高二化学（人教版）学案选择性必修二第二章第二节第1课时分子结构的测定和多样的分子空间结构

第二节分子的空间结构学习目标重点难点1.知道分子的结构是可以测定的,红外光谱技术是测定物质结构基本方法;能说明红外光谱等实验手段在物质结构研究中的应用。2.结合实例了解共价分子具有特定的空间结构,体会共价分子的多样性和复杂性。能借助实物模型等建立对分子的空间结构的直观认识。3.能运用价层电子对互斥模型预测简单分子的空间结构,发展学生的模型认知能力。4.结合实例了解杂化轨道理论的要点和类型(sp、sp2、sp3),能运用杂化轨道理论解释简单共价分子和离子的空间结构。重点从原子轨道重叠的视角应用价层电子对互斥模型预测简单分子或离子的空间结构;应用杂化轨道理论解释分子的空间结构。难点中心原子上的孤电子对数的计算;用杂化轨道理论解释含有孤电子对的分子的空间结构。第1课时分子结构的测定和多样的分子空间结构新知探究(一)——分子结构的测定1.测定分子结构的仪器和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后进行推测。现代科学家应用了现代仪器和方法,如红外光谱、质谱法(测定分子的相对分子质量)、晶体X射线衍射等。2.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化学键的振动频率的红外线,再记录到图谱上呈现吸收峰。红外光谱仪原理示意图如图。

(2)应用:将测定的红外图谱和已有谱图库比对,或通过量子化学计算,可分析出分子中含有何种化学键或官能团的信息。红外光谱如图:该有机物分子中有3种不同的化学键,分别是C—H、O—H、。

3.质谱法(1)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。各粒子相对质量不同,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。质谱仪原理示意图如图。(2)应用:质谱中质荷比最大的峰是分子离子峰,由此可得知样品分子的相对分子质量。甲苯分子的质谱图如图:甲苯的相对分子质量为。

[微点拨]一种元素可以有多种核素,化合物分子在质谱中失去1个电子形成的离子会有多种质荷比,将其中质荷比大于分子中离子峰的离子称为同位素离子,该峰称为同位素峰。[题点多维训练]1.可以准确判断有机物分子中含有哪些官能团的分析方法是()A.原子光谱B.质谱法C.红外光谱D.焰色试验2.现代化学常用的测定分子的相对分子质量的方法是()A.质谱法B.晶体X射线衍射法C.核磁共振氢谱法D.红外光谱法3.现代化学测定有机物组成及结构的分析方法较多。下列有关说法正确的是()A.元素分析仪不仅可以测出试样常见的组成元素及含量,还可以测定其分子的空间结构B.质谱仪可用于有机物分子结构的测定C.通过红外光谱分析可以区分乙醇和乙酸乙酯D.质谱法和红外光谱法不属于测定有机物组成和结构的现代分析方法4.已知某分子的质谱图如图所示,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中正确的是() 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5.用红外光谱仪测得乙偶姻分子的红外光谱图如下:则由红外光谱图得乙偶姻分子中含有的化学键是,推测其含有的官能团是:(填结构简式)。

新知探究(二)——多样的分子空间结构1.单中心分子的空间结构(ABn型,A为中心,B与A单独成键)分子中原子数目化学式空间结构结构式键角分子的空间结构模型空间填充模型球棍模型三原子CO2OCO180°H2O105°四原子CH2O120°NH3107°五原子CH42.多样的其他分子的空间结构(1)白磷(P4)、六氧化四磷(P4O6)、十氧化四磷(P4O10)P4是形分子,6个P—P,键角,若P4的每个P—P打开嵌入—O—,即得到,每个P都再继续与O原子形成PO结构,即得到。

(2)环己烷椅式C6H12比船式C6H12稳定。(3)S8分子和SF6分子S8像顶皇冠,8个S不在一个平面上,键角约108°;SF6分子为形结构。

[题点多维训练]1.正误判断(正确的打“√”,错误的打“×”)。(1)组成分子的原子个数相同时,空间结构、键角都相同()(2)正四面体形的键角均为109°28'()(3)在①P4、②NH3、③CH4、④BF3中,分子结构为正四面体形的有①③()(4)H2O、H2O2分子的空间结构相同()(5)船式C6H12比椅式C6H12稳定()2.BF3分子的空间结构与甲醛(HCHO)的相似,则BF3分子的空间结构为()A.直线形B.三角锥形C.四面体形D.平面三角形3.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4.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。二硫化碳(CS2)分子中,两个CS的夹角是180°,说明CS2分子的空间结构为。|归纳拓展|分子组成、键角与空间结构的关系分子组成AB2AB3AB4键角180°<180°120°<120°109°28'空间结构直线形V形平面三角形三角锥形正四面体形课下请完成课时跟踪检测(八)第二节分子的空间结构第1课时分子结构的测定和多样的分子空间结构新知探究(一)2.(1)相同(2)C—O3.(2)92[题点多维训练]1.选C利用原子光谱鉴定元素,A错误;质谱法分析相对分子质量,B错误;红外光谱判断有机物分子中官能团的种类,C正确;焰色试验判断的是何种金属元素,D错误。2.选A现代化学常用质谱法测定分子的相对分子质量,A项正确。3.选C元素分析仪可对物质中的元素及含量进行定量分析,但无法确定有机化合物的空间结构,A错误;质谱仪最重要的应用是分离同位素并测定它们的相对原子质量及相对丰度,也可用于有机物相对分子质量的测定,B错误;红外光谱可确定物质中的基团,乙醇和乙酸乙酯中的基团不同,则通过红外光谱分析可以区分乙醇和乙酸乙酯,C正确;质谱法可以测定有机物的相对分子质量,红外光谱法可以测定分子中的基团,属于测定有机物组成和结构的现代分析法,D错误。4.选A题中分子的相对分子质量为46,其他数据为分子碎片的相对分子质量,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;质谱能反映相对分子质量信息,但不能全面反映分子的结构信息,D错误。5.O—H、C—H和CO—OH、新知探究(二)1.直线形V形平面三角形三角锥形正四面体形109°28'2.(1)正四面体60°P4O6P4O10(3)正八面体[题点多维训练]1.(1)×(2)×(3)√(4)×(5)×2.选D甲醛(HCHO)