2.2.1分子結(jié)構(gòu)的測定和多樣性　價層電子對互斥模型高二化學教學講與練（人教版2019選擇性必修2）(原卷版)

第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)分子的空間結(jié)構(gòu)第1課時分子結(jié)構(gòu)的測定和多樣性價層電子對互斥模型課程標準核心素養(yǎng)目標1.了解分子結(jié)構(gòu)的測定方法。通過對典型分子空間結(jié)構(gòu)的學習，認識微觀結(jié)構(gòu)對分子空間結(jié)構(gòu)的影響，了解共價分子結(jié)構(gòu)的多樣性和復雜性。2.通過對價層電子對互斥模型的探究，建立解決復雜分子結(jié)構(gòu)判斷的思維模型。1．通過學習價層電子對互斥模型、雜化軌道理論來判斷簡單分子或離子的構(gòu)型，培養(yǎng)學生“證據(jù)推理和模型認知”的學科素養(yǎng)。2．學習通過各種儀器、方法測定分子的結(jié)構(gòu)，培養(yǎng)學生“科學精神和社會責任”的學科素養(yǎng)。一、分子結(jié)構(gòu)的測定早年科學家主要靠對物質(zhì)的化學性質(zhì)進行系統(tǒng)總結(jié)得出規(guī)律后進行推測，現(xiàn)代科學家應(yīng)用了許多測定分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代儀器和方法，如、等。1．紅外光譜在測定分子結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用分子中的原子不是固定不動的，而是不斷地振動著的。當一束紅外線透過分子時，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。通過和已有譜圖庫比對，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，綜合這些信息，可分析分子中含有何種化學鍵或官能團的信息。2．質(zhì)譜法在測定分子相對分子質(zhì)量中的應(yīng)用現(xiàn)代化學常利用質(zhì)譜儀測定分子的相對分子質(zhì)量。它的基本原理是在質(zhì)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(zhì)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(zhì)量。二、多樣的分子空間結(jié)構(gòu)單原子分子(稀有氣體分子)、雙原子分子不存在空間結(jié)構(gòu)，多原子分子中存在原子的幾何學關(guān)系和形狀，即所謂“分子的空間結(jié)構(gòu)”。1．三原子分子化學式電子式結(jié)構(gòu)式鍵角空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)名稱CO2O=C=O180°H2O105°2.四原子分子化學式電子式結(jié)構(gòu)式鍵角空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)名稱CH2O約120°NH3107°3．五原子分子化學式電子式結(jié)構(gòu)式鍵角空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)名稱CH4109°28′CCl4109°28′4.其他多原子分子的空間結(jié)構(gòu)三、價層電子對互斥模型1．價層電子對互斥模型(VSEPRmodel)：對ABn型的分子或離子，中心原子A的價層電子對(包括成鍵的σ鍵電子對和未成鍵的孤電子對)之間由于存在排斥力，將使分子的空間結(jié)構(gòu)總是采取電子對相互排斥最弱的那種結(jié)構(gòu)，以使彼此之間斥力最小，分子或離子的體系能量最低，最穩(wěn)定。2．價層電子對的計算(1)中心原子價層電子對數(shù)＝σ鍵電子對數(shù)＋孤電子對數(shù)。(2)σ鍵電子對數(shù)的計算由化學式確定，即中心原子形成幾個σ鍵，就有幾對σ鍵電子對。如H2O分子中，O有對σ鍵電子對。NH3分子中，N有對σ鍵電子對。(3)中心原子上的孤電子對數(shù)的計算中心原子上的孤電子對數(shù)＝eq\f(1,2)(a－xb)①a表示中心原子的價電子數(shù)；對主族元素：a＝；對于陽離子：a＝；對于陰離子：a＝。②x表示與結(jié)合的原子數(shù)。③b表示與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù)，氫為1，其他原子＝。3．價層電子對的空間結(jié)構(gòu)(即VSEPR模型)價層電子對數(shù)目：234VSEPR模型：探究一VSEPR模型的應(yīng)用(1)用VSEPR模型推測下列分子或離子的空間結(jié)構(gòu)。①HCN(H—C≡N)：；②AlBr3(共價分子)：；③COeq\o\al(2－,3)：；④SOeq\o\al(2－,4)：。(2)按要求寫出第二周期非金屬元素構(gòu)成的中性分子的化學式。①平面三角形分子：；②三角錐形分子：；③四面體形分子：。由價層電子對的相互排斥，得到含有孤電子對的VSEPR模型，然后，略去VSEPR模型中的中心原子上的孤電子對，便可得到分子的空間結(jié)構(gòu)。(1)中心原子不含孤電子對分子或離子σ鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)VSEPR模型及名稱分子(或離子)的空間結(jié)構(gòu)及名稱CO220直線形直線形COeq\o\al(2－,3)30平面三角形平面三角形CH440正四面體形正四面體形(2)中心原子含孤電子對分子或離子價層電子對數(shù)孤電子對數(shù)VSEPR模型及名稱分子的空間結(jié)構(gòu)及名稱NH341四面體形三角錐形H2O42四面體形V形SO231平面三角形V形【特別提醒】(1)若ABn型分子中，A與B之間通過兩對或三對電子(即通過雙鍵或三鍵)結(jié)合而成，則價層電子對互斥模型把雙鍵或三鍵作為一對電子對看待。(2)由于孤電子對有較大斥力，含孤電子對的分子的實測鍵角幾乎都小于VSEPR模型的預(yù)測值。價層電子對之間相互排斥作用大小的一般規(guī)律：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。隨著孤電子對數(shù)目的增多，成鍵電子對與成鍵電子對之間的斥力減小，鍵角也減小。(3)價層電子對互斥模型不能用于預(yù)測以過渡金屬為中心原子的分子?！纠?】(2023·山西大同一中高二期末)下列分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形的是()①P4②NH3③CCl4④CH4⑤H2S⑥CO2A.①③④⑤ B.①③④⑤⑥C.①③④ D.④⑤1.(2023·華東師范大學附中高二期末)下列有關(guān)描述正確的是()A.NOeq\o\al(－,3)為V形微粒B.ClOeq\o\al(－,3)的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形C.NOeq\o\al(－,3)的價層電子對互斥模型、空間結(jié)構(gòu)均為平面三角形D.ClOeq\o\al(－,3)的價層電子對互斥模型、空間結(jié)構(gòu)相同1.（2023上·廣東深圳中學期末）下列化學用語表示正確的是A．分子的VSEPR模型：平面三角形B．基態(tài)N原子的價層電子排布圖C．過氧化氫電子式：D．中子數(shù)為10的氧原子：2.（2023上·山東省臨沂一中期末）有X、Y兩種活性反應(yīng)中間體微粒，均含有1個碳原子和3個氫原子，其空間結(jié)構(gòu)模型如圖所示：，。下列說法錯誤的是()A．X的組成為CHeq\o\al(＋,3)B．Y的組成為CHeq\o\al(－,3)C．X的價層電子對數(shù)為4D．Y中鍵角小于120°3.（2023上·四川省瀘州一中期末）美國化學家鮑林教授具有獨特的化學想象力：只要給他物質(zhì)的分子式，他就能大體上想象出這種物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)模型。多核離子所帶電荷可以認為是中心原子得失電子所致，根據(jù)VSEPR模型，下列離子中所有原子都在同一平面上的一組是()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·浙江紹興一中期末）下列粒子的VSEPR模型為四面體且其空間結(jié)構(gòu)為三角錐形的是A． B． C． D．5．（2023上·湖南長沙長郡中學期末）下列粒子的中心原子的孤電子對數(shù)或空間結(jié)構(gòu)錯誤的是選項粒子中心原子的孤電子對數(shù)粒子的空間結(jié)構(gòu)A0平面三角形B1V形C1三角錐形D0正四面體形6．（2024上·山東省濱州一中期末）用價層電子對互斥模型預(yù)測和的空間結(jié)構(gòu)，兩個結(jié)論都正確的是A．直線形；正四面體形 B．V形；平面正方形C．直線形；平面正方形 D．V形；正四面體形7．（2023上·湖北省黃石一中月考）用價層電子對互斥理論（VSEPR）可以預(yù)測許多分子或離子的空間構(gòu)型，有時也能用來推測鍵角大小，下列判斷正確的是A．都是直線形的分子B．鍵角為，鍵角為C．都是三角錐形的分子D．都是平面三角形的粒子8．（2023上·江蘇省無錫一中期中）下列粒子的VSEPR模型為四面體且空間結(jié)構(gòu)為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模型為四面體、且其空間結(jié)構(gòu)為V形的是A．NO2 B． C． D．H2O10．（2023下·山西運城一中期中）下列分子的VSEPR模型與分子的空間結(jié)構(gòu)不一致的是A． B． C． D．11．（2023下·河北承德二中期末）下列分子或離子的VSEPR模型與其空間結(jié)構(gòu)不一致的是A． B． C． D．12．（2023下·河南駐馬店二中期末）價層電子對互斥理論可以預(yù)測某些微粒的空間結(jié)構(gòu)。下列說法正確的是A．和的VSEPR模型均為四面體B．和的空間構(gòu)型均為三角錐形C．和均為非極性分子D．與的鍵角相等13．（2023下·北京石景山中學期末）下列粒子空間構(gòu)型