第二章+第二节+分子的空间结构+课件-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

第二节分子的空间结构

（第一课时）第二章

分子结构与性质肉眼看不到分子，科学家是怎么知道分子结构的呢？思考资料卡片李比希凯库勒资料卡片红外光谱仪质谱仪X射线衍射仪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资料卡片共振分子吸收跟它某些化学键振动频率相同的红外线红外光谱图分析吸收峰与谱图库比对推断分子所含的官能团和化学键资料卡片实例分析某未知物分子式为C2H6O，通过红外光谱（如图）可以监测到O—H、C—H、C—O键的振动吸收，推测其结构。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？质谱资料卡片待测物分子离子碎片离子电场加速磁场偏转获得质谱图

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C6H5CH3+C6H5CH2+92916539C5H5+C3H3+实例分析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.核磁共振氢谱 B.质谱C.红外光谱 D.紫外光谱2.某有机化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图只有C—H、O—H、C—O的振动吸收，质谱显示该有机物的相对分子质量是60，则该有机物的结构简式是A.CH3CH2OCH3 B.CH3CH(OH)CH3C.CH3CH2OH D.CH3COOH课堂练习课堂练习3．分子中的原子不是固定不动的，而是不断地

着的。当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它某些化学键的

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，可得知各吸收峰是由哪种

、哪种

引起的，综合这些信息，可分析出分子含有何种

或

的信息。4．在质谱仪中使分子

电子变成带

电荷的

和

等粒子。由于生成的离子具有不同的

，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，化学家通过对这些峰进行系统分析，可得知样品的

。其中荷质比m/z最

的信号峰对应的荷质比的值即为该分子的

。课堂练习5、某有机物由C、H、O三种元素组成，经元素分析仪测得其元素含量为C:52.17%，H:13.04%，O:34.78%，质谱显示m/z值最大的信号峰对应的m/z为46，红外光谱发现该分子有O—H、C—H、C—C和C—O键的振动吸收，试分析该物质的分子结构。课堂练习参考答案1、C2、B3、振动振动频率化学键振动方式化学键官能团4、失去正分子离子碎片离子相对质量相对分子质量相对分子质量5、第二节分子的空间结构

（第二课时）第二章

分子结构与性质O2HCl思考：在O2、HCl这样的双原子分子中存在分子的空间结构问题吗？何谓“分子的空间结构”？“分子的空间结构”指两个以上原子构成的分子中的原子的空间关系。多样的分子空间结构多样的分子空间结构H2OV形

105°CO2直线形V形、直线形、平面三角形三原子分子有哪些空间结构？平面三角形、三角锥、正四面体形甲醛CH2OO＝CHH约120°氨气

NH3NHHH107°四原子分子有哪些空间结构？多样的分子空间结构白磷

P460°四面体形，平面四边形（少见）键角109˚28´正四面体结构五原子分子有哪些空间结构？甲烷CH4CHHHH多样的分子空间结构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？任务写出分子的电子式，再对照其球棍模型，运用分类、对比的方法，分析结构不同的原因。CO2H2OCH2ONH3CH4化学式电子式分子的空间结构模型化学式电子式分子的空间结构模型CO2H2OCH2ONH3CH4成键电子对孤电子对孤电子对：未用于形成共价键的电子对结论：由于中心原子的孤电子对占有一定空间，对其他成键电子对存在排斥力，影响其分子的空间结构。

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，两者合称为中心原子的“价层电子对”。

实验测得NH3的键角为107°，H2O的键角为105°,为什么NH3和H2O的键角均小于109°28′？109°28′107°105°

实验测得NH3的键角为107°，H2O的键角为105°,为什么NH3和H2O的键角均小于109°28′？相较成键电子对，孤电子对有较大的排斥力109°28′107°105°1、下列能够证明甲烷分子的空间结构为正四面体的事实是（）A.甲烷分子中4个C—H键的强度相同B.甲烷分子中4个C—H键的长度相同C.甲烷的一氯代物只有1种D.甲烷的二氯代物只有1种D巩固练习2、下面说法正确的是（）A.NH3分子中N原子处在3个H原子所组成的三角形的中心B.CCl4分子中C原子处在4个Cl原子所组成的四面体的中心C.H2O分子中O原子不处在2个H原子所连成的直线的中央D.CO2分子中C原子不处在2个O原子所连成的直线的中央巩固练习BC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Mg3N2CNSiSCl课堂小结直线形V形O=C=O一、常见的分子空间结构平面三角形三角锥形正四面体109˚28´二、分子的空间结构影响其稳定性环己烷椅式结构比船式更稳定第二节分子的空间结构

（第三课时）第二章

分子结构与性质分子的空间结构是中心原子周围的“价层电子对”相互排斥的结果分子中的价层电子对包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对价层电子对相互排斥彼此远离能量最低、最稳定思考讨论价层电子对互斥模型（VSEPR模型）VSEPR模型可以用来预测分子的空间结构σ键电子对中心原子上的孤电子对价层电子对234思考讨论直线形平面三角形四面体形

(1)σ键电子对可从分子式来确定。ABn型分子，A为中心原子，B为周围与A用共价键结合的原子。n为结合的数量，也等于A与B之间结合的σ键个数，即σ键电子对的数量，π键的数目不计入在内。即σ键电子对数=中心原子结合的原子数。例如：H2O中O的σ键电子对数是2；NH3中的σ键电子对数是3。思考讨论其中：a为中心原子的价电子数,

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|。

x为与中心原子结合的原子数；

b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，H为1，其他原子＝8－该原子的价电子数。如：O为2、N为3

(2)中心原子上的孤电子对数=—21(a–xb)思考讨论价层电子对互斥【思考1】请计算CH4的价层电子对数。电子带负电荷，电子对之间相互排斥，最终CH4呈现什么构型？CH4中的σ键电子对数是4，无孤电子对，故价层电子对数为4。根据之前所学，CH4的空间结构为正四面体形。【思考2】为什么CH4的空间结构是正四面体形而不是正方形？【活动】气球模型模拟甲烷价层电子对互斥。(1)将4个大小相同的橙色气球捆扎在一起,4个气球自动排列成正四面体结构。

(2)将气球压成平面正方形结构(介稳)。(3)轻摇平面正方形结构的气球,又自动转变成正四面体结构(稳定)。价层电子对互斥价层电子对互斥【思考1】请计算CH4的价层电子对数。电子带负电荷，电子对之间相互排斥，最终CH4呈现什么构型？CH4中的σ键电子对数是4，无孤电子对，故价层电子对数为4。根据之前所学，CH4的空间结构为正四面体形。【思考2】为什么CH4的空间结构是正四面体形而不是正方形？排列成正四面体时，气球之间空间排斥力小，能量低。同理，空间结构为正四面体形时，CH4中价层电子对之间的斥力最小。【思考2】为什么CH4的空间结构是正四面体形而不是正方形？【思考3】请计算CH2O、CO2的价层电子对数，分析其空间结构。CH2O中C原子与H、O原子间的σ键电子对数为3，无孤电子对，故CH2O的价层电子对数为3。其空间结构为平面三角形。CO2中C原子与O原子间的σ键电子对数为2，无孤电子对，故CO2的价层电子对数为2。其空间结构为直线形。价层电子对互斥价层电子对数：234VSEPR模型：直线形平面三角形正四面体形价层电子对互斥【思考4】

NH3和H2O的价层电子对数分别是多少？它们的空间结构与CH4有何不同？对比：CH4正四面体

键角为109°28′NH3和H2O的价层电子对数均为4。H2O

V形105°NH3三角锥形107°价层电子对互斥VSEPR模型预测分子空间结构中心原子无孤电子对的分子中心原子有孤电子对的分子VSEPR模型分子空间结构VSEPR模型即分子空间结构略去孤电子对【思考5】

NH3和H2O中的键角均比CH4中的键角小，说明什么？NH3、H2O、CH4的价层电子对数均为4，但NH3和H2O的中心原子有孤电子对，它们的键角比CH4中的键角小，说明孤电子对与σ键电子对之间的斥力要大一些。VSEPR模型预测分子空间结构对比：CH4正四面体

键角为109°28′H2O

V形105°NH3三角锥形107°【思考6】

H2O中的键角比NH3中键角更小，说明什么？NH3和H2O中心原子上的孤电子对数分别是1和2，随着孤电子对数目的增多，孤电子对与σ键电子对之间的斥力增大，键角减小。VSEPR模型预测分子空间结构对比：CH4正四面体

键角为109°28′H2O

V形105°NH3三角锥形107°预测分子空间结构的步骤1.确定中心原子2.确定中心原子的σ键电子对数＝结合原子数3.计算中心原子上的孤电子对数4.价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数5.确定VSEPR模型6.确定分子的空间结构分子或离子中心原子与结合原子间的σ键电子对数中心原子上的孤电子对数中心原子的价层电子对数VSEPR模型名称分子或离子的空间结构名称BH4-SiF4H3O+NCl3H2SH2SeBF3CH2OSO2O3CS2223341201034443平面三角形四面体形正四面体形平面三角形四面体形V形V形平面三角形三角锥形正四面体形404314224303213202完成下列表格正四面体形正四面体形四面体形三角锥形四面体形V形平面三角形平面三角形平面三角形V形直线形直线形习题1.用价层电子对互斥模型判断NO3-的空间结构（）A.正四面体形B.V形C.三角锥形D.平面三角形D12中心原子上的孤电子对数=(a-xb)=(5+1-3×2)=0价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数=3+0=312习题

2.根据价层电子对互斥模型，判断下列分子或者离子的空间结构不是平面三角形的是（）A．SO3 B．BF3 C．CO32- D．PH3SO3价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数=3+(6-3×2)=3BF3价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数=3+(3-3×1)=3CO32-价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数=3+(4+2-3×2)=3PH3价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数=3+(5-3×1)=4D12121212习题3.下列分子或离子中，VSEPR模型名称与分子或离子的空间结构名称不一致的是（）A．CO2 B．CO32- C．H2O D．CCl4CO2价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数=2+(4-2×2)=2CO32-价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数=3+(4+2-2×3)=3H2O价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数=2+(6-2×1)=4CCl4价层电子对数=σ键电子对数+孤电子对数=4+(4-4×1)=4C12121212习题

4.根据价层电子对互斥模型(VSEPR)，下列分子或者离子的中心原子的VSEPR模型为四面体形，且空间结构为三角锥形的是（）A．BF3 B．H2S C．PCl3 D．SO42-C习题

5.用价层电子对互斥模型预测NH3和BF3的空间结构，结论正确的是（）A．直线形；三角锥形

B．V形；三角锥形C．三角锥形；平面三角形

D．直线形；平面三角形C第二节分子的空间结构

（第四课时）第二章

分子结构与性质【思考】如何解释甲烷分子的空间结构为正四面体形？复习和思考请回忆CH4分子的结构特点。CH4分子的空间结构为正四面体形，且4个C-H的键长相同，键角均为109°28′。矛盾：轨道重叠得到的空间结构不可能是正四面体形。【思考】如何解释甲烷分子的空间结构为正四面体形？C原子的价层电子排布：2s22p2H原子的价层电子排布：1s12s2px2py2pz1s为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论。C原子的价层电子排布：2s22p2杂化2s2px2py2pzsp3杂化激发

CH4分子的形成过程：2s2px2py2pzsp3sp3杂化轨道理论在形成分子时，原子内部能量相近的轨道重新组合，形成新的原子轨道的过程，称为“原子轨道的杂化”，新的原子轨道叫做“杂化原子轨道”，简称“杂化轨道”。轨道发生杂化后，不仅改变了杂化前轨道的空间取向，而且使它在与其他原子的原子轨道成键时重叠的程度更大，形成的共价键更牢固。1.要有成键的外界条件，中心原子才会发生杂化；2.要能量相近的原子轨道才能发生杂化；3.杂化之后轨道数目不变（杂化轨道数=参与杂化的原子轨道数）；4.杂化改变了原子轨道的形状和方向；5.杂化使原子的成键能力增强。（新的杂化轨道满足最小排斥最大夹角分布，有利于轨道间的重叠。）杂化轨道理论要点sp杂化sp2杂化常见的杂化类型：sp3、sp2、sp。杂化轨道类型注意：未参与杂化的原子轨道可以用于形成π键。NH3分子、H2O分子和CH4分子一样，中心原子的价层电子对数均为4，VSEPR模型也是四面体形。因此它们在分子形成过程中，中心原子也是采取了sp3杂化。三者的中心原子杂化轨道成键时有何区别呢？其中3个杂化轨道分别和H原子的1s轨道进行重叠，形成3个N-Hσ键。剩余1个杂化轨道被1对孤电子对占据。杂化N原子的价层电子排布：2s22p3NH3分子中N原子的杂化过程和成键过程分析：sp32s2p同理，H2O分子中O原子的杂化过程和成键过程如下：杂化O原子价层电子排布：2s22p4其中2个杂化轨道分别和H原子的1s轨道进行重叠，形成2个O-Hσ键。剩余2个杂化轨道被2对孤电子对占据。sp3杂化轨道可用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。2s2p小结：杂化轨道类型的确定杂化轨道数

=中心原子孤电子对数+中心原子σ键电子对数

价层电子对数杂化轨道数杂化轨道类型44sp333sp222sp杂化轨道可用于形成σ键或用来容纳未参与成键的孤电子对。=价层电子对数计算价层电子对数=孤电子对数+σ键电子对数杂化轨道数＝价层电子对数确定中心原子的杂化轨道类型小结：杂化轨道类型的确定【练习1】思考并分析BF3分子的中心原子的杂化轨道类型。2.杂化轨道数=价层电子对数3.确定中心原子的杂化轨道类型B原子的σ键电子对数=3

B原子的孤电子对数=×（3-3×1）=01.计算中心原子的价层电子对数B原子的价层电子对数=3+0=3B原子的杂化轨道数＝价层电子对数=3B原子的杂化轨道类型：sp2【练习2】试分析阳离子H3O+和阴离子ClO4-的中心原子的杂化轨道类型。2.杂化轨道数=价层电子对数3.确定中心原子的杂化轨道类型O原子的σ键电子对数=3

O原子的孤电子对数=×（6-1-3×1）=11.计算中心原子的价层电子对数O原子的价层电子对数=3+1=4O原子的杂化轨道数＝价层电子对数=4O原子的杂化轨道类型：sp3sp3H3O+的杂化轨道类型分析过程如下：【练习2】试分析阳离子H3O+和阴离子ClO4-的中心原子的杂化轨道类型。2.杂化轨道数=价层电子对数3.确定中心原子的杂化轨道类型Cl原子的σ键电子对数=4

Cl原子的孤电子对数=×（7+1-4×2）=01.计算中心原子的价层电子对数Cl原子的价层电子对数=4+0=4Cl原子的杂化轨道数＝价层电子对数=4Cl原子的杂化轨道类型：sp3sp3ClO4-的杂化轨道类型分析过程如下：计算价层电子对数=孤电子对数+σ键电子对数杂化轨道数＝价层电子对数确定中心原子的杂化轨道类型【思考】CH2=CH2分子中含碳碳双键。思考并分析：乙烯分子中碳原子的杂化轨道类型是什么？如何理解它存在碳碳双键？请分析碳碳双键的形成过程。分子孤电子对数σ键电子对数价层电子对数杂化轨道类型CH2=CH2030+3=3sp2杂化如何运用杂化轨道理论解释多中心原子分子中某中心原子的杂化轨道类型？【思考】CH2=CH2分子中含碳碳双键。思考并分析：乙烯分子中碳原子的杂化轨道类型是什么？如何理解它存在碳碳双键？请分析碳碳双键的形成过程。碳碳双键的形成过程：乙烯分子中的σ键的形成乙烯分子中的π键的形成乙烯分子中的碳碳双键（图片来源于网络）杂化激发sp2【练习】CH≡CH分子中含碳碳三键。思考并分析：乙炔分子中碳原子的杂化轨道类型是什么？如何理解它存在碳碳三键？请分析碳碳三键的形成过程。分子σ键电子对数价层电子对数杂化轨道类型CH≡CH20+2=2sp杂化碳碳三键的形成过程：乙炔分子中的σ键的形成乙炔分子中的π键的形成乙炔分子的碳碳三键【练习】CH≡CH分子中含碳碳三键。思考并分析：乙炔分子中碳原子的杂化轨道类型是什么？如何理解它存在碳碳三键？请分析碳碳三键的形成过程。（图片来源于网络）杂化激发sp本课总结杂化轨道类型spsp2sp3参与杂化的轨道1个s,1个p1个s,2个p1个s,3个p杂化轨道数2个sp3个sp24个sp3杂化轨道间的夹角180°120°109°28′杂化轨道的空间结构直线形平面三角形（正）四面体形实例CH≡CHCH2=