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学年高二下学期化学人教版选择性必修2

第二章 第二节 分子的空间结构 分子结构的测定和多样性　价层电子对互斥模型 学科：化学 年级：高二 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。 学习目标 2 P4O6 SF6 NH3 P4 一些分子的空间结构模型 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？ 早年科学家主要靠对物质的____________进行系统总结得出规律后进行推测 化学性质 现代科学家应用了许多测定分子结构的现代仪器和方法 分子结构的测定 一、分子结构的测定 红外光谱仪 质谱仪 X射线衍射仪 一、分子结构的测定 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。 一、分子结构的测定 科学家应用 光谱、晶体 等方法测定分子结构，应用 测定分子的相对分子质量。 1.红外光谱 (1)原理 当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些__________________ ___的红外线，再记录到图谱上呈现 。通过和已有谱图库 ，或通过量子化学 ，可分析出分子中含有何种 或 的信息。 红外 X射线衍射 质谱法 化学键的振动频率相 同 吸收峰 比对 计算 化学键 官能团 一、分子结构的测定 检测仪 样品 棱镜 光源 光谱 红 橙 黄 绿 蓝 靛 紫 紫外 红外 红外图谱 红外光谱原理示意图 分子吸收跟它某些化学键振动频率相同的红外线 分析出化学键或官能团 1.分子结构的确定——红外光谱法 一、分子结构的测定 某未知物的红外光谱 1.分子结构的确定——红外光谱法 通过红外光谱图可知，该物质中有 、 、 化学键， 并推测可能含有 官能团。 C—H O—H C—O 羟基 一、分子结构的测定 2.相对分子质量的确定——质谱法 质谱仪原理示意图 一、分子结构的测定 2.相对分子质量的确定——质谱法 相对分子质量＝最大质荷比 对应横坐标即相对分子质量 甲苯分子的质谱图： 读谱：相对分子质量=最大质荷比，甲苯的相对分子质量为 。 92 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 四原子分子 BF3 NH3 CH2O 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 五原子 分子 CH4 CH3Cl —— 109°28′ 正四面体形 四面体形 思考 1.四原子分子都是平面三角形或三角锥形吗？ 不是。 H2O2分子的结构类似于一本打开的书。 而白磷(P4)分子为正四面体形。 思考 2.空间结构相同的分子，其键角完全相同吗？ 不一定，如P4和CH4均为正四面体形， 但P4的键角是60°，CH4的键角为109°28′。 注意 常见的空间结构为直线形的分子有BeCl2、HCN、C2H2、CO2等；常见的空间结构为V形的分子有H2O、H2S、SO2等； 常见的空间结构为平面三角形的分子有BF3、SO3、HCHO等； 常见的空间结构为三角锥形的分子有PH3、PCl3、NH3等； 常见的空间结构为正四面体形的分子有CH4、CCl4、SiH4、SiF4等； 四面体形但不是正四面体形的有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等。 记住常见分子的空间结构，可类推出同类别物质的空间结构。 三、价层电子对互斥模型 一种比较简单的理论，可用来预测分子或离子的空间结构。 价层电子对互斥模型认为： 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。 价层电子对 相互排斥 彼此远离 能量最低、最稳定 σ键电子对 中心原子上的孤电子对 价层电子对 1.价层电子对互斥模型(VSEPR model) 三、价层电子对互斥模型 1.价层电子对互斥模型(VSEPR model) 对ABn型的分子或离子，中心原子A的价层电子对(包括成键的________ ______和未成键的__________)之间由于存在排斥力，将使分子的空间结构总是采取电子对相互排斥最弱的那种结构，以使彼此之间斥力最小，分子或离子的体系能量最低，最稳定。 σ键电 子对 孤电子对 三、价层电子对互斥模型 2.价层电子对的计算 (1)中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数。 (2) σ键电子对数的计算 由化学式确定，即中心原子形成几个σ键，就有几对σ键电子对。 如：H2O分子中， O有 对σ键电子对， NH3分子中， N有 对σ键电子对。 2 3 三、价层电子对互斥模型 2.价层电子对的计算 (3)中心原子上的孤电子对数的计算 方法一：根据电子式直接确定 i. a表示中心原子的价电子数； 对于主族元素：a＝ ； 对于阳离子：a＝ ； 对于阴离子：a＝ 。 ii. x表示与 结合的原子数。 iii. 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 。 最外层电子数 价电子数－离子电荷数 价电子数＋离子电荷数(绝对值) 中心原子 8－该原子的价电子数 方法二：公式计算：中心原子上的孤电子对数＝ (a xb) 2 1 (3)中心原子上的孤电子对数的计算 (3)中心原子上的孤电子对数的计算 ②几种常见分子或离子的中心原子上的孤电子对数如下表所示： 分子或离子 中心原子 a x b 中心原子上的孤电子对数 SO2 S 6 2 2 1 NH3 N 5 3 1 1 N N 5-1=4 4 1 0 C C 4+2=6 3 2 0 三、价层电子对互斥模型 3.价层电子对的空间结构(即VSEPR模型) 直线形 平面三角形 正四面体形 三、价层电子对互斥模型 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 计算 找理论模型 略去孤电子对 4.VSEPR模型的应用——预测分子空间结构 (1)中心原子不含孤电子对 分子或离子 价层电子对数 VSEPR模型及名称 分子或离子的空间结构及名称 CO2 ___ 直线形 直线形 ___ 平面三角形 平面三角形 CH4 ___ 正四面体形 正四面体形 2 3 4 分子/离子的空间构型 VSEPR模型 无孤电子对时 (1)中心原子不含孤电子对 分子或离子 价层电子对数 VSEPR模型及名称 分子或离子的空间结构及名称 CO2 ___ 直线形 直线形 ___ 平面三角形 平面三角形 CH4 ___ 正四面体形 正四面体形 2 3 4 分子/离子的空间构型 VSEPR模型 无孤电子对时 (2)中心原子含孤电子对 分子或离子 价层电子对数 孤电子对数 VSEPR模型及名称 分子或离子的空间结构及名称 NH3 ___ ___   四面体形   三角锥形 H2O ___ ___   四面体形   V形 4 1 4 2 VSEPR模型略去孤电子对后的构型 有孤电子对时 分子/离子的空间构型 (2)中心原子含孤电子对 VSEPR模型略去孤电子对后的构型 有孤电子对时 分子/离子的空间构型 H3O＋ ___ ___     SO2 ___ ___   平面三角形   V形 4 1 3 1 注意 (1)若ABn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个电子对看待。 (2)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。 (3)价层电子对互斥模型不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子。 思考 1.价层电子对的VSEPR模型与分子的空间结构一定一致吗？什么时候一致？ 不一定一致， 中心原子有孤电子对时，二者结构不一致； 当中心原子无孤电子对时，二者结构一致。 思考 2.试解释CH4键角(109°28′)、NH3键角(107°)、H2O键角(105°)依次 减小的原因。 CH4分子中的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， 对成键电子对的排斥作用增大，键角依次减小。 小结 分子空间结构的确定思路 中心原子价层电子对数n ⇓ ⇓ 分子的空间结构——略去孤电子对在价层电子对互斥模型中占有的空间 CO CO $