2.2分子的空间结构2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）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 1.了解常见的分子结构测定方法。 2.认识共价分子结构的多样性和复杂性。 3.学会用价层电子对互斥模型来判断分子的空间结构。 4.了解杂化轨道理论的基本内容 知识点一 分子结构的测定和多样的分子空间结构。 知识点二 价层电子对互斥模型。 知识点三 杂化轨道理论。 知识点一 分子结构的测定和多样的分子空间结构 一、分子结构的测定 1.红外光谱仪：通过红外光谱仪测得某未知物的红外光谱图，分析出分子中含有的化学键或官能团。 （1）测定原理：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）测定过程：红外光谱图分析吸收峰与谱图库对比推断分子所含的官能团和化学键 （3）红外光谱图：表明有机物分子中含有何种化学键或官能团。 （4）用途：确定官能团和化学键的类型。 2.质谱仪：现代化学常利用质谱仪测定分子的相对分子质量。 （1）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）测定过程：待测物分子离子、碎片离子电场加速磁场偏转质谱图 （3）质荷比：分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷的比值。 （4）质谱法应用：测定相对分子质量，即：由于相对质量越大的分子离子的质荷比越大，达到检测器需要的时间越长，因此谱图中的质荷比最大（最右边）的就是未知物的相对分子质量，注意：当“质”为该有机物的相对分子质量，“荷”为一个单位电荷时，质荷比的最大值即为该有机物的相对分子质量——质谱图中最右边的数据。 【归纳总结】 1.用红外光谱仪测定化学键或官能团信息，大多数已知化合物的红外谱图已建成数据库，通过对比便可得到确认。 2.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（最右边的数据）代表所测物质的相对分子质量。 二、多样的分子空间结构 1.三原子分子的空间结构——直线型和V形（又称角形）(AB2型) 化学式 电子式 结构式 键角 空间结构模型 空间结构名称 CO2 O=C=O 180º 直线型 H2O 105º V形 2.四原子分子常见的空间结构——平面三角形和三角锥形(AB3型) 化学式 电子式 结构式 键角 空间结构模型 空间结构名称 CH2O 约120º 平面三角形 NH3 107º 三角锥形 3.五原子分子常见的空间结构——四面体形(AB4型) 化学式 电子式 结构式 键角 空间结构模型 空间结构名称 CH4 109º28´ 正四面体形 4.其他多原子分子的空间结构 【归纳总结】 1.四原子分子的空间结构大多数为平面三角形和三角锥形，也有的为直线形(如C2H2)、正四面体形(如P4)等。 2.常见直线形分子：双原子分子、CO2(O=C=O)、HCN(H—C≡N)、乙炔(H—C≡C—H)。 3.AB4型分子或离子：CX4(X为卤素原子或氢原子)、SiCl4、SiH4、NH4+、SO2-4为正四面体形。 【例1】2013年诺贝尔化学奖授予美国科学家马丁·卡普拉斯、迈克尔·莱维特、阿里耶·瓦谢勒，以表彰他们“在开发多尺度复杂化学系统模型方面所做的贡献”。这种用电脑取代木棒作试验模型，催生了现代化学研究手段的一次新飞跃。下列不属于现代化学对物质结构进行研究的手段的是(　　) A．X射线 B．天平 C．质谱 D．核磁共振 【例2】下列有关键角与分子空间结构的说法不正确的是 (　　) A．键角为180°的分子，空间结构是直线形 B．键角为120°的分子，空间结构不一定是平面三角形 C．空间结构是正四面体形，键角一定是109°28′ D．键角在90°～109°28′的分子，空间结构可能是V形 【变式1】现代化学常用的测定分子的相对分子质量的方法是 A．质谱法 B．晶体X射线衍射法 C．核磁共振氢谱法 D．红外光谱法 【变式2】下列分子或离子中，空间结构是平面三角形的是(　　) A.CH4　　　B．NH　　　C．HCHO　　　D．CO2 知识点二 价层电子对互斥模型 一、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“ ”相互排斥的结果。价层电子对是指分子中的 与结合原子间的 和中心原子上的 。多重键只计其中的σ键电子对，不计π键电子对。 1.当中心原子的价电子全部参与成键时，为使价电