2.2.1分子结构的测定和多样性　价层电子对互斥模型 讲义 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

2.2.1分子结构的测定和多样性价层电子对互斥模型 【核心素养发展目标】 1.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 2.知道分子的结构可以通过波谱等技术进行测定 3.理解价层电子对互斥理论的含义，能够根据价层电子对互斥理论判断简单分子或离子的空间结构 【主干知识梳理】 一、分子结构的测定 早年科学家主要靠对物质的化学性质进行系统总结得出规律后进行推测，现代科学家应用了许多测定分子结构 的现代仪器和方法，如红外光谱、晶体X射线衔射等 1.红外光谱在测定分子结构中的应用 ()红外光谱工作原理：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，分了 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 虹外门 检测仪 棱镜 数外 品 光语 红外图语 2.质谱法在测定分子相对分子质量中的应用 ()质谱仪的工作原理：现代化学常利用质谱仪测定分子的相对分子质量。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 (2)质荷比：分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷的比值。用质谱法测定分子的相对分子质量，在质谱图中 质荷比最大的数据代表所测物质的相对分子质量。如：由图可知，样品分子的相对分子质量为46 相100 31 CHOH 45 CH.CH-OH 90 46 CH.CH.OH 20304050荷比 【对点训练1】 1.可以准确判断有机物分子中含有哪些宫能团的分析方法是() A.核磁共振氢谱 B.质谱 C.红外光谱 D.紫外光谱 2.2002年诺贝尔化学奖获得者的贡献之一是发明了对有机分子的结构进行分析的质谱法。它的方法是让极少量 (10一9g左右)的化合物通过质谱仪的离子化室使样品分子大量离子化，少量分子碎裂成更小的离子。如CH 离子化后可得到CH十6、C2H+5、CH十4..然后测定其质荷比B。设H+的质荷比为1，某有机物样品的质 荷比如图（假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子多少有关），则该有机物可能( ) 信号强度 21416 质比() A.CHOH B.CHg C.CH4 D.CH 二、多样的分子空间结构 单原子分子（稀有气体分子、双原子分子不存在空间结构，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 1.三原子分子 化学式 电子式 结构式 键角 空间填充模型 球棍模型 空间结构名称 C02 O::C::O 0-C-0 180° D 0-0-0 直线形 H2O H:O:H 1050 Oo V形 H H 2. 四原子分子 化学式 电子式 结构式 键角 空间填充模型 球棍模型 空间结构名称 H 0 CH2O 约120° a H:C:H d 平面三角形 H H NH3 107 H:N H HHH o80 三角锥形 3. 五原子分子 化学式 电子式 结构式 键角 空间填充模型 球棍模型 空间结构名称 H CH H:C:H 109°28 正四面体形 H ci: CCL :ci:c:ci: 10928 不 正四面体形 d 4.其他多原子分子的空间结构 8 P● P.O 椅式CHa 船式CH 【对点训练2】 1.下列分子的空间结构模型正确的是() A.CO2的空间结构模型： B.H2O的空间结构模型： 00-0 C.NH3的空间结构模型： D.CH4的空间结构模型： 2.(1)硫化氢H2S分子中，两个H一S的夹角接近90°，说明H2S分子的空间结构为 (2)二硫化碳(CS2)分子中，两个C一S的夹角是180°，说明CS2分子的空间结构为 (3)能说明CH4分子不是平面四边形，而是正四面体结构的是 a.两个键之间的夹角为10928 b.CH为极性共价键 c,4个C一H的键能、键长都相等 d.二氯甲烷(CHC)只有一种（不存在同分异构体） 三、价层电子对互斥模型(VSEPR model) 1.价层电子对互斥理论的基本内容：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 (1)对AB型的分子或离子，中心原子A的价层电子对（包括成键的σ键电子对和未成键的孤电子对）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 (2)分子中的价层电子对由于斥力作用，而