新教材高中化第二章分子结构与性质第二节第一课时分子结构的测定和多样性价层电子对互斥模型课件新人教版选择性必修第二册

第一课时分子结构的测定和多样性

价层电子对互斥模型第二章2021素养目标1.认识物质的空间结构可以借助某些实验手段,通过这些手段所获得的信息为建立物质结构模型或解释相关理论提供支撑。2.结合实例了解共价分子具有特定的空间结构,并可运用相关理论和模型进行解释和预测,培养证据推理与模型认知的核心素养。课前篇素养初探【知识铺垫】1.CO2分子中的键角为180°,是一种直线形分子;H2O是一种V形(或称角形)分子。NH3的空间结构是三角锥形,CH4分子中C—H之间的键角是109°28',分子空间结构是正四面体形。2.与分子空间结构有关的共价键的键参数是键长、键角。【自主梳理】1.分子结构的测定许多现代仪器和方法可测定分子结构,如红外光谱、晶体X射线衍射等。红外光谱可以测定分子中含有哪些化学键或官能团。2.多样的分子空间结构(1)三原子分子的空间结构——直线形和V形。(2)四原子分子的空间结构——平面三角形和三角锥形。

(3)五原子分子的空间结构——正四面体形或四面体形。

3.价层电子对互斥模型(1)理论要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。分子中的价层电子对包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对。(2)中心原子价层电子对数的计算①σ键的电子对可由化学式确定。②a表示中心原子的价电子数。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。(3)VSEPR模型的两种类型①中心原子上的价电子都用于形成共价键的分子。ABnn=2n=3n=4价层电子对数234空间结构

空间结构名称直线形平面三角形正四面体形键角180°120°109°28'实例CO2BF3CH4②中心原子上有孤电子对的分子:对于中心原子上有孤电子对(未用于形成共价键的电子对)的分子,中心原子上的孤电子对也要占据中心原子周围的空间,并互相排斥使分子呈现不同的空间结构。【微思考】根据价层电子对互斥模型得到的VSEPR模型,就是分子的实际空间结构吗?提示

不完全是。VSEPR模型是按分子中价层电子对数进行判断的,但是有些分子中的部分价层电子对未形成化学键(孤电子对),而分子的空间结构是忽略孤电子对后的形状。【自我检测】1.判断下列说法的正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)四原子分子一定都是平面三角形或三角锥形(

)(2)正四面体形的键角均为109°28'(

)(3)分子的VSEPR模型和相应分子的空间结构是相同的(

)(4)由价层电子对互斥模型可知SnBr2分子中的键角小于180°(

)(5)根据价层电子对互斥模型可以判断H3O+与NH3的分子(或离子)的空间结构一致(

)×××√√2.下列分子的空间结构模型正确的是(

)答案

D解析

CO2的空间结构为直线形,A不正确;H2O的空间结构为V形,B不正确;NH3的空间结构为三角锥形,C不正确;CH4的空间结构为正四面体形,D正确。3.下列微粒的价层电子对数正确的是(加“·”的原子为中心原子)(

)答案

A解析

课堂篇素养提升探究1分子的空间结构特点与键角之间的关系【问题探究】在宏观世界中,花朵、蝴蝶、冰晶等诸多物质展现出规则与和谐的美。科学巨匠爱因斯坦曾感叹:“在宇宙的秩序与和谐面前,人类不能不在内心里发出由衷的赞叹,激起无限的好奇。”实际上,宏观的秩序与和谐源于微观的规则与对称。根据信息分析下列分子可能的空间结构。(1)H2S中两个H—S的键角接近90°,BeCl2中两个Be—Cl的键角是180°,推测H2S和BeCl2的分子的空间结构分别是怎样的。提示

H2S的空间结构是V形,BeCl2的空间结构是直线形。(2)科学家研制出可望成为高效火箭推进剂的N(NO2)3(),已知该分子中N—N—N的键角都是108.1°;P4中共有六条P—P,每两条P—P间的夹角均为60°,试推测N(NO2)3中四个氮原子及P4中的四个磷原子围成的空间结构。提示

由于N—N—N键角都是108.1°,所以四个氮原子围成三角锥形,P4为正四面体形。(3)根据分子组成为AB3(或A3B)、AB4,能确定它们的空间结构吗?提示

AB3(或A3B)型分子可能是平面三角形分子,也可能是三角锥形分子;AB4型分子一定是正四面体形分子。(4)CH3Cl分子是正四面体形结构吗?提示

C—H与C—Cl的键长不一样,所以CH3Cl是四面体形,但不是正四面体形。【深化拓展】常见的分子空间结构原子个数空间结构举例键角2直线形HCl—3直线形CO2180°V形H2O105°4平面三角形CH2O约120°三角锥形NH3107°正四面体形P460°5正四面体形CH4109°28'【素能应用】典例1下列有关键角与分子空间结构的说法不正确的是(

)A.键角为180°的分子,空间结构是直线形B.键角为120°的分子,空间结构是平面三角形C.键角为60°的分子,空间结构可能是正四面体形D.键角为90°~109°28'之间的分子,空间结构可能是V形答案

B解析

键角为180°的分子,空间结构是直线形,如CO2分子是直线形分子,A正确;苯分子的键角为120°,但其空间结构是平面正六边形,B错误;白磷分子的键角为60°,空间结构为正四面体形,C正确;水分子的键角为105°,空间结构为V形,D正确。变式设问

P4是正四面体构型,CH4也是正四面体构型,二者结构相同吗?提示

不相同,P4分子中4个原子位于正四面体的四个顶点,CH4中C原子位于正四面体的体心,H原子位于正四面体的顶点。规律总结

分子或离子的空间结构与键角的关系

分子类型键角空间结构实例AB2180°直线形CO2、BeCl2、CS2<180°V形H2O、H2SAB3120°平面三角形BF3、BCl3<120°三角锥形NH3、H3O+、PH3AB4109°28'正四面体形CH4、

、CCl4变式训练1下列各组分子中所有原子都可能处于同一平面的是(

)A.CH4、CS2、BF3

B.CO2、H2O、NH3C.C2H4、C2H2、C6H6 D.CCl4、BeCl2、PH3答案

C解析

题中的CH4和CCl4为正四面体形分子,NH3和PH3为三角锥形分子,这几种分子的所有原子不可能都在同一平面上。CS2、CO2、C2H2和BeCl2为直线形分子,C2H4为平面形分子,C6H6为平面正六边形分子,这些分子都是平面形结构。探究2利用价层电子对互斥模型判断粒子空间结构的思路方法【问题探究】ABm型分子或离子的价层电子对数利用上式计算A原子价层电子对数时需注意:(1)氧族元素的原子作为中心原子A时提供6个价电子,作为与中心原子结合的原子B时不提供价电子。(2)卤素原子作为中心原子A时提供7个价电子,作为与中心原子结合的原子B时提供1个价电子。问题思考:(1)根据上述信息分析BCl3的价层电子对数、价层电子对空间结构及分子空间结构。提示

BCl3的价层电子对数==3,价层电子对空间结构为平面三角形,分子空间结构为平面三角形。(2)NF3的价层电子对数、价层电子对空间结构、分子空间结构分别是怎样的?提示

NF3的价层电子对数==4,价层电子对空间结构为四面体形,分子空间结构为三角锥形。【深化拓展】1.价层电子对互斥模型的理论要点

(1)价层电子对在空间上彼此相距最远时,排斥力最小,体系的能量最低。(2)孤电子对的排斥力较大,孤电子对数越多,排斥力越强,键角越小。2.价层电子对数目和价层电子对空间结构的关系

价层电子对数VSEPR模型名称孤电子对数成键电子对数分子或离子空间结构名称2直线形02直线形3平面三角形03平面三角形3平面三角形12V形4四面体形04正四面体形4四面体形13三角锥形4四面体形22V形特别提醒

价层电子对互斥模型说明的是价层电子对的空间结构,而分子的空间结构指的是成键电子对的空间结构,不包括孤电子对。(1)当中心原子无孤电子对时,两者一致。(2)当中心原子有孤电子对时,两者不一致。【素能应用】典例2用价层电子对互斥模型(VSEPR)可以预测许多分子或离子的空间结构,有时也能用来推测键角大小。下列判断正确的是(

)A.H2O、CS2都是直线形的分子B.BF3键角为120°,SnBr2键角大于120°C.CH2O、BF3都是平面三角形的分子D.PCl3、PCl5都是三角锥形的分子答案

C变式设问

(1)CH2O的空间结构是平面正三角形吗?提示

不是,应是等腰三角形。(2)CH4、NH3、H2O的价层电子对数分别是多少?键角大小顺序如何?为什么?提示

价层电子对数都为4,但孤电子对数分别为0、1、2,孤电子对数越多,对成键电子对的排斥力越大,故键角依次减小。规律总结

确定分子或离子空间结构的步骤

变式训练2用价层电子对互斥模型推测下列分子的空间结构:(1)H2Se

;(2)BBr3

;(3)CHCl3

;(4)SiF4

。

答案

(1)V形(2)平面三角形(3)四面体形(4)正四面体形解析

根据原子的价层电子排布,可以判断出各分子中心原子含有的孤电子对数。

分子式H2SeBBr3CHCl3SiF4中心原子含有的孤电子对数2000中心原子的σ键电子对数2344中心原子的价层电子对数4344H2Se略去2对孤电子对,分子空间结构为V形,BBr3为平面三角形,CHCl3分子中由于氢原子和氯原子不同,空间结构是一般的四面体形,SiF4为正四面体形。

素养脉络

随堂检测1.下列能够获得有机化合物所含官能团信息的方法是(

)A.红外光谱 B.质谱法C.色谱法 D.核磁共振氢谱答案

A解析

红外光谱可测定有机化合物的化学键以及官能团。2.下列有关NH3分子空间结构的分析正确的是(

)A.中心原子孤电子对数为0,分子为平面三角形,键角为120°B.中心原子孤电子对数为0,分子为三角锥形,键角为107°C.中心原子孤电子对数为1,分子为三角锥形,键角为107°D.中心原子孤电子对数为1,分子为平面三角形,键角为109°28'答案

C3.用VSEPR模型预测,下列分子中键角是120°的是(

)A.C2H2

B.CH4C.BF3

D.CO2答案

C4.下列分子空间结构为正四面体形的是(

)①P4

②NH3

③CCl4

④CH4

⑤H2S

⑥CO2A.①③④⑤ B.①③④⑤⑥C.①③④ D.④⑤答案

C5.运用价层电子对互斥模型推测下列分子或离子的空间结构。