内容正文:
高中化学 选择性必修2
赢在微点 轻松课堂 化学
第二章
分子结构与性质
第二节 分子的空间结构
第1课时 分子的空间结构
和价层电子对互斥模型
第二节 第1课时 分子的空间结构和价层电子对互斥模型
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稳健启程 新知初步构建
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红外光谱
振动频率
吸收峰
化学键
官能团
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直线
V
180°
直线形
105°
V形
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平面三角
三角锥
120°
平面
三角形
107°
三角
锥形
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四面体
109°28'
正四
面体形
109°28'
正四
面体形
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排斥
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原子的最外层电子数
中心原子的价电子数-离子所带电荷数
中心原子的价电子数+离子所带电荷数
中心原子
8减去该原子的价电子数
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孤电子对
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跟随名师 探究核心考点
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正四面体形
平面三角形
C
C
BF3
NF3
CF4
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沙场点兵 放飞激情梦想
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平面三角形
V形
直线形
V形
平面三角形
直线形
<
<
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新课程标准
核心素养
1.认识共价分子结构的多样性和复杂性。
2.理解价层电子对互斥模型的含义。
3.能根据有关理论判断简单分子或离子的空间结构。
1.宏观辨识与微观探析: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,了解共价分子空间结构的多样性和复杂性。
2.证据推理与模型认知:通过对价层电子对互斥模型的探究,建立解决复杂分子空间结构判断的思维模型。
知|识|梳|理
知识点一 分子结构的测定
1.现代测定分子结构的方法。
科学家应用 、晶体X射线衍射等方法测定分子的结构。
2.红外光谱的工作原理。
(1)原理。
红外线透过分子时,分子会吸收跟它的某些化学键的 相同的红外线,再记录到图谱上呈现 。通过和已有谱图库比对,或通过量子化学计算,可以得知分子中含有何种 或 的信息。
(2)示意图。
微判断(正确的画“√”,错误的画“×”)
1.用红外光谱测定某有机物分子的相对分子质量。 ( )
2.用红外光谱测定有机物分子中的化学键或官能团。 ( )
3.用X射线衍射实验测分子中的键长和键角。 ( )
知识点二 多样的分子空间结构
1.三原子分子的空间结构有 形和 形两种,如
2.四原子分子大多数采取 形和 形两种空间结构,如
3.五原子分子的可能空间结构更多,最常见的是 形,如
微思考
1.四原子分子都是平面三角形或三角锥形吗?
2.空间结构相同的分子,其键角完全相同吗?
提示:不是。H2O2分子的结构类似于一本打开的书,两个氧原子在两页书的交接处,两个氢原子分别在翻开的书的两页上。而白磷(P4)分子为正四面体形。
微判断(正确的画“√”,错误的画“×”)
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形。 ( )
3.正四面体形的键角均为109°28'。 ( )
4.SiCl4、SiH4、N、CH3Cl均为正四面体形结构。 ( )
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。 ( )
知识点三 价层电子对互斥模型
1.价层电子对互斥模型。
分子的空间结构是“价层电子对”相互 的结果。
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
个σ键电子对。NH3分子中,N有 个σ键电子对。
3.VSEPR模型的应用——预测分子空间结构。
(1)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 ,便可得到分子的空间结构。
(2)常见分子或离子的空间结构。
①中心原子不含孤电子对。
分子或
离子
价层电
子对数
VSEPR模型
及名称
分子或离子的
空间结构及名称
CO2
直线形
直线形
C
平面三角形
平面三角形
CH4
正四面体形
正四面体形
②中心原子含孤电子对。
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
四面体形
三角锥形
H2O
四面体形
V形
H3O+
四面体形
三角锥形
SO2
平面三角形
V形
微思考
1.价层电子对的VSEPR模型与分子的空间结构一定一致吗?什么时候一致?
2.试解释CH4键角(109°28')、NH3键角(107°)、H2O键角(105°)依次减小的原因。
提示:不一定,中心原子有孤电子对时,二者结构不一致;当中心原子无孤电子对时,二者结构一致。
提示:CH4分子中的C原子上没有孤电子对,NH3分子中N原子上有1个孤电子对,H2O分子中O原子上有2个孤电子对,对成键电子对的排斥作用增大,故键角依次减小。
微判断(正确的画“√”,错误的画“×”)
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。 ( )
探究 利用价层电子对互斥模型判断分子(或离子)的空间结构
1.(1)判断流程。
(2)常见分子的VSEPR模型和分子的空间结构。
σ键电
子对数
孤电子
对数
价层电
子对数
电子对的
排列方式
VSEPR
模型
分子的
空间结构
实例
2
0
2
直线形
直线形
HgCl2、BeCl2、CO2
3
0
3
平面
三角形
平面三角形
BF3、BCl3
2
1
V形
SO2、PbCl2
4
0
4
四面
体形
正四面体形
CH4、CCl4
3
1
三角锥形
NH3、NF3
2
2
V形
H2O
【例】 (1)利用VSEPR模型推断分子或离子的空间结构。
Cl: ; AlBr3(共价分子): 。
(2)有两种活性反应中间体,它们的粒子中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种粒子的球棍模型,写出相应的化学式。
; 。
(3)按要求写出由第二周期非金属元素的原子构成的中性分子的化学式。
平面三角形分子: ,三角锥形分子: ,四面体形分子: 。
解析 (1)Cl是AB4型离子,σ键电子对数是4,孤电子对数为0,呈正四面体形。AlBr3是AB3型分子,价层电子对数是3,孤电子对数为0,是平面三角形。(2)AB3型分子或离子中,中心原子无孤电子对时呈平面三角形,有1个孤电子对时呈三角锥形,所以题给两种粒子分别是C、C。(3)由第二周期非金属元素构成的中性分子中,呈三角锥形的是NF3,呈平面三角形的是BF3,呈四面体形的是CF4。
【变式训练】
用价层电子对互斥模型预测H2S和NH3的空间结构,下列说法正确的是 ( )
A.直线形;三角锥形 B.V形;三角锥形
C.直线形;平面三角形 D.V形;平面三角形
1.下列说法中,正确的是 ( )
A.由分子构成的物质中一定含有共价键
B.形成共价键的元素不一定是非金属元素
C.正四面体结构的分子中的键角一定是109°28'
D.CO2和SO2都是直线形分子
解析 由分子构成的物质中不一定有共价键,如He,A项错误;AlCl3中Al与Cl间以共价键结合,但Al为金属元素,B项正确;P4为正四面体结构,键角为60°,C项错误;CO2分子的中心原子无孤电子对,CO2分子的空间结构为直线形,而SO2分子的中心原子有孤电子对,SO2的空间结构为V形,D项错误。
2.用价层电子对互斥模型判断SO3的空间结构为 ( )
A.正四面体形 B.V形
C.三角锥形 D.平面三角形
3.下列离子的VSEPR模型与其空间结构一致的是 ( )
A.S B.Cl
C.N D.Cl
4.下列描述正确的是 ( )
A.CO2分子的空间结构为V形
B.Cl的空间结构为平面三角形
C.SF6中每个原子均满足最外层8电子稳定结构
D.SiF4和S的中心原子无孤电子对
5.(1)利用价层电子对互斥模型推断下列分子或离子的空间结构。
SeO3: ;SCl2: ;
N: ;N: ;
HCHO: ;HCN: 。
(2)利用价层电子对互斥模型推断键角的大小。
①甲醛中H—C—H的键角 (填“>”“<”或“=”,下同)120°。
②SnBr2分子中Br—Sn—Br的键角 120°。
③PCl3分子中,Cl—P—Cl的键角 109.5°。
$$