2.2.1分子结构的测定和多样性　价层电子对互斥模型 课件 2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

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 第二章　分子结构与性质 P4O6 SF6 NH3 P4 一些分子的空间结构模型 肉眼不能看到分子，那么，科学家是怎样知道分子的结构的呢？ 新课导入 红外光谱仪 质谱仪 X射线衍射仪 一、分子结构的测定 一、分子结构的测定 1．红外光谱——化学键/官能团 原理：分子吸收跟它某些化学键的振动频率相同的红外线，图谱上呈现吸收峰。通过和谱图库比对，或通过量子化学计算，分析分子中含何种化学键或官能团。 红外光谱仪原理示意图 谱图分析：某未知物分子式为C2H6O，通过红外光谱（如图）可以监测到O—H、C—H、C—O键的振动吸收，推测其结构。 相对分子质量＝最大质荷比 有机分子离子或碎片离子的相对质量与电荷数的比值，即质荷比。质谱图中质荷比的最大值等于样品分子的相对分子质量（与相对丰度无关）。 2. 质谱法在测定分子相对分子质量中的应用 一、分子结构的测定 2.如图有机物A质谱图，则A的相对分子质量是 A.29　B.43　C.57　D.72 √ 1.下列关于红外光谱法测定分子结构的说法中，不正确的是(　） A.红外线透过分子时,分子会吸收特定频率的红外线 B.分子中原子是固定不动的 C.红外光谱法可初步判断有机物分子中基团的种类 D.所用仪器为红外光谱仪 B 典例精讲 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。 单原子分子(稀有气体分子)、双原子分子不存在空间结构 三原子分子 化学式 电子式 分子的空间结构模型 结构式 键角 CO2 H2O O=C=O 直线形 V形 180◦ 105◦ 四原子分子 化学式 电子式 分子的空间结构模型 结构式 CH2O NH3 平面三角形 三角锥形 键角 约120◦ 107◦ 二、多样的分子空间结构 五原子分子 化学式 电子式 分子的空间结构模型 结构式 CH4 CCl4 正四面体形 正四面体形 键角 109°28′ 109°28′ 二、多样的分子空间结构 其他多原子分子的空间结构 P4O6 SF6 P4 P4O10 C60 S8 椅式C6H12 船式C6H12 二、多样的分子空间结构 美丽的化学结构 ——换一种方式打开化学世界 腺嘌呤晶体 五叶结分子 绿宝石晶体 准晶 DNA 病毒 DNA宇宙飞船 左翼尾翼右翼 拓展延伸 三、价层电子对互斥模型 通过电子式分析为什么CH4是正四面体，NH3是三角锥型？ 问题思考 : : : H N H : H : : : H C H : H H 成键电子对数：孤电子对： 4 3 0 1 .. .. 109°28′ 107° 成键电子对、孤对电子对相互排斥， 当斥力最小，能量最低，分子稳定。 1．价层电子对互斥模型(VSEPR模型) 三、价层电子对互斥模型 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。 价层电子对 相互排斥 彼此远离 能量最低、最稳定 σ键电子对 中心原子上的孤电子对 价层电子对 VSEPR模型： 价层电子对数目： 2 3 4 5 6 直线形 平面三角形 正四面体形 三、价层电子对互斥模型 三角双锥形 八面体形 1．价层电子对互斥模型(VSEPR模型) 14 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，就有几个σ键电子对。 如H2O分子中， O有2个σ键电子对，NH3分子中， N有3个σ键电子对。 (3)中心原子上的孤电子对数的计算 ①根据电子式确定 三、价层电子对互斥模型 0对 1对 2对 (3)中心原子上的孤电子对数的计算 ②中心原子上的孤电子对数＝(a－xb) a：中心原子的价电子数 b：与中心原子结合的原子最多能接受的电子数 (H为1，其他原子为“8－该原子的价电子数） 主族元素：原子最外层电子数 阳离子：a＝中心原子价电子数－离子的电荷数 阴离子：a＝中心原子的价电子数＋离子的电荷数 x：与中心原子结合的原子数 H2O a x b 6 5＋1 2 3 1 2 三、价层电子对互斥模型 6－1 3 1 H3O+ 导思 填写下表： 分子或离子 中心原子 a x b 中心原子上的孤电子对数 SO2 ___ ___ ___ ___ ___ NH3 ___ ___ ___ ___ ___ ___ ________ ___ ___ ___ ___ ________ ___ ___ ___ ___ ________ ___ ___ ___ S 6 2 2 1 N 5 3 1 1 N 5－1＝4 4 1 0 N 5＋1＝6 3 2 0 C 4＋2＝6 3 2 0 孤电子对数＝(a－xb) 价层电子对互斥模型 略去孤电子 分子（或离子）的空间结构 价层电子对数 VSEPR模型与分子的空间结构一致。 中心原子有孤电子对的分子： 中心原子无孤电子对的分子： 先判断VSEPR模型，后略去孤电子对，得到分子的空间结构。VSEPR模型与分子的空间结构不一致。 3．VSEPR模型的应用——预测分子或离子空间结构 σ键电子对数 中心原子上的 孤电子对数 + （1）基本思路：ABn型分子 分子 或离子 σ键 数目 孤电子对数 中心原子价层电子对数 VSEPR模型 VSEPR 模型名称 分子或离子的空间结构 分子或离子的空间结构名称 CO2 CH4 2 3 4 0 0 0 直线形 平面三角形 正四面体形 直线形 平面三角形 正四面体形 （2）实例分析： ①中心原子无孤电子对的分子或离子 目标二 价层电子对互斥模型的应用——预测分子空间结构 2 3 4 3．VSEPR模型的应用——预测分子或离子空间结构 （2）实例分析： ②中心原子有孤电子对的分子 分子 或离子 σ键 数目 孤电子对数 中心原子价层电子对数 VSEPR模型 VSEPR 模型名称 分子或离子的空间结构 分子或离子的空间结构名称 NH3 H2O SO2 2 2 2 1 1 3 四面体形 V形 V形 四面体形 平面三角形 三角锥形 【特别提醒】价层电子对互斥模型不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子。 4 4 3 3．VSEPR模型的应用——预测分子或离子空间结构 电子对之间的排斥与分子空间结构 (1)由于孤电子对有较大斥力，含孤电子对的分子的实测键角几乎都小于VSEPR模型的预测值。 (2)价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律：孤电子对与孤电子对＞孤电子对与成键电子对＞成键电子对与成键电子对。 (3)随着孤电子对数目的增多，成键电子对与成键电子对之间的斥力减小，键角也减小。 归纳拓展 【特别提醒】若ABn型分子中存在双键或三键，则价层电子对互斥模型把双键或三键作为一个电子对看待。 思考交流 【能力提升】用价层电子对互斥模型完成下列问题(加“·”的原子为中心原子)。   σ键电子对数 孤电子对数 空间结构                                           2 2 V形 2 2 V形 3 1 三角锥形 2 1 V形 4 0 正四面体形 2 2 V形 2 2 V形 三、价层电子对互斥模型 自我测试 1.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，空间结构是平面三角形 C.键角为60°的分子，空间结构可能是正四面体形 D.键角为90°～109°28′之间的分子，空间结构可能是V形 √ 自我测试 2.(2023·山西大同高二期中)VSEPR模型可用来预测分子的空间结构。下列微粒的VSEPR模型与其粒子的空间结构不一致的是（ ） √ A.SO3　　　　B.O3　　　　C.OF2　　　　D.NH3 √ 3.经过X射线衍射实验发现，I3AsF6中存在　，下列粒子的VSEPR模型与空间结构都与　相同的是（ ） NOeq \o\al(－,3) eq \o(S,\s\do10(·))Cl2 eq \o(P,\s\do10(·))Cl3 eq \o(S,\s\do10(·))O2 eq \o(S,\s\do10(·))Oeq \o\al(2－,4) eq \o(O,\s\do10(·))F2 eq \o(Cl,\s\do10(·))Feq \o\al(＋,2) H2eq \o(Se,\s\do10(·)) A.SO2 B.NHeq \o\al(＋,4) C.HCN D.ClOeq \o\al(－,4) Ieq \o\al(＋,3) Ieq \o\al(＋,3) $$