第2章第2节 分子的空间结构（第1课时 价层电子对互斥模型）-2021-2022学年高二化学同步精品学案（人教版2019选择性必修2）

《2021-2022学年高二化学同步精品学案（新人教版选择性必修2）》 第二章 分子结构与性质 第二节　分子的空间结构 第1课时　分子结构的测定和多样性　价层电子对互斥模型 一、分子结构的测定 1．红外光谱在测定分子结构中的应用 （1）原理：分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某 些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现吸收峰。通过和已有谱图库比对，或通过量子化学计 算，可以得知各吸收峰是由哪种化学键、哪种振动方式引起的，综合这些信息，可分析分子中含有何种化学键 或官能团的信息。 （2）红外光谱仪原理示意图 例如，通过红外光谱仪测得某未知物的红外光谱图如下，发现有O—H、C—H、和C—O的震动吸收。可 初步推测该未知产物中含有 。 【科学社会技术】质谱法在测定分子相对分子质量中的应用 它的基本原理是在质谱仪中使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子等粒子。由于生成的离子具有不同的相对质量，它们在高压电场加速后，通过狭缝进入磁场得以分离，在记录仪上呈现一系列峰，化学家对这些峰进行系统分析，便可得知样品分子的相对分子质量。 二、多样的分子空间结构：多原子分子中存在原子的几何学关系和形状，即所谓“分子的空间结构”。 分子类型 化学式 空间结构 结构式 键角 空间填充模型 球棍模型 三原子分子 CO2 直线形 O==C==O 180° H2O V形 105° 四原子分子 CH2O 平面三角形 约120° NH3 三角锥形 107° 五原子分子 CH4 正四面体形 109°28′ 【资料卡片】其他多原子分子的空间结构 三、价层电子对互斥模型(VSEPR model) 1．价层电子对互斥模型：对ABn型的分子或离子，中心原子A的价层电子对之间由于存在排斥力，将使分子的空间 结构总是采取电子对相互排斥最弱的那种结构，以使彼此之间斥力最小，分子或离子的体系能量最低，最稳定。 （1）分子的空间结构是中心原子周围的“价层电子对”相互排斥的结果。 （2）“价层电子对”是指分子中的中心原子与结合原子间的σ键电子对和中心原子的孤电子对。多重键只计其中的σ键电子对，不计π键电子对。 （3）价层电子对的空间结构(即VSEPR模型) 价层电子对数目 2 3 4 互斥 VSEPR模型 直线形 平面三角形 四面体形 2．价层电子对的计算 （1）中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数。 （2） σ键电子对数的计算 由化学式确定，即中心原子形成几个σ键，就有几对σ键电子对。如H2O分子中，O有2对σ键电子对。NH3分子中， N有3对σ键电子对。 （3）中心原子上的孤电子对数的计算：中心原子上的孤电子对数＝(a－xb) ①a表示中心原子的价电子数 ②x表示与中心原子结合的原子数。 ③b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子＝8－该原子的价电子数。 【理解应用】几种分子或离子的中心原子上的价层电子对数 分子或离子 中心原子 a x b 中心原子上的孤电子对数 价层电子对数 SO2 S 6 2 2 1 3 H2O O 6 2 1 2 4 NH3 N 5 3 1 1 4 NH4+ N 4 4 1 0 4 CO32- C 6 3 2 0 3 4．VSEPR模型的应用——预测分子空间结构 由价层电子对的相互排斥，得到含有孤电子对的VSEPR模型，然后，略去VSEPR模型中的中心原子上的孤 电子对，便可得到分子的空间结构，即分析的思路如下： 价层电子对数VSEPR模型分子或离子的空间结构。 分子或离子 σ键电子对数 孤电子对数 VSEPR模型及名称 分子(或离子)的空间结构及名称 CO2 2 0 CO 3 0 CH4 4 0 NH3 3 1 H2O 2 2 SO2 2 1 〔注意事项〕 （1）若ABn型分子中，A与B之间通过两对或三对电子(即通过双键或三键)结合而成，则价层电子对互斥模型把双 键或三键作为一对电子对看待。 （2）由于孤电子对有较大斥力，含孤电子对的分子的实测键角几乎都小于VSEPR模型的预测值。 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。 （3）价层电子对互