【高中化學(xué)】多樣的分子空間結(jié)構(gòu) 2022-2023學(xué)年高二化學(xué)同步課件（人教版2019選擇性必修2）

第二節(jié)分子的空間結(jié)構(gòu)一二分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定多樣的分子空間結(jié)構(gòu)三價(jià)層電子對(duì)互斥模型四雜化軌道理論簡(jiǎn)介形形色色的分子H2OCO2NH3HCHOCH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OHC2H2形形色色的分子C60C20C40C70形形色色的分子形形色色的分子→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、質(zhì)譜法、晶體X射線衍射(下一章講)等紅外光譜儀一、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)。分子中的原子不是固定不動(dòng)的，而是不斷地振動(dòng)著的。分子的空間結(jié)構(gòu)是分子中的原子處于平衡位置時(shí)的模型。1.紅外光譜

分子振動(dòng)需要能量，所以當(dāng)一束紅外線透過(guò)分子時(shí)，分子會(huì)吸收跟它的某些化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率相同的紅外線，記錄到圖譜上呈現(xiàn)吸收峰。1.紅外光譜

通過(guò)和已有譜圖庫(kù)比對(duì)，或通過(guò)量子化學(xué)計(jì)算，可以得知分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息。

通過(guò)紅外光譜圖，發(fā)現(xiàn)未知物中含有O-H、C-H和C-O的振動(dòng)吸收，可初步推測(cè)該未知物中含有羥基?；瘜W(xué)式：C2H6O乙醇CH3CH2OH二甲醚

CH3OCH3√紅外光譜：可以獲得分子中含有某些特征化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息?！究茖W(xué)·技術(shù)·社會(huì)】P42用質(zhì)譜法測(cè)定分子的相對(duì)分子質(zhì)量縱坐標(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。核磁共振氫譜法(NMR)：分析等效氫的種類

1．下列說(shuō)法中不正確的是(

)A．可用光譜儀鑒定元素B．可用紅外光譜儀判斷分子的結(jié)構(gòu)C．可用質(zhì)譜儀確定分子的相對(duì)分子質(zhì)量D．可用焰色試驗(yàn)確定所有金屬D同步練習(xí)2.已知某分子質(zhì)譜圖如圖所示，且分子的紅外光譜信息中含有C—O、C—H、O—H共價(jià)鍵的吸收峰。下列關(guān)于其分子結(jié)構(gòu)的敘述中正確的是(

)同步練習(xí)A.該分子的結(jié)構(gòu)為CH3CH2OHB.該分子的相對(duì)分子質(zhì)量可能為27、31、45或46C.該分子的結(jié)構(gòu)為CH3—O—CH3D.該分子的紅外光譜和質(zhì)譜都可以反映分子結(jié)構(gòu)的信息A3.如圖所示是某分子式為C4H8O2的有機(jī)物的紅外光譜圖，則該有機(jī)物可能為(

)同步練習(xí)AA．CH3COOCH2CH3

B．CH3CH2CH2COOHC．HCOOCH2CH2CH3

D．(CH3)2CHCH2COOHO2HCl二、多樣的分子空間結(jié)構(gòu)→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)。1.雙原子分子直線形二、多樣的分子空間結(jié)構(gòu)2.三原子分子直線形和V形(角形)鍵角180°鍵角105°直線形V形(角形)3.四原子分子平面三角形和三角錐形等二、多樣的分子空間結(jié)構(gòu)鍵角約120°鍵角107°甲醛(HCHO)平面三角形三角錐形BF3BFFF鍵角120°平面正三角形二、多樣的分子空間結(jié)構(gòu)4.五原子分子最常見(jiàn)的是四面體形正四面體形鍵角109°28′→常見(jiàn)的呈現(xiàn)正四面體的粒子：CCl4、CBr4、SiCl4、SiH4、NH4+等→CH3Cl、CH3Cl2、CHCl3為四面體形，但不是正四面體形→鍵長(zhǎng)和鍵角共同決定分子的空間結(jié)構(gòu)P49分子空間結(jié)構(gòu)模型用橡皮泥制作分子的空間結(jié)構(gòu)模型一些分子的空間結(jié)構(gòu)模型【資料卡片】P44正八面體形足球烯皇冠形?己烷>分子空間結(jié)構(gòu)與其穩(wěn)定性有關(guān)正四面體鍵角60°為什么甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)是正四面體形而不是正方形？【思考交流1】空間結(jié)構(gòu)：正四面體形鍵角：109°28′CHHHH········為什么甲烷分子的空間結(jié)構(gòu)是正四面體形而不是正方形？【思考交流1】成鍵電子對(duì)之間存在相互排斥作用，為減小斥力，相互之間盡可能遠(yuǎn)離，因此分子的空間結(jié)構(gòu)受到影響。一般，分子盡可能采取對(duì)稱的空間結(jié)構(gòu)以減小斥力CHHHH········電子對(duì)數(shù)電子對(duì)互斥氣球空間互斥234直線形空間構(gòu)型“氣球空間互斥”類比“電子對(duì)互斥”正四面體形平面三角形(1)紅外光譜可以推斷化學(xué)鍵或官能團(tuán)的種類，能否確認(rèn)化學(xué)鍵或官能團(tuán)的個(gè)數(shù)？不能(2)硫化氫(H2S)分子中，兩個(gè)H—S鍵的夾角接近90°，H2S分子是哪種空間結(jié)構(gòu)？二硫化碳(CS2)分子中，兩個(gè)C=S鍵的夾角是180°，CS2分子是哪種空間結(jié)構(gòu)？V形直線形(3)科學(xué)家研制出可望成為高效火箭推進(jìn)劑的N(NO2)3如圖所示。已知該分子中N—N—N鍵角都是108.1°，試推測(cè)四個(gè)氮原子圍成的空間是正四面體嗎？不是正四面體而是三角錐形?！舅伎冀涣?】1.四原子分子不一定都是平面三角形或三角錐形。如白磷(P4)分子，四個(gè)磷原子位于正四面體的四個(gè)頂點(diǎn)，鍵角為60°，且該正四面體的空間結(jié)構(gòu)和鍵角與CH4的正四面體空間結(jié)構(gòu)和鍵角均不同核心歸納：2.常見(jiàn)的AB4型分子或離子：CX4(X為鹵素原子或氫原子)、SiCl4、SiH4、NH4+,通常為正四面體形。AB4型分子(如CH4)中的1～3個(gè)B原子被其他原子取代后仍為四面體形，但不是正四面體形結(jié)構(gòu)。3.記住一些常見(jiàn)分子的空間結(jié)構(gòu)及鍵角，則可推測(cè)組成相似的其他分子的空間結(jié)構(gòu)。如CO2與CS2、H2O與H2S、NH3與PH3、CH4與CCl4等。1．2013年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)授予美國(guó)科學(xué)家馬丁·卡普拉斯、邁克爾·萊維特、阿里耶·瓦謝勒，以表彰他們“在開(kāi)發(fā)多尺度復(fù)雜化學(xué)系統(tǒng)模型方面所做的貢獻(xiàn)”。這種用電腦取代木棒作試驗(yàn)?zāi)Ｐ?，催生了現(xiàn)代化學(xué)研究手段的一次新飛躍。下列不屬于現(xiàn)代化學(xué)對(duì)物質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究的手段的是A．X射線 B．天平C．質(zhì)譜

D．核磁共振理解應(yīng)用B理解應(yīng)用2.科學(xué)家最近研制出有望成為高效火箭推進(jìn)劑的N(NO2)3，如圖。已知該分子中N—N—N鍵鍵角都是108.1°，下列有關(guān)N(NO2)3的說(shuō)法不正確的是D

A．該分子中既含有非極性鍵又含有極性鍵B．分子中四個(gè)氮原子不共平面C．該物質(zhì)既有氧化性又有還原性D.15.2g該物質(zhì)含有6.02×1022個(gè)原子3.能說(shuō)明CH4分子不是平面四邊形，而是正四面體結(jié)構(gòu)的是()A.兩個(gè)鍵之間的夾角為109°28′B.C—H為極性共價(jià)鍵C.4個(gè)C—H的鍵能、鍵長(zhǎng)都相等D.二氯甲烷(CH2Cl2)只有一種(不存在同分異構(gòu)體)AD理解應(yīng)用4.下列物質(zhì)中，分子的空間結(jié)構(gòu)與氨分子相似的是A.CO2

B.H2SC.PCl3 D.SiCl4C理解應(yīng)用5.下列物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)不同于其他物質(zhì)的是A．H2O B．CS2C．BeCl2 D．CO2A6.下列常見(jiàn)分子的空間結(jié)構(gòu)或鍵角正確的是(

)A．CH2O：三角錐形B．NH3：鍵角109°28′C．H2O：鍵角180°D．CH4：正四面體形理解應(yīng)用D7.下列分子中，所有原子不可能共處于同一平面上的是(

)A．H2S

B．CS2C．CH2OD．SiH4理解應(yīng)用D8.下列分子中鍵角最大的是(

)A.H2O B.CO2C.CH2O

D.NH3B9．三硫化四磷用于制造火柴及火柴盒摩擦面，分子結(jié)構(gòu)如圖所示。下列有關(guān)三硫化四磷說(shuō)法中正確的是(

)理解應(yīng)用DA．該物質(zhì)中磷元素的化合價(jià)為＋3B．該物質(zhì)分子結(jié)構(gòu)中S、P最外層電子數(shù)均不為8C．該物質(zhì)分子中全是極性共價(jià)鍵D．22g該物質(zhì)含硫原子的數(shù)目約為1.806×102310.第ⅤA族元素的原子R與A原子結(jié)合形成RA3氣態(tài)分子，其空間結(jié)構(gòu)呈三角錐形。RCl5在氣態(tài)和液態(tài)時(shí)，分子結(jié)構(gòu)如圖所示，下列關(guān)于RCl5分子的說(shuō)法中不正確的是(

)理解應(yīng)用BA．R原子不滿足8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)B．鍵角(Cl—R—Cl)有90°、120°兩種C．分子中5個(gè)R—Cl鍵鍵能不都相同D．RCl5受熱后會(huì)分解生成分子空間結(jié)構(gòu)呈三角錐形的RCl311.SF6的立體構(gòu)型如圖1所示，請(qǐng)按照?qǐng)D1的表示方法在圖2中表示OSF4分子中O、S、F原子的空間位置。已知OSF4分子中O、S間為共價(jià)雙鍵，S、F間為共價(jià)單鍵。理解應(yīng)用解析:SF6的立體構(gòu)型為八面