【高中化学】分子结构的测定和多样性 价层电子对互斥模型 2022-2023学年高二化学人教版2019选择性必修2.pptx

第二节 分子的空间结构第第1 1课时课时 分子结构的测定和多样性分子结构的测定和多样性 价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型 2019人教版人教版 选择性必修选择性必修2 第二章第二章 分子结构与性质分子结构与性质【课程学习目标学科核心素养】1知道分子的结构可以通过波谱、X身线衍射等技术进行测定。2认识共价分子结构的多样性和复杂性。3借助实物模型、计算机软件模拟、视频等手段，加深对分子具有特定空间结构的认识，发展“证据推理与模型认知”学科核心素养。4能运用价层电子对互斥模型预测简单粉子的空间结构，发展“科学探究与创新意识”学科核心素养。知识导航一分子结构的测定早年科学家主要靠对物质的化学性质进行系统总结得出规律后进行推测，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、晶体X射线衍射等。1红外光谱工作原理(1)原理：红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键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，可以得知分子中含有何种化学键或官能团的信息。一分子结构的测定1红外光谱工作原理(2)红外光谱仪原理示意图红外光谱仪一分子结构的测定2质谱法：相对分子质量的测定现代化学常利用质谱仪测定分子的相对分子质量。质谱仪质谱仪原理示意图一分子结构的测定2质谱法：相对分子质量的测定质谱仪原理示意图用高能电子流轰击样品分子，使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子。分子离子和碎片离子各自具有不同的相对质量，它们在磁场的作用下到达检测器的时间因相对质量而先后有别，其结果被记录为质谱图。30405060100708011090659192相对丰度/质荷比（）mz甲苯分子的质谱图相对分子质量最大质荷比甲苯的相对分子质量为92一分子结构的测定2质谱法：相对分子质量的测定思考：同学们，通过质谱图你能测定出分子的相对分子质量吗？二多样的分子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。1三原子分子化学式电子式结构式键角空间结构空间结构名称CO2 O=C=O180直线形H2O 105V形二多样的分子空间结构2.四原子分子化学式电子式结构式键角空间结构空间结构名称CH2O 约120平面三角形NH3 107三角锥形二多样的分子空间结构3五原子分子化学式电子式结构式键角空间结构空间结构名称CH4 10928正四面体形CCl4 10928正四面体形二多样的分子空间结构4.其他多原子分子的空间结构P4O6SF6P4P4O10C60S8椅式椅式C6H12船式船式C6H12三价层电子对互斥模型CO2和H2O都是三原子分子，为什么CO2呈直线形而H2O呈V形？CH2O和NH3都是四原子分子，为什么CH2O呈平面三角形而NH3呈三角锥形？CO2 H2OCH2O NH3三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(包括成键的键电子对和未成键的孤电子对)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。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。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键电子对数孤电子对数。(2)键电子对数的计算由化学式确定，即中心原子形成几个键，就有几对键电子对。如H2O分子中，O有2对键电子对。NH3分子中，N有3对键电子对。(3)中心原子上的孤电子对数的计算中心原子上的孤电子对数 (axb)键电子对 ABn型分子 为n中心原子价层电子对 孤电子对=三价层电子对互斥模型a表示中心原子的价电子数；对主族元素：a最外层电子数；对于阳离子：a价电子数离子所带电荷数；对于阴离子：a价电子数离子所带电荷数。x表示与中心原子结合的原子数。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8该原子的价电子数，如Cl为1，S为2等。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)价层电子对数VSEPR模型（价层电子互斥模型）2直线形3平面三角形4（正）四面体形这是价层电子在空间排列构型，以此延伸出分子在空间的构型，二者不完全一致。与中心原子孤电子对数有关三价层电子对互斥模型利用VSEPR理论预测分子立体构型的思路：键电子对数+孤电子对数=价层电子对数 VSEPR模型 分子的立体构型 SO2NH3价层电子对数键电子对数孤电子对数VSEPR模型 分子的立体构型典例220直线形 直线形 CO2330 平面三角形平面三角形 BF3 21 V形SO2 440正四面体 正四面体 CH4 31三角锥形 NH3 22V形 H2O三价层电子对互斥模型问题：CH4、NH3、H2O，VSEPR模型都是四面体形，键角为什么依次减小？由于孤电子对对共用电子对的排斥作用更大，使键角变小，孤电子对数越多排斥作用越大，键角越小。三价层电子对互斥模型分子VSEPR模型杂化方式键角CH4四面体形sp310928NH3四面体形sp3107H2O四面体形sp3105效果检测【典例1】（2022四川资阳高二期末）下列微粒的VSEPR模型与空间立体构型一致的是ABF3BSO2CH2ODSO32-【答案】A【典例2】（2021四川成都外国语学校高二期中）用价层电子对互斥理论(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是ASO2的分子构型为V形BSO3是三角锥形分子CBF3的键角为60DPCl3是平面三角形分子【答案】A【典例3】（2021北京市第十三中学高二期中）下列粒子的VSEPR模型为四面体，且空间构型结构为V型的是AH2OBNF3CH3O+DSO2【答案】A【典例4】（2021浙江诸暨中学高二期中）下列关于价层电子对互斥模型(VSEPR 模型)的叙述中不正确的是AVSEPR 模型可用预测分子的立体构型BVSEPR 模型不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子C中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间并参与互相排斥D分子中键角越大，价层电子对相互排斥力越大，分子越稳定【答案】D【典例5】（2021河北河间市第十四中学高二期中）用价电子对互斥理论(VSEPR)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APCl3为平面三角形BSO3与CO32-为平面三角形CSO2键角大于120oDBF3是三角锥形分子【答案】B【典例6】（2021四川省蒲江县蒲江中学高二阶段练习）下列对应关系不正确的是【答案】A选项代表物分子类型有无孤电子对 空间构型ASO2AB2无直线形BCH2OAB3无平面三角形CH2OAB2有V形DNH3AB3有三角锥形