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第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)2019人教版選擇性必修二第二節(jié)分子的空間結(jié)構(gòu)第一課時(shí)多樣的分子空間結(jié)構(gòu)核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)1.認(rèn)識(shí)物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)可以借助某些實(shí)驗(yàn)手段,通過(guò)這些手段所獲得的信息為建立物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型或解釋相關(guān)理論提供支撐。2.結(jié)合實(shí)例了解共價(jià)分子具有特定的空間結(jié)構(gòu),培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)。分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定肉眼不能看到分子,科學(xué)家是怎樣知道分子的結(jié)構(gòu)的呢?早年的科學(xué)家主要靠對(duì)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)得出規(guī)律后推測(cè)分子的結(jié)構(gòu)。如今,科學(xué)家應(yīng)用了許多測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代儀器和方法,如紅外光譜、晶體X射線衍射等紅外光譜儀原理示意圖分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定例如,通過(guò)紅外光譜儀測(cè)得某未知物的紅外光譜圖如上圖所示,發(fā)現(xiàn)有O—H、C—H、和C—O的振動(dòng)吸收。因此,可以初步推測(cè)該未知物中含有羥基(—OH)。紅外光譜儀→吸收峰→分析化學(xué)鍵、官能團(tuán)分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定還有什么現(xiàn)代化儀器能夠幫助我們確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)呢?質(zhì)譜儀現(xiàn)代化學(xué)常利用質(zhì)譜儀(如上圖)測(cè)定分子的相對(duì)分子質(zhì)量。分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定縱坐標(biāo)表示相對(duì)豐度,橫坐標(biāo)表示粒子的相對(duì)質(zhì)量與其電荷數(shù)之比(m/z),簡(jiǎn)稱質(zhì)荷比,化學(xué)家通過(guò)分析得知,被測(cè)物的相對(duì)分子質(zhì)量是92,該物質(zhì)是甲苯。分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定多樣的分子空間結(jié)構(gòu)雙原子分子,將2個(gè)原子看成兩個(gè)點(diǎn),則它們?cè)诳臻g上只能構(gòu)成直線三原子分子,將這3個(gè)原子看成三個(gè)點(diǎn),則它們?cè)诳臻g上可能構(gòu)成幾種形狀?分別是什么?直線形V形大多數(shù)分子是由兩個(gè)以上原子構(gòu)成的,于是分子就有了原子的幾何學(xué)關(guān)系和形狀,這就是分子的空間結(jié)構(gòu)?;瘜W(xué)式結(jié)構(gòu)式鍵角分子的空間結(jié)構(gòu)模型空間結(jié)構(gòu)空間充填模型球棍模型CO2
H2O
O=C=O180°直線形V形105°三原子分子的空間結(jié)構(gòu)——直線形和V形多樣的分子空間結(jié)構(gòu)化學(xué)式結(jié)構(gòu)式鍵角分子的空間結(jié)構(gòu)模型空間結(jié)構(gòu)空間充填模型球棍模型CH2O
NH3
120°107°平面三角形三角錐形四原子分子的空間結(jié)構(gòu)多樣的分子空間結(jié)構(gòu)化學(xué)式結(jié)構(gòu)式鍵角分子的空間結(jié)構(gòu)模型空間結(jié)構(gòu)空間充填模型球棍模型C2H2
P4
180°直線形正四面體四原子分子的空間結(jié)構(gòu)多樣的分子空間結(jié)構(gòu)60°化學(xué)式結(jié)構(gòu)式鍵角分子的空間結(jié)構(gòu)模型空間結(jié)構(gòu)空間充填模型球棍模型CH4
109°28'正四面體形五原子分子的空間結(jié)構(gòu)多樣的分子空間結(jié)構(gòu)P4P4O6P4O10C60椅式C6H12船式C6H12S8SF6分子空間結(jié)構(gòu)與其穩(wěn)定性有關(guān)。例如,上圖中S8像頂皇冠,如果把其中一個(gè)向上的硫原子倒轉(zhuǎn)向下,盡管也可以存在,卻不如皇冠式穩(wěn)定;又如,椅式C6H12比船式C6H12穩(wěn)定。
一些分子的空間結(jié)構(gòu)模型多樣的分子空間結(jié)構(gòu)課堂小結(jié)1.分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定紅外光譜——化學(xué)鍵或官能團(tuán)質(zhì)譜——相對(duì)分子質(zhì)量2.多樣的分子空間結(jié)構(gòu)三原子分子的空間結(jié)構(gòu)有直線形和V形(又稱角形)兩種。大多數(shù)四原子分子采取平面三角形和三角錐兩種空間結(jié)構(gòu)。五原子分子的形狀更多,最常見的是四面體形,如甲烷。1.在研究有機(jī)物的組成和結(jié)構(gòu)時(shí),可用于確定化學(xué)鍵和官能團(tuán)信息的方法是()A.質(zhì)譜法B.紅外光譜法C.核磁共振氫譜法D.燃燒法B2.能夠快速、微量、精確測(cè)定有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)量的物理方法是()A.紅外光譜法B.質(zhì)譜法C.核磁共振氫譜法D.色譜法B學(xué)以致用3.質(zhì)譜法能夠?qū)τ袡C(jī)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析,其方法是讓極少量的(10-9g)化合物通過(guò)質(zhì)譜儀的離子化室,樣品分子大量離子化,少量分子碎裂成更小的離子,然后測(cè)定其質(zhì)荷比。其有機(jī)物樣品的質(zhì)荷比如圖所示(假設(shè)離子均帶一個(gè)單位正電荷,信號(hào)強(qiáng)度與該離子的多少有關(guān)),該有機(jī)物可能是()A.甲醇(CH3OH)B.甲烷C.丙烷D.乙烯B學(xué)以致用4.下列分子的空間結(jié)構(gòu)模型正確的是()A.CO2的空間結(jié)構(gòu)模型B.H2O的空間結(jié)構(gòu)模型C.NH3的空間結(jié)構(gòu)模型D.CH4的空間結(jié)構(gòu)模型D學(xué)以致用5.下列分子的空間結(jié)構(gòu)與分子中共價(jià)鍵鍵角對(duì)應(yīng)正確的是()A.V形:105°B.平面正三角形:120°C.三角錐形:109°28′D.正四面體形:1
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