分子的空间构型、价电子互斥理论 课件 【知识梳理+点播拓展】高二化学人教版（2019）选择性必修2

学习目标：1.知道分子的结构可以通过波谱等技术进行测定。2.结合实例了解共价分子具有特定的空间结构。3.在理解价层电子对互斥模型的基础上，对分子的空间构型进行解释和预测。第二章分子结构与性质第二节分子的空间构型第1课时分子的空间构型、价电子互斥理论肉眼不能看到分子，科学家是怎样知道分子的结构的呢？问题与思考早年的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推测分子的结构。如今，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。学习任务一：怎么测定分子结构1.什么是红外光谱法分子中的原子不是固定不动的，而是不断振动着的。当一束红外光线透过分子时，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（如图）。通过和已有谱库比对，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，综合这此信息，可分析出分中含有何种化学键或官能团的信息。由以上光谱图可初步推测该分子中含有官能团羟基-OH。

用质谱法测定分子的相对分子质量

现代化学常利用质谱仪（如图2-7）测定分子的相对分子质量。它的基本原理（如图2-8）是在质谱仪中使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子等粒子。由于生成的离子具有不同的相对质量，它们在高压电场加速后，通过狭缝进入磁场得以分离，在记录仪上呈现一系列峰，化学家对这些峰进行系统分析，便可得知样品分子的相对分子质量。科学•技术•社会2.什么是质谱法例如，图2-9的纵坐标是相对丰度（与粒子的浓度成正比），横坐标是粒子的相对质量与其电荷数之比（)，简称质荷比。化学家通过分析得知，＝92的峰是甲苯分子的正离子（C6H5CH3+)，＝91的峰是丢失一个氢原子的甲苯正离子（C6H5CH2+),＝65的峰是分子碎片···因此，便可推测被测物的相对分子质量是92，该物质是甲苯（C6H5CH3)。mzmzmzmz质荷比最大的即是相对分子质量。学习任务二：多样的分子空间结构有哪类型1.什么是分子的空间结构？构成分子的原子的几何关系和形状。2.多样的分子空间结构：（1）三原子分子：直线形V(角)形（2）四原子分子：平面三正角形键角120°三角锥形键角107°（3）五原子分子：正四面体键角109°28′一些分子的空间结构模型资料卡片分子世界是如此异彩纷呈，美不胜收，常使人流连忘返。分子空间结构与其稳定性有关。例如，S8像项皇冠，如果把其中一个向上的硫原子倒转向下，尽管可以存在，却不如皇冠稳定；又如，C6H12椅式比船式稳定。小结1：测定分子结构方法晶体X射线衍射法红外光谱法官能团质谱法相对分子质量分子空间结构三原子直线形V形四原子平面三角形三角锥形五原子正四面形

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？问题与思考为了探究其原因，发展了许多结构理论模型，如比较简单的价层电子对互斥理论模型和较为复杂的杂化轨道理论模型。学习任务三：什么是价层电子对互斥模型(VSEPRmodel)1.作用：预测分子空间结构。2.核心观点：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。价层电子对中心原子与结合原子的σ键的电子对中心原子上孤电子对多重键只计σ键的电子对，不计π键的电子对(1)价层电子对数＝σ键电子对数+孤电子对数(2)

σ键电子对数由化学式确定：σ键电子对数＝中心原子结合的原子数化学式如：中心原子H2ONH3SO3SO42-σ键电子对数化学式23σ键电子对数ON中心原子SS34(3)

怎么确定中心原子孤电子对数中心原子上孤电子对数＝

(a-xb)21中心原子价电子数(主族元素为原子最外层电子数)与中心原子结合的原子数与中心原子结合的原子最多容纳电子数(H为1，其它原子为：8-价电子数)如：SO2中心原子axb中心原子上的孤电子对数S628-6=21H2OO622-1=12阳离子：a＝中心原子的价电子数-离子的电荷数阴离子：a＝中心原子的价电子数＋离子的电荷数x和b的计算方法不变如：NH4+中心原子axb中心原子上的孤电子对数442-1=10SO42-S848-6=20N分子或离子中心原子axb中心原子上的孤电子对数SO2CO32-NH4+表2-3几种分子或离子的中心原子上的孤电子对数C(6-2×2)÷2＝16SN6423422(6-3×2)÷2＝0(4-4×1)÷2＝0(1)以P和S为例，说明如何根据主族元素在周期表中的位置确定它的价电子数。

(2)以N和Cl为例，说明如何根据主族元素在周期表中的位置确定它最多能接受的电子数。思考与讨论主族元素价电子数＝最外层电子数＝主族序数P原子价电子数为5；

S原子价电子数为6主族元素最多接受电子数＝8-最外层电子数＝8-主族序数(H为1)最多接受电子数：N原子为8－5＝3，

S原子为8－6＝21略去中心原子的孤对电子(4)

怎么确定分子的空间结构中心原子σ键电子对数+中心上孤电子对数＝中心原子价层电子对数互相排斥尽可能远离能量最低最稳定VSEPR模型分子空间模型H2O孤e-对中心原子价层电子对NH3化学式结构式含孤电子对的VSEPR模型分子空结构模型如：电子式成键e-对分子或离子孤电子对数价层电子对数VSEPR模型VSEPR模型名称分子或离子的空间结构分子或离子的空间结构名称CO2SO2CO32-CH4表2-4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01002334直线形平面三角形平面三角形正四面体形直线形V形平面三角形正四面体形

实验测得NH3的键角为107°，H2O的键角为105°,为什么NH3和H2O的键角均小于109°28′？问题与思考相较成键电子对，孤电子对有较大的排斥力，含孤对电子的分子实测键角都小于VSEPR模型的预测值。一对孤电子对对成键电子对排斥两对孤电子对对成键电子对排斥成键电子对相互排斥109°28′一对孤电子对对成键电子对排斥:NOO115°107°105°CH4H2ONH3NO2-思考与讨论

确定BF3、NH4+和SO32-的VSEPR模型和它们的空间结构，并与同学交流。BF3NH4+SO32-孤电子对数价层电子对数VSEPR模型VSEPR模型名称空间结构空间结构名称03平面三角形平面三角形04正四面体形正四面体形14四面体形三角锥形小结2：1.预测分子的空间结构方法：σ键电子对数孤电子对数价层电子对数

VSEPR模型空间结构2.价层电子对间相互排斥作用大小一般规律：②随着孤电子对数目的增多，孤电子对与成键电子对之间的斥力增大，键角减小。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①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。学习评价1.下列分子或离子中，不含有孤对电子的是

＿＿＿

A、H2O

B、H3O+

C、NH3

D、NH4+D2.以下分子或离子的结构为正四面体，且键角为109°28′的是＿＿①CH4

②NH4+

③CH3Cl

④P4

⑤SO42-A、①②③B、①②④C、①②⑤D、①④⑤C3.下列分子①B