【课件】分子结构的测定++多样的分子空间结构价层电子对互斥模型++课件高二化学人教版（2019）选择性必修2

第二节分子的空间结构基础课时6

分子结构的测定多样的分子空间结构价层电子对互斥模型第二章分子结构与性质学习任务学习目标1min自学指导

6min阅读课本第41-44页，完成课堂导学案自学检测3min×××→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、质谱法、晶体X射线衍射(下一章讲)等红外光谱仪一、分子结构的测定肉眼不能看到分子，科学家是怎样知道分子的结构的呢？→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。教师点拨25min用红外光谱法测定分子结构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.红外光谱分子振动需要能量，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.红外光谱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。光源棱镜红外线样品（不断振动的分子吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线）红外图谱记录①红外光谱仪原理：②分子结构的确定：红外图谱分析吸收峰与谱图库比对，或通过量子化学计算推断分子所含的官能团和化学键强调：推断分子所含的官能团和化学键。当堂检测2minA质谱仪现代化学常利用质谱仪（如上图）测定分子的相对分子质量。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？用质谱法测定分子的相对分子质量质谱仪2、质谱法①质谱仪原理：——测定分子的相对分子质量样品源分子离子碎片离子质谱图记录仪出现一系列峰分子失去电子电场加速磁场偏转根据离子相对质量不同分离②相对分子质量的确定：相对分子质量＝最大质荷比被测物的相对分子质量是92，该物质是甲苯（C6H5CH3)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。分子碎片在多原子构成的分子中，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。这就是所谓的分子的立体构型。二、多样的分子空间结构1、双原子分子双原子分子空间结构——直线形

键角180°H2O2N2HClO=ON≡NH-ClH-H2、三原子分子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

HCNO:::CO:::::H:OH:::O=C=O180°直线形V形105°三原子分子空间结构——直线形和V形（又称角形）直线形180°H—C≡NH:CN:::3、四原子分子四原子分子空间结构——平面三角形、三角锥形、直线形或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CH2O

NH3

C2H2H:CO:::::HH:NH:::HH:CC::H::120°107°平面三角形三角锥形180°直线形H-C≡C-H4、五原子分子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:::HH空间结构——构型更多，主要是四面体形问题：五原子分子都是正四面体形结构吗?提示：不是。如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等，虽为四面体形结构，但由于碳原子所连的四个原子不相同，使四个键的键长、键角不全相等，所以并不是正四面体形结构。正八面体椅式C6H12比船式C6H12稳定5、其他空间结构模型为什么甲烷分子的空间结构是正四面体形而不是正方形？【思考交流1】空间结构：正四面体形键角：109°28′CHHHH········成键电子对之间存在相互排斥作用，为减小斥力，相互之间尽可能远离，因此分子的空间结构受到影响。一般，分子尽可能采取对称的空间结构以减小斥力电子对数电子对互斥气球空间互斥234直线形空间构型“气球空间互斥”类比“电子对互斥”正四面体形平面三角形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？【思考交流2】为了探其原因，发展了许多结构理论。有一种比较简单的理论叫做价层电子对互斥(VSEPRmodels)

，这种简单的理论可用来预测分子的空间结构。

三、价层电子对互斥模型(VSEPR模型)1、内容：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。ABn型分子：价层电子对互相排斥尽可能远离能量最低最稳定注意：多重键只计其中σ键的电子对,不计π键电子对。价层电子对数：

是指分子中的中心原子与结合原子间的σ键电子对和中心原子上的孤电子对数2、价层电子对数的确定：价层电子对数=σ键电子对+中心原子上的孤电子对数①σ键电子对数由化学式确定σ键电子对数＝中心原子结合的原子数分子中心原子共价键键数键电子对数H2OOO－H2NH3NN－H3SO3S2SO42-S42324②中心原子上的孤电子对数a：根据电子式直接确定120000中心原子上孤电子对数＝

(a-xb)21中心原子价电子数与中心原子结合的原子数与中心原子结合的原子最多容纳电子数(H为1，其它原子为：8-价电子数)b：根据公式计算确定对主族元素，a=最外层电子数；

对于阳离子，a=价电子数-离子电荷数；

对于阴离子，a=价电子数+|离子电荷数|。③价层电子对数价层电子对数=σ键电子对+中心原子上的孤电子对数化学式

价层电子对数结合的原子数孤电子对数H2O422SO3330NH3431CO2220SF4541SF6660PCl5550PCl3431CH4440化学式

价层电子对数结合的原子数孤电子对数HCN220SO2321NH2－422BF3330H3O+431SiCl4440CHCl3440NH4+440SO42－4403、确定VSEPR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4、确定分子空间结构去掉VSEPR模型中的孤对电子，得到分子的真实构型。含孤电子对的VSEPR模型分子空结构模型H2ONH3四面体形V形三角锥形分子或离子孤电子对数价层电子对数VSEPR模型VSEPR模型名称分子或离子的空间结构分子或离子的空间结构名称CO2SO2CO32-CH4表2-4根据价层电子对互斥模型对几种分子或离子的空间结构的推测01002334直线形平面三角形平面三角形正四面体形直线形V形平面三角形正四面体形5、VSEPR模型应用①预测分子立体构型BF3NH4+SO32-孤电子对数价层电子对数VSEPR模型VSEPR模型名称空间结构空间结构名称03平面三角形平面三角形04正四面体形正四面体形14四面体形三角锥形课本P47【思考与讨论】确定BF3、NH4+和SO32-的VSEPR模型和它们的空间结构，并与同学交流。（1）确定σ键电子对数（2）确定中心原子上的孤电子对数（3）得到中心原子上的价层电子对数

价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数（4）画出分子的VSEPR模型（5）略去孤电子对，得到分子的立体构型小结：确定分子的空间结构的步骤：三、等电子原理分子N2CO结构原子数电子数价电子数立体构型性质沸点/℃－195.81－191.49熔点/℃－210.00－205.05液体密度/g·cm－30.7960.79321410直线形21410直线形三、等电子原理原子总数相同、价电子总数相同的分子(即等电子体)具有相似的化学键特征2、等电子体的判断和应用(1)判断方法:原子总数相同，价电子总数相同的分子(2)应用：(空间构型相同、性质相近)①判断一些简单分子或离子的立体构型；②利用等电子体在性质上的相似性制造新材料；③利用等电子原理针对某物质找等电子体。三、等电子原理3、常见的等电子体类型实例空间构型双原子10e－三原子16e－三原子18e－四原子24e－五原子32e－N2CO2O3(1)增减法(2)替换法:等电子体寻找方法：①两个原子分别替换原子序数增加和减少n的原子②一个或几个原子替换原子序数增加(或减少)n的原子，同时带n个单位正电荷(负电荷)同族粒子互换(同族元素最外层电子数相等)3、常见的等电子体类型实例空间构型双原子10e－三原子16e－三原子18e－四原子24e－五原子32e－CS2、N2O、NO2、N3+CO、