2.2.1 多样的分子空间结构 VSEPR理想模型 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结构，核心涵盖分子结构测定方法、多样分子空间构型及VSEPR模型。通过“科学家如何测定分子结构”设问导入，先介绍早期化学性质推测（李比希、凯库勒），再讲解现代仪器方法（X射线衍射测键长键角、红外光谱测官能团、质谱测相对分子质量），结合典例分析，展示CO₂等分子结构示例，通过思考讨论引出VSEPR模型，搭建从实验方法到理论模型的学习支架。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，采用“问题链+直观模型+实例计算”教学。如用气球模型模拟甲烷σ键电子对排斥，设计孤电子对计算公式（½(a-xb)）并结合CO₂、NH₃等实例推导，含分子空间结构及VSEPR模型演示的在线资源。课堂练习强化键角判断、结构推断等应用，助力学生培养空间观念与模型认知，教师可直接利用案例与互动素材提升教学效率。

新人教版 化学 选必2 第二章 分子结构与性质 第二节 分子的空间结构 第1讲 多样的分子空间结构 VSEPR理想模型 1.能计算中心原子上的孤电子对数的计算（重点） 2.在理解价层电子对互斥模型的基础上，对分子或离子的空间构型进行解释和预测（难点） 教学目标 思考：肉眼不能看到分子，那么，科学家是怎样知道分子的结构的呢？ 新课导入 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 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 质谱仪 测定化学键或官能团 测定相对分子质量 现代科学家应用了许多测定分子结构的现代仪器和方法，如红外光谱仪、质谱仪以及晶体X射线衍射仪等。 X射线衍射仪 测定键长、键角等 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、质谱仪工作原理 甲苯（C6H5CH3) 例1.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 典例剖析 7 例2.如图是有机物A的质谱图，则A的相对分子质量是 A.29 B.43 C.57 D.72 最大质荷比 D 典例剖析 8 二、多样的分子结构 大多数分子是由两个以上原子构成的，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。 H2O CO2 NH3 HCHO CH4 BF3 C2H2 P4 H2O2 C6H6 C8H8 S8 二、多样的分子结构 思考讨论：请从化学式、电子式、结构式、键角、分子的空间结构对以下分子进行分析。 分子类型 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 三原子分子 CO2 H2O 四原子分子 CH2O BF3 NH3 五原子分子 CH4 CCl4 180° 105° 约120° 107° 109°28' 120° O : : : C O : : : : : H : O H : : : H : C O : : : : : H H : N H : : : H H : C H : : : H H 直线形 V形 平面三角形 三角锥形 正四面体形 二、多样的分子结构 其他空间结构 乙炔 C2H2 180° P4 60° 直线形 正四面体形 H2O2 二面角 二、多样的分子结构 归纳小结 分子的空间结构 分子结构的测定 多样的分子空间结构 红外光谱仪：测定化学键或官能团 质谱仪：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：测键角和键长 1.借助气球模型思考为什么甲烷分子是正四面体结构而不是平面四边形呢？ 碳原子：位于四个气球交汇的中心位置（也就是气球捆绑在一起的核心点） 氢原子：位于每个气球的末端（气球另一端的端点） 气球：甲烷分子中C-Hσ 键的电子云轮廓图，即σ 键电子对的运动区域 由于中心C原子周围4个σ 键电子对相互排斥，为了使斥力最小、分子能量最低且结构最稳定，4个电子对向空间均匀伸展。 分子空间结构是由中心原子周围的σ 键电子对相互排斥得到的结果 思考讨论 2.CO2 和 H2O同为三原子分子，BF3 和 NH3同为四原子分子，为什么他们的σ 键电子对数目相同，但空间结构不同？ 原因：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，会影响其分子的空间结构。 分子空间结构是由中心原子周围的σ 键电子对和孤电子对相互排斥得到的结果 价层电子对 孤电子对：未用于形成共价键的电子对 成键电子对 孤电子对 成键电子对：用于形成共价键的电子对 思考讨论 三、价层电子对互斥模型 1.价层电子对互斥模型 价层电子对数数目 2 3 4 5 6 模型 VSEPR 三角双锥形 120°，90° 正八面体形 90° 直线形 108° 平面三角形 120° 正四面体形 109°28′ 这种理论模型后经吉列斯比和尼霍尔姆在20世纪50年代加以发展，定名为价层电子对互斥模型（Valence Shell Electron Pair Repulsion），简称VSEPR 三、价层电子对互斥模型 2.价层电子对数目的计算 ABx分子或离子 关键公式：价层电子对数=σ 键电子对数+孤电子对数 A Bx 中心原子 配位体(可以是原子、分子或原子团) 配位体个数 (1)σ 键电子对数的计算 可以根据化学式确定：σ 键电子对数 ＝ 结合原子数=x 分子 中心原子 x σ 键电子对数 H2O NH3 SO3 SO42- O 2 2 N 3 3 S 3 3 S 4 4 若ABx型分子中，A与B之间通过两对或三对电子(即通过双键或三键)结合而成，则价层电子对互斥模型把双键或三键作为一对电子对看待，不计 π 键电子对 三、价层电子对互斥模型 2.价层电子对数目的计算 关键公式：价层电子对数=σ 键电子对数+孤电子对数 A Bx 中心原子 结合原子 结合原子个数 (2)孤电子对数的计算 分子 中心原子 x σ 键电子对数 孤电子对数 H2O NH3 SO3 SO42- O 2 2 N 3 3 S 3 3 S 4 4 ①根据电子式直接确定 1 2 适用于简单、熟悉的分子或离子 三、价层电子对互斥模型 2.价层电子对数目的计算 关键公式：价层电子对数=σ 键电子对数+孤电子对数 A Bx 中心原子 结合原子 结合原子个数 (2)孤电子对数的计算 分子 中心原子 x σ 键电子对数 孤电子对数 H2O NH3 SO3 SO42- O 2 2 N 3 3 S 3 3 S 4 4 1 2 ②根据公式直接确定 中心原子上孤电子对数＝ (a-xb) 2 1 a 中心原子的价层电子数 x 与中心原子结合的原子数 b 与中心原子结合的原子最多能接受的电子数 0 0 阳减阴加 【例1】计算中心原子上的孤电子对数 分子或离子 中心原子 a x b 中心原子上的孤电子对数 CO2 SO2 CO NH C 4 2 2 (4-2×2)÷2＝0 中心原子的孤电子对数＝ (a-xb) 2 1 2- 3 + 4 S 6 2 2 (6-2×2)÷2＝1 C 4+2=6 3 2 (4-3×2+2)÷2＝0 N 5-1＝4 4 1 (3-4×1-1)÷2＝0 典例剖析 思考1.CO2 和 H2O同为三原子分子，BF3 和 NH3同为四原子分子，为什么他们的VSEPR模型相同，但分子的空间结构不同？如何利用VSEPR模型预测分子的空间结构？ 分子 中心原子 x σ 键电子对数 孤电子对数 价层电子对数 VSEPR模型名称 理想键角 分子空间结构 实际键角 H2O O 2 CO2 C 2 NH3 N 3 BF3 B 3 CH4 C 4 2 2 4 正四面体形 109°28′ V形 105° 2 0 2 直线形 180° 直线形 180° 3 1 4 正四面体形 109°28′ 三角锥形 107° 3 0 3 平面三角形 120° 平面三角形 120° 4 0 4 正四面体形 109°28′ 正四面体形 109°28′ 当中心原子周围没有孤电子对时，VSEPR理想模型就是其分子的空间结构 当中心原子周围有孤电子对时，还需要考虑孤电子对的排斥力影响。 思考讨论 思考2.NH3的键角为107°，H2O的键角为105°，为什么NH3和H2O的键角均小于109°28′？ 孤电子对越多，斥力越大，键角越小 价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律： 孤电子对－孤电子对＞孤电子对－成键电子对＞成键电子对－成键电子对。 分子的空间结构影响因素：①原子数目　②键长　③键角　④孤电子对 思考讨论 三、价层电子对互斥模型 3.预测分子空间结构 计算价层电子对数 含孤电子对VSEPR模型 略去孤电子对数 价层电子对互斥理论 分子或离子的空间结构 练习.用价层电子对互斥模型完成下列问题(加“·”的原子为中心原子)。   σ键电子对数 孤电子对数 VSEPR模型 空间结构                                           2 2 V形 2 2 V形 3 1 三角锥形 2 1 V形 4 0 正四面体形 2 2 V形 2 2 V形 正四面体形 正四面体形 正四面体形 平面三角形 正四面体形 正四面体形 正四面体形 典例剖析 价电子对互斥模型预测分子空间结构 σ键电子对 中心原子上的 孤对电子数目 价层电子对数 价层电子对 互斥模型 VSEPR模型 结合排斥力 略去孤电子对 分子的立体构型 课堂总结 三、价层电子对互斥模型 1.常见分子的空间结构及模型搭建 https://musk-online.fbcontent.cn/pub-musk-ai-studio/workflow/file/document/mCRUsiRHksHMRu5R4UXYzC.html 2.VSEPR模型价层电子对数的演示 https://musk-online.fbcontent.cn/pub-musk-ai-studio/workflow/file/document/agahPU98UuTqrB9JDABBz5.html 1.判断正误 （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 正确 正确 错误 错误 课堂练习 2.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 3.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，质谱法测得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 C B 课堂练习 4.下列能够证明甲烷分子的空间结构为正四面体的事实是（ ） A.甲烷分子中4个C—H键的强度相同 B.甲烷分子中4个C—H键的长度相同 C.甲烷的一氯代物只有1种 D.甲烷的二氯代物只有1种 D 课堂练习 5.下面说法正确的是（ ） A.NH3分子中N原子处在3个H原子所组成的三角形的中心 B.CCl4分子中C原子处在4个Cl原子所组成的四面体的中心 C.H2O分子中O原子不处在2个H原子所连成的直线的中央 D.CO2分子中C原子不处在2个O原子所连成的直线的中央 BC 课堂练习 新人教版 化学 选必2 第二章 分子结构与性质 谢谢观看 Lavf58.46.101 eq \o(P,\s\do10(·))Cl3 eq \o(S,\s\do10(·))O2 eq \o(S,\s\do10(·))Oeq \o\al(2－,4) eq \o(O,\s\do10(·))F2 eq \o(Cl,\s\do10(·))Feq \o\al(＋,2) H2eq \o(Se,\s\do10(·)) eq \o(S,\s\do10(·))Cl2 $