2.2.1多样的分子的空间结构 课件 2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

第二章 分子结构与性质 第二节 分子的空间结构 本节重点 知道红外光谱技术是测定物质结构的基本方法。体会共价分子的 多样性和复杂性。 第1课时 多样的分子空间结构 一、 分子空间结构的测定方法 一、分子结构的测定 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 分子结构的测定 推测 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。 现代仪器和方法 红外光谱仪 X射线衍射仪 一、 分子空间结构的测定方法 1、红外光谱法 ①红外光谱仪原理： 光源 棱镜 红外线 样品（不断振动的分子吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线） 红外图谱 记录 ——测定分子所含化学键或官能团 某未知物的红外光谱 一、 分子空间结构的测定方法 ②分子结构的确定： 红外图谱 分析吸收峰 与谱图库比对，或通过量子化学计算 推断分子所含的官能团和化学键 某未知物分子式为C2H6O，通过红外光谱（如图），推测其结构。 思考讨论 课堂检测 1.下列说法中不正确的是( ) A.测定分子结构的现代仪器和方法有红外光谱、晶体X射线衍射等 B.红外光谱属于原子光谱中的吸收光谱 C.红外光谱可测定分子中含有化学键或官能团的信息 D.当红外光束透过分子时，分子会吸收与它的某些化学键的振动频率相同的红外线 B 2、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，质谱显示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 2、质谱法 ①质谱仪原理： ——测定分子的相对分子质量 样品源 分子离子 碎片离子 质谱图 记录仪出现一系列峰 分子 失去电子 电场加速 磁场偏转 根据离子相对质量不同分离 一、 分子空间结构的测定方法 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（ )，简称质荷比。 m z 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) 质荷比 92 C6H5CH3+ 91 C6H5CH2+ C5H5+ 65 39 C3H3+ 对应横坐标即相对分子质量 ②质谱仪相对分子质量的确定： 一、 分子空间结构的测定方法 【例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 【例2】2002年诺贝尔化学奖获得者的贡献之一是发明了对有机分子的结构进行分析的质谱法。其方法是让极少量(10－9 g左右)的化合物通过质谱仪的离子化室使样品分子大量离子化，少量分子碎裂成更小的离子。如C2H6离子化后可得到 ……然后测定其质荷比β。设H＋的质荷比为1，某有机物样品的质荷比如图(假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子多少有关)，则该有机物可能( ) A.CH3OH B.C3H8 C.C2H4 D.CH4 D 习题 二、多样的分子空间结构 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。 1、双原子分子 双原子分子空间结构——直线形 键角180° H2 O2 N2 HCl O=O N≡N H-Cl H-H 单原子分子(稀有气体分子)、双原子分子不存在空间结构 2、三原子(AB2型)分子的空间结构——直线形和V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 HCN O : : : C O : : : : : H : O H : : : O=C=O 180° 直线形 V形 105° 三原子分子空间结构——直线形和V形（又称角形） 直线形 180° H—C≡N H : C N : : : 二、多样的分子空间结构 3、四原子(AB3型)分子的空间结构——平面三角形和三角锥形 四原子分子空间结构：直线形、平面三角形（正三角形）、三角锥形或四面体形（正四面体形）。 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 C2H2 CH2O BF3 120° NH3 P4 H : C O : : : : : H H : N H : : : H H : C C : : H : : 120° 107° 平面三角形 三角锥形 180° 直线形 H-C≡C-H 60° 正四面体 4、五原子(AB4型)分子的空间结构——正四面体形 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 CH4 109°28' 正四面体形 H : C H : : : H H 空间结构——构型更多，主要是四面体形 问题：五原子分子都是正四面体形结构吗? 提示：不是。如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等，虽为四面体形结构，但由于碳原子所连的四个原子不相同，使四个键的键长、键角不全相等，所以并不是正四面体形结构。 P4O6 P4 P4O10 C60 5、其他多原子分子 分子空间结构与其稳定性有关。例如，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；又如，椅式C6H12比船式C6H12稳定。 二、多样的分子空间结构 课堂小结 测定分子结构方法 晶体X射线衍射法 红外光谱法 化学键或官能团 质谱法 相对分子质量 分子空间结构 三原子 直线形 V形 四原子 直线形、平面三角形 三角锥形、正四面体 五原子 形状很多，主要正四面形 $