2.2 分子的空间结构 知识梳理-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

人教版（2019）高中化学选择性修二知识点归纳 第二章 第二节 分子的空间结构 一、分子结构的测定 1.红外光谱 （1）红外光谱的测定原理：分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动的。 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，从而分析出分子中含有何种化学键或官能团的信息。 （2）红外光谱的应用： ①测定未知物质的化学键或官能团 ②测定未知物质的化学键或官能团，推测未知物质的元素组成。 2.质谱 （1）质谱仪的测定原理：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。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。 纵坐标:相对丰度(与粒子的浓度成正比) 横坐标：是粒子的相对质量与其电荷数之比，简称质荷比。 质谱图中，横坐标最右侧，代表着数值最大的质荷比，就是该分子的相对分子质量。 二、价层电子对互斥模型 有一种简单的理论模型，用以预测简单分子或离子的立体结构。 价层电子对互斥模型（VSEPR model）认为： 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。 对ABn型的分子或离子： 中心原子A的价层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。 价层电子对数 = σ键电子对数 + 孤电子对数（中心原子） 1.价层电子对 由于中心原子的孤电子对占有一定空间，对其他成键电子对存在排斥力，影响其分子的空间结构。分子的空间结构除了和中心原子与结合原子间的成键电子对有关，还和中心原子的孤电子对有关，两者合称为中心原子的“价层电子对” 2.价层电子对的计算方法 中心原子价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数。 （1）σ键电子对数的计算 中心原子A结合几个原子B，就有几个σ键电子对。σ键电子对数=结合的原子数。 （2）孤电子对数的计算 ①根据电子式确定 ②根据公式计算：中心原子上的孤电子对数＝1/2 (a−xb) a表示中心原子的价电子数： 对主族元素：a = 最外层电子数； 对于阳离子：a = 价电子数 - 离子所带电荷数； 对于阴离子：a = 价电子数 + 离子所带电荷数。 x表示与中心原子结合的原子数。 b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＝8-该原子的价电子数 3.价层电子对的空间结构(即VSEPR模型) 4.预测分子的空间结构的步骤 注意： 1.VSEPR模型是价层电子对的空间构型，而分子的空间构型指的是成键电子对的空间构型，不包括孤电子对。 2.中心原子不含孤电子对的分子(或离子)：VSEPR模型与空间结构一致； 3.中心原子若有孤电子对，孤电子对也要占有一定空间，则 VSEPR模型与分子的空间结构不一致，空间结构必须略去 VSEPR模型中的孤电子对； 4.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。即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键角减小； 5.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 三、杂化轨道理论简介 1.杂化轨道理论的内容：在外界条件影响下，中心原子能量相近的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程。 2.杂化轨道： 重新组合后形成的一组新的能量相同的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。 3.杂化轨道基本概念 （1）杂化条件：只有在形成化学键时才能杂化；只有能量相近的轨道间才能杂化 （2）杂化特点 ①杂化前后，轨道数目不变，形状和方向改变。杂化轨道数=参加杂化的原子轨道数 ②各杂化轨道能量相同，比原来的原子轨道能量低，更易成键 ③为使杂化轨道间的斥力最小，杂化轨道尽可能远离 ④杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对。未参与杂化的p轨道可用于形成π键。 （3）杂化类型：sp、sp2、sp3…… 4.杂化轨道类型 （1）sp3杂化轨道 sp3杂化轨道是由1个ns轨道和3个np轨道杂化而成，每个sp3杂化轨道都含有1/4s和3/4p的成分；sp3杂化轨道间的夹角为109°28′，空间结构为正四面体形 （2）sp2杂化轨道 sp2杂化轨道是由1个ns轨道和2个np轨道杂化而成，每个sp2杂化轨道都含有1/3s和2/3p的成分；sp2杂化轨道间的夹角为120°，呈平面三角形，未参与杂化的p轨道可参与形成π键 （3）sp杂化轨道 sp杂化轨道是由1个ns轨道和1个np轨道杂化而成，每个sp杂化轨道都含有1/2s和1/2p的成分；sp杂化轨道间的夹角为180°，呈直线型，未参与杂化的p轨道可参与形成π键 乙烯成键示意图 乙炔成键示意图 5.中心原子的杂化类型与VSEPR模型的关系。 杂化轨道用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。 杂化轨道数 ＝ 价层电子对数=中心原子孤电子对数+中心原子σ键电子对数 形成π键的电子只能位于未杂化的原子轨道上。 归纳小结：VSEPR模型—预测分子的空间结构 杂化轨道理论—解释分子的空间结构 （1）计算价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数 （2）VSEPR模型预测空间结构 （3）确定中心原子的杂化轨道类型 6.有机物分子中碳原子杂化类型 饱和碳原子均采取sp3杂化，连接双键的碳原子均采取sp2杂化，连接三键的碳原子均采取sp杂化。 7.影响键角的因素 （1）中心原子的杂化轨道类型 中心原子杂化轨道类型不同的粒子，键角大小为sp ＞ sp2 ＞ sp3杂化。 如键角：CH≡CH ＞ CH2=CH2 ＞ CH4。 （2）中心原子孤电子对数 中心原子杂化方式相同，孤电子对数越多，对成键电子对的斥力越大，键角越小。如键角：CH4 ＞ NH3 ＞ H2O （3）中心原子电负性大小 中心原子杂化方式相同且孤电子对数目也相同，中心原子电负性大，对共用电子对吸引力强，电子对间斥力增大，键角大。如：H2O(105°)＞H2S(92.1°)。 学科网（北京）股份有限公司 $$