第2章 第2节 分子的空间结构（课件）-【学而思·PPT课件分层练习】2025-2026学年高二化学选择性必修2（人教版）

该高中化学课件聚焦分子的空间结构，涵盖分子结构测定（红外光谱法、质谱仪）、多样分子空间结构类型（直线形、V形等）、价层电子对互斥模型及杂化轨道理论。课堂从测定方法导入，衔接分子结构多样性，再通过理论模型解释，构建从现象到本质的学习支架。 其亮点在于结合表格对比（如键角与空间结构关系）、典例分析（如判断H₂O的VSEPR模型与空间结构）及知识辨析，培养科学思维中的模型建构与证据推理能力，深化结构决定性质的化学观念。学生能提升逻辑思维，教师可借助系统资源优化教学。

知识 清单破 第二节 分子的空间结构 知识点 1 分子结构的测定——红外光谱法 1.红外光谱仪工作原理 　　分子中的原子不是固定不动的,而是不断地振动着的(分子的空间结构是分子中的原子 处于平衡位置时的模型)。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,可以得知各吸收峰是由哪种化学键、哪种振动方式引起的。 2.作用:可分析出分子中含有何种化学键或官能团的信息。 高中同步 第二章 分子结构与性质 特别提醒 　　现代化学常利用质谱仪测定分子的相对分子质量。在质谱图中质荷比最大的数据代表 所测物质的相对分子质量。 高中同步 第二章 分子结构与性质 1.三原子分子的空间结构有直线形和V形(又称角形)两种。如: 知识点 2 多样的分子空间结构 化学式 键角 分子的空间 结构模型 空间结 构名称 CO2 180°   直线形 H2O 105°   V形 高中同步 第二章 分子结构与性质 2.四原子分子大多数采取平面三角形和三角锥形两种空间结构。如: 化学式 键角 分子的空间 结构模型 空间结 构名称 CH2O 约 120°   平面 三角形 NH3 107°   三角 锥形 高中同步 第二章 分子结构与性质 3.五原子分子的形状更多,最常见的是四面体形。如: 化学式 键角 分子的空间 结构模型 空间结 构名称 CH4 109°28'   正四面 体形 高中同步 第二章 分子结构与性质 1.价层电子对互斥模型 　　对于ABn型的分子,分子的空间结构是中心原子A周围的“价层电子对”相互排斥的结果。 2.价层电子对数的计算(详见定点1) 3.VSEPR模型与分子或离子的空间结构 σ键电子对数+中心原子上的孤电子对数=中心原子上的价层电子对数  VSEPR模型   分子或离子的空间结构。根据价层电子对互斥模型对几种分子或离子的空间 结构的推测如下: 知识点 3 价层电子对互斥模型 高中同步 第二章 分子结构与性质 分子或离子 中心原子上的孤 电子对数 中心原子上的价 层电子对数 VSEPR 模型名称 分子或离子的空 间结构名称 CO2 0 2 直线形 直线形 SO2 1 3 平面三角形 V形 C  0 3 平面三角形 平面三角形 CH4 0 4 正四面体形 正四面体形 高中同步 第二章 分子结构与性质 归纳总结　常见价层电子对的空间结构 高中同步 第二章 分子结构与性质 1.杂化轨道的含义 　　在外界条件影响下,原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的原子轨道的过程叫 做原子轨道的杂化。重新组合后形成的一组新的原子轨道,叫做杂化原子轨道,简称杂化轨道。 2.杂化的条件 (1)只有在形成化学键时才能杂化; (2)只有能量相近的原子轨道间才能杂化。 3.杂化轨道理论要点 (1)杂化前后原子轨道数目不变(参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目),且杂化轨道 的能量相同。 (2)杂化改变了原子轨道的形状、方向,杂化使原子的成键能力增强。 (3)杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对。 知识点 4 杂化轨道理论简介 高中同步 第二章 分子结构与性质 归纳总结　对杂化过程的理解 高中同步 第二章 分子结构与性质 4.杂化轨道的类型与分子或离子空间结构的关系 　　杂化后原子轨道在空间取最大夹角分布,能使相互间排斥力最小。 (1)当杂化轨道全部用于形成σ键时,分子或离子的空间结构与杂化轨道的空间结构相同,见下 表: 高中同步 第二章 分子结构与性质 中心原子的杂 化轨道类型 sp sp2 sp3 轨道组成 一个ns和一个np 一个ns和两个np 一个ns和三个np 轨道夹角 180° 120° 109°28' 杂化轨道示意图       实例 BeCl2 BF3 CH4 高中同步 第二章 分子结构与性质 分子结构示意图       分子的空间结构 直线形 平面三角形 正四面体形 高中同步 第二章 分子结构与性质 (2)当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时,孤电子对对成键电子对的排斥作用,会使分子 或离子的空间结构与杂化轨道的形状有所不同。 中心原子的杂化 轨道类型 中心原子上的 孤电子对数 空间结构 实例 sp21V形SO2 sp3 1 三角锥形 NH3、PCl3、NF3 2 V形 H2S、H2O 高中同步 第二章 分子结构与性质 知识拓展 　　由于杂化轨道数目和参与杂化的原子轨道数目相等,所以s能级和p能级最多只能形成4 个杂化轨道。当杂化轨道数超过4个时,就需要d能级轨道参与杂化。从第三周期的元素开 始,可以利用d能级进行杂化,形成s-p-d型杂化。如: sp3d杂化:三角双锥形,如PCl5。 sp3d2杂化:八面体(等性杂化为正八面体)形,如SF6。 高中同步 第二章 分子结构与性质 知识辨析 1.科学家研制出有望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3,其结构为 。已知该分子 中N—N—N键角都是108.1°,四个氮原子围成的空间是正四面体形,这种说法正确吗? 2.CH4中C—H间的夹角为109°28',NH3中N—H间的夹角为107°,H2O中O—H间的夹角为105°, 说明孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对与成键电子对间的斥力,这种说法正确 吗? 3.NF3的VSEPR模型和分子空间结构相同,这种说法正确吗? 4.中心原子的价层电子都用于形成共价键的分子,其空间结构与VSEPR模型相同,这种说法 正确吗? 5.CH4、NH3、H2O的中心原子的杂化轨道类型都为sp3,键角依次减小,这种说法正确吗? 6.分子的空间结构与化学式有必然联系,这种说法正确吗? 高中同步 第二章 分子结构与性质 一语破的 1.不正确。由于N—N—N键角都是108.1°,所以四个氮原子围成的空间不是正四面体形,而是 三角锥形。 2.正确。孤电子对与成键电子对间的斥力大于成键电子对间的斥力。 3.不正确。NF3的中心原子价层电子对数为4,VSEPR模型为四面体形,孤电子对数为1,分子空 间结构为三角锥形。 4.正确。中心原子的价层电子都用于形成共价键的分子,其空间结构与VSEPR模型相同,如 CH4。 5.正确。CH4、NH3、H2O的中心原子都采取sp3杂化,中心原子上的孤电子对数依次为0、1、 2。由于孤电子对对成键电子对的排斥作用较大,使键角变小,孤电子对数越多排斥作用越大, 键角越小。 高中同步 第二章 分子结构与性质 6.不正确。AB2(或A2B)型分子可能是直线形分子,也可能是V形分子;AB3(或A3B)型分子可能 是平面三角形分子,也可能是三角锥形分子。 高中同步 第二章 分子结构与性质 1.利用价层电子对互斥模型判断分子或离子的空间结构的解题思路 关键能力 定点破 定点 1 利用价层电子对互斥模型判断分子或离子的空间结构 高中同步 第二章 分子结构与性质 2.确定中心原子价层电子对数(以ABx型分子为例) 　　价层电子对数=σ键电子对数+中心原子上的孤电子对数=x+ (a-xb) (1)σ键电子对数:根据与中心原子结合的原子数判断(由化学式确定)。 (2)中心原子上的孤电子对数 1)a的确定 ①对于主族元素:a=中心原子的价电子数; ②对于阳离子:a=中心原子的价电子数-离子的电荷数; ③对于阴离子:a=中心原子的价电子数+|离子的电荷数|。 2)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;其他原子为“8减去该原子的价 电子数”)。 高中同步 第二章 分子结构与性质 特别提醒 　　当孤电子对数为0.5时,按1对待。 3)举例 ①SO2分子中S原子的孤电子对数= (6-2×2)=1,SO2分子的中心原子价层电子对数=2+1=3; ②S 中S原子的孤电子对数= (6+2-3×2)=1,S 的中心原子价层电子对数=3+1=4; ③N 中N原子的孤电子对数= (5-1-4×1)=0,N 的中心原子价层电子对数=4+0=4。 高中同步 第二章 分子结构与性质 特别提醒 　　多重键只计σ键电子对数,不计π键电子对数。即共价单键、双键、三键计算时,都只计 一个σ键电子对。 3.确定分子或离子的空间结构 (1)若中心原子没有孤电子对,则VSEPR模型与分子或离子的空间结构一致。 (2)若中心原子有孤电子对,孤电子对与成键电子对相互排斥规律: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。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。如CH4、NH3和H2O分子中的键角依次减小。 高中同步 第二章 分子结构与性质 归纳总结　键角大小规律 ①相同类型的分子,中心原子相同时,周围原子电负性越大,键角越小,如键角NH3>NCl3>NF3。 ②相同类型的分子,中心原子不同,周围原子相同时,中心原子电负性越大,键角越大,如键角 NH3>PH3>AsH3。 高中同步 第二章 分子结构与性质 (3)常见分子或离子空间结构的判断 ①中心原子不含孤电子对 分子或 离子 σ键电 子对数 孤电子 对数 VSEPR模 型及名称 分子(或离子)的空间结构及名称 CO2 2 0   直线形   直线形 C  3 0   平面三角形   平面三角形 高中同步 第二章 分子结构与性质 CH4 4 0   正四面体形   正四面体形 高中同步 第二章 分子结构与性质 ②中心原子含孤电子对 分子 价层电 子对数 孤电子 对数 VSEPR 模型及名称 分子的空间 结构及名称 NH3 4 1   四面体形   三角锥形 H2O 4 2   四面体形   V形 高中同步 第二章 分子结构与性质 SO2 3 1   平面三角形   V形 高中同步 第二章 分子结构与性质 典例1　下列分子或离子中,VSEPR模型名称与分子或离子的空间结构名称不一致的是      (　    ) A.CO2　　B.C 　　C.H2O　　D.CCl4 C 高中同步 第二章 分子结构与性质 思路点拨　VSEPR模型即价层电子对互斥模型,分子或离子的空间结构是指分子或离子中 的原子在空间的排布,不包括中心原子的孤电子对。若中心原子上的价层电子对数为4,不含 孤电子对,则分子或离子的空间结构为四面体形;含有一个孤电子对,为三角锥形;含有两个孤 电子对,为V形。若中心原子上的价层电子对数为3,不含孤电子对,则分子或离子的空间结构 为平面三角形;含有一个孤电子对,为V形。若中心原子上的价层电子对数为2且不含孤电子 对,则分子或离子的空间结构为直线形。 高中同步 第二章 分子结构与性质 解析　A项,CO2分子中每个O原子和C原子形成两对共用电子,所以C原子价层电子对数是2, VSEPR模型为直线形,且中心原子上没有孤电子对,CO2分子的空间结构为直线形,VSEPR模 型与空间结构一致,故A不符合题意;B项,C 的中心原子C原子上有3个σ键电子对,中心原子 上的孤电子对数= ×(4+2-3×2)=0,所以C原子价层电子对数是3,VSEPR模型为平面三角形,且 不含孤电子对,C 的空间结构为平面三角形,VSEPR模型与空间结构一致,故B不符合题意; C项,水分子的中心原子O原子价层电子对数=2+ ×(6-2×1)=4,VSEPR模型为四面体形,孤电 子对数为2,略去孤电子对后,实际空间结构是V形,VSEPR模型与空间结构不一致,故C符合题 意;D项,CCl4分子中,中心原子C原子上的价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数=4+ ×(4- 1×4)=4,VSEPR模型为正四面体形,中心原子上没有孤电子对,空间结构为正四面体形,VSEPR 模型与空间结构一致,故D不符合题意。 高中同步 第二章 分子结构与性质 典例2　用价层电子对互斥模型可以预测许多分子或离子的空间构型,也可推测键角大小,下 列判断正确的是 (　    ) A.PCl3为平面三角形分子 B.SO3与C 均为平面三角形结构 C.SO2键角大于120° D.BF3是三角锥形分子 B 高中同步 第二章 分子结构与性质 思路点拨　先计算中心原子的价层电子对数,再结合中心原子的孤电子对数确定微粒的空间 结构。 高中同步 第二章 分子结构与性质 解析　PCl3分子中,P原子的价层电子对数为3+ ×(5-3×1)=4,含有1个孤电子对,分子应为三角 锥形,A错误;SO3和C 中S和C的价层电子对数均为3,中心原子均无孤电子对,空间结构均为 平面三角形,B正确;SO2的中心原子为硫原子,其价层电子对数为2+ ×(6-2×2)=3,有1个孤电 子对,孤电子对对两个成键电子对的斥力大,键角小于120°,C错误;BF3的中心原子为B原子,其 价层电子对数为3+ ×(3-3×1)=3,无孤电子对,空间结构为平面三角形,D错误。 高中同步 第二章 分子结构与性质 特别提醒 　　利用VSEPR模型确定分子的空间结构的注意事项: (1)对于ABn型分子,成键电子对数等于与中心原子相连的原子个数。 (2)分子的中心原子上孤电子对数为0时,VSEPR模型与分子空间结构相同。 (3)分子的空间结构与分子类型有关,如AB2型分子只能为直线形或V形结构,AB3型分子只能 为平面三角形或三角锥形结构,故根据分子类型(ABn型)和孤电子对数能很快确定分子的空 间结构。 高中同步 第二章 分子结构与性质 1.根据价层电子对数、VSEPR模型判断 定点 2 中心原子杂化轨道类型的判断 价层电子对数 VSEPR模型 杂化轨道类型 4 四面体形 sp3 3 平面三角形 sp2 2 直线形 sp 高中同步 第二章 分子结构与性质 2.根据杂化轨道之间的夹角判断 夹角 109°28' 120° 180° 杂化轨道类型 sp3 sp2 sp 高中同步 第二章 分子结构与性质 3.根据杂化轨道数判断 　　杂化轨道数=中心原子上的孤电子对数+中心原子结合的原子数,故由杂化轨道数可判 断杂化轨道类型。 代表物 杂化轨道数 杂化轨道类型 CO2 0+2=2 sp CH2O 0+3=3 sp2 CH4 0+4=4 sp3 SO2 1+2=3 sp2 NH3 1+3=4 sp3 H2O 2+2=4 sp3 高中同步 第二章 分子结构与性质 4.根据共价键类型判断 　　由杂化轨道理论可知,原子之间成键时,未参与杂化的p轨道可形成π键,杂化轨道用于形 成σ键或容纳未参与成键的孤电子对。对于能够明确结构式的分子,其中心原子的杂化轨道 数=中心原子形成的σ键数+中心原子上的孤电子对数。例如: ①SiF4分子中,基态硅原子有4个价层电子,与4个氟原子形成4个σ键,中心原子上无孤电子对, 杂化轨道数为4,则SiF4分子中硅原子采取sp3杂化。②基态碳原子有4个价层电子,在HCHO分 子中,1个碳原子与2个氢原子形成2个σ键,与1个氧原子形成 键, 键中有1个σ 键、1个π键,碳原子上无孤电子对,杂化轨道数为3,则HCHO分子中碳原子采取sp2杂化。 高中同步 第二章 分子结构与性质 典例　下表中各粒子对应的空间结构及解释均正确的是 (　    ) C 粒子 空间结构 解释 A 氨基负离子(N ) 直线形 N原子采用sp杂化 B 二氧化硫(SO2) V形 S原子采用sp3杂化,与H2O中的O原子杂化 方式相同 C 乙炔(C2H2) 直线形 C原子采用sp杂化且C原子的价层电子均 参与成键 D 碳酸根离子(C ) 三角锥形 C原子采用sp3杂化 高中同步 第二章 分子结构与性质 思路点拨　价层电子对数 杂化轨道数 杂化轨道类型。 高中同步 第二章 分子结构与性质 解析　氨基负离子中N原子价层电子对数=2+ =4,且含有两个孤电子对,根据价层电 子对互斥模型知,该离子的空间结构为V形,N原子采用sp3杂化,故A错误。SO2中S原子价层电 子对数=2+  =3,且含有一个孤电子对,根据价层电子对互斥模型知,该分子的空间结构 为V形,S原子采用sp2杂化,水分子中O原子采用sp3杂化,故B错误。C2H2中C原子价层电子对数 都是2且不含孤电子对,该分子的空间结构为直线形,C原子采用sp杂化,且C原子的价层电子 均参与成键,故C正确。碳酸根离子中C原子价层电子对数=3+ =3,且不含孤电子对, 该离子的空间结构为平面三角形,C原子采用sp2杂化,故D错误。 高中同步 第二章 分子结构与性质 $