2025年高二化学选择性必修2（人教版）同步课件 第二章 第二节 第1课时 分子结构的测定和多样性 价层电子对互斥模型

分子结构的测定和多样性价层电子对互斥模型第1课时第二章

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核心素养

发展目标1.了解分子结构的测定方法。2.通过对典型分子空间结构的学习，认识微观结构对分子空间结构的影响，了解共价分子结构的多样性和复杂性。3.通过对价层电子对互斥模型的探究，建立解决复杂分子结构判断的思维模型。

内容索引一、分子结构的测定二、多样的分子空间结构课时对点练三、价层电子对互斥模型分子结构的测定><一科学家应用

光谱、晶体

等方法测定分子结构，应用

测定分子的相对分子质量。1.红外光谱(1)原理当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些_____________________的红外线，再记录到图谱上呈现

。通过和已有谱图库

，或通过量子化学

，可分析出分子中含有何种

或

的信息。一、分子结构的测定红外X射线衍射质谱法化学键的振动频率相同吸收峰比对计算化学键官能团(2)红外光谱仪原理示意图(3)实例某未知物的红外光谱图：通过红外光谱图可知，该物质中有

、

、

化学键，并推测可能含有

官能团。C—HO—HC—O羟基2.相对分子质量的确定——质谱法甲苯分子的质谱图：读谱：相对分子质量=最大质荷比，甲苯的相对分子质量为

。92

应用体验1.如图所示是某分子式为C4H8O2的有机物的红外光谱图，则该有机物可能为A.CH3COOCH2CH3 B.CH3CH2CH2COOHC.HCOOCH2CH2CH3

D.(CH3)2CHCH2COOH√

应用体验该物质分子中至少含有两个甲基，且不对称，含有碳氧双键和碳氧单键。A项，CH3COOCH2CH3分子中存在不对称—CH3、C—O—C和C==O，且分子式为C4H8O2，正确；B项，CH3CH2CH2COOH分子中含有1个—CH3，且不存在C—O—C，错误；

应用体验C项，HCOOCH2CH2CH3分子中只含有1个—CH3，错误；D项，(CH3)2CHCH2COOH分子中存在对称—CH3，不存在C—O—C，且含有5个碳原子，错误。

应用体验2.如图是有机物A的质谱图，则A的相对分子质量是A.29

B.43

C.57

D.72√由有机物A的质谱图可以看出，最大质荷比为72，故A的相对分子质量为72。返回多样的分子空间结构><二二、多样的分子空间结构观察下列几种简单的分子的空间结构模型。

化学式电子式结构式键角分子的空间结构三原子分子CO2

______________________H2O

_______________四原子分子BF3

__________________180°直线形105°120°V形(角形)平面正三角形O==C==O

化学式电子式结构式键角分子的空间结构四原子分子NH3

_______________CH2O

________________107°三角锥形120°平面三角形

化学式电子式结构式键角分子的空间结构五原子分子CH4

___________________CH3Cl

—__________109°28'正四面体形四面体形

四原子分子都是平面三角形或三角锥形吗？深度思考提示不是。H2O2分子的结构类似于一本打开的书，两个氧原子在两页书的交接处，两个氢原子分别在翻开的书的两页上。而白磷(P4)分子为正四面体形。

应用体验

×√××√

应用体验2.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√

应用体验苯分子的键角为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。

应用体验3.(1)硫化氢(H2S)分子中，两个H—S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

应用体验(3)能说明CH4分子不是平面四边形，而是正四面体结构的是

(填字母)。

a.两个键之间的夹角为109°28'b.C—H为极性共价键c.4个C—H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

应用体验五原子分子CH4可能有平面四边形和正四面体两种空间结构，不管为哪种，b、c两项都成立；若为前者，则键角为90°，CH2Cl2有两种：

和

；若为后者，则键角为109°28'，CH2Cl2只有一种。

归纳总结返回几种常见分子的空间结构(1)常见的空间结构为直线形的分子有BeCl2、HCN、C2H2、CO2等。(2)常见的空间结构为V形的分子有H2O、H2S、SO2等。(3)常见的空间结构为平面三角形的分子有BF3、SO3、HCHO等。(4)常见的空间结构为三角锥形的分子有PH3、PCl3、NH3等。(5)常见的空间结构为正四面体形的分子有CH4、CCl4、SiH4、SiF4等；是四面体形但不是正四面体形的有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等。价层电子对互斥模型><三三、价层电子对互斥模型1.价层电子对互斥模型(VSEPRmodel)对ABn型的分子或离子，中心原子A的价层电子对(包括成键的______________和未成键的__________)之间由于存在排斥力，将使分子的空间结构总是采取电子对相互排斥最弱的那种结构，以使彼此之间斥力最小，分子或离子的体系能量最低，最稳定。σ键电子对孤电子对2.价层电子对的计算(1)中心原子价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数。(2)σ键电子对数的计算由化学式确定，即中心原子形成几个σ键，就有几个σ键电子对。如H2O分子中，O有

个σ键电子对，NH3分子中，N有

个σ键电子对。23

对象公式主族元素a=原子的最外层电子数阳离子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(绝对值)ⅱ.x表示与中心原子结合的原子数。ⅲ.b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数。对象公式Hb=1其他原子b=8-该原子的价电子数②几种常见分子或离子的中心原子上的孤电子对数如下表所示：分子或离子中心原子axb中心原子上的孤电子对数SO2S6221NH3N5311N5-1=4410C4+2=63203.价层电子对的空间结构(即VSEPR模型)正四面体形直线形平面三角形4.VSEPR模型的应用——预测分子或离子的空间结构(1)基本思路对于ABn型分子，利用VSEPR模型推测分子或离子空间结构的思路如下：(2)具体实例①中心原子不含孤电子对分子或离子中心原子的价层电子对数VSEPR模型及名称分子或离子的空间结构及名称CO2___

直线形

直线形2分子或离子中心原子的价层电子对数VSEPR模型及名称分子或离子的空间结构及名称___

平面三角形

平面三角形CH4___

正四面体形

正四面体形34②中心原子含孤电子对分子或离子中心原子的价层电子对数中心原子的孤电子对数VSEPR模型及名称分子或离子的空间结构及名称NH3______

四面体形

三角锥形H2O______

四面体形

V形4142分子或离子中心原子的价层电子对数中心原子的孤电子对数VSEPR模型及名称分子或离子的空间结构及名称H3O+______

四面体形

三角锥形SO2______

平面三角形

V形4131

1.价层电子对的VSEPR模型与分子的空间结构一定一致吗？什么时候一致？深度思考提示不一定一致。中心原子有孤电子对时，二者结构不一致；当中心原子无孤电子对时，二者结构一致。

2.试解释CH4键角(109°28')、NH3键角(107°)、H2O键角(105°)依次减小的原因。深度思考提示CH4分子中C原子没有孤电子对，NH3分子中N原子上有1个孤电子对，H2O分子中O原子上有2个孤电子对，对成键电子对的排斥作用增大，故键角依次减小。

特别提醒返回(1)若ABn型分子中，A与B之间通过两对或三对电子(即通过双键或三键)结合而成，则价层电子对互斥模型把双键或三键作为一个电子对看待。(2)由于孤电子对有较大斥力，含孤电子对的分子的实测键角几乎都小于VSEPR模型的预测值。价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律：孤电子对与孤电子对>孤电子对与成键电子对>成键电子对与成键电子对。随着孤电子对数目的增多，成键电子对与成键电子对之间的斥力减小，键角也减小。(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。

应用体验1.正误判断(1)分子的VSEPR模型和相应分子的空间结构是相同的(2)SO2与CO2的分子组成相似，故它们分子的空间结构相同(3)由价层电子对互斥模型可知SnBr2分子中Sn—Br的键角小于180°(4)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×√×√

应用体验

√

应用体验

应用体验

√

应用体验4.用价层电子对互斥模型完成下列问题(加“·”的原子为中心原子)。

σ键电子对数孤电子对数空间结构

22322211V形V形三角锥形V形

应用体验

σ键电子对数孤电子对数空间结构

422022正四面体形V形V形返回课时对点练题组一分子结构的测定1.TBC的一种标准谱图如图所示，它是A.核磁共振氢谱

B.质谱C.红外光谱

D.紫外光谱√1234567891011121314152.已知某分子质谱图如图所示，且分子的红外光谱信息中含有C—O、C—H、O—H的吸收峰。下列关于其分子结构的叙述正确的是A.该分子的结构为CH3CH2OHB.该分子的相对分子质量可能为27、31、45或46C.该分子的结构为CH3—O—CH3D.该分子的红外光谱和质谱都可以全面反映分子

结构的信息√123456789101112131415123456789101112131415题中分子的相对分子质量为46，B错误；从该分子的红外光谱信息可知，分子中有羟基，A正确、C错误；质谱只能反映分子相对分子质量信息，不能全面反映分子结构的信息，D错误。题组二多样的分子空间结构3.(2023·天津高二期末)下列各组分子中所有的原子都处于同一平面的是A.CH4、CS2、BF3 B.CO2、H2O、NH3C.甲醛(CH2O)、C2H2、苯(C6H6) D.CCl4、BeCl2、PH3√123456789101112131415CH4和CCl4均为正四面体形分子，NH3和PH3均为三角锥形分子，所有原子不可能在同一平面内。4.在白磷(P4)分子中，4个P原子分别处在正四面体的四个顶点，结合有关P原子的成键特点，下列有关白磷的说法正确的是A.白磷分子的键角为109°28'B.分子中共有4对共用电子对C.白磷分子的键角为60°D.分子中有6对未成键价电子√123456789101112131415根据共价键的方向性和饱和性，每个磷原子都以3个共价键与其他3个磷原子结合，从而形成正四面体结构，键角为60°。123456789101112131415题组三价层电子对互斥模型及应用5.根据价层电子对互斥模型，判断下列分子或者离子的空间结构不是三角锥形的是A.PCl3

B.H3O+C.HCHO D.PH3√123456789101112131415

123456789101112131415

123456789101112131415

√123456789101112131415

123456789101112131415

123456789101112131415

123456789101112131415√

123456789101112131415

123456789101112131415√123456789101112131415

9.已知在CH4分子中C—H间的键角为109°28'，NH3分子中N—H间的键角为107°，H2O分子中O—H间的键角为105°。下列说法正确的是A.孤电子对与σ键电子对间的斥力大于σ键电子对与σ键电子对间的斥力B.孤电子对与σ键电子对间的斥力小于σ键电子对与σ键电子对间的斥力C.孤电子对与σ键电子对间的斥力等于σ键电子对与σ键电子对间的斥力D.题干中的数据不能说明孤电子对与σ键电子对间的斥力和σ键电子对与

σ键电子对间的斥力之间的大小关系√123456789101112131415123456789101112131415孤电子对与σ键电子对间的斥力大于σ键电子对与σ键电子对间的斥力，孤电子对对σ键电子对的排斥导致分子中的键角变小，A项正确。

√123456789101112131415

12345678910111213141511.用短线“—”表示共用电子对，用“‥”表示未成键孤电子对的式子叫路易斯结构式。R分子的路易斯结构式可以表示为

，下列叙述错误的是A.R与BF3的空间结构相同B.键角：PH3<NH3<109°28'C.R可以是PH3或AsH3D.R分子的中心原子上的价层电子对数为4√123456789101112131415R的空间结构为三角锥形，BF3中心原子价层电子对数为3+0=3，其空间结构是平面三角形，因此其空间结构与BF3不相同，故A错误；PH3、NH3都为三角锥形，键角小于109°28'，而N的电负性大，吸引电子的能力比P强，因此NH3共用电子对之间的排斥力比PH3共用电子对之间的排斥力大，其键角大，所以键角：PH3<NH3<109°28'，故B正确；123456789101112131415

可能为NH3，根据第ⅤA族元素原子的特点得到R可以是PH3或AsH3，故C正确；R分子的中心原子上有三对成键电子和一对孤电子对，价层电子对数为4，故D正确。12345678910111213141512.在价层电子对互斥模型中，电子对斥力大小顺序可认为：孤电子对与孤电子对>孤电子对与成键电子对>成键电子对与成键电子对，当电子对之间的夹角大于90°时，斥力可忽略。当价层电子对数为5时，结构为三角双锥。PCl5是典型的三角双锥分子，两个编号为①的Cl原子和P原子在一条直线上，三个编号为②的Cl原子构成平面正三角形。SF4和BrF3价层电子对数也都是5，但它们分别有1个和2个孤电子对，以如图为参照。123456789101112131415则它们的孤电子对分别占据什么位置时，价层电子对间斥力最小123456789101112131415

ABCDSF4①①②②BrF3①①②②①①②②√123456789101112131415SF4的孤电子对若在①位置时，孤电子对与成键电子对夹角为90°的有3组，而SF4的孤电子对在②位置时，孤电子对与成键电子对夹角为90°的有2组，孤电子对在②时价层电子对间斥力最小；BrF3有2个孤电子对，若均在①上，则孤电子对与成键电子对夹角为90°的有6组，斥力太大，若1个在①上，1个在②上，则还有孤电子对与孤电子对之间夹角为90°的1组，孤电子对与成键电子对夹角为90°的有3组，斥力较大，若两个孤电子对均在②上，则孤电子对与成键电子对夹角为90°的为4组，此时价层电子对之间斥力最小。13.短周期元素D、E、X、Y、Z的原子序数逐渐增大，它们的最简单氢化物分子的空间结构依次是正四面体形、三角锥形、正四面体形、V形、直线形。(1)HZO分子的中心原子价层电子对数的计算式为

，该分子的空间结构为

。

(2)Y的价层电子排布为

，Y的最高价氧化物的VSEPR模型为

。

123456789101112131415

V形3s23p4平面三角形(3)X与Z形成的最简单化合物的化学式是

，

该分子中的键角是

。

(4)D、E的最简单氢化物的分子空间结构分别是正四面体形与三角锥形，这是因为

(填字母)。

a.两种分子的中心原子的价层电子对数不同b.D、E的非金属性不同c.E的氢化物分子中有一个孤电子对，而D的氢化物分子中没有SiCl4109°28'c由题意可推出D、E、X、Y、Z分别为C、N、Si、S、Cl。123456789101112131415

123456789101112131415①④⑥⑦①④⑦123456789101112131415

123456789101112131415③⑧

123456789101112131415②⑤⑥123456789101112131415

15.20世纪50年代科学家提出价层电子对互斥模型(简称VSEPR模型)，用于预测简单分子的空间结构。其要点可以概括：Ⅰ.用AXnEm表示只含一个中心原子的分子组成，A为中心原子，X为与中心原子相结合的原子，E为中心原子最外层未参与成键的电子对(称为孤电子对)，(n+m)称为价层电子对数。分子中的价层电子对总是互相排斥，均匀地分布在中心原子周围的空间；Ⅱ.分子的空间结构是指分子中的原子在空间中的排布，不包括中心原子未成键的孤电子对；12345678910