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 2024-2025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 + 价层电子对互斥模型 第二章 分子结构与性质 分子结构的测定 X射线衍射仪 质谱仪 红外光谱仪 现代分子结构测定仪器 用于分析分子中 化学键、官能团的种类 用于测定分子的 相对分子质量 用于分析 晶体结构 分子结构的测定 ①、红外光谱法测定分子结构 分子结构的测定 ①、红外光谱仪原理 分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动。 化学键就像弹簧，通过键的震动化解原子间的伸缩振动， 从而保持物质的状态。 震动需要能量，因此分子会吸收跟它某些 化学键的振动频率相同的红外线 图谱上呈现吸收峰， 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 分子结构的测定 ②、质谱法测定分子结构 分子结构的测定 ②、质谱法原理 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 生成的离子具有不同的相对质量 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 分析丰度与质核比，判断相对分子质量 质荷比= 粒子相对质量 粒子电荷数 甲苯分子的质谱图 相对丰度较高，最大质荷比即为相对分子质量 多样的分子空间结构 分子空间结构多样 与原子数目、键长、键角、孤电子对、分子稳定性均相关。 7 多样的分子空间结构 常见的分子构型   化学式 结构式 键角 分子的 空间结构 三原子 分子 CO2 H2O O=C=O V形 直线形 180° 107° 四原子 分子 NH3 BF3 HCHO B F F F O H H N H H H C= H H O 120° 107° 120° 平面正三角形 三角锥形 平面三角形 8 多样的分子空间结构 常见的分子构型   化学式 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 9 价层电子对互斥模型 价层电子对互斥模型（VSEPR） 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（即：价层电子对之间尽可能远离） 斥力最小，能量最低，最稳定。 价层电子对 = σ键 + 孤电子对 2 1 中心原子上孤电子对数＝ ( a – xb ± c ) a = 中心原子最外层电子数 = 主族序数 x = 与中心原子结合的原子数 b = 其他原子的可接受电子数 = 8-族序数 （H=1） c = 离子所带电荷数（阴加阳减） 10 价层电子对互斥模型 思考1 计算CO2、SO2、H2O、NH3 、CH4的σ键数、孤电子对数与价层电子对数 分子 CO2 SO2 H2O NH3 CH4 σ键数 孤电子对数 价电子对数 2 2 2 4 3 0 1 2 0 1 2 3 4 4 4 思考2 计算CO32-、SO42-、 H3O+、NH4+ 的σ键数、孤电子对数与价层电子对数 离子 CO32- SO42- H3O+ NH4+ σ键数 孤电子对数 价电子对数 3 4 3 4 0 0 1 0 3 3 4 4 11 价层电子对互斥模型 价层电子对数 VSEPR 模型 σ键+孤电子对 空间结构 键角 n=2 n=3 n=4 直线形 平面三角形 四面体形 VSEPR模型 与 分子/离子空间结构 2+0 直线形 3+0 2+1 平面三角形 V形 4+0 3+1 2+2 正四面体形 三角锥形 V形 180° 120° 109°28′ 价层电子对=5 VSEPR模型为：三角双锥 价层电子对=6 VSEPR模型为：八面体形 12 价层电子对互斥模型 思考3 分析CO2、SO2、H2O、NH3 、CH4的VSEPR模型与分子空间结构 分子 CO2 SO2 H2O NH3 CH4 σ键数+孤电子对 VSEPR模型 空间结构 2+0 2+1 2+2 4+0 3+1 直线形 平面三角形 四面体形 四面体形 四面体形 直线形 V形 V形 正四面体形 三角锥形 思考4 分析CO32-、SO42-、 H3O+、NH4+ 的VSEPR模型与离子空间结构 离子 CO32- SO42- H3O+ NH4+ σ键数+孤电子对 VSEPR模型 空间结构 3+0 4+0 3+1 4+0 平面三角形 四面体形 四面体形 四面体形 平面三角形 正四面体形 正四面体形 三角锥形 13 价层电子对互斥模型 价层电子对互斥理论的注意事项 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。 ③、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。 ②、孤电子对与成键电子对（共价键）相互排斥，影响键角。 规律为：孤电子对越多 → 对键的斥力越大 → 键角越小 14 价层电子对互斥模型 思考5 ①、标出CH4、NH3、H2O的键角 ②、CH4、NH3、H2O的VSEPR模型均为四面体形，为什么分子内键角不同，且越来越小？ CH4 H2O NH3 CH4 109°28′ NH3 107° H2O 105° H2O中含有两对孤电子对，NH3中含有一对孤电子对，CH4中不含孤电子对。 孤电子对排斥共价键，使键角缩小 15 【例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 × × √ √ 课堂练习 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。 【例2】用价层电子对互斥模型(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间结构，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是(　　) A．SO2、CS2、HI 都是直线形的分子 B．BF3键角为120°，SnBr2 键角大于120° C．CH2O、BF3、SO3 都是平面三角形的分子 D．PCl3、NH3、PCl5 都是三角锥形的分子 课堂练习 C 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。 【例3】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109°28′ B．分子中共有4对共用电子对 C．白磷分子的键角为60° D．分子中有6对孤电子对 C 课堂练习 $$