【高中化学】分子的空间结构第1课时课件 2022-2023学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2.pptx

第二章 分子结构与性质 第二节 分子的空间结构 第1课时 分子结构测定与多样的分子空间结构课前引入小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究【回顾旧知】共价键键：原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成，呈轴对称。键：原子轨道以“肩并肩”的方式重叠形成，呈镜像对称。键参数键能键长键角描述分子稳定性的重要参数描述分子的空间结构的重要参数课前引入小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究我们的肉眼是看不到分子的，那么，科学家是怎样知道分子的结构呢？P4O6SF6P4P4O10C60S8椅式C6H12船式C6H12知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究 早年的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。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 、等。一、分子结构的测定化学性质红外光谱晶体X射线衍射红外光谱仪X射线衍射仪质谱仪知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究 分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。化学键就像弹簧一样也不停的振动，不同的化学键振动频率、振动方式是不相同的。乙醛分子空间结构模型一、分子结构的测定知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究一、分子结构的测定分子吸收红外线(与化学键振动频率相同)分析出化学键或官能团对比量子化学计算一束红外线透过分子红外图谱检测仪红外光谱仪红外光谱仪工作原理1、红外光谱仪知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究某未知物的红外光谱【思考与讨论】通过一些红外光谱图你能推测出分子中含有的化学键和官能团吗？通过红外光谱图，发现未知物中含有O-H、C-H和C-O的振动吸收，可初步推测该未知物中含有羟基。知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究质谱仪一、分子结构的测定质谱仪原理示意图分子离子和碎片离子分子失去电子高压电场加速通过狭缝进入磁场分离记录仪质谱图得出分子的相对分子质量分析图谱2、质谱仪知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究相对分子质量最大质荷比甲苯的相对分子质量为92 纵坐标表示相对丰度（与粒子的浓度成正比），横坐标表示粒子的相对质量与其电荷数之比（m/z），简称荷质比，化学家通过分析得知，被测物的相对分子质量是92，该物质是甲苯。对点训练小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究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.CH4D2、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.CH3COOHB 知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究1、利用几何知识分析一下，空间分布的两个点是否一定在同一直线？两个原子构成的分子，将这2个原子看成两个点，则它们在空间上可能构成几种形状？分别是什么？O2HCl2、利用几何知识分析一下，空间分布的三个点是否一定在同一直线上？三个原子构成的分子，将这3个原子看成三个点，则它们在空间上可能构成几种形状？分别是什么？【思考与讨论】知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究 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。二、多样的分子空间结构1、三原子分子化学式电子式结构式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 直线形V形直线形和V形180105知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究2、四原子分子化学式电子式结构式分子的空间结构模型空间结构空间充填模型球棍模型CH2O NH3 平面三角形三角锥形大多为平面三角形和三角锥形直线形正四面体C2H2(乙炔)P4(白磷)120107知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究3、五原子分子化学式电子式结构式分子的空间结构模型空间结构空间充填模型球棍模型CH4 常见为四面体形正四面体形CCl4正四面体10928知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究分子的空间结构与键角关系的一般规律 分子类型键角空间结构 实例AB2180直线型CO2、BeCl2、CS2180V型H2O、H2SAB3120平面型BF3、BCl3、CH2O120三角锥型NH3、PH3AB410928正四面体型CH4、CCl4本节小结小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究对点训练小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究1、下列分子的空间结构模型正确的是()A.CO2的空间结构模型：B.H2O的空间结构模型：C.NH3的空间结构模型：D.CH4的空间结构模型：D对点训练小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究2、(1)硫化氢(H2S)分子中，两个HS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(3)能说明CH4分子不是平面四边形，而是正四面体结构的是_。A.两个键之间的夹角为10928 B.CH为极性共价键C.4个CH的键能、键长都相等 D.二氯甲烷(CH2Cl2)只有一种(不存在同分异构体)AD第二章 分子结构与性质 第二节 分子的空间结构 第2课时 价层电子对互斥模型课前引入小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究【思考】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 直线形 180H2O V形 105CH2O 平面三角形 约120NH3 三角锥形 107为了探究其原因，发展了许多结构理论模型。知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究三、价层电子对互斥模型1、价层电子对互斥(VSEPR)理论 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。(2)价层电子对：是指分子中的中心原子与结合原子间的键电子对和中心原子上孤电子对(未成键电子对)。(1)中心原子：是指分子中成键数目最多的原子。注意：多重键(双键或三建)只计算键电子对，不计键电子对。()知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究【思考】如何计算中心原子的价层电子对数？可根据电子式直接判断化学式电子式键电子对数孤电子对数 中心原子价层电子对数CO2H2ONH3CH4202224314404等于结合原子数知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究可根据公式来计算12中心原子的价层电子对数=(中心原子的最外层电子数+结合原子数)注意：结合原子为N、O、S时不计，并且为N时有几个就要减几；若为离子团时，计算时要加上(减去)得到(失去)的电子数。如SO212S的价层电子对数=(6+0)=3如HCN12C的价层电子对数=(4+1-1)=2如NH4+12N的价层电子对数=(5+4-1)=4如CO32-12C的价层电子对数=(4+0+2)=3知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究2、价层电子对的空间结构(即VSEPR模型)中心原子的价层电子对数VSEPR模型（价层电子对互斥模型）234直线形平面三角形正四面体形知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究【思考】价层电子对互斥模型是否就是分子或离子的空间结构呢？若分子或离子的中心原子上没有孤电子对，则VSEPR模型就是分子的空间结构；若分子或离子的中心原子上有孤电子对，则要VSEPR模型的基础上略去中心原子上的孤电子对，才可得到分子或离子的空间结构。中心原子的孤电子对数=中心原子的价层电子对数结合原子数知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究3、分子的空间结构典例价层电子对数孤电子对数VSEPR模型分子的立体构型 CO2 BF3SO2203031知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究典例价层电子对数孤电子对数VSEPR模型分子的立体构型 CH4 NH3 H2O404142知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究4、键角的比较【思考】CH4、NH3、H2O的VSEPR模型都是四面体形，键角为什么依次减小？由于孤电子对对成键电子对的排斥作用更大，使键角变小；并且孤电子对数越多排斥作用越大，键角越小。注意：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对点训练小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究1、下列微粒的VSEPR模型与空间立体构型一致的是()A.H2O B.SO2 C.BF3 D.SO32-2、下列粒子的VSEPR模型为四面体，且空间构型为三角锥形的是()A.H2OB.NF3C.CH4 D.SO23、下列对应关系不正确的是()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CBA第二章 分子结构与性质 第二节 分子的空间结构 第3课时 杂化轨道理论简介课前引入小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究 我们已经知道，甲烷分子的空间结构呈_，它的4个CH的键长_，HCH的键角皆为_。正四面体形相同1092810928画出基态H和基态C的价层电子排布图C原子 2s2pH原子 1s1、为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2？2、为什么CH4分子中的空间结构是正四面体形？激发2s2p跃迁激发态知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究一、杂化轨道理论莱纳斯卡尔鲍林鲍林认为：当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，却得到四个新的能量相同、方向不同的轨道。在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程叫做原子轨道的杂化。轨道能发生杂化的条件知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究1、sp3杂化轨道C原子基态2s2p激发2s2p激发态sp3杂化sp3杂化轨道彼此远离斥力最小正四面体由1个s轨道和3个p轨道杂化而成以CH4分子的形成为例与H成键sp3杂化知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究【思考】通过sp3杂化轨道的形成过程分析杂化轨道有什么特点？sp3杂化杂化轨道的特点：(1)杂化前后轨道数目不变；彼此远离 斥力最小(2)杂化后轨道的成分、能量、形状、方向发生改变；(4)杂化轨道之间要满足最小排斥、最大夹角原理。(3)杂化后轨道的成键能力增强；知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究 通过对价层电子对互斥模型的学习我们知道，NH3和H2O的VSEPR模型跟CH4一样也是四面体形，因此它们的中心原子也是采取了sp3杂化。知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究【问题1】怎么用杂化轨道理论解释NH3的空间结构呢？N原子2s2p基态sp3杂化sp3杂化轨道孤电子对 形成键H原子1s1s3个NH，键角为1073个NH相互垂直键角为90知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究【问题2】怎么用杂化轨道理论解释H2O的空间结构呢？O原子2s2p基态sp3杂化sp3杂化轨道 形成键H原子1s1s2个OH，键角为1052个OH相互垂直键角为90孤电子对注意：杂化轨道只容纳孤电子对和形成键。知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究2、sp2杂化轨道 由1个s轨道和2个p轨道杂化而成以BF3分子的形成为例B原子基态2s2p激发2s2p激发态sp2杂化彼此远离斥力最小与F成键平面三角形sp2杂化sp2杂化轨道2p知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究3、sp杂化轨道由1个s轨道和1个p轨道杂化而成以BeCl2分子的形成为例Be原子基态2s2p激发2s2p激发态sp杂化彼此远离斥力最小与Cl成键直线形sp杂化sp杂化轨道2p知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究【思考】完成下列表格并对比分析，你能得出什么结论？中心原子的价层电子对数键数中心原子的孤电子对数中心原子杂化类型杂化轨道数空间构型CH4 sp3 4BF3 sp23 BeCl2 sp 2440330220中心原子的价层电子对数=杂化轨道数结论：正四面体形平面三角形直线形234sp 杂化sp2 杂化sp3 杂化知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究分子或离子中心原子的价层电子对数中心原子的杂化类型中心原子的孤电子对数空间结构CO2SO2 HCNBF3CH2ONH4+H3O+SO32-【课堂练习】按要求完成下列填空。2sp杂化直线形3sp2杂化V形201sp杂化0直线形3sp2杂化0平面三角形3sp2杂化0平面三角形4sp3杂化0正四面体形4sp3杂化1三角锥形4sp3杂化1三角锥形知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究【思考】试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔的成键轨道。(1)乙烯(CH2=CH2)的成键情况分析彼此远离斥力最小sp2杂化sp2sp2 对于含有多个中心原子的分子，要通过结构式来判断中心原子的价层电子对数(即键数+孤电子对数)，而以C为中心原子的分子没有孤电子对，只看其形成的键数即可。未参与杂化的p轨道上的电子可用于形成键知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究(1)乙烯(CH2=CH2)的成键情况分析sp2sp2乙烯分子中的键乙烯分子中的键知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究(2)乙炔(CHCH)的成键情况分析sp2杂化彼此远离斥力最小未参与杂化的p轨道上的电子可用于形成键HHspsp知识精讲小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究(2)乙炔(CHCH)的成键情况分析HHspsp乙炔分子中的键乙炔分子中的键对点训练小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究1、推测下列有机物中碳的杂化类型。(1)CH3CH2CH3 (2)CH3CH=CH2 (3)CHCCH=CH2sp3sp3sp3sp3sp2sp2spsp sp2sp22、在 中，中间的碳原子和两边的碳原子分别采用的杂化方式是()A.sp2、sp2 B.sp3、sp3C.sp2、sp3 D.sp、sp3C3、在BrCH=CHBr分子中，CBr键采用的成键轨道是()A.sp-p B.sp2-s C.sp2-p D.sp3-pC本节小结小杨老师 15521324728版权归属于微信公众号：杨sir化学侵权必究