2.2.1 分子结构的测定和多样性　价层电子对互斥模型 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 第1课时　分子结构的测定和多样性　价层电子对互斥模型 学习目标 1.了解分子结构的测定方法。 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。 3.通过对价层电子对互斥模型的探究，建立解决复杂分子结构判断的思维模型(重、难点)。 2 新课导入 H2O CO2 O2 CH4 NH3 肉眼看不到分子，科学家如何知道分子结构的？ 早年靠规律推测，如今科学家创造了仪器，红外光谱是其中一种。 内容索引 目标一 分子结构的测定 目标二 多样的分子空间结构 目标三 价层电子对互斥模型 一、分子结构的测定 红外光谱、晶体X射线衍射、质谱法等。 X射线衍射仪 质谱仪 红外光谱仪 测定分子结构 测定相对分子质量 一、分子结构的测定 1．红外光谱 原理： 分子吸收跟它某些化学键的振动频率 相同的红外线，图谱上呈现吸收峰。 和谱图库比对，或通过量子化学计算， 分析分子中含何种化学键或官能团。 红外光谱仪原理示意图 某未知物的红外光谱图 读谱： 该物质中有C—H、O—H、C—O化学键， 推测可能含有羟基官能团。 一、分子结构的测定 甲苯分子的质谱图 2．质谱法 读谱： 相对分子质量＝最大质荷比 甲苯的相对分子质量为92 ——确定相对分子质量的 一、分子结构的测定 知识拓展 质谱分析法也能帮助我们确定分子的结构。在一定能量的离子源中，化合物中的分子离子是按照一定规律进行裂解而形成各种碎片离子的，这种规律性能帮助我们快速找出各碎片离子产生的途径，进而推测出化合物的整个分子结构。 应用体验 1.如图所示是某分子式为C4H8O2的有机物的红外光谱图，则该有机物可能为 A.CH3COOCH2CH3 B.CH3CH2CH2COOH C.HCOOCH2CH2CH3 D.(CH3)2CHCH2COOH √ 应用体验 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 √ 二、多样的分子空间结构 1.分子的空间结构 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。 2.多样的分子空间结构 观察下列几种简单的分子的空间结构模型。 从化学式、电子式、结构式、键角、分子的空间结构方面对以上分子进行分析。 二、多样的分子空间结构   化学式 电子式 结构式 键角 分子的 空间结构 三原子 分子 CO2 H2O O==C==O 180° 直线形 105° V形(角形) 二、多样的分子空间结构   化学式 电子式 结构式 键角 分子的 空间结构 四原子 分子 BF3 NH3 HCHO 120° 平面正三角形 107° 三角锥形 120° 平面三角形 二、多样的分子空间结构   化学式 电子式 结构式 键角 分子的 空间结构 五原子 分子 CH4 CH3Cl — 109°28′ 正四面体形 四面体形 应用体验 1.正误判断 (1)正四面体形分子的键角均为109°28' (2)SiCl4、SiH4、N、CH3Cl均为正四面体形结构 (3)SF6分子的空间结构为正八面体形 (4)分子的空间结构与其稳定性有关，如椅式C6H12比船式C6H12稳定 (5)自然界中的硫大多以皇冠式结构(S8)形式存在 × √ √ × √ 15 应用体验 2.(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 16 三、价层电子对互斥模型 通过电子式分析为什么CH4是正四面体， NH3是三角锥形？ 问题思考 : : : H N H : H : : : H C H : H H 成键电子对数：孤电子对： 4 3 0 1 .. .. 109°28′ 107° 成键电子对、孤对电子对相互排斥， 斥力最小，能量最低的，分子稳定。 三、价层电子对互斥模型 1．价层电子对互斥模型 (1)分子的空间结构是中心原子周围的“价层电子对”相互排斥的结果，从而使分子中的原子处于尽可能远的相对位置上，以减弱彼此之间的斥力，使分子能量最低。 (2)价层电子对互斥(VSEPR)的“价层电子对”是指分子中的中心原子与结合原子间的σ键电子对和中心原子上的孤电子对。多重键只计其中的σ键电子对，不计π键电子对。 三、价层电子对互斥模型 2．价层电子对的计算 中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数 =σ键电子对数+(a-xb)。 ①σ键电子对数 由化学式确定，即中心原子形成几个σ键，就有几个σ键电子对。 如H2O分子中， O有2个σ键电子对，NH3分子中， N有3个σ键电子对。 三、价层电子对互斥模型 ②孤电子对数＝(a－xb) a：中心原子的价电子数 b：与中心原子结合的原子最多能接受的电子数 (H为1，其他原子为“8－该原子的价电子数） 主族元素： a＝原子最外层电子数 阳离子：a＝中心原子价电子数－离子电荷数(若阴离子则‘+’) x：与中心原子结合的原子数 H2O a x b 6 5＋1 2 3 1 2 N 2．价层电子对的计算 三、价层电子对互斥模型 (2)实例：几种常见分子或离子的中心原子价层电子对数： 分子或离子 中心原子 σ键电子对数 中心原子上的孤电子对数 中心原子价层电子对数 a x b (a-xb) SO2 S 2 6 2 NH3 N 3 5 3 N N 4 4 4 C C 3 6 3 2 1 3 1 1 4 1 0 4 2 0 3 三、价层电子对互斥模型 3．价层电子对互斥模型(即VSEPR模型) VSEPR模型： 价层电子对数目： 2 3 4 5 6 直线形 平面三角形 正四面体形 三角双锥形 八面体形 三、价层电子对互斥模型 4．预测分子或离子空间结构 (1)预测思路 无孤对电子： 有孤对电子： 价层电子对数 → VSEPR 模型 VSEPR模型即分子空间结构 略去孤对电子，剩下是分子或离子空间结构 三、价层电子对互斥模型 (2)实例 分子或离子 σ键电 子对数 孤电子对数 中心原子的价层电子对数 VSEPR模型 空间结构 (略去孤电子对) CO2   C     CH4     2 0 2 3 0 3 4 0 4 直线形 直线形 平面三角形 平面三角形 正四面体形 正四面体形 三、价层电子对互斥模型 分子或离子 σ键电 子对数 孤电子对数 中心原子的价层电子对数 VSEPR模型 空间结构 (略去孤电子对) NH3 H2O H3O+ SO2 3 1 4 四面体形 三角锥形 2 2 4 四面体形 V形 3 1 4 四面体形 三角锥形 2 1 3 平面三角形 V形 三、价层电子对互斥模型 特别提醒　 价层电子对互斥模型对分子空间结构的预测少有失误，但它不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子。 思考交流 1.确定BF3、N和S的VSEPR模型和空间结构： 分子或离子 σ键电子对数 孤电子对数 中心原子的价层电子对数 VSEPR模型 空间结构(略去孤电子对) BF3 N S 3 0 3 平面三角形 平面三角形 4 0 4 正四面体形 正四面体形 3 1 4 四面体形 三角锥形 思考交流 2.试从中心原子价层电子对互斥的角度来解释CH4键角(109°28')、NH3键角(107°)、H2O键角(105°)依次减小的原因。 孤电子对相比成键电子对离中心原子更近，其对成键电子对的排斥作用大于成键电子对之间的排斥作用，CH4分子中C原子没有孤电子对，NH3分子中N原子上有1个孤电子对，H2O分子中O原子上有2个孤电子对，孤电子对数越多，对成键电子对的排斥作用越大，故键角依次减小。 归纳总结 由于孤电子对有较大斥力，含孤电子对的分子的实测键角几乎都小于VSEPR模型的预测值。价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律：孤电子对与孤电子对>孤电子对与成键电子对>成键电子对与成键电子对。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斥力减小，键角也减小。 应用体验 1.正误判断 (1)分子的VSEPR模型和相应分子的空间结构是相同的 (2)价层电子对之间排斥作用大小：孤电子对与孤电子对>孤电子对与成键电子对>成键电子对与成键电子对 (3)SO2与CO2的分子组成相似，故它们分子的空间结构相同 (4)由价层电子对互斥模型可知SnBr2分子中Sn—Br的键角小于180° (5)价层电子对互斥模型可以预测所有的分子结构 × √ × √ × 应用体验 2.下列分子中，价层电子对互斥模型与分子的空间结构相同的是 ①HCHO　②CO2　③NCl3　④H2S A.①② B.②③ C.③④ D.①④ √ 自我测试 1.(2025·河南许昌高二期末)下列离子的VSEPR模型与离子的空间结构一致的是 A.S B.P C.N D.Cl √ 2.(2025·四川雅安高二期末)下列粒子的VSEPR模型为四面体形且其空间结构为三角锥形的是 A.SO2 B.NF3 C.N D.OF2 √ 自我测试 3.下列分子或离子中，中心原子含有孤电子对的是 A.PCl5 B.N C.SiCl4 D.H2S √ 自我测试 4.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 空间结构 H2       Cl2       Cl3       O2             F2             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 本节内容结束 $