分子的空間構(gòu)型、價(jià)電子互斥理論 課件 【知識(shí)梳理+點(diǎn)播拓展】高二化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道分子的結(jié)構(gòu)可以通過波譜等技術(shù)進(jìn)行測(cè)定。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)。3.在理解價(jià)層電子對(duì)互斥模型的基礎(chǔ)上，對(duì)分子的空間構(gòu)型進(jìn)行解釋和預(yù)測(cè)。第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié)分子的空間構(gòu)型第1課時(shí)分子的空間構(gòu)型、價(jià)電子互斥理論肉眼不能看到分子，科學(xué)家是怎樣知道分子的結(jié)構(gòu)的呢？問題與思考早年的科學(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。學(xué)習(xí)任務(wù)一：怎么測(cè)定分子結(jié)構(gòu)1.什么是紅外光譜法分子中的原子不是固定不動(dòng)的，而是不斷振動(dòng)著的。當(dāng)一束紅外光線透過分子時(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，再記錄到圖譜上呈現(xiàn)吸收峰（如圖）。通過和已有譜庫比對(duì)，或通過量子化學(xué)計(jì)算，可以得知各吸收峰是由哪種化學(xué)鍵、哪種振動(dòng)方式引起的，綜合這此信息，可分析出分中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息。由以上光譜圖可初步推測(cè)該分子中含有官能團(tuán)羥基-OH。

用質(zhì)譜法測(cè)定分子的相對(duì)分子質(zhì)量

現(xiàn)代化學(xué)常利用質(zhì)譜儀（如圖2-7）測(cè)定分子的相對(duì)分子質(zhì)量。它的基本原理（如圖2-8）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(duì)質(zhì)量，它們?cè)诟邏弘妶?chǎng)加速后，通過狹縫進(jìn)入磁場(chǎng)得以分離，在記錄儀上呈現(xiàn)一系列峰，化學(xué)家對(duì)這些峰進(jìn)行系統(tǒng)分析，便可得知樣品分子的相對(duì)分子質(zhì)量?？茖W(xué)?技術(shù)?社會(huì)2.什么是質(zhì)譜法例如，圖2-9的縱坐標(biāo)是相對(duì)豐度（與粒子的濃度成正比），橫坐標(biāo)是粒子的相對(duì)質(zhì)量與其電荷數(shù)之比（)，簡(jiǎn)稱質(zhì)荷比?；瘜W(xué)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(gè)氫原子的甲苯正離子（C6H5CH2+),＝65的峰是分子碎片···因此，便可推測(cè)被測(cè)物的相對(duì)分子質(zhì)量是92，該物質(zhì)是甲苯（C6H5CH3)。mzmzmzmz質(zhì)荷比最大的即是相對(duì)分子質(zhì)量。學(xué)習(xí)任務(wù)二：多樣的分子空間結(jié)構(gòu)有哪類型1.什么是分子的空間結(jié)構(gòu)？構(gòu)成分子的原子的幾何關(guān)系和形狀。2.多樣的分子空間結(jié)構(gòu)：（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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)與其穩(wěn)定性有關(guān)。例如，S8像項(xiàng)皇冠，如果把其中一個(gè)向上的硫原子倒轉(zhuǎn)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(jié)1：測(cè)定分子結(jié)構(gòu)方法晶體X射線衍射法紅外光譜法官能團(tuán)質(zhì)譜法相對(duì)分子質(zhì)量分子空間結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)理論模型，如比較簡(jiǎn)單的價(jià)層電子對(duì)互斥理論模型和較為復(fù)雜的雜化軌道理論模型。學(xué)習(xí)任務(wù)三：什么是價(jià)層電子對(duì)互斥模型(VSEPRmodel)1.作用：預(yù)測(cè)分子空間結(jié)構(gòu)。2.核心觀點(diǎn)：分子的空間結(jié)構(gòu)是中心原子周圍的“價(jià)層電子對(duì)”相互排斥的結(jié)果。價(jià)層電子對(duì)中心原子與結(jié)合原子的σ鍵的電子對(duì)中心原子上孤電子對(duì)多重鍵只計(jì)σ鍵的電子對(duì)，不計(jì)π鍵的電子對(duì)(1)價(jià)層電子對(duì)數(shù)＝σ鍵電子對(duì)數(shù)+孤電子對(duì)數(shù)(2)

σ鍵電子對(duì)數(shù)由化學(xué)式確定：σ鍵電子對(duì)數(shù)＝中心原子結(jié)合的原子數(shù)化學(xué)式如：中心原子H2ONH3SO3SO42-σ鍵電子對(duì)數(shù)化學(xué)式23σ鍵電子對(duì)數(shù)ON中心原子SS34(3)

怎么確定中心原子孤電子對(duì)數(shù)中心原子上孤電子對(duì)數(shù)＝

(a-xb)21中心原子價(jià)電子數(shù)(主族元素為原子最外層電子數(shù))與中心原子結(jié)合的原子數(shù)與中心原子結(jié)合的原子最多容納電子數(shù)(H為1，其它原子為：8-價(jià)電子數(shù))如：SO2中心原子axb中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)S628-6=21H2OO622-1=12陽離子：a＝中心原子的價(jià)電子數(shù)-離子的電荷數(shù)陰離子：a＝中心原子的價(jià)電子數(shù)＋離子的電荷數(shù)x和b的計(jì)算方法不變?nèi)纾篘H4+中心原子axb中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)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(duì)數(shù)SO2CO32-NH4+表2-3幾種分子或離子的中心原子上的孤電子對(duì)數(shù)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(jù)主族元素在周期表中的位置確定它的價(jià)電子數(shù)。

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

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

S原子為8－6＝21略去中心原子的孤對(duì)電子(4)

怎么確定分子的空間結(jié)構(gòu)中心原子σ鍵電子對(duì)數(shù)+中心上孤電子對(duì)數(shù)＝中心原子價(jià)層電子對(duì)數(shù)互相排斥盡可能遠(yuǎn)離能量最低最穩(wěn)定VSEPR模型分子空間模型H2O孤e-對(duì)中心原子價(jià)層電子對(duì)NH3化學(xué)式結(jié)構(gòu)式含孤電子對(duì)的VSEPR模型分子空結(jié)構(gòu)模型如：電子式成鍵e-對(duì)分子或離子孤電子對(duì)數(shù)價(jià)層電子對(duì)數(shù)VSEPR模型VSEPR模型名稱分子或離子的空間結(jié)構(gòu)分子或離子的空間結(jié)構(gòu)名稱CO2SO2CO32-CH4表2-4根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥模型對(duì)幾種分子或離子的空間結(jié)構(gòu)的推測(cè)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(shí)驗(yàn)測(cè)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(duì)，孤電子對(duì)有較大的排斥力，含孤對(duì)電子的分子實(shí)測(cè)鍵角都小于VSEPR模型的預(yù)測(cè)值。一對(duì)孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)排斥兩對(duì)孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)排斥成鍵電子對(duì)相互排斥109°28′一對(duì)孤電子對(duì)對(duì)成鍵電子對(duì)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(jié)構(gòu)，并與同學(xué)交流。BF3NH4+SO32-孤電子對(duì)數(shù)價(jià)層電子對(duì)數(shù)VSEPR模型VSEPR模型名稱空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)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(jié)2：1.預(yù)測(cè)分子的空間結(jié)構(gòu)方法：σ鍵電子對(duì)數(shù)孤電子對(duì)數(shù)價(jià)層電子對(duì)數(shù)

VSEPR模型空間結(jié)構(gòu)2.價(jià)層電子對(duì)間相互排斥作用大小一般規(guī)律：②隨著孤電子對(duì)數(shù)目的增多，孤電子對(duì)與成鍵電子對(duì)之間的斥力增大，鍵角減小。③價(jià)層電子對(duì)互斥模型不能用于預(yù)測(cè)以過渡金屬為中心原子的分子①孤電子對(duì)-孤電子對(duì)＞孤電子對(duì)-成鍵電子對(duì)＞成鍵電子對(duì)-成鍵電子對(duì)。學(xué)習(xí)評(píng)價(jià)1.下列分子或離子中，不含有孤對(duì)電子的是

＿＿＿

A、H2O

B、H3O+

C、NH3

D、NH4+D2.以下分子或離子的結(jié)構(gòu)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