高中化学人教版 (2019)选择性必修2第二章 分子结构与性质第二节 分子的空间结构优质ppt课件

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1.能说出元素电离能、电负性的含义，能描述主族元素第一电离能、电负性变化的一般规律，能从电子排布的角度对这一规律进行解释。能说明电负性大小与原子在化合物中吸引电子能力的关系，能利用电负性判断元素的金属性与非金属性的强弱，推测化学键的极性。 2. 能简要说明核外电子运动规律的理论探究对研究元素性质及其变化规律的意义。
通过刚才的视频，我们看到分子的空间结构多种多样，分子是我们肉眼看不到的，他们的结构是如何确定的呢，通过今天的探究我们就能解决这个问题。
任务一：探究分子结构测定的方法
2、红外光谱的测定原理？
学生活动：阅读教材P41第1、2、3自然段和P42图2-6，回答下列问题：
1、常见的测定分子结构的方法？
红外光谱、晶体X射线衍射
分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现吸收峰。通过和已有谱图库比对，或通过量子化学计算，可以得知各吸收峰是由哪种化学键、哪种振动方式引起的。
分析出分子中含有何种化学键或官能团的信息
2、质谱法的测定原理？
1、质谱法的测定内容？
任务二：探究质谱法测定分子的相对分子质量
学生活动：阅读教材P42科学技术社会，回答下列问题：
3、质谱图中横纵坐标的含义？
4、质谱图的使用方法？
利用质谱仪测定分子的相对分子质量
在质谱仪中使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子等粒子。由于生成的离子具有不同的相对质量，它们在高压电场加速后，通过狭缝进入磁场得以分离，在记录仪上呈现一系列峰，化学家对这些峰进行系统分析，便可得知样品分子的相对分子质量。
纵坐标是相对丰度（与粒子的浓度成正比）
横坐标是粒子的相对质量与其电荷数之比，简称质荷比
质谱图中，横坐标最右侧，数值最大的质荷比，就是该分子的相对分子质量
2、质谱图的使用方法：质谱图中，横坐标最右侧，数值最大的质荷比，就是该分子的相对分子质量
1、红外光谱的应用：分析出分子中含有何种化学键或官能团的信息
【典例1】在研究有机物的组成和结构时，可用于确定化学键和官能团 信息的方法是（ ） A.质谱法 B.红外光谱法 C.核磁共振氢谱法 D.燃烧法
【解析】A.质谱法用于测定有机物的相对分子质量，不能测定出有机物的化学键和官能团，A错误；B.红外光谱法能测定出有机物的官能团和化学键，B正确；C.核磁共振氢谱法用于测定有机物分子中氢原子的种类和数目，不能测定出有机物的化学键和官能团，C错误；D.燃烧法用于元素的定性分析和定量测定，不能确定化学键和官能团信息，D错误。答案：B。
【典例2】能够快速、微量、精确测定有机物相对分子质量的物理方法 是 （ ） A.红外光谱法 B.质谱法 C.核磁共振氢谱法 D.色谱法
【解析】红外光谱法主要用于鉴定官能团；质谱法其实是把有机物打成很多带正电荷的粒子，在记录仪上会有很多不同的峰出现，从而推测出该有机物的相对分子质量,所以能够快速、微量、精确测定有机物相对分子质量的物理方法是质谱法；核磁共振氢谱法用于判断等效氢种类；色谱法是分离混合物的一种方法。综上所述，B项符合题意。答案：B
【典例3】质谱法能够对有机分子结构进行分析，其方法是让极少量的(10-9g)化合物通过质谱仪的离子化室，样品分子大量离子化，少量分子碎裂成更小的离子，然后测定其质荷比。其有机物样品的质荷比如图所示（假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子的多少有关）,该有机物可能是（ ）
【解析】从题图看出质荷比的最大值是16,所以该物质的相对分子质量是16,所以可能是甲烷。答案：B。
任务二：探究多样的分子空间结构
学生活动：阅读教材P43第1，2，3自然段和P44资料卡片，回答下列问题：
1、三原子分子的空间结构—— 形和 形（又称 形）
2、大多数四原子分子常见的空间结构—— 形和 形
3、五原子分子常见的空间结构—— 形：
4、C2H6的椅式和船式的稳定性强弱？
四原子分子的空间结构大多数为平面三角形和三角锥形，也有的为直线形(如C2H2)、正四面体形(如P4)等
3、五原子分子常见的空间结构—— 形：
C2H6的椅式比船式稳定
1、常见三原子分子的电子式、结构式、键角和空间结构
2、常见四原子分子的电子式、结构式、键角和空间结构
3、常见五原子分子的电子式、结构式、键角和空间结构
【典例1】下列分子的空间结构模型正确的是 （ ） A.CO2的空间结构模型 B.H2O的空间结构模型 C.NH3的空间结构模型 D.CH4的空间结构模型
【解析】CO2的空间结构模型为直线形，A项错误；H2O的空间结构模型为V形，B项错误；NH3的空间结构模型为三角锥形，C项错误；CH4的空间结构模型为正四面体形，D项正确。答案：D。
【典例2】下列分子的空间结构与分子中共价键键角对应正确 的是 （ ） A.V形：105° B.平面正三角形：120° C.三角锥形：109°28´ D.正四面体形：109°28´
【解析】A.二氧化硫分子为V形，键角不是105°,故A错误；C.氨气分子为三角锥形，键角为107°,故C错误；D.白磷分子为正四面体形，键角为60°,故D错误。答案：B。
【典例3】下列物质分子的空间结构与CH4相同的是（ ） A. H2O B. P4 C. NH3 D. CO2
【解析】CH4是正四面体形结构，H2O是V形结构，NH3是三角锥形结构，P4是正四面体形结构，CO2是直线形结构。答案：B。
任务四：探究价层电子对互斥模型的相关内容
学生活动：阅读教材P44和P45及表格2-3，小组合作，回答下列问题：
1、价层电子对互斥模型的应用？
2、价层电子对互斥模型的内容？
3、σ键电子对数如何确定？
4、中心原子上的孤电子对数如何确定，公式中各个字母代表的涵义？
公式中各字母的含义填写下列表格：
价层电子对互斥模型认为，分子的空间结构是中心原子周围的“价层电子对”相互排斥的结果。 VSEPR的“价层电子对”是指分子中的中心原子与结合原子间的σ键电子对和中心原子上的孤电子对。多重键只计其中的σ键电子对，不计π键电子对。
=中心原子的价电子数-离子的电荷数
=中心原子的价电子数+︱离子的电荷数︱
与中心原子结合的原子数
与中心原子结合的原子最多能接受的电子数
=8-该原子的价层电子数
(1)以S和P为例，说明如何根据主族元素在周期表中的位置确定它的价电子数。
(2)以N和C1为例，说明如何根据主族元素在周期表中的位置确定它最多能接受的电子数。
依据元素周期表可判断主族元素的族序数等于最外层电子数，也等于价电子数。S和P都分别处于第三周期第VIA族和第VA族，因此S和P的价电子数分别为6和5。
首先依据N和Cl在元素周期表中的位置，判断其价电子数分别为5和7，它们最多能接受的电子数为“8减去原子的价电子数”，因此N和Cl最多能接受的电子数分别为3和1。
【典例1】下列分子或离子中含有孤电子对的是（ ） A.H2O B. CH4 C. SiH4 D.NH4+
【解析】H2O有2对孤电子对，其余均无孤电子对。答案：A。
【典例2】SO32—的中心原子孤电子对计算公式为1/2(a-xb)中，下列对 应的数值正确的是（ ） A.a=8 x=3 b=2 B.a=6 x=3 b=2 C.a=4 x=2 b=3 D.a=6 x=2 b=3
【解析】SO32—的中心原子孤电子对计算公式1/2(a-xb)中，a指中心原子价电子个数，x指配原子个数，b指配原子形成稳定结构需要的电子个数，因此a=6+2=8,x=3,b=2。答案：A。
【典例3】下列有关价层电子对互斥模型的描述正确的是（ ） A.价层电子对就是σ键电子对 B.孤电子对数由分子式来确定 C.分子的空间结构是价层电子对互斥的结果 D.孤电子对数等于π键数
【解析】价层电子对数是σ键电子对数与孤电子对数之和，孤电子对数是指没有成键的价电子对数，其与中心原子价层电子总数、与中心原子结合的原子最多能接受的电子数及与中心原子结合的原子数有关，A、B、D项错误。答案：B
任务五：探究用价层电子对互斥模型判断分子的空间结构
学生活动：阅读教材P46第一自然段和P47 第一自然段及表2-4，回答下列问题：
1、中心原子的价层电子对数如何确定？
2、VSEPR模型与分子的空间构型有什么关系？
3、价层电子对互斥模型不能用于预测什么 样的分子？
3、价层电子对互斥模型不能用于预测什么样的分子？
σ键电子对数+孤电子对数=价层电子对数
略去VSEPR模型中的中心原子上的孤电子对，便可得到分子的空间结构
价层电子对互斥模型对分子空间结构的预测少有失误，但它不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子
常见分子或离子的空间结构的推测
1、中心原子不含孤电子对的分子(或离子)，VSEPR模型与分子(或离子)的空间结构一致
2、中心原子若有孤电子对，孤电子对也要占据中心原子周围的空间，并与成键电子对互相排斥，则 VSEPR模型与分子的空间结构不一致。推测分子的立体模型必须略去 VSEPR模型中的孤电子对
3、氨气与水的VSEPR模型一致，但空间构型不同的原因是：孤电子对之间的斥力>孤电子对与成键电子对之间的斥力>成键电子对之间的斥力
【思考与讨论】确定BF3、NH4+和SO32-的VSEPR模型和它们的空间结构，并与同学讨论
BF3的σ键电子对数为3，中心原子B的孤电子对数为0，所以BF3的价层电子对数为3。BF3的VSEPR模型为平面三角形，BF3的空间结构为平面三角形
NH4+的σ键电子对数为4，中心原子N的孤电子对数为0,所以NH4+的价层电子对数为4。NH4+的VSEPR模型为正四面体形，NH4+的空间结构为正四面体形
SO32-的σ键电子对数为3，中心原子S的孤电子对数为1，所以SO32-的价层电子对数为4。SO32-的VSEPR模型为四面体形，SO32-的空间结构为三角锥形
1、利用价层电子对互斥模型预测分子的空间结构
2、常见分子或离子的空间结构的推测表格的应用
【典例1】用价层电子对互斥模型预测H2S和COCl2的空间结构，两个 结论都正确的是（ ） A.直线形；三角锥形 B.V形；三角锥形 C.直线形；平面三角形 D.V形；平面三角形
【解析】H2S中的中心原子S上的孤电子对数是1/2×(6-1×2)=2,则说明H2S中的中心原子的价层电子对数为4,因此空间结构是V形；而COCl2中的中心原子C上的孤电子对数是1/2×(4-2×1-1×2)=0,因此COCl2中的中心原子的价电子对数是3,是平面三角形结构。答案：D。
【典例2】下列分子的空间结构为正四面体形的是（ ） ①P4 ②NH3 ③CCl4 ④CH4 ⑤H2S ⑥CO2 A.①③④⑤ B.①③④⑤⑥ C.①③④ D.④⑤
【解析】P4白磷的结构，正四面体形；氨气三角锥形，四氯化碳和甲烷是正四面体形，硫化氢是V形，二氧化碳是直线形。答案：C。
【典例3】用 VSEPR模型预测下列分子或离子的空间结构，其中不正 确的是（ ） A. NH4+为正四面体形 B.CS2为直线形 C.HCN为V形 D.PCl3为三角锥形
【解析】NH4+、CS2、HCN中心原子上的价电子都用于形成共价键，没有孤电子对，所以其空间结构分别为正四面体形、直线形、直线形；PCl3中心P原子上有一对孤电子对，未用于形成共价键，其空间结构为三角锥形。答案：C。
质谱图的使用方法:横坐标最右侧，数值最大的质荷比，就是该分子的相对分子质量
红外光谱的应用：分析出分子中含有何种化学键或官能团的信息
常见分子或离子的空间结构的推测表格的应用
利用价层电子对互斥模型预测分子的空间结构
常见三原子、四原子、五原子分子的电子式、结构式、键角和空间结构