià)層電子對(duì)互相排斥盡可能遠(yuǎn)離能量最低最穩(wěn)定注意：多重鍵只計(jì)其中σ鍵的電子對(duì),不計(jì)π鍵電子對(duì)。價(jià)層電子對(duì)數(shù)：

是指分子中的中心原子與結(jié)合原子間的σ鍵電子對(duì)和中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)2、價(jià)層電子對(duì)數(shù)的確定：價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵電子對(duì)+中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)①σ鍵電子對(duì)數(shù)由化學(xué)式確定σ鍵電子對(duì)數(shù)＝中心原子結(jié)合的原子數(shù)分子中心原子共價(jià)鍵鍵數(shù)鍵電子對(duì)數(shù)H2OOO－H2NH3NN－H3SO3S2SO42-S42324②中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)a：根據(jù)電子式直接確定120000中心原子上孤電子對(duì)數(shù)＝

(a-xb)21中心原子價(jià)電子數(shù)與中心原子結(jié)合的原子數(shù)與中心原子結(jié)合的原子最多容納電子數(shù)(H為1，其它原子為：8-價(jià)電子數(shù))b：根據(jù)公式計(jì)算確定對(duì)主族元素，a=最外層電子數(shù)；

對(duì)于陽(yáng)離子，a=價(jià)電子數(shù)-離子電荷數(shù)；

對(duì)于陰離子，a=價(jià)電子數(shù)+|離子電荷數(shù)|。③價(jià)層電子對(duì)數(shù)價(jià)層電子對(duì)數(shù)=σ鍵電子對(duì)+中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)化學(xué)式

價(jià)層電子對(duì)數(shù)結(jié)合的原子數(shù)孤電子對(duì)數(shù)H2O422SO3330NH3431CO2220SF4541SF6660PCl5550PCl3431CH4440化學(xué)式

價(jià)層電子對(duì)數(shù)結(jié)合的原子數(shù)孤電子對(duì)數(shù)HCN220SO2321NH2－422BF3330H3O+431SiCl4440CHCl3440NH4+440SO42－4403、確定VSEPR模型價(jià)層電子對(duì)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4、確定分子空間結(jié)構(gòu)去掉VSEPR模型中的孤對(duì)電子，得到分子的真實(shí)構(gòu)型。含孤電子對(duì)的VSEPR模型分子空結(jié)構(gòu)模型H2ONH3四面體形V形三角錐形分子或離子孤電子對(duì)數(shù)價(jià)層電子對(duì)數(shù)VSEPR模型VSEPR模型名稱分子或離子的空間結(jié)構(gòu)分子或離子的空間結(jié)構(gòu)名稱CO2SO2CO32-CH4表2-4根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型對(duì)幾種分子或離子的空間結(jié)構(gòu)的推測(cè)01002334直線形平面三角形平面三角形正四面體形直線形V形平面三角形正四面體形5、VSEPR模型應(yīng)用①預(yù)測(cè)分子立體構(gòu)型BF3NH4+SO32-孤電子對(duì)數(shù)價(jià)層電子對(duì)數(shù)VSEPR模型VSEPR模型名稱空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)名稱03平面三角形平面三角形04正四面體形正四面體形14四面體形三角錐形課本P47【思考與討論】確定BF3、NH4+和SO32-的VSEPR模型和它們的空間結(jié)構(gòu)，并與同學(xué)交流。（1）確定σ鍵電子對(duì)數(shù)（2）確定中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)（3）得到中心原子上的價(jià)層電子對(duì)數(shù)

價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝σ鍵電子對(duì)數(shù)＋孤電子對(duì)數(shù)（4）畫(huà)出分子的VSEPR模型（5）略去孤電子對(duì)，得到分子的立體構(gòu)型小結(jié)：確定分子的空間結(jié)構(gòu)的步驟：三、等電子原理分子N2CO結(jié)構(gòu)原子數(shù)電子數(shù)價(jià)電子數(shù)立體構(gòu)型性質(zhì)沸點(diǎn)/℃－195.81－191.49熔點(diǎn)/℃－210.00－205.05液體密度/g·cm－30.7960.79321410直線形21410直線形三、等電子原理原子總數(shù)相同、價(jià)電子總數(shù)相同的分子(即等電子體)具有相似的化學(xué)鍵特征2、等電子體的判斷和應(yīng)用(1)判斷方法:原子總數(shù)相同，價(jià)電子總數(shù)相同的分子(2)應(yīng)用：(空間構(gòu)型相同、性質(zhì)相近)①判斷一些簡(jiǎn)單分子或離子的立體構(gòu)型；②利用等電子體在性質(zhì)上的相似性制造新材料；③利用等電子原理針對(duì)某物質(zhì)找等電子體。三、等電子原理3、常見(jiàn)的等電子體類型實(shí)例空間構(gòu)型雙原子10e－三原子16e－三原子18e－四原子24e－五原子32e－N2CO2O3(1)增減法(2)替換法:等電子體尋找方法：①兩個(gè)原子分別替換原子序數(shù)增加和減少n的原子②一個(gè)或幾個(gè)原子替換原子序數(shù)增加(或減少)n的原子，同時(shí)帶n個(gè)單位正電荷(負(fù)電荷)同族粒子互換(同族元素最外層電子數(shù)相等)3、常見(jiàn)的等電子體類型實(shí)例空間構(gòu)型雙原子10e－三原子16e－三原子18e－四原子24e－五原子32e－CS2、N2O、NO2、N3+CO、