2.2.1 分子空间结构的测定与分类 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

该高中化学课件聚焦分子结构的测定方法（红外光谱、质谱等）及多样的分子空间结构，通过“科学家如何获知分子组成与结构”的问题导入，结合H₂O、CH₄实例，从早期苯结构测定史过渡到现代仪器分析，再延伸至分子空间结构的几何分析，构建“测定方法-结构类型-实例应用”的学习支架。 其特色在于融合科学思维与科学探究，通过几何知识迁移（三点空间分布→CO₂直线形、H₂O V形）建构分子模型，结合红外光谱读图训练（如判断醇类官能团）培养证据推理能力。课堂小结用表格归纳键角与构型关系强化化学观念，科学史渗透科学态度，助力学生深化微观认知，教师可高效开展结构化教学。

第二章 分子结构与性质 第二节 分子的空间结构 第1课时 分子结构的测定 多样的分子空间结构 学习目标 了解分子结构的测定方法，能说明红外光谱等实验手段在物质研究中的应用。 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。 思考：分子的世界形形色色，异彩纷呈，美不胜收，常使人流连忘返。肉眼不能看到分子，那么，科学家是怎样知道分子的组成和结构的呢？ H2O CH4 新课导入 任务一 分子结构的测定 1.早期的分子结构测定方法 早年的科学家主要靠对物质的化学性质进行系统总结得出规律，再推测分子的结构。但是化合物结构复杂，并且非常耗时。 李比希 凯库勒 李比希元素分析法：定量测定有机化合物中的碳、氢、氧等元素的含量 任务一 分子结构的测定 例如：苯的结构的测定 19世纪欧洲许多国家都使用煤气照明，煤气通常他花是压缩在桶里贮运的，人们发现这种桶里总有一种油状液体，但长时间无人问津。英国科学家法拉第对这种液体产生了浓厚兴趣，了整整五年时间提取这种液体，从中得到了苯——一种无色油状液体。 Michael Faraday (1791-1867) 苯的分子式确定 法拉第发现苯以后，法国化学家热拉尔立即对苯的组成进行测定。他发现苯仅由碳、氢两种元素组成，其中碳元素的质量分数为92.3%，苯的相对分子质量为78。 苯的分子式为C6H6 苯的发现 任务一 分子结构的测定 苯的结构确定 1865～1866年凯库勒提出苯的结构 （1）6个碳原子构成平面六边形环。 （2）每个碳原子均连接一个氢原子。 （3）环内碳碳单双键交替。 X射线衍射法证实了苯分子结构是平面正六边形 任务一 分子结构的测定 X射线衍射仪 质谱仪 红外光谱仪 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，测定键长、键角等 这些仪器又是如何获知分子结构的呢？ 其背后的原理如何？ 2.现代的分子结构测定方法 现代科学家应用了许多测定分子结构的现代仪器和方法，如红外光谱、质谱仪以及晶体X射线衍射等。 优势：微量、快速、准确、信息量大 紫外光谱、核磁共振 任务一 分子结构的测定 2.现代的分子结构测定方法 红外光谱仪测定原理 分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。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，记录到图谱上呈现吸收峰。 分子吸收红外线 (与化学键振动频率相同) 分析出 化学键或官能团 对比已有谱图库 量子化学计算 一束红外线 透过分子 红外图谱 检测仪 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 任务一 分子结构的测定 红外光谱法 读图方法 【学会读图】 通过红外光谱图可知 所测分子中含有 C-H键、O-H键、C-O键 综合推断，该分子可能为醇类 为了进一步获知分子结构，还需要知道哪些信息？如何测定？ ——测分子立体结构 →吸收峰→分析官能团、化学键。 2、红外光谱图 任务一 分子结构的测定 2.现代的分子结构测定方法 质谱仪测定原理 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。 分析 图谱 分子离子和 碎片离子 分子 失去电子 高压电 场加速 通过狭缝进 入磁场分离 记录仪 质谱图 得出分子的相 对分子质量 任务一 分子结构的测定 2、质谱图 纵坐标是相对丰度（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m/z，简称质荷比。 相对丰度较高，最大质荷比即为相对分子质量 相对分子质量＝最大质荷比 （原子数目不变，只失去一个电子） 被测物的相对分子质量是92，该物质是甲苯（C6H5CH3) 1、可以准确判断有机物分子中含有哪些官能团的分析方法是( ) A.核磁共振氢谱 B.质谱 C.红外光谱 D.紫外光谱 C 2、某有机物A的分子式为C4H10O，红外光谱图如图所示，则A的结构简式为 A.CH3CH2OCH2CH3 B.CH3OCH2CH2CH3 C.CH3CH2CH2CH2OH D.(CH3)2CHOCH3 A 学习评价 3、某有机化合物A的红外光谱和质谱图如下图所示，由此可判断该有机化合物A是 (　 　) A.甲醇 B.甲烷 C.丙烷 D.乙烯 A　 学习评价 1、利用几何知识分析一下，空间分布的两个点是否一定在同一直线？ 迁移:两个原子构成的分子，将这2个原子看成两个点，则它们在空间上可能构成几种形状？分别是什么？ 2、利用几何知识分析一下，空间分布的三个点是否一定在同一直线上？ 迁移：三个原子构成的分子，将这3个原子看成三个点，则它们在空间上可能构成几种形状？分别是什么？ CO2 H2O H2 O2 N2 HCl O=O N≡N H-Cl H-H 大多数分子是由两个以上的原子构成的，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。 探究课堂 单原子分子(稀有气体分子)、双原子分子不存在空间结构 任务二 多样的分子空间结构 1.双原子分子（AB型） 直线型 2.三原子分子（AB2型） 直线型和V型 三个原子构成的分子，将这3个原子看成三个点，则它们在空间上可能构成几种形状？ 化学式 电子式 结构式 键角 分子的空间结构模型 空间结构 空间充填模型 球棍模型 CO2 H2O H H O C O O O=C=O H H O 180° 直线形 105° V 形 （角形） H H O C O O O=C=O 单原子分子(稀有气体分子)、双原子分子不存在空间结构，V形（又称角形） 任务二 多样的分子空间结构 3.四原子分子(AB3型) 平面三角形和三角锥形 四个原子构成的分子，将这4个原子看成四个点，则它们在空间上可能构成几种形状？ 化学式 电子式 结构式 键角 分子的空间结构模型 空间结构 空间充填模型 球棍模型 甲醛 CH2O NH3 C H O H H H N H 约 120° 平面三角形 107° 三角锥形 O=C H H H H N H 任务二 多样的分子空间结构 3.四原子分子 四个原子构成的分子，将这4个原子看成四个点，则它们在空间上可能构成几种形状？ 乙炔 C2H2 180° P4 60° 直线形 正四面体形 BF3 120° 平面正三角形 其他空间结构 H2O2 任务二 多样的分子空间结构 4.五原子分子(AB4型) 四面体形 五个原子构成的分子，将这5个原子看成五个点，则它们在空间上可能构成几种形状？ 化学式 电子式 结构式 键角 分子的空间结构模型 空间结构 空间充填模型 球棍模型 CH4 109°28′ （正） 四面体形 H H C H H C H H H H 任务二 多样的分子空间结构 5.其他多原子分子 C6H6 C60 正八面体形 PCl5 三角双锥形 椅式C6H12比船式C6H12稳定 上图中S8像顶皇冠，如果把其中一个向上的硫原子倒转向下，尽管也可以存在，却不如皇冠式稳定 分子的空间结构与键角的关系 分子类型 键角 立体构型 实例 AB2 180° CO2、BeCl2、CS2 <180° H2O、H2S AB3 120° BF3、BCl3 <120° NH3、H3O＋、PH3 AB4 109°28′ CH4、NH4+、CCl4 直线形 V形 平面三角形 三角锥形 正四面体形 课堂小结 分子的空间结构 分子结构的测定 多样的分子空间结构 红外光谱：测定化学键或官能团 质谱：测定相对分子质量 两原子：直线形 三原子：直线形或V形 四原子：常见平面三角形、三角锥形等 五原子：常见四面体形 多原子：结构复杂 晶体X射线衍射法（下章研究） 课堂小结 (1)键角为180˚的分子，空间结构是直线形。(　　) (2)键角为120˚的分子，空间结构是平面三角形。(　　) (3)空间结构是正四面体形，键角一定是109˚28´ 。(　　) (4)键角在90˚-109˚28´之间的分子，空间结构可能是V形 。(　　) (5)只由红外光谱就可以确定物质的分子式。(　　) (6)质谱图中的所有数据之和的平均值就是分子的相对分子质量。(　　) (7)由质谱图还可以确定化合物的元素组成。(　　) (8)由CH4的结构可推测CH2Cl2也是正四面体。(　　) × × × 4、正误判断： √ × × √ × 学习评价 5、(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_______。 V形 直线形 (3)能说明CH4分子不是平面四边形，而是正四面体结构的是_________。 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) ad 学习评价 $