2.2.1分子结构的测定和多样性　价层电子对互斥模型高二化学教学讲与练（人教版2019选择性必修2）(原卷版)

第二章分子结构与性质第二节分子的空间结构第1课时分子结构的测定和多样性价层电子对互斥模型课程标准核心素养目标1.了解分子结构的测定方法。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。2.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。1．通过学习价层电子对互斥模型、杂化轨道理论来判断简单分子或离子的构型，培养学生“证据推理和模型认知”的学科素养。2．学习通过各种仪器、方法测定分子的结构，培养学生“科学精神和社会责任”的学科素养。一、分子结构的测定早年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进行推测，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、等。1．红外光谱在测定分子结构中的应用分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。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，再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，可以得知各吸收峰是由哪种化学键、哪种振动方式引起的，综合这些信息，可分析分子中含有何种化学键或官能团的信息。2．质谱法在测定分子相对分子质量中的应用现代化学常利用质谱仪测定分子的相对分子质量。它的基本原理是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，化学家对这些峰进行系统分析，便可得知样品分子的相对分子质量。二、多样的分子空间结构单原子分子(稀有气体分子)、双原子分子不存在空间结构，多原子分子中存在原子的几何学关系和形状，即所谓“分子的空间结构”。1．三原子分子化学式电子式结构式键角空间结构空间结构名称CO2O=C=O180°H2O105°2.四原子分子化学式电子式结构式键角空间结构空间结构名称CH2O约120°NH3107°3．五原子分子化学式电子式结构式键角空间结构空间结构名称CH4109°28′CCl4109°28′4.其他多原子分子的空间结构三、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σ键电子对和未成键的孤电子对)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。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，就有几对σ键电子对。如H2O分子中，O有对σ键电子对。NH3分子中，N有对σ键电子对。(3)中心原子上的孤电子对数的计算中心原子上的孤电子对数＝eq\f(1,2)(a－xb)①a表示中心原子的价电子数；对主族元素：a＝；对于阳离子：a＝；对于阴离子：a＝。②x表示与结合的原子数。③b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＝。3．价层电子对的空间结构(即VSEPR模型)价层电子对数目：234VSEPR模型：探究一VSEPR模型的应用(1)用VSEPR模型推测下列分子或离子的空间结构。①HCN(H—C≡N)：；②AlBr3(共价分子)：；③COeq\o\al(2－,3)：；④SOeq\o\al(2－,4)：。(2)按要求写出第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式。①平面三角形分子：；②三角锥形分子：；③四面体形分子：。由价层电子对的相互排斥，得到含有孤电子对的VSEPR模型，然后，略去VSEPR模型中的中心原子上的孤电子对，便可得到分子的空间结构。(1)中心原子不含孤电子对分子或离子σ键电子对数孤电子对数VSEPR模型及名称分子(或离子)的空间结构及名称CO220直线形直线形COeq\o\al(2－,3)30平面三角形平面三角形CH440正四面体形正四面体形(2)中心原子含孤电子对分子或离子价层电子对数孤电子对数VSEPR模型及名称分子的空间结构及名称NH341四面体形三角锥形H2O42四面体形V形SO231平面三角形V形【特别提醒】(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对电子对看待。(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－孤电子对＞孤电子对－成键电子对＞成键电子对－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。【例1】(2023·山西大同一中高二期末)下列分子的空间结构为正四面体形的是()①P4②NH3③CCl4④CH4⑤H2S⑥CO2A.①③④⑤ B.①③④⑤⑥C.①③④ D.④⑤1.(2023·华东师范大学附中高二期末)下列有关描述正确的是()A.NOeq\o\al(－,3)为V形微粒B.ClOeq\o\al(－,3)的空间结构为平面三角形C.NOeq\o\al(－,3)的价层电子对互斥模型、空间结构均为平面三角形D.ClOeq\o\al(－,3)的价层电子对互斥模型、空间结构相同1.（2023上·广东深圳中学期末）下列化学用语表示正确的是A．分子的VSEPR模型：平面三角形B．基态N原子的价层电子排布图C．过氧化氢电子式：D．中子数为10的氧原子：2.（2023上·山东省临沂一中期末）有X、Y两种活性反应中间体微粒，均含有1个碳原子和3个氢原子，其空间结构模型如图所示：，。下列说法错误的是()A．X的组成为CHeq\o\al(＋,3)B．Y的组成为CHeq\o\al(－,3)C．X的价层电子对数为4D．Y中键角小于120°3.（2023上·四川省泸州一中期末）美国化学家鲍林教授具有独特的化学想象力：只要给他物质的分子式，他就能大体上想象出这种物质的分子结构模型。多核离子所带电荷可以认为是中心原子得失电子所致，根据VSEPR模型，下列离子中所有原子都在同一平面上的一组是()A．NOeq\o\al(－,2)和NHeq\o\al(＋,4) B．H3O＋和ClOeq\o\al(－,3)C．NOeq\o\al(－,3)和COeq\o\al(2－,3) D．POeq\o\al(3－,4)和SOeq\o\al(2－,4)4．（2024上·浙江绍兴一中期末）下列粒子的VSEPR模型为四面体且其空间结构为三角锥形的是A． B． C． D．5．（2023上·湖南长沙长郡中学期末）下列粒子的中心原子的孤电子对数或空间结构错误的是选项粒子中心原子的孤电子对数粒子的空间结构A0平面三角形B1V形C1三角锥形D0正四面体形6．（2024上·山东省滨州一中期末）用价层电子对互斥模型预测和的空间结构，两个结论都正确的是A．直线形；正四面体形 B．V形；平面正方形C．直线形；平面正方形 D．V形；正四面体形7．（2023上·湖北省黄石一中月考）用价层电子对互斥理论（VSEPR）可以预测许多分子或离子的空间构型，有时也能用来推测键角大小，下列判断正确的是A．都是直线形的分子B．键角为，键角为C．都是三角锥形的分子D．都是平面三角形的粒子8．（2023上·江苏省无锡一中期中）下列粒子的VSEPR模型为四面体且空间结构为V形的是A．SO2 B． C．NO2 D．OF29．（2023上·山西省太原五中期中）下列粒子的VSEPR模型为四面体、且其空间结构为V形的是A．NO2 B． C． D．H2O10．（2023下·山西运城一中期中）下列分子的VSEPR模型与分子的空间结构不一致的是A． B． C． D．11．（2023下·河北承德二中期末）下列分子或离子的VSEPR模型与其空间结构不一致的是A． B． C． D．12．（2023下·河南驻马店二中期末）价层电子对互斥理论可以预测某些微粒的空间结构。下列说法正确的是A．和的VSEPR模型均为四面体B．和的空间构型均为三角锥形C．和均为非极性分子D．与的键角相等13．（2023下·北京石景山中学期末）下列粒子空间构型