2.2.1多样的分子空间结构 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空间构型，核心涵盖分子结构测定方法（红外光谱、质谱等）及多样分子空间结构。通过“分子结构如何测定”的思考导入，结合P₄、C₆₀等分子示意图，衔接测定原理与具体构型分析，搭建从宏观现象到微观探析的学习支架。 其亮点在于融合现代仪器方法与模型教学，如用红外光谱区分乙醇和二甲醚、质谱法测定相对分子质量，培养科学思维与探究能力。课堂训练题结合实例巩固知识，帮助学生建立结构决定性质的化学观念，教师可依托系统资源提升教学效率。

1．了解分子结构的测定方法和原理 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 学习目标 第二节 分子的空间构型 第1课时 分子的空间构型 思考：分子世界形形色色，异彩纷呈，美不胜收，常使人流连忘返。大多数分子是由两个以上原子构成的，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。肉眼看不到分子，科学家如何知道分子结构的？ ？ 质谱仪： 测相对分子质量 2．如今，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、晶体X射线衍射等。 1．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后推测分子的结构。 一、分子结构的测定 X射线衍射仪： 分析晶体结构 红外光谱仪： 分析化学键和官能团 核磁共振波谱仪 测不同化学环境原子 原理：分子中的原子不是固定不动的，而是处于不断振动着的。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，再记录到谱图上呈现吸收峰。通过和已有谱图库比对，或通过量子化学计算，可以得知分子中含有何种化学键或官能团的信息。 红外光谱仪 (1)红外光谱法 通过红外光谱图，发现未知物中含有O-H、C-H和C-O的振动吸收，可初步推测该未知物中含有羟基。初步确定该分子可能为醇类 化学式：C2H6O 乙醇 CH3CH2OH 二甲醚 CH3OCH3 思考：为进一步获知分子结构，还需要知道哪些信息？如何测定？ (1)红外光谱法 5 质谱仪 (2)质谱法 ---测定分子的相对分子质量 质谱仪的基本原理（如下图所示）是在质谱仪中使 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，找到 分子离子碎片的质核比，便可得知样品分子的相对分子质量。 质谱法 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 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 相对分子质量＝最大质荷比 质荷比= 粒子相对质量 粒子电荷数 (2)质谱法 ---测定分子的相对分子质量 (3)核磁共振氢普 ---测分子中不同环境的H种类 乙醇和二甲醚的核磁共振氢普如右图，分子中有 几种环境的H子就会有几组峰；且峰面积之比等 于H个数之比。此法可结合分子式、红外光谱等 快速确定有机物的空间结构 (4)晶体X射线衍射→测定晶体结构 1.在研究有机物的组成和结构时，可用于确定化学键和官能团信息的方法是 A.质谱法 B.红外光谱法 C.核磁共振氢谱法 D.燃烧法 B 2.质谱法能够对有机分子结构进行分析，其方法是让极少量的(10-9g)化合物通过质谱仪的离子化室，样品分子大量离子化，少量分子碎裂成更小的离子，然后测定其质荷比。其有机物样品的质荷比如图所示(假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子的多少有关),该有机物可能是（ ） A.甲醇(CH3OH) B.甲烷 C.丙烷 D.乙烯 B 4.某有机化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图只有C—H、O—H、C—O的振动吸收，该有机物的相对分子质量是60，则该有机物的结构简式是( ) A. CH3CH2OCH3 B. CH3CH(OH)CH3 C. CH3CH2OH D. CH3COOH B 3.能够快速、微量、精确测定有机物相对分子质量的物理方法是 ( ) A.红外光谱法 B.质谱法 C.核磁共振氢谱法 D.色谱法 B 5、TBC的一种标准谱图如图，它是(　) C A．核磁共振氢谱 B．质谱 C．红外光谱 D．紫外光谱 6、C4H8O2的有机物的红外光谱图如图，则该有机物可能为(　　) A．CH3COOCH2CH3 B．CH3CH2CH2COOH C．HCOOCH2CH2CH3 D．(CH3)2CHCH2COOH A 7、如图是有机物A的质谱图，则A的相对分子质量是(　　) D A．29 B．43 C．57 D．72 8、已知某分子质谱图如图所示，且分子的红外光谱信息中含有C—O、C—H、O—H的吸收峰。关于分子结构叙述正确的是() A．该分子的结构为CH3CH2OH B．该分子的相对分子质量可能为27、31、45 或46 C．该分子的结构为CH3—O—CH3 D．红外光谱和质谱都可以全面反映分子结构的信息 A 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？ 思考与讨论 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？ O2 HCl 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 二、多样的分子空间结构 在多原子构成的分子中，由于原子间排列的空间顺序不一样，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。这就是所谓的分子的立体构型。 一些分子的空间结构模型 BeCl2 BF3 CH4 SF6 1、双原子分子（直线形） O2 HCl 直线形 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 O : : : C O : : : : : H : O H : : : O=C=O 180° 直线形 V形 105° 2、三原子(AB2型)分子的空间结构——直线形和V形 17 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 CH2O NH3 H : C O : : H H : N H : : : H 120° 107° 平面三角形 三角锥形 3、四原子(AB3型)分子的空间结构——平面三角形和三角锥形 : : : 18 四原子分子其他立体构型（直线形、正四面体形） （平面三角形，三角锥形） C2H2 180° P4 60°正四面体形 BF3 平面正三角形 120° 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 : C H : : : H H 4、五原子(AB4型)分子的空间结构——正四面体形 20 分子空间结构与其稳定性有关。如S8像顶皇冠，若把一个向上的硫原子倒转向下，尽管也可存在，却不如皇冠式稳定；又如椅式C6H12比船式C6H12稳定 5、其他多原子分子 PCl5 C60 C20 C40 C70 C60 分子的立体构型与键角的关系： 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 A2B2 180° C2H2 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 直线形 24 课堂小结 1、分子结构的测定: 红外光谱——化学键或官能团 质谱仪——测相对分子质量 2、多样的分子空间结构 ①三原子分子的空间结构有直线形和V形（又称角形）两种。 CO2直线形 H2O V形 ②四原子分子大多数采取平面三角形和三角锥两种空间结构。C2H2特殊 ③五原子分子的形状更多，最常见的是四面体形，如甲烷，键角109°28´ 1.下列分子的空间结构模型正确的是 ( ) A.CO2的空间结构模型 B.H2O的空间结构模型 C.NH3的空间结构模型 D.CH4的空间结构模型 D 2.下列分子的空间结构与分子中共价键键角对应正确的是 ( ) A.V形：105° B.平面正三角形：120° C.三角锥形：109°28´ D.正四面体形：109°28´ 3.下列物质分子的空间结构与CH4相同的是（ ） A. H2O B. P4 C. NH3 D. CO2 B B 5、某有机物A用质谱仪测定如图1，核磁共振氢谱示意图如图2，则A的结构简式可能为（ ） A．CH3CH2OH B．CH3OCH3 C．HCOOH D．CH3CH2COOH A 6、下列说法中正确的是(　　) A． 在核磁共振氢谱中有5个吸收峰 B．红外光谱图只能确定有机物中所含官能团的种类和数目 C．质谱法不能用于相对分子质量的测定 D．核磁共振氢谱、红外光谱和质谱都可用于分析有机物结构 D 7、有下列分子或离子： ①CS2；②PCl3；③H2S；④CH2O；⑤H3O+；⑥NH4+；⑦BF3；⑧SO2 微粒立体构型 选项序号 直线形 V形 平面三角形 三角锥形 正四面体形 ① ③⑧ ④⑦ ②⑤ ⑥ $