2.2.1 分子结构的测定和多样性 价层电子对互斥模型-【精讲课】2024-2025学年高二化学同步教学优质课件（人教版2019选择性必修2）

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 第二节 分子的空间结构　 四川省双流棠湖中学 海棠化学备课组 1.通过阅读教材开拓视野，了解分子结构的测定方法。 2.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。 3.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 (重、难点)。 核心素养学习目标 创设情境 H2O CO2 O2 CH4 NH3 X射线衍射仪 质谱仪 红外光谱仪 科学家如何知道分子结构的？ 首先在补铁剂的大情境下，引出检验补铁剂中铁元素价态存在形式的任务 3 任务一 分子结构的测定 【回归教材】阅读教材P41，交流测定分子结构的现代仪器和方法有哪些？ 红外光谱、质谱法、晶体X射线衍射等。 X射线衍射仪 质谱仪 红外光谱仪 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务一 分子结构的测定 【思考交流】阅读教材P41第二自然段，尝试归纳红外光谱的原理。 分子吸收跟它某些化学键的振动频率相同的红外线 红外光谱仪原理示意图 图谱上呈现吸收峰，和谱图库比对 通过量子化学计算 分析分子中含何种化学键或官能团 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务一 分子结构的测定 【典例剖析1】观察右图所示红外光谱图，分析该分子有何种化学键？ 该分子中有3种不同的化学键， 分别是C—H、O—H、C—O。 乙醇的红外光谱 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务一 分子结构的测定 【微项目】以小组为单位，阅读教材P42的“科学·技术·社会”板块，尝试分析其原理。 甲苯分子的质谱图 质荷比= 粒子相对质量 粒子电荷数 质谱仪中分子发生的变化： 分子→带正电荷的分子离子→碎片离子 相对丰度较高，最大质荷比即为相对分子质量 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务一 分子结构的测定 【评价训练1】 如图所示某分子式为C4H8O2的有机物的红外光谱图，则该有机物可能为 A.CH3COOCH2CH3 B.CH3CH2CH2COOH C.HCOOCH2CH2CH3 D.(CH3)2CHCH2COOH √ 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务二 多样的分子空间结构 【交流探讨】观察下列几种简单分子的空间结构模型，尝试从化学式、电子式、结构式、键角、分子的空间结构对以下分子进行分析。 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务二 多样的分子空间结构   化学式 电子式 结构式 键角 分子的 空间结构 三原子 分子 CO2 H2O O==C==O 【思考交流1】尝试从化学式、电子式、结构式、键角、分子的空间结构对以下三原子分子进行分析。 V形(角形) 直线形 180° 107° 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务二 多样的分子空间结构 【思考交流2】尝试从化学式、电子式、结构式、键角、分子的空间结构对以下四原子分子进行分析。   化学式 电子式 结构式 键角 分子的 空间结构 四原子 分子 BF3 NH3 HCHO 120° 107° 120° 平面正三角形 三角锥形 平面三角形 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务二 多样的分子空间结构 【思考交流3】尝试从化学式、电子式、结构式、键角、分子的空间结构对以下五原子分子进行分析。   化学式 电子式 结构式 键角 分子的 空间结构 五原子 分子 CH4 CH3Cl — 109°28′ 正四面体形 四面体形 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务二 多样的分子空间结构 【资料卡片】多种多样的分子空间结构 任务二 多样的分子空间结构 【归纳小结】 分析上表，各种分子的空间结构与 (填序号)有关。 ①原子数目　②键能　③键长　④键角　⑤孤电子对 ①③④⑤ 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务二 多样的分子空间结构 【评价训练1】正误判断 (1)所有的三原子分子都是直线形结构 (2)五原子分子的空间结构都是正四面体 (3)正四面体形的键角均为109°28′ (4)SiCl4、SiH4、 、CH3Cl均为正四面体结构 (5)SF6分子的空间结构为正八面体形 (6)椅式C6H12比船式C6H12稳定 × × × × √ √ 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务二 多样的分子空间结构 【评价训练2】 (1)硫化氢(H2S)分子中，两个H—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==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______(填字母)。 a.两个键之间的夹角为109°28′ b.C—H为极性共价键 c.4个C—H的键能、键长都相等 d.二氯甲烷(CH2Cl2)只有一种(不存在同分异构体) V形 直线形 ad 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务三 价层电子对互斥模型 【思考交流】通过电子式分析为什么CH4是正四面体，NH3是三角锥型？ : : : 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° 【结论】成键电子对、孤对电子对相互排斥，斥力最小，能量最低的，分子稳定。 【问题1】CH4和NH3的成键电子对数有几个？ 【问题2】CH4和NH3的孤电子对数有几个？ 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务三 价层电子对互斥模型 ABn型的分子或离子，中心原子A的价层电子对间存在排斥力，使分子空间结 构总是采取电子对相互排斥最弱的那种结构，斥力最小，能量最低，最稳定。 成键的σ键电子对和未成键的孤电子对 【回归教材】阅读教材P44，交流讨论价层电子对互斥模型是什么？ 【拓展】试分析VSEPR model的得来原因。 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务三 价层电子对互斥模型 【交流讨论】阅读教材P45的案例，思考交流价层电子对如何计算？ 【问题1】中心原子价层电子对数如何计算？ 中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数 【问题2】σ键电子对数如何计算？ 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。 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务三 价层电子对互斥模型 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－离子电荷数(若阴离子则‘+’) x：与中心原子结合的原子数 H2O a x b 6 5＋1 2 3 1 2 【思考交流】阅读教材P45，思考交流中心原子上的孤电子对数如何计算？ 【问题1】公式中的a是什么？ 【问题2】公式中的x是什么？ 【问题3】公式中的b是什么？ 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务三 价层电子对互斥模型 分子或离子 中心原子 a x b 孤电子对数 SO2 S NH3 N N C 【典例剖析】分析几种常见分子或离子的中心原子上的孤电子对数，并填写下表。 6 2 2 1 5 3 1 1 5－1＝4 4 1 0 4＋2＝6 3 2 0 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务三 价层电子对互斥模型 【交流探讨】思考价层电子对数目不同的分子的VSEPR模型有何不同？ 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 三角双锥形 八面体形 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务三 价层电子对互斥模型 【模型应用】VSEPR模型有何应用？ 无孤对电子： 有孤对电子： 价层电子对数 → VSEPR 模型 VSEPR模型即分子空间结构 略去孤对电子，剩下是分子或离子空间结构 预测分子或离子空间结构 【交流探讨】以ABn型分子为例，分析预测分子或离子空间结构的基本思路 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务三 价层电子对互斥模型 分子或 离子 价层电子对数 VSEPR模型及名称 分子或离子 空间结构及名称 CO2 CH4 【典例剖析1】试结合所学分析下列中心原子不含孤电子对的分子，并填写表格。 2 直线形 直线形 3 平面三角形 平面三角形 4 正四面体形 正四面体形 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务三 价层电子对互斥模型 【典例剖析2】试结合所学分析下列中心原子含孤电子对的分子，并填写表格。 分子或 离子 价层电子对数 孤电子对数 VSEPR模型 及名称 分子或离子的 空间结构及名称 NH3 H2O H3O＋ SO2 4 1 四面体形 三角锥形 4 2 四面体形 V形 4 1 四面体形 三角锥形 3 1 平面三角形 V形 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务三 价层电子对互斥模型 【评价训练1】正误判断 (1)分子的VSEPR模型和相应分子的空间结构是相同的 (2)SO2与CO2的分子组成相似，故它们分子的空间结构相同 (3)由价层电子对互斥模型可知SnBr2分子中Sn—Br的键角小于180° (4)根据价层电子对互斥模型可以判断H3O＋与NH3的分子(或离子)的空间结构一致 × × √ √ 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 任务三 价层电子对互斥模型 【评价训练2】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 任务一 ，通过回顾研究无机物性质的模型，引导学生迁移分析，解决复杂问题，培养学生模型认知的化学学科素养。 本课结束 今日作业 第2章 第二节 第1课时 课后作业训练 NHeq \o\al(＋,4) NOeq \o\al(－,3) COeq \o\al(2－,3) NHeq \o\al(＋,4) COeq \o\al(2－,3) H2eq \o(Se,\s\do10(·)) 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) $$