第2章 第2节 第1课时 分子结构的测定 多样的分子空间结构 价层电子对互斥模型（Word教参）-【优化指导】2022-2023学年新教材高中化学选择性必修2（人教版2019）

第二节　分子的空间结构 第1课时　分子结构的测定　多样的分子空间结构价层电子对互斥模型 课程标准 核心素养目标 1．知道分子的结构可以通过波谱、X射线衍射等技术进行测定。 2．结合实例了解共价分子具有特定的空间结构，并可运用相关理论和模型进行解释和预测。 结合实例了解共价分子具有特定的空间结构，体会共价分子的多样性和复杂性；运用价层电子对互斥模型预测简单分子的空间结构，发展模型认知能力。(证据推理与模型认知) [对应学生用书P41] 知识点一 分子结构的测定和多样的分子空间结构 1．分子结构的测定 (1)红外光谱 ①基本原理 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。 ②具体应用 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，可分析出分子中含有何种化学键或官能团的信息。 (2)用质谱法测定分子的相对分子质量 ①基本原理 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。 ②具体应用 在质谱图中，最右侧分子离子的最大质荷比(粒子的相对质量与其电荷数之比)对应该物质的相对分子质量。 2．多样的分子空间结构 (1)分子的空间结构 大多数分子是由两个以上原子构成的，于是分子就有了原子的几何学关系和形状，这就是分子的空间结构。 (2)常见的分子空间结构 分子的空间结构 示例 分子的空间结构模型 键角 三原子分子 直线形 CO2 180° V形 H2O 105° 四原子分子 平面三角形 CH2O (甲醛) 120° 三角锥形 NH3 107° 五原子分子 四面体形 CH4 109°28′ 知识点二 价层电子对互斥模型 1．价层电子对互斥模型的基本观点 (1)价层电子对互斥模型认为，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)VSEPR的“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上的孤电子对。多重键只计其中的σ键电子对，不计π键电子对。 2．利用价层电子对互斥模型推测分子(或离子)的空间结构 (1)确定分子(或离子)的中心原子的价层电子对数 ①计算公式：中心原子的价层电子数＝σ键电子对数＋孤电子对数。 ②确定σ键电子对数：σ键电子对数可由分子式确定，σ键电子对数＝与中心原子成键的原子数。例如，NH3的中心原子为N，N与3个H原子成键，则N有3个σ键电子对。 ③确定中心原子上的孤电子对数：中心原子上的孤电子对数＝(a－xb)，式中a为中心原子的价电子数(对于主族元素等于原子的最外层电子数)；x为与中心原子结合的原子数；b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数(氢为1；其他原子为“8减去该原子的价电子数”)。 例如，SO2的中心S原子的价层电子对数＝2＋×(6－2×2)＝2＋1＝3。 (2)确定VSEPR模型的空间结构 根据分子(或离子)中心原子的价层电子对的相互排斥，得到含有孤电子对的分子的VSEPR模型。为使价层电子对之间的斥力最小，就要求尽可能采取对称的结构。 价层电子对数 2 3 4 5 6 VSEPR模型 VSEPR 空间结构 直线形 平面三角形 四面体形 三角双锥形 八面体形 (3)确定分子(或离子)的空间结构 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。 中心原子上的价层电子对数 VSEPR模型 VSEPR 模型名称 中心原子的 孤电子对数 示例 分子或离子 的空间结构 分子或离子的空间结构名称 2 直线形 0 CO2 直线形 3 平面 三角形 0 CO 平面三角形 1 SO2 V形 4 四面体形 0 CH4 正四面体形 1 NH3 三角锥形 2 H2O V形 电子对之间的排斥与分子的空间结构 (1)当中心原子的价层电子对包含孤电子对，且成键电子对中也有多重键时，它们之间的斥力不同，会对分子的空间结构产生影响。 (2)通常，多重键、成键电子对与孤电子对的斥力大小顺序可定性地表示为三键－三键>三键－双键>双键－双键>双键－单键>单键－单键。 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。 [对应学生用书P43] 探究一　运