2.2 分子的空间结构（第1课时 多样分子的空间结构及测定）-【核心素养目标】2023-2024学年高二化学同步精品课件（人教版2019选择性必修2）

第二节 分子的空间结构　 第1课时 多样分子的空间结构及测定 人教版选择性必修2 榆次一中 李金虎 学习目标 1. 知道分子的结构是可以测定的，红外光谱技术是测定物质结构的基本方法；能说明红外光谱等实验手段在物质结构研究中的应用。 2. 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。能借助实物模型等建立对分子的空间结构的直观认识。 学习目标 1. 学习通过各种仪器、方法测定分子的结构，培养学生“科学精神和社会责任”的学科素养。 2. 学习分子多样性的结构特点，培养学生“宏观辨识与微观探析”的学科素养。 素养目标 分子世界是如此异彩纷呈，美不胜收，常使人流连忘返。 肉眼不能看到的分子，那么，科学家是怎样知道分子的结构的呢？ 情境引入 教学过程 一、分子结构的测定 分子结构 如今，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、质谱法、晶体X射线衍射等。 早年的科学家主要靠对物质的化学性质进行系统总结得出规律 推测 测定 教学过程 1.红外光谱测定—— 分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。原子与原子结合依靠的是原子间的化学键，这些化学键就像弹簧，通过震动来化解原子间的伸缩振动，从而保持物质的状态。 测定分子的化学键和官能团 教学过程 分子振动需要能量，所以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，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，可分析出分子中含有何种化学键或官能团的信息。 1.红外光谱测定 教学过程 例如，通过红外光谱仪测得某未知物的红外光谱图如图所示，发现有Ｏ—Ｈ、C—Ｈ和C—Ｏ的振动吸收。因此，可以初步推测该未知物中含有羟基。 教学过程 用红外光谱法测定分子结构 教学过程 2.质谱法测定——测定分子的相对分子质量 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。 教学过程 例如，图2-9的纵坐标是相对丰度（与粒子的浓度成正比），横坐标是粒子的相对质量与其电荷数之比 ， 简称质荷比。化学家通过分析得知， ＝92的峰是甲苯分子的正离子（C6H5CH3+ ）， ＝91的峰是丢失一个氢原子的甲苯正离子（C6H5CH2+）， ＝65的峰是分子碎片……因此，便可推测被测物的相对分子质量是92，该物质是甲苯（C6H5CH3）。 教学过程 用质谱法测定分子的相对分子质量 教学过程 二、多样的分子空间结构 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。 如，三原子分子的空间结构有直线形和Ｖ形（又称角形）两种。CO2 呈直线形，而H2O呈Ｖ形，两个H—O的键角为105°。 教学过程 大多数四原子分子采取平面三角形和三角锥形两种空间结构。例如，甲醛（CH2O）分子呈平面三角形，键角约120° ；氨分子呈三角锥形，键角107° 教学过程 五原子分子的形状更多，最常见的是四面体形，如甲烷，键角为109°28′，其结构式上加的虚线表明氢原子的几何关系 教学过程 其他分子： 设H＋的质荷比为β，某有机物样品的质荷比如图所示(假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子的多少有关)，则该有机物可能是(　　) A．甲醇(CH3OH) B．甲烷 C．丙烷 D．乙烯 典例1． 【答案】B　 课堂练习 典例2． 【答案】B　 课堂练习 某化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图有C—H键、O—H键、C—O键的振动吸收，该有机物的相对分子质量是60，其核磁共振氢谱只有3组峰，则该有机物的结构简式是(　　) A．CH3CH2OCH3 B．CH3CH(OH)CH3 C．CH3CH2CH2OH D．CH3CH2CHO 典例3． 【答案】C　 课堂练习 在白磷(P4)分子中，4个P原子分别处在正四面体的四个顶点，结合有关P原子的成键特点，下列有关白磷的说法正确的是(　　) A．白磷分子的键角为1