分子的空间结构 课件【备课精研+高效课堂】 高二化学人教版（2019）选择性必修2

第二章分子结构与性质益阳市一中高二化学备课组

二O二二年下期第二节

分子的空间结构(共2课时）

分子的世界形形色色，异彩纷呈，美不胜收，常使人流连忘返。那么分子结构又是怎么测定的呢？？第一课时

分子结构的测定

多样的分子空间结构一、分子结构的测定如今，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。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。第一课时

分子结构的测定

多样的分子空间结构1、红外光谱法原理：红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到谱图上呈现吸收峰。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。第一课时

分子结构的测定

多样的分子空间结构【实例分析】

某未知物分子式为C2H6O，通过红外光谱（如图）可以监测到O—H、C—H、C—O键的振动吸收，推测其结构。第一课时

分子结构的测定

多样的分子空间结构2、质谱法测定相对分子质量原理：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】第一课时

分子结构的测定

多样的分子空间结构质谱法测定分子结构【实例分析】C6H5CH3+C6H5CH2+92916539C5H5+C3H3+相对分子质量

＝最大质荷比，甲苯的相对分子质量为92。第一课时

分子结构的测定

多样的分子空间结构第一课时

分子结构的测定

多样的分子空间结构课堂练习1、某有机化合物分子的质谱图如下，则该分子的相对分子质量为(

)A．27

B．31

C．45

D．46√2.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)CH3C.CH3CH2OH D.CH3COOH√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，由于原子间排列的空间顺序不一样，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。第一课时

分子结构的测定

多样的分子空间结构1、双原子分子（直线形）O2HCl2、三原子(AB2型)分子的空间结构——直线形和V形化学式电子式结构式键角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

O:::CO:::::H:OH:::O=C=O180°直线形V形105°第一课时

分子结构的测定

多样的分子空间结构3、四原子(AB3型)分子的空间结构——平面三角形和三角锥形

化学式电子式结构式键角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

H:CO:::::HH:NH:::H120°107°平面三角形三角锥形第一课时

分子结构的测定

多样的分子空间结构***四原子分子其他立体构型（直线形、正四面体形）C2H2

直线形180°P460°正四面体形BF3平面正三角形

120°第一课时

分子结构的测定

多样的分子空间结构4、五原子(AB4型)分子的空间结构——正四面体形

化学式电子式结构式键角分子的空间结构模型空间结构空间充填模型球棍模型CH4

109°28'正四面体形H:CH:::HH5、其他多原子分子第一课时

分子结构的测定

多样的分子空间结构第一课时

分子结构的测定

多样的分子空间结构解析：PCl3、NH3都为三角锥形；CH2O的空间结构虽为平面三角形，但不是正三角形。课堂练习1．下列描述说明分子的空间结构分别是什么形状？(1)硫化氢(H2S)分子中，两个H—S夹角都接近90°。(2)二硫化碳(CS2)分子中，两个C=S夹角是180°。(3)甲硅烷(SiH4)分子中，任意两个Si—H的夹角都是109°28′。提示：用键角可直接判断分子的空间结构。三原子分子键角为180°时为直线形，小于180°时为V形。S、O同主族，因此H2S和H2O分子的空间结构相似，为V形；CS2和CO2分子的空间结构相似，为直线形；由甲烷分子的空间结构可判断SiH4分子的空间结构为正四面体形。2．下列分子的空间结构为平面正三角形的是(

)A．PCl3 B．BCl3C．NH3 D．CH2O第二章分子结构与性质益阳市一中高二化学备课组

二O二二年下期第二节

分子的空间结构(共2课时）第二课时

价层电子对互斥模型

杂化轨道理论简介

CO2直线形180°H2O

V形105°CH2O平面三角形约120°NH3三角锥形107°

三原子分子CO2和H2O、四原子分子NH3和CH2O，为什么它们的空间结构不同？思考与讨论价层电子对互斥模型(VSEPRmodels)价层电子对数＝σ键电子对数+孤电子对数判断VSEPR理想模型略去孤电子对得到分子空间结构中心原子无孤电子对的分子：VSEPR理想模型就是其分子的空间结构。若有孤电子对：先判断VSEPR理想模型，后略去孤电子对，便可得到分子的空间结构。三、价层电子对互斥理论（VSEPR模型）——预测分子结构的简单理论内容：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。计算价层电子对数＝σ键电子对数+中心原子孤电子对数1、σ键电子对数可从化学式来确定

σ键电子对数=中心原子结合的原子数2、中心原子上的孤电子对数a、根据电子式直接确定（a-xb）a:分子：a为中心原子的价电子数

阳离子：a为中心原子的价电子数减去离子的电荷数；

阴离子：

a为中心原子的价电子数加上离子的电荷数。x：

为与中心原子结合的原子数b：为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）b、由公式计算

例：分析下表中分子或离子的孤电子对数分子或离子中心原子

a

x

b中心原子上的孤电子对数

SO2

NH4+

CO32-

CO2

SO42-SNCCS0145-1=412264+2=646+2=8324200220=½（a-xb)【课堂练习】

【课堂练习】计算价层电子对数=中心原子的σ键电子对数+孤电子对数代表物电子式中心原子结合的原子数σ键电子对数孤电子数价层电子对数H2ONH3CO2CH4:::HOH::::HNH:H:::HCH:HHOCO::::::::2342224314404202确定价层电子对互斥模型价层电子对数n=2n=3n=4n=5n=6VSEPR模型VSEPR模型名称直线形平面三角形四面体形三角双锥八面体形确定价层电子对互斥模型去掉VSEPR模型中的孤对电子，得到分子的真实构型。确定价层电子对互斥模型去掉VSEPR模型中的孤对电子，得到分子的真实构型。化学式路易斯结构式含孤电子对的VSEPR模型分子或离子的立体构型分子或离子的立体构型名称H2ONH3V形三角锥形确定价层电子对互斥模型去掉VSEPR模型中的孤对电子，得到分子的真实构型。化学式路易斯结构式含孤电子对的VSEPR模型分子或离子的立体构型分子或离子的立体构型名称HCNH3O＋SO2直线形三角锥形V形..点拨价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律：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。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。【讨论】H2O、NH3的键角分别是105°、107°，比甲烷的键角109⁰28′小，请解释原因。H2O、NH3的价层电子对均为4，H2O、NH3的的孤电子对分别为2、1，分子中电子对之间的斥力大小顺序：孤电子对-孤电子对＞孤电子对-成键电子对＞成键电子-成键电子，故H2O、NH3的键角分别是105°、107°。分子价层电子对数孤电子对数VSEPR模型分子或离子空间结构BF330NH4+40SO32-41√课堂练习平面三角形正四面体形四面体形正四面体形三角锥形平面三角形

按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个C—H单键都应该是σ键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到正四面体构型的甲烷分子。如何解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论。四、杂化轨道理论简介【思考与讨论】

写出碳原子的核外电子排布图，思考为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2？sp3C：2s22p2

由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同的轨道。我们把这种轨道称之为sp3杂化轨道。为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，4个杂化轨道的伸展方向成什么立体构型?正四面体

外界条件下，能量相近的原子轨道混杂起来，重新组合新轨道的过程叫做原子轨道的杂化，杂化后的新轨道就称为杂化轨道。1、概念2、杂化轨道的特征

(1)杂化前后轨道数目不变、形状发生变化(2)杂化后轨道成键能力增强、形成的化学键更稳定(3)杂化后轨道能量、形状都相同(4)杂化后的轨道之间尽可能远离、排斥力最小(5)杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对3、杂化轨道类型杂化前后原子轨道在空间取最大夹角分布，能使相互间排斥力最小。xyzxyzzxyzxyz109°28′

sp3杂化：1个s轨道与3个p轨道进行的杂化,形成4个sp3杂化轨道。

每个sp3杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有1/4s

轨道和3/4p轨道的成分每两个轨道间的夹角为109.5°，空间构型为正四面体形。(1)sp3杂化sp3C：2s22p2如：CH4分子的形成

每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小，含有1/3s

轨道和2/3p

轨道的成分每两个轨道间的夹角为120°，呈平面三角形。

sp2杂化：1个s轨道与2个p轨道进行的杂化,形成3个sp2杂化轨道。xyzxyzzxyzxyzsp2sp2杂化（2）sp2杂化如BF3分子的形成：B：1s22s22p1没有3个单电子FFFB120°sp杂化轨道的形状为一头大，一头小，含有1/2s

轨道和1/2p

轨道的成分两个轨道间的夹角为