分子的空间结构 高二化学人教版（2019）选择性必修2

第二章第二节分子的立体构型本课件版权归四川嘉祥教育集团所有，未经授权，禁止传播01分子空间结构测定：书P41-42

方法一：红外光谱测定法测定分子的化学键和官能团

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。1、原理01分子空间结构测定

分子振动需要能量，所以当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线，记录到图谱上呈现吸收峰。1、原理01分子空间结构测定

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。1、原理01分子空间结构测定

2、测定01分子空间结构测定思考讨论某未知物分子式为C2H6O，根据共价键成键数目规律，写出可能的结构式，并根据红外光谱确定结构01分子空间结构测定思考讨论某未知物分子式为C2H6O，根据共价键成键数目规律，写出可能的结构，并根据红外光谱确定结构通过红外光谱图，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。可以确定其结构是01分子空间结构测定

方法二：质谱法测定分子的相对分子质量1、原理样品源分子在离子化室失去电子，会碎裂成不同大小碎片的分子和离子，在加速盘会因为质量与所带电荷比值（质荷比）不同而依次进入离子捕集器，采集放大离子信号，记录质谱图01分子空间结构测定

2、测定01分子空间结构测定纵坐标是相对丰度（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。mz相对分子质量＝最大质荷比（原子数目不变，只失去一个电子）被测物的相对分子质量是92，该物质是甲苯（C6H5CH3)01分子空间结构测定思考讨论某有机化合物A的红外光谱和质谱图如下图所示，由此可判断该有机化合物A是(

)CH3OH所谓“分子的立体构型”指多原子构成的共价分子中的原子的空间关系问题。在O2、HCl这样的双原子分子中不存在分子的立体结构问题。O2HCl02多样的分子空间结构：P43分子分类按构成分子的原子个数分类（1）单原子分子：稀有气体分子1、分子分类（1）双原子分子：氮气分子、氯化氢分子等；空间结构直线形1、分子分类（2）三原子分子：CO2键角：结构：H2O键角：结构：180°107°直线形V形

分子分类（3）四原子分子：甲醛(HCHO)氨气(NH3)结构：键角：键角：结构：键角：结构：BF3120°107°120°平面三角形三角锥形平面三角形乙炔：直线形白磷键角：结构：60°正四面体形

分子分类（4）五原子分子：CH4键角：结构：109°28”正四面体形分子分类（5）其他分子：书P44正四面体键角60°分子分类（5）其他分子：皇冠形•正八面体形椅式C6H12比船式C6H12稳定

同为三原子分子，CO2和H2O分子的空间结构却不同，什么原因？思考:直线形V形战03价层电子互斥模型（VSEPR）书P44-461、价层电子对的数目确定（ABn型)价层电子对数=σ键电子对+中心原子上的孤电子对数（1）σ键电子对数σ键电子对数＝中心原子结合的原子数（由化学式确定）分子中心原子键数H2OO2NH3N3SO3S2SO42-S4战03价层电子互斥模型（2）中心原子孤电子对数指成对，但不成键的价电子。①根据电子式直接确定120战（2）中心原子孤电子对数②根据公式计算确定中心原子上孤电子对数＝

(a-xb)21

a中心原子的价层电子数主族元素=最外层电子数阳离子=中心原子的价层电子数-离子的电荷数阴离子=中心原子的价层电子数+︱离子的电荷数︱

x与中心原子结合的原子数

b与中心原子结合的原子最多能接受的电子数H=1其他原子=8-该原子的价层电子数2、价层电子对互斥：由于价层电子对之间存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的那种构型，尽可能对称，使分子体系能量最低,最稳定。战思考讨论【键角大小规律】【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>成键电子对－单电子1、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。2、相同类型的分子，中心原子相同时，周围原子电负性越大，键角越小；如NH3>NCl3>NF33、相同类型的分子，周围原子不同时，中心原子电负性越大，键角越大；如NH3>PH3>AsH3战【2021年全国乙卷】H2O的键角小于NH3的，分析原因。思考讨论CH4H2ONH3解析：CH4、H2O、NH3的价层电子对均为4，VSEPR模型均为四面体形，但由于孤电子对有较大的斥力，孤电子对越多，与成键电子对之间的排斥力越大，键角越小。

答案：H2O中含有两对孤电子对而NH3中含有一对孤电子对，H2O中孤电子对对成键电子对的排斥作用较大。2728293031323.价层电子对的空间构型即VSEPR模型价层电子对数VSEPR模型2图示直线形3平面三角形4四面体形5三角双锥形6八面体形微粒σ键电子对数孤电子对数价层电子对数SO221/2×(6-2×2)=13平面三角形V形S:::价层电子对互斥模型分子空间构型略去孤电子对去掉VSEPR模型中的孤对电子，得到分子的真实构型。确定分子构型微粒σ键电子对数孤电子对数价层电子对数NH4+41/2×(4-4×1)=04空间四面体空间四面体N::::价层电子对互斥模型离子空间构型略去孤电子对去掉VSEPR模型中的孤对电子，得到分子的真实构型。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【总结】确定分子的空间结构的步骤：战思考讨论确定BF3、NH4+和SO32-的VSEPR模型和它们的空间结构，并与同学交流。BF3NH4+SO32-【规律】①当中心原子无孤对电子时，两者的构型一致。②当中心原子有孤对电子时，两者的构型不一致。新问题：为什么碳原子与氢原子结合形成CH4，而不是CH2？C原子轨道排布图1s22s22p2H原子轨道排布图1s1为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论。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。我们把这种轨道称为

sp3杂化轨道。1、在形成分子时，若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道，所形成的新轨道称为杂化轨道。杂化轨道能量与原轨道能量不同。（一）基本要点主族元素的ns、np轨道04杂化轨道理论简介

书P47-482、杂化前后轨道数目不变。3、杂化后轨道伸展方向、形状发生改变。在空间取最大夹角分布，不同杂化轨道伸展方向不同。电子云一头大，一头小，成键时重叠程度更大。杂化增强了成键的能力。4、杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤对电子；不会形成π键，没有填充电子的空轨道一般不参与杂化（1）sp3杂化xyzxyzzxyzxyz

①sp3杂化：1个s与3个p进行的杂化,形成4个sp3；②每个sp3杂化轨道的形状为一头大，一头小；③含有1/4s

轨道和3/4p

轨道的成分；④每两个轨道间的夹角为109°28′，空间构型为四面体形。杂化轨道的分类：（2）sp2杂化xyzxyzzxyzxyz②每个sp2杂化轨道的形状也为一头大，一头小；③含有1/3s

轨道和2/3p

轨道的成分；④每两个轨道间的夹角为120°，呈平面三角形；⑤未参与杂化的Pz与SP2杂化轨道平面垂直。①sp2杂化：1个s与2个p进行的杂化,形成3个sp2；BF3分子的空间构型

BF3分子的中心原子是B，其价层电子排布为2s22px1

。在形成BF3分子的过程中，B原子的2s轨道上的1个电子被激发到2p空轨道，价层电子排布为2s12px12py1

，1个2s轨道和2个2p轨道进行sp2杂化，形成夹角均为1200的3个完全等同的sp2杂化轨道。其形成过程可表示为：理论分析：B原子的三个sp2杂化轨道分别与3个F原子含有单电子的2p轨道重叠，形成3个sp2-p的σ键。故BF3

分子的空间构型是平面正三角形。实验测定：BF3分子中有3个完全等同的B-F键，键角为1200

，分子的空间构型为平面正三角形。

C2H4(碳原子采取sp2杂化）4根1S-SP2

σ键1根SP2-SP2

σ键1根2P-2Pπ键

（3）sp杂化

xyzxyzzxyzxyz③含有1/2s

轨道和1/2p

轨道的成分；④两个轨道间的夹角为180°，呈直线形。①sp

杂化：1个s与1个p进行杂化,形成2个sp。②每个sp杂化轨道的形状为一头大，一头小；⑤另外两个未参与杂化的Py和Pz轨道与杂化的sp轨道相互垂直C2H2（碳原子采取SP杂化）2根1S-SP

σ键1根SP-SPσ键2根2P-2Pπ键（空间位于互相垂直的两个平面）

3.杂化类型判断：因为杂化轨道只能用于形成σ键或用来容纳孤电子对。

杂化类型的判断方法：先确定分子或离子的VSEPR模型，然后就可以比较方便地确定中心原子的杂化轨道类型。杂化轨道数=中心原子价层电子对数（1）VSEPR模型为直线形：SP杂化（2）VSEPR模型为平面三角形：SP2杂化（3）VSEPR模型为四面体形：SP3杂化AB2VSEPR模型杂化类型H2OH2SCO2HCNNH2-SO2CS2BeCl2NO2-OF2四面体形SP3四面体形SP3直线形SP直线形SP四面体形SP3平面三角形SP2直线形SP直线形SP平面三角形SP2四面体形SP3总结：分子构型V形V形直线形直线形V形V形直线形直线形V形V形AB3VSEPR模型杂化类型NH3HCHOCOCl2BF3H3O+CO32-NO3-PCl3NF3CH3-CH3+SO3四面体形SP3平面三角形SP2平面三角形SP2平面正三角形SP2四面体形SP3平面正三角形SP2平面正三角形SP2四面体形SP3四面体形SP3四面体形SP3平面正三角形SP2平面正三角形SP2分子构型三角锥形平面三角形平面三角形平面正三角形三角锥形平面正三角形平面正三角形三角锥形三角锥形三角锥形平面正三角形平面正三角形AB4VSEPR模型杂化类型CH4PO43-NH4+CCl4SiCl4CHCl3正四面体形SP3正四面体形SP3正四面体形SP3正四面体形SP3正四面体形SP3四面体形SP3分子构型正四面体形正四面体形正四面体形正四面体形正四面体形四面体形C6H6（碳原子采取SP2杂化）C6H6的大π键总结：（1）有机物中饱和碳原子采取SP3杂化（2）有机物中碳碳双键碳原子采取SP2杂化（3）有机物中碳碳三键碳原子采取SP杂化N原子与C原子类似。说出葡萄糖、乙酸、乙醇、氢氰酸中C原子杂化类型。sp3和sp2；N＞C＞H；54；天蓝色天蓝色天蓝色无色无色无色实验2-1固体颜色溶液颜色CuSO4CuCl2.2H2OCuBr2NaClK2SO4KBr白色绿色深褐色白色白色白色思考：前三种溶液呈天蓝色大概与什么物质有关？依据是什么？CuOH2H2OH2OH2O2+平面正方形四、配合物理论简介：化学键的分类：（1）离子键（2）共价键（包括极性键、非极性键、配位键）（3）金属键配位键同样具有饱和性和方向性。比如：NH4+、H3O+、H2SO4、H3PO4有配位键。4根N-H键的键能、键长完全一样。配合物的命名（1）配离子（从左向右，配位数→配体→合→中心原子或中心离子→化合物）（2）配合物→类似于酸、碱、盐六氰合铁（Ⅲ）酸钾氢氧化二氨合银（Ⅰ）三氯一氨合铂（Ⅱ）酸钾硫酸四氨合铜（Ⅱ）[Cu(NH3)4]

SO4K3[Fe(CN)6][Ag(NH3)2]OH

K[Pt(NH3)Cl3]练习：配合物具有一定的稳定性，配位键越强，配合物越稳定。过渡金属配合物远比主族金属易形成配合物配合物的性质配合物的应用a在生命体中的应用b在医药中的应用c配合物与生物固氮d在生产生活中的应用王水溶金叶绿素血红蛋白抗癌药物酶维生素B12钴配合物含锌的配合物含锌酶有80多种固氮酶照相技术的定影电解氧化铝的助熔剂Na3[AlF6]热水瓶胆镀银H[AuCl4]巩固练习气态氯化铝（Al2Cl6）是具有配位键的化合物，分子中原子间成键关系如图所示，请将下列结构中你认为是配位键的斜线上加上箭头。1AlClClClClAlClCl巩固练习向下列配合物的水溶液中加入AgNO3溶液，不能生成AgCl沉淀的是（）A:[Co(NH3)4Cl2]ClB:[Co(NH3)3Cl3]C:[Co(NH3)6]Cl3D:[Co(NH3)5Cl]Cl22、B3、人体内血红蛋白是Fe2+卟林配合物，Fe2+与O2结合形成配合物，而CO与血红蛋白中的Fe2+也能生成配合物，根据生活常识，比较说明其配合物的稳定性。若发生CO使人中毒事故，首先该如何处理？还有哪种氧化物也可与血红蛋白中的Fe2+结合？血红蛋白CO形成的配合物更稳定发生CO中毒事故，应首先将病人移至通风处，必要时送医院抢救。NO中毒原理同CO巩固练习叶绿素结构示意图NNNNFeCH3CH3H3CCOHOCOOHH3C血红素(Fe2+)结构示意图2+CuNH3H3NNH3NH3Cu

2++2NH3

.H2OCu（OH）2+2NH4+

Cu（OH）2+

4NH3

.H2O[Cu(NH3)4]2++2OH—+4H2O蓝色沉淀深蓝色溶液实验2-2往硫酸铜溶液中逐滴滴入氨水，观察现象。并写出实验中发生的反应的离子方程式？往上述溶液中滴加乙醇？平面正方形Fe