2.2.1 分子结构的测定和多样性　价层电子对互斥模型 -2023-2024学年高二化学同步教学讲与练（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 第1课时 分子结构的测定和多样性　价层电子对互斥模型 课程标准 核心素养目标 1.了解分子结构的测定方法。通过对典型分子空间结构的学习，认识微观结构对分子空间结构的影响，了解共价分子结构的多样性和复杂性。 2.通过对价层电子对互斥模型的探究，建立解决复杂分子结构判断的思维模型。 1．通过学习价层电子对互斥模型、杂化轨道理论来判断简单分子或离子的构型，培养学生“证据推理和模型认知”的学科素养。 2．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。 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 、 等。 1．红外光谱在测定分子结构中的应用 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．质谱法在测定分子相对分子质量中的应用 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。 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 空间结构 空间结构名称 CO2 O==C==O 180° H2O 105° 2.四原子分子 化学式 电子式 结构式 键角 空间结构 空间结构名称 CH2O 约120° NH3 107° 3．五原子分子 化学式 电子式 结构式 键角 空间结构 空间结构名称 CH4 109°28′ CCl4 109°28′ 4.其他多原子分子的空间结构 三、价层电子对互斥模型 1．价层电子对互斥模型(VSEPR model)：对ABn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．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 对σ键电子对。NH3分子中， N有 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； 对主族元素：a＝ ； 对于阳离子：a＝ ； 对于阴离子：a＝ 。 ②x表示与 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＝ 。 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 VSEPR模型： 　 　　 探究一　VSEPR模型的应用 (1)用VSEPR模型推测下列分子或离子的空间结构。 ①HCN(H—C≡N)：　　　　　　； ②AlBr3(共价分子)：　　　　　　； ③CO：　　　　　　； ④SO：　　　　　　。 (2)按要求写出第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式。 ①平面三角形分子：　　　　　　； ②三角锥形分子：　　　　　　； ③四面体形分子：　　　　　　。 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。 (1)中心原子不含孤电子对 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 直线形 直线形 CO 3 0 平面三角形