2.2.1 分子的空间构型 价电子互斥理论 课件高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2

第二章第二节第1课时

分子的空间构型、价电子互斥理论键能键长共价键的稳定性一般地，形成的共价键的键能越大，键长越短，共价键越稳定，含有该键的分子越稳定，化学性质越稳定。键角分子的空间结构决定分子的性质键参数决定决定思考：分子的世界形形色色，异彩纷呈，美不胜收，常使人流连忘返。肉眼不能看到分子，那么，科学家是怎样知道分子的结构的呢？任务一

分子结构的测定1.早期的分子结构测定方法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，再推测分子的结构。但是化合物结构复杂，并且非常耗时。李比希凯库勒任务一

分子结构的测定2.现代的分子结构测定方法红外光谱仪X射线衍射仪质谱仪测定化学键或官能团测定键长、键角等测定相对分子质量现代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、质谱仪以及晶体X射线衍射等。下章研究资料卡片分子的结构指其处在平衡位置时的结构伸缩伸缩弯曲弯曲弯曲分子的空间构型红外光谱01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。

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。

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。问题1红外光谱属于原子光谱中的吸收光谱吗？提示

不属于。原子光谱是原子中的电子在不同能级轨道上跃迁时吸收或释放能量所得到的光谱，红外光谱不是原子光谱，属于分子光谱。分子的空间构型红外光谱01化学式：C2H6O乙醇CH3CH2OH二甲醚CH3OCH3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。红外光谱可以推断化学键或官能团的种类，能否确认化学键或官能团的个数？提示

不能。思考讨论红外光谱可以分析物质的官能团或化学键的相关信息，那如何测定分子的相对分子质量呢？质谱任务一

分子结构的测定2.现代的分子结构测定方法质谱仪测定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。分析图谱分子离子和碎片离子分子失去电子高压电场加速通过狭缝进入磁场分离记录仪质谱图得出分子的相对分子质量资料卡片分子离子M+碎片离子质荷比对应横坐标即相对分子质量纵坐标是相对丰度（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m/z，简称质荷比。相对分子质量＝最大质荷比（原子数目不变，只失去一个电子）任务一

分子结构的测定2.现代的分子结构测定方法质朴仪测定原理思考，根据质谱图信息，被测分子的相对分子质量为？被测物的相对分子质量是92，该物质是甲苯（C6H5CH3)课堂练习2.某有机物A的分子式为C4H10O，红外光谱图如图所示，则A的结构简式为A.CH3CH2OCH2CH3

B.CH3OCH2CH2CH3C.CH3CH2CH2CH2OH D.(CH3)2CHOCH3A大本24页课堂练习3.如图是有机物A的质谱图，则A的相对分子质量是A.29 B.43C.57 D.72最大质荷比D未知纯净物确定实验式确定分子式确定分子结构通过元素分析仪测定元素组成与含量通过质谱确定相对分子质量通过红外光谱确定化学键与官能团通过核磁共振谱确定CH原子种类、数量、环境CH2C3H6C:85.7%

H:14.3%M=42C=C,C-C,C-H3:2:1(CH2)n实例分析课堂小结分子结构测定一、测定方法1、早期：总结、推测2、现代：多种仪器方法测定二、红外光谱1、原理2、谱图分析：吸收峰——官能团或化学键三、质谱1、原理2、谱图分析：m/z最大值——相对分子质量四、一般步骤未知物——实验式——分子式——分子结构任务二

多样的分子空间结构1.双原子分子H2O2N2HClO=ON≡NH-ClH-H直线型两个原子构成的分子，将这2个原子看成两个点，则它们在空间上可能构成几种形状？大多数分子是由两个以上的原子构成的，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。任务二

多样的分子空间结构2.三原子分子直线型和V型三个原子构成的分子，将这3个原子看成三个点，则它们在空间上可能构成几种形状？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

H

HOCOOO=C=OHHO180°直线形105°V形（角形）H

HOCOOO=C=O任务二

多样的分子空间结构3.四原子分子平面三角形和三角锥形四个原子构成的分子，将这4个原子看成四个点，则它们在空间上可能构成几种形状？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甲醛CH2O

NH3

CHOHHHNH约120°平面三角形107°三角锥形O=CHHH

HNH任务二

多样的分子空间结构3.四原子分子四个原子构成的分子，将这4个原子看成四个点，则它们在空间上可能构成几种形状？乙炔C2H2180°P460°直线形三角锥形BF3120°平面正三角形其他空间结构H2O2(二)问题探究问题1四原子分子一定都是平面三角形或三角锥形？提示

不一定。如乙炔分子(C2H2)是四原子分子，其空间结构为直线形。乙炔C2H2180°直线形H2O2任务二

多样的分子空间结构4.五原子分子四面体形五个原子构成的分子，将这5个原子看成五个点，则它们在空间上可能构成几种形状？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

HCHHCHHHH根据元素周期律并结合本节所学知识，推断出PH3、SiCl4分子的空间结构。PCl3、SiCl4分子的空间结构分别为三角锥形、正四面体形。NH3分子的空间结构为三角锥形，CCl4分子的空间结构为正四面体形，根据同族元素原子的最外层电子排布相同，形成分子的空间结构相似可以进行推断。分子的空间结构与其稳定性有关组成结构性质用途皇冠形S8更稳定环己烷椅式结构比船式更稳定P4P4O6P4O10SF6C2H5OHC2H6C2H4C2H23、判断正误（1）键角为180˚的分子，空间结构是直线形

（2）键角为120˚的分子，空间结构是平面三角形

（3）空间结构是正四面体形，键角一定是109˚28´

（4）键角在90˚-109˚28´之间的分子，空间结构可能是V形巩固练习正确正确错误错误新课探究任务1多样的分子空间结构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。总结4、下列物质分子的空间结构与CH4相同的是（

）A.H2OB.P4C.NH3D.CO2

B5、D、E、X、Y、Z是周期表中的前20号元素，且原子序数逐渐增大。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、角形(V形)、直线形。回答下列问题：(1)Y的最高价氧化物的化学式为

。

(2)上述5种元素中，能形成酸性最强的含氧酸的元素是

,写出该元素的任意3种含氧酸的化学式：

。

(3)D和Y形成的化合物，其分子的空间结构为

。

(4)D和X形成的化合物，其化学键类型属于

。(5)金属镁和E的单质在高温下反应得到的产物是

。

SO3

ClHClO、HClO2、HClO3、HClO4直线形共价键Mg3N2CNSiSCl1.下列分子的空间结构错误的是(

)解析NH3的空间结构是三角锥形，B项错误。B大本25页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B解析苯分子的键角为120°，但其空间结构是平面正六边形，B错误；大本25页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____________。(3)能说明CH4分子不是平面四边形，而是正四面体结构的是____________。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)只有一种结构(不存在同分异构体)V形直线形ad大本25页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B解析键角为180°的分子，空间结构是直线形，例如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。3.填空。(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____________。(3)能说明CH4分子不是平面四边形，而是正四面体结构的是____________。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)只有一种结构(不存在同分异构体)V形直线形ad2.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√3.(1)H2S分子中，两个H—S夹角接近90°，说明H2S分子空间结构为

。

V形(3)能说明CH4分子不是平面四边形，而是正四面体结构的是

。

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)adValence-shellElectron-pairRepulsion分子的空间构型价层电子对互斥（VSEPR）模型03化学式电子式分子的空间结构CO2H2OCH2ONH3CH4化学式电子式分子的空间结构孤电子对σ键电子对VSEPR模型VSEPR模型价层电子对=中心原子σ键电子对

+中心原子孤电子对σ键和π键电子对（多重键只计σ键电子对，不计π电子对）p44Valence-shellElectron-pairRepulsion分子的空间构型价层电子对互斥（VSEPR）模型03分子空间结构的确定：无孤电子对——VSEPR模型就是分子空间结构。有孤电子对——先判断VSEPR模型，略去孤电子对，便得到分子空间结构。价层电子对互相排斥尽可能远离能量最低最稳定分子的空间结构是中心原子的“价层电子对”相互排斥的结果。CH4、NH3

和H2O中心原子价层电子对数量相等，为什么实验测得NH3和H2O的键角均小于CH4？【思考交流】107°109°28′105°分子的空间构型价层电子对互斥模型03·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。·孤电子对有较大的排斥力,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。1、σ键电子对数＝结合原子数（可由化学式确定）P45

分子中心原子共价键键数键电子对数H2OOO－H2NH3NN－H3SO3SS=O3分子的空间构型价层电子对计算042、孤电子对数P45孤电子对数＝(a–xb