2.2.1分子的空间结构 课件 高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第1课时分子结构的测定第二章

分子结构与性质人教版高中化学《物质结构与性质》第二节

分子的空间结构P4O6SF6NH3P4一些分子的空间结构模型肉眼不能看到分子，那么，科学家是怎样知道分子的结构的呢？

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、晶体X射线衍射等红外光谱仪原理示意图【任务一】分子结构的测定例如，通过红外光谱仪测得某未知物的红外光谱图如上图所示，发现有O—H、C—H、和C—O的振动吸收。因此，可以初步推测该未知物中含有羟基（—OH）。1、红外光谱仪→吸收峰→分析化学键、官能团【任务一】分子结构的测定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2、质谱法【任务一】分子结构的测定纵坐标表示相对丰度，横坐标表示粒子的相对质量与其电荷数之比（m/z），简称质荷比，化学家通过分析得知，被测物的相对分子质量是92，该物质是甲苯。【任务一】分子结构的测定2、质谱法双原子分子，将2个原子看成两个点，则它们在空间上只能构成直线三原子分子，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？直线形V形大多数分子是由两个以上原子构成的，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。1、双原子分子结构2、三原子分子结构【任务二】多样的分子空间结构化学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

O=C=O180°直线形V形105°2、三原子分子的空间结构——直线形和V形【任务二】多样的分子空间结构化学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

120°107°平面三角形三角锥形3、四原子分子的空间结构【任务二】多样的分子空间结构化学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C2H2

P4

180°直线形正四面体60°【任务二】多样的分子空间结构3、四原子分子的空间结构化学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4、五原子分子的空间结构（最常见的是四面体形）【任务二】多样的分子空间结构电子式同为三原子分子CO2和H2O

分子的空间构型却不同；同为四原子分子CH2O和NH3的空间构型也不同，为什么？【任务二】多样的分子空间结构【思考讨论1】化学式

分子空间结构模型CO2H2OCH2ONH3成键特点

中心原子C最外层电子全部与2个O成双键中心原子O最外层电子两个与O成键，有2个孤电子对中心原子C最外层电子2个与H键成单键，2个与O成双键中心原子N最外层电子3个与H成单键，1对孤电子对成键电子对孤电子对孤电子对：指未形成共价键的成对价电子孤电子对

分子的空间结构除了和中心原子与结合原子间的成键电子对有关，还和中心原子的孤电子对有关。【任务二】多样的分子空间结构

为了探究其中的关联，更好地预测并研究分子的空间构型，人们提出了一种理论模型——价层电子对互斥（VSEPR）模型。【任务三】价层电子对互斥（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。价层电子对互相排斥尽可能远离能量最低最稳定中心原子的成键电子对+中心原子的孤电子对=价层电子对互斥（VSEPR）模型可以较精确的预测分子或离子的结构。【注意】：中心原子成键为多重键只计其中σ键的电子对，不计π键电子对。2、价层电子对数的确定：价层电子对数=成键电子对（σ键）+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－H3SO3SS=O2SO42-S42324【任务三】价层电子对互斥（VSEPR）模型②中心原子上的孤电子对数a：根据电子式直接确定10000【任务三】价层电子对互斥（VSEPR）模型2孤电子对数＝(a-xb)21【任务三】价层电子对互斥（VSEPR）模型②中心原子上的孤电子对数b：根据公式计算得中心原子价电子数（对于主族元素等于原子的最外层电子数）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)a(价电子数)x(原子数)b(最多容纳电子数)孤电子对数CH4NH3H2O456432111012＝（中心原子价层电子数-成键电子数)/2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|。

公式计算中心原子上的孤电子对数＝(a-xb)21【任务三】价层电子对互斥（VSEPR）模型②中心原子上的孤电子对数分子或离子中心原子

a

x

b孤电子对数

NH4+

CO32-

SO42-NC0145-1=44+2=6302S6+2=8420=中心原子的σ键电子对数+中心原子的孤电子对数代表物电子式中心原子结合的原子数σ键电子对数孤电子数价层电子对数H2ONH3CO2CH42342224314404202【任务三】价层电子对互斥（VSEPR）模型③

价层电子对数价层电子对数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【任务三】价层电子对互斥（VSEPR）模型3、确定价层电子对互斥模型【注意】：孤对电子的存在会改变键合电子对的分布方向，从而改变化合物的键角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【任务三】价层电子对互斥（VSEPR）模型四面体形分子或离子孤电子对数价层电子对数VSEPR模型名称分子或离子的空间结构名称NH3

H2O

CH4

NH4+

SO2

CO32-

CO2

【任务三】价层电子对互斥（VSEPR）模型【活动1】根据VSEPR模型对下列分子或离子的空间结构的推测【注意】：中心原子无孤电子对的分子，分子空间构型=VSEPR模型14四面体三角锥形24四面体V形04正四面体正四面体04正四面体正四面体13平面三角形V形03平面三角形平面三角形02直线形直线形σ键电子对中心原子上的孤对电子数目价层电子对数价层电子对互斥模型VSEPR模型略去孤电子对分子的立体构型确定分子的空间结构的步骤：【注意】：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。【任务三】价层电子对互斥（VSEPR）模型5、VSEPR模型应用①

预测分子空间结构H2O的键角(105°)小于NH3的键角(107°)，请解释原因。【任务三】价层电子对互斥（VSEPR）模型【思考2】②

判断分子中键角的大小5、VSEPR模型应用解析：H2O、NH3的价层电子对均为4，VSEPR模型均为四面体形H2ONH3这是由于孤电子对有较大的斥力的原因。孤电子对越多，与成键电子对之间的排斥力越大，键角越小。

答案：H2O中含有两对孤电子对而NH3中含有一对孤电子对，H2O中孤电子对对成键电子对的排斥作用较大。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，孤电子对与成键电子对之间的斥力增大，键角减小。【任务三】价层电子对互斥（VSEPR）模型②

判断分子中键角的大小5