高中化學(xué)同步講義（選擇性必修二）第07講 2.3分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定和多樣的分子空間結(jié)構(gòu)（學(xué)生版）

第7課分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定和多樣的分子空間結(jié)構(gòu)1．知道分子的結(jié)構(gòu)可以通過波譜等技術(shù)進(jìn)行測(cè)定。2．結(jié)合實(shí)例了解共價(jià)分子具有特定的空間結(jié)構(gòu)。一、分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定1.早年的科學(xué)家主要靠對(duì)物質(zhì)的性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)得出規(guī)律后分子的結(jié)構(gòu)。2.分子結(jié)構(gòu)測(cè)定的常用方法：光譜、晶體X射線3.紅外光譜法測(cè)定分子的和（1）測(cè)定原理：分子中的原子不是固定不動(dòng)的，而是不斷地振動(dòng)著的。當(dāng)一束紅外線透過分子時(shí)，分子會(huì)跟它的某些化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率相同的線，再記錄到圖譜上呈現(xiàn)峰。（2）測(cè)定過程光譜圖分析峰與譜圖庫推斷分子所含的和（3）紅外光譜圖：表明有機(jī)物分子中含有何種或。（4）用途：確定和的類型。注意：大多數(shù)已知化合物的紅外譜圖已建成數(shù)據(jù)庫，通過對(duì)比便可得到確認(rèn)。4.質(zhì)譜儀測(cè)定分子的（1）原理：在質(zhì)譜儀中使分子電子變成帶電荷的離子和離子等粒子。由于生成的離子具有不同的相對(duì)質(zhì)量，它們?cè)诟邏弘妶黾铀俸?，通過狹縫進(jìn)入磁場得以分離，在記錄儀上呈現(xiàn)一系列峰，化學(xué)家對(duì)這些峰進(jìn)行系統(tǒng)分析，便可得知樣品分子的。（2）測(cè)定過程待測(cè)物分子離子、碎片離子電場加速磁場偏轉(zhuǎn)質(zhì)譜圖（3）質(zhì)荷比：分子離子、碎片離子的與其的比值。（4）質(zhì)譜法應(yīng)用：測(cè)定，即：由于相對(duì)質(zhì)量越大的分子離子的質(zhì)荷比越大，達(dá)到檢測(cè)器需要的時(shí)間越長，因此譜圖中的質(zhì)荷比最大（最右邊）的就是未知物的相對(duì)分子質(zhì)量，注意：當(dāng)“質(zhì)”為該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量，“荷”為一個(gè)單位電荷時(shí)，質(zhì)荷比的即為該有機(jī)物的——質(zhì)譜圖中最右邊的數(shù)據(jù)。二、多樣的分子空間結(jié)構(gòu)1.三原子分子的空間結(jié)構(gòu)——型和形（又稱角形）化學(xué)式電子式結(jié)構(gòu)式鍵角空間結(jié)構(gòu)模型空間結(jié)構(gòu)名稱CO2O=C=O180o型H2O105o形2.四原子分子常見的空間結(jié)構(gòu)——平面三角形和三角錐形化學(xué)式電子式結(jié)構(gòu)式鍵角空間結(jié)構(gòu)模型空間結(jié)構(gòu)名稱CH2O約120o形NH3107o形【特別說明】四原子分子的空間結(jié)構(gòu)大多數(shù)為平面三角形和三角錐形，也有的為形(如C2H2)、形(如P4)等。3.五原子分子常見的空間結(jié)構(gòu)——四面體形化學(xué)式電子式結(jié)構(gòu)式鍵角空間結(jié)構(gòu)模型空間結(jié)構(gòu)名稱CH4109o28′形4.其他多原子分子的空間結(jié)構(gòu)?問題一分子結(jié)構(gòu)測(cè)定的常用方法【典例1】化學(xué)分析的手段通常有定性分析、定量分析、儀器分析等，現(xiàn)代化學(xué)中儀器分析是研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本方法和實(shí)驗(yàn)手段。下列說法正確的是A．X射線衍射技術(shù)不能用于有機(jī)化合物晶體結(jié)構(gòu)的測(cè)定B．分析有機(jī)物的紅外光譜圖，可獲得分子中所含化學(xué)鍵或官能團(tuán)個(gè)數(shù)的信息C．核磁共振氫譜能準(zhǔn)確測(cè)定有機(jī)物中氫元素的個(gè)數(shù)D．質(zhì)譜法是快速、精確測(cè)定相對(duì)分子質(zhì)量的重要方法【變式1-1】隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人們可以利用很多先進(jìn)的方法和手段來測(cè)定有機(jī)物的組成和結(jié)構(gòu)。下列說法不正確的是A．李比希元素分析儀可以測(cè)定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式B．質(zhì)譜是快速精確測(cè)定有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)量的重要方法C．分析有機(jī)物的紅外光譜圖可獲得分子中所含有的化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息D．X射線衍射技術(shù)可用于測(cè)定有機(jī)化合物的晶體結(jié)構(gòu)【變式1-2】準(zhǔn)確測(cè)定有機(jī)物的分子結(jié)構(gòu)，對(duì)從分子水平去認(rèn)識(shí)物質(zhì)世界，推動(dòng)近代有機(jī)化學(xué)的發(fā)展十分重要。采用現(xiàn)代儀器分析方法，可以快速、準(zhǔn)確地測(cè)定有機(jī)化合物的分子結(jié)構(gòu)例，如質(zhì)譜、紅外光譜、核磁共振等。有機(jī)化合物A的譜圖如下，根據(jù)譜圖可推測(cè)其結(jié)構(gòu)簡式為

A．CH3OCH3 B．CH3CH2CHO C．HCOOH D．CH3CH2OH?問題二常見分子的空間結(jié)構(gòu)的判斷【典例2】下列分子的空間結(jié)構(gòu)模型或鍵角正確的是A． B．C． D．【變式2-1】下列分子的空間結(jié)構(gòu)模型正確的是A．CO2： B．H2O：C．NH3： D．CH4：【變式2-2】(1)硫化氫(H2S)分子中，兩個(gè)H—S鍵的夾角接近90°，說明H2S分子的空間結(jié)構(gòu)為。(2)二硫化碳(CS2)分子中，兩個(gè)C=S鍵的夾角是180°，說明CS2分子的空間結(jié)構(gòu)為。(3)能說明CH4分子不是平面四邊形，而是正四面體結(jié)構(gòu)的是。a．兩個(gè)鍵之間的夾角為109°28′b．C—H鍵為極性共價(jià)鍵c．4個(gè)C—H鍵的鍵能、鍵長都相等d．二氯甲烷(CH2Cl2)只有一種(不存在同分異構(gòu)體)1．現(xiàn)代化學(xué)常用的測(cè)定分子的相對(duì)分子質(zhì)量的方法是A．質(zhì)譜法 B．晶體射線衍射法C．核磁共振氫譜法 D．紅外光譜法2.有①甲烷分子②氨分子③水分子④四氯化碳分子⑤二氧化碳分子，其中是正四面體結(jié)構(gòu)的是（

）A．①② B．①④ C．①②④ D．②③④3.下列分子結(jié)構(gòu)的空間構(gòu)型為正四面體的是A．四氯化碳 B．1，2-二氯乙烯 C．二氯甲烷 D．氨氣4．下列關(guān)于分子空間構(gòu)型的判斷，不正確的是A．CS2V形 B．CH4正四面體形 C．BF3平面三角形 D．NH3三角錐形5．能用來分析分子中的化學(xué)鍵及官能團(tuán)信息的物理方法是A．X射線衍射法 B．紅外光譜法 C．核磁共振法 D．質(zhì)譜法6．如圖是一種分子式為C4H8O2的有機(jī)物的紅外光譜圖，則該有機(jī)物可能為A．CH3COOCH2CH3 B．CH3CH2COOHC．HCOOCH2CH2CH3 D．(CH3)2CHCH2COOH7．某化合物分子由碳、氫、氧三種元素組成，其紅外光譜只有C—H鍵、O—H鍵、C—O鍵的振動(dòng)吸收，該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量是60，則該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式是A．CH3CH2OCH3 B．CH3CH(OH)CH3 C．CH3CH2OH D．CH3COOH8.紅外光譜儀：分子中的原子不是固定不動(dòng)的，而是不斷地____的。當(dāng)一束紅外線透過分子時(shí)，分子會(huì)____跟它的某些化學(xué)鍵的____頻率相同的紅外線，再記錄到圖譜上呈現(xiàn)吸收峰?？煞治龀龇肿又泻泻畏N____或官能團(tuán)的信息。1．利用紅外光譜對(duì)有機(jī)化合物分子進(jìn)行測(cè)試并記錄，可初步判斷該有機(jī)物分子擁有的()A．同分異構(gòu)體數(shù) B．原子個(gè)數(shù)C．化學(xué)鍵和官能團(tuán)種類 D．有機(jī)化合物的分子式2．能夠快速、微量、精確測(cè)定有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)量的物理方法是()A．紅外光譜法B．質(zhì)譜法C．核磁共振氫譜法D．色譜法3．下列各組分子中所有原子都可能處于同一平面的是()A．CH4、CS2、BF3B．CO2、H2O、NH3C．C2H4、C2H2、C6H6D．CCl4、BeCl2、PH34．下列分子或離子的中心原子，帶有一對(duì)孤電子對(duì)的是()A．H2OB．BeCl2C．CH4 D．PCl35.在白磷分子(P4)中,四個(gè)P原子分別處于正四面體的四個(gè)頂點(diǎn)上,結(jié)合有關(guān)P原子的成鍵特點(diǎn),下列有關(guān)白磷分子的說法正確的是()A.白磷分子中的鍵角為109°28'B.分子中共有4對(duì)共用電子對(duì)C.白磷分子中的鍵角為60°D.分子中有6對(duì)孤電子對(duì)6．下列分子的空間構(gòu)型為平面三角形的是（）A．PCl3 B．BCl3 C．NH3 D．H2O【答案】B【解析】A．PCl3的空間構(gòu)型為三角錐形，A不合題意；B．BCl3的空間構(gòu)型為平面三角形，B符合題意；C．NH3的空間構(gòu)型為三角錐形，C不合題意；D．H2O的空間構(gòu)型為V形結(jié)構(gòu)，D不合題意；故答案為：B。7.儀器分析法對(duì)有機(jī)化學(xué)的研究至關(guān)重要。下列說法錯(cuò)誤的是A．元素分析儀是將有機(jī)物在氧氣中充分燃燒后對(duì)燃燒產(chǎn)物進(jìn)行自動(dòng)分析，以確定有機(jī)物最簡式B．圖-1是有機(jī)物