分子的空間構型、價電子互斥理論 課件 【知識梳理+點播拓展】高二化學人教版（2019）選擇性必修2

學習目標：1.知道分子的結構可以通過波譜等技術進行測定。2.結合實例了解共價分子具有特定的空間結構。3.在理解價層電子對互斥模型的基礎上，對分子的空間構型進行解釋和預測。第二章分子結構與性質第二節(jié)分子的空間構型第1課時分子的空間構型、價電子互斥理論肉眼不能看到分子，科學家是怎樣知道分子的結構的呢？問題與思考早年的科學家主要靠對物質的化學性質進行系統(tǒng)總結得出規(guī)律后推測分子的結構。如今，科學家應用了許多測定分子結構的現(xiàn)代儀器和方法，如紅外光譜、晶體X射線衍射等。學習任務一：怎么測定分子結構1.什么是紅外光譜法分子中的原子不是固定不動的，而是不斷振動著的。當一束紅外光線透過分子時，分子會吸收跟它的某些化學鍵的振動頻率相同的紅外線，再記錄到圖譜上呈現(xiàn)吸收峰（如圖）。通過和已有譜庫比對，或通過量子化學計算，可以得知各吸收峰是由哪種化學鍵、哪種振動方式引起的，綜合這此信息，可分析出分中含有何種化學鍵或官能團的信息。由以上光譜圖可初步推測該分子中含有官能團羥基-OH。

用質譜法測定分子的相對分子質量

現(xiàn)代化學常利用質譜儀（如圖2-7）測定分子的相對分子質量。它的基本原理（如圖2-8）是在質譜儀中使分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子等粒子。由于生成的離子具有不同的相對質量，它們在高壓電場加速后，通過狹縫進入磁場得以分離，在記錄儀上呈現(xiàn)一系列峰，化學家對這些峰進行系統(tǒng)分析，便可得知樣品分子的相對分子質量。科學?技術?社會2.什么是質譜法例如，圖2-9的縱坐標是相對豐度（與粒子的濃度成正比），橫坐標是粒子的相對質量與其電荷數之比（)，簡稱質荷比。化學家通過分析得知，＝92的峰是甲苯分子的正離子（C6H5CH3+)，＝91的峰是丟失一個氫原子的甲苯正離子（C6H5CH2+),＝65的峰是分子碎片···因此，便可推測被測物的相對分子質量是92，該物質是甲苯（C6H5CH3)。mzmzmzmz質荷比最大的即是相對分子質量。學習任務二：多樣的分子空間結構有哪類型1.什么是分子的空間結構？構成分子的原子的幾何關系和形狀。2.多樣的分子空間結構：（1）三原子分子：直線形V(角)形（2）四原子分子：平面三正角形鍵角120°三角錐形鍵角107°（3）五原子分子：正四面體鍵角109°28′一些分子的空間結構模型資料卡片分子世界是如此異彩紛呈，美不勝收，常使人流連忘返。分子空間結構與其穩(wěn)定性有關。例如，S8像項皇冠，如果把其中一個向上的硫原子倒轉向下，盡管可以存在，卻不如皇冠穩(wěn)定；又如，C6H12椅式比船式穩(wěn)定。小結1：測定分子結構方法晶體X射線衍射法紅外光譜法官能團質譜法相對分子質量分子空間結構三原子直線形V形四原子平面三角形三角錐形五原子正四面形

CO2和H2O都是三原子分子，為什么CO2呈直線形而H2O呈V形？、CH2O和NH3都是四原子分子，為什么CH2O呈平面三角形而NH3呈三角錐形？問題與思考為了探究其原因，發(fā)展了許多結構理論模型，如比較簡單的價層電子對互斥理論模型和較為復雜的雜化軌道理論模型。學習任務三：什么是價層電子對互斥模型(VSEPRmodel)1.作用：預測分子空間結構。2.核心觀點：分子的空間結構是中心原子周圍的“價層電子對”相互排斥的結果。價層電子對中心原子與結合原子的σ鍵的電子對中心原子上孤電子對多重鍵只計σ鍵的電子對，不計π鍵的電子對(1)價層電子對數＝σ鍵電子對數+孤電子對數(2)

σ鍵電子對數由化學式確定：σ鍵電子對數＝中心原子結合的原子數化學式如：中心原子H2ONH3SO3SO42-σ鍵電子對數化學式23σ鍵電子對數ON中心原子SS34(3)

怎么確定中心原子孤電子對數中心原子上孤電子對數＝

(a-xb)21中心原子價電子數(主族元素為原子最外層電子數)與中心原子結合的原子數與中心原子結合的原子最多容納電子數(H為1，其它原子為：8-價電子數)如：SO2中心原子axb中心原子上的孤電子對數S628-6=21H2OO622-1=12陽離子：a＝中心原子的價電子數-離子的電荷數陰離子：a＝中心原子的價電子數＋離子的電荷數x和b的計算方法不變如：NH4+中心原子axb中心原子上的孤電子對數442-1=10SO42-S848-6=20N分子或離子中心原子axb中心原子上的孤電子對數SO2CO32-NH4+表2-3幾種分子或離子的中心原子上的孤電子對數C(6-2×2)÷2＝16SN6423422(6-3×2)÷2＝0(4-4×1)÷2＝0(1)以P和S為例，說明如何根據主族元素在周期表中的位置確定它的價電子數。

(2)以N和Cl為例，說明如何根據主族元素在周期表中的位置確定它最多能接受的電子數。思考與討論主族元素價電子數＝最外層電子數＝主族序數P原子價電子數為5；

S原子價電子數為6主族元素最多接受電子數＝8-最外層電子數＝8-主族序數(H為1)最多接受電子數：N原子為8－5＝3，

S原子為8－6＝21略去中心原子的孤對電子(4)

怎么確定分子的空間結構中心原子σ鍵電子對數+中心上孤電子對數＝中心原子價層電子對數互相排斥盡可能遠離能量最低最穩(wěn)定VSEPR模型分子空間模型H2O孤e-對中心原子價層電子對NH3化學式結構式含孤電子對的VSEPR模型分子空結構模型如：電子式成鍵e-對分子或離子孤電子對數價層電子對數VSEPR模型VSEPR模型名稱分子或離子的空間結構分子或離子的空間結構名稱CO2SO2CO32-CH4表2-4根據價層電子對互斥模型對幾種分子或離子的空間結構的推測01002334直線形平面三角形平面三角形正四面體形直線形V形平面三角形正四面體形

實驗測得NH3的鍵角為107°，H2O的鍵角為105°,為什么NH3和H2O的鍵角均小于109°28′？問題與思考相較成鍵電子對，孤電子對有較大的排斥力，含孤對電子的分子實測鍵角都小于VSEPR模型的預測值。一對孤電子對對成鍵電子對排斥兩對孤電子對對成鍵電子對排斥成鍵電子對相互排斥109°28′一對孤電子對對成鍵電子對排斥:NOO115°107°105°CH4H2ONH3NO2-思考與討論

確定BF3、NH4+和SO32-的VSEPR模型和它們的空間結構，并與同學交流。BF3NH4+SO32-孤電子對數價層電子對數VSEPR模型VSEPR模型名稱空間結構空間結構名稱03平面三角形平面三角形04正四面體形正四面體形14四面體形三角錐形小結2：1.預測分子的空間結構方法：σ鍵電子對數孤電子對數價層電子對數

VSEPR模型空間結構2.價層電子對間相互排斥作用大小一般規(guī)律：②隨著孤電子對數目的增多，孤電子對與成鍵電子對之間的斥力增大，鍵角減小。③價層電子對互斥模型不能用于預測以過渡金屬為中心原子的分子①孤電子對-孤電子對＞孤電子對-成鍵電子對＞成鍵電子對-成鍵電子對。學習評價1.下列分子或離子中，不含有孤對電子的是

＿＿＿

A、H2O

B、H3O+

C、NH3

D、NH4+D2.以下分子或離子的結構為正四面體，且鍵角為109°28′的是＿＿①CH4

②NH4+

③CH3Cl

④P4

⑤SO42-A、①②③B、①②④C、①②⑤D、①④⑤C3.下列分子①B