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人教版 (2019)选择性必修2第二章 分子结构与性质第二节 分子的空间结构优秀教学设计及反思
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这是一份人教版 (2019)选择性必修2第二章 分子结构与性质第二节 分子的空间结构优秀教学设计及反思，共15页。教案主要包含了探究常用的测定分子结构的方法，课后巩固等内容，欢迎下载使用。
第一课时 分子结构的测定、多样的分子空间结构、价层电子对互斥模型
课题： 2.2.1 分子结构的测定、多样的分子空间结构、价层电子对互斥模型
课时
1
授课年级
高二
课标
要求
1. 结合实例了解共价分子具有特定的空间结构，并可运用相关理论和模型进行解释和预测。
2. 知道分子的结构可以通过波谱、晶体X射线衍射等技术进行测定。
教材
分析
本节内容是高中化学人教版（2019版）选择性必修二第二章第二节《分子的空间结构》内容，该内容是高中选修课程中，研究分子空间结构与分子性质的承上启下之课。本节内容主要包括分子的空间结构、价层电子对互斥模型和杂化轨道理论三个部分，教材呈现这些内容的逻辑顺序为“分子是有空间结构的→预测简单分子或离子的空间结构→解释简单分子或离子的空间结构”。
教材的第一部分介绍了分子具有空间结构。课程标准要求“知道原子光谱、分子光谱、晶体X射线衍射等是测定物质结构的基本方法和实验手段”。因此，在本节一开始，结合分子结构的测定，介绍了红外光谱，在第三章中还将介绍晶体X射线衍射。教材介绍红外光谱测定分子结构时，只是简单介绍其原理和方法特征，并配有仪器照片、图谱等图示，还通过一个具体的例子说明红外光谱法测定了未知物中含有羟基。紧接着通过图片的方式介绍了分子的空间结构模型，即三原子分子的空间结构有直线形和V形（又称角形），大多数四原子分子采取平面三角形和三角锥形两种空间结构，五原子分子的形状更多，最常见的是四面体形，让学生感受到分子空间结构的多样性。
第二部分内容介绍价层电子对互斥模型。基于CO2、H2O、CH2O和NH3等分子的空间结构各异，教材提出任务：探究不同分子的空间结构不一样的原因，从而引出了价层电子对互斥模型。本部分内容详细介绍了运用价层电子对互斥模型如何预测分子的空间结构，主要内容包括： (1)确定分子中的中心原子，根据化学式确定中心原子的σ键电子对数；(2)确定中心原子上的孤电子对数。这须通过计算得出，教材给出了具体的确定方法，并通过具体例子进行了说明； (3)确定分子的VSEPR模型。由于价层电子对的相互排斥，根据分子中的中心原子上的价层电子对数（σ键电子对数+孤电子对数），便可推测出分子结构的VSEPR模型；(4)确定分子的空间结构。略去VSEPR模型中的中心原子上的孤电子对后，便得到分子的空间结构。关于上述内容，教材中通过图片和表格的方式进行了详细的介绍。
教材中涉及两种类型的分子或离子，即AXn型和AXnEm型。AXn型分子的中心原子A周围只有n个以单键邻接的原子X(即n个单键电子对)，而没有孤电子对存在时，一般只要知道n的数目（仅限n为1~4的分子或离子，不涉及n为5或6的分子或离子），就可以预测分子的空间结构和相应的键角，即AX2为直线形、AX3为平面三角形、AX4为正四面体形。AXnEm型分子的中心原子A周围不仅有n个邻接原子(X)的成键电子对，还有m个孤电子对(E)。由于孤电子对的存在，孤电子对只受中心原子一个原子核的束缚，电子云偏向中心原子一侧，从而对邻接的成键电子有较强的排斥作用，使邻近键角发生变化。教材中仅给出了H2O的键角为105°，NH3的键角为107°，但没有说明这是由于孤电子对对键角影响的结果。
教学
目标
（1）知道分子的结构是可以测定的，红外光谱技术是测定物质结构的基本方法；能说明红外光谱等实验手段在物质结构研究中的应用。
（2）结合实例了解共价分子具有特定的空间结构，体会共价分子的多样性和复杂性。能借助实物模型等建立对分子的空间结构的直观认识。
（3）能运用价层电子对互斥模型预测简单分子的空间结构，发展学生的模型认知能力。
教学重、难点
重点：应用价层电子对互斥模型预测简单分子或离子的空间结构。
难点：中心原子上的孤电子对数的计算。
核心
素养
宏观辨识与微观探析：通过宏观上对物质空间结构的理解，探究微观上，判断物质空间结构的方法，不仅能够更好地从宏观角度理解物质的空间结构，同时也能更好的从微观角度剖析物质的构成。
证据推理与模型认知：通过阅读价层电子对互斥模型的相关内容，从定量的角度推知不同物质的空间结构，实现对物质空间结构内涵理解上的螺旋式上升，进一步建构基于“位置”“结构”“性质”关系的系统思维模型。
科学探究与创新意识：红外光谱仪实现了从定性的角度对物质结构的认知，质谱法实现了从定量的角度对物质结构的认知，两种仪器的使用，使物质结构理论变得更加完善，体现了创新思维在科学研究中的重要价值。
科学精神与社会责任：通过对物质结构发现史的阅读，使学生体会到物质结构的发现过程是一个艰难曲折的过程。在学习活动中，使学生感受到科学家献身科学的探索精神，感受科学家在进行科学探索时所具有的创新科学态度。
学情
分析
在必修阶段，学生对化学键、共价键、离子键的知识有了一定的了解，知道他们的定义、成键微粒、成键本质、成键条件、成键原因及存在范围。对于共价键，必修教材从元素种类的角度，更加深入的研究了它的分类方法。能够用电子式表示离子化合物和共价单质及共价化合物。能够用结构式表示共价单质和共价化合物。同时介绍了水、二氧化碳、甲烷分子的空间构型。由此可见，学生对于共价键比较熟悉。教学中要充分利用学生已有的知识经验，铺设阶梯，引导学生深入思考价层电子对互斥模型与物质空间结构的关系，帮助学生自主建构思维模型。
在本节课的教学中可以充分利用学过的必修知识，从选修二的角度去探究物质的空间结构，加深对物质微观结构的理解。同时结合教材中提供的多个图片、科学技术社会，从定性定量的角度探究红外光谱、质谱仪对物质结构确定的原理，通过自主阅读教材内容、小组合作、教师讲授等方式，对价层电子对互斥理论进行探究，多种教学手段的采用，可以加深对复杂知识的理解。
教学过程
教学
环节
教学活动
设计意图
环节一、
情景导入
环节二、探究常用的测定分子结构的方法
创设情境
任务一、
探究分子结构测定的方法
任务二、探究质谱法测定分子的相对分子质量
【情景创设】播放多样的分子空间结构视频，导入新课
【导入】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
【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？
2、红外光谱的测定原理？
3、红外光谱的应用？
【学生1】红外光谱、晶体X射线衍射
【学生2】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。
【学生3】分析出分子中含有何种化学键或官能团的信息
【教师】评价、补充
【过渡】除了红外光谱可以测定分子的结构，还有哪些其他方法可以测定分子的结构？
【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：
质谱法的测定内容？
2、质谱法的测定原理？
3、质谱图中横纵坐标的含义？
4、质谱图的使用方法？
【学生1】利用质谱仪测定分子的相对分子质量
【学生2】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。
【学生3】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
【讲授】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
【小结】重点识记：
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
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
【对应训练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
【答案】B
【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。
【对应训练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
【答案】B
【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。
【对应训练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（ ）
A.甲醇(CH3OH) B.甲烷 C.丙烷 D.乙烯
【答案】B
【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。
【过渡】通过刚才的探究，我们了解了测定分子结构的两种常见方法，接下来我们就来看看分子有哪些多样的结构。
【任务三】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）
化学式
电子式
结构式
键角
空间结构名称
CO2
H2O
播放多样的分子空间结构视频，激发学生的探究欲望
环节三、
探究多样的分子空间结构
环节四、
探究价层电子对互斥模型的相关内容及应用
环节五、课后巩固
任务三、探究多样的分子空间结构
任务四、探究价层电子对互斥模型的相关内容
任务五
、
探究用价层电子对互斥模型判断分子的空间结构
2、大多数四原子分子常见的空间结构—— 形和 形
化学式
电子式
结构式
键角
空间结构名称
CH2O
NH3
3、五原子分子常见的空间结构—— 形
化学式
电子式
结构式
键角
空间结构名称
CH4
4、C2H6的椅式和船式的稳定性强弱？
【学生1】1、三原子分子的空间结构——直线形和V形（又称角形）
化学式
电子式
结构式
键角
空间结构名称
CO2
O=C=O
180º
直线形
H2O
105º
V形
【学生2】2、大多数四原子分子常见的空间结构——平面三角形和三角锥形
化学式
电子式
结构式
键角
空间结构名称
CH2O
约120º
平面三角形
NH3
107º
三角锥形
【教师】评价、补充：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
【学生3】3、五原子分子常见的空间结构——四面体形
化学式
电子式
结构式
键角
空间结构名称
CH4
109º28´
正四面体形
【学生4】C2H6的椅式比船式稳定
【小结】重点识记：
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
【对应训练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
【答案】D
【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。
【对应训练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´
【答案】B
【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。
【对应训练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
【答案】B
【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。
【过渡】通过刚才的介绍，我们了解了多样的分子空间结构，那么，这些结构是如何确定的呢？价层电子对互斥模型帮我们解决了这个问题，接下来，我们就进入价层电子对互斥模型的研究。
【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：
价层电子对互斥模型的应用？
价层电子对互斥模型的内容？
σ键电子对数如何确定？
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：
a
主族元素
阳离子
阴离子
x
b
H
其他原子
【学生1】预测分子的空间结构
【学生2】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。
【学生3】由化学式确定
【学生4】中心原子上的孤电子对数=
公式中各字母的含义：
a
中心原子的价层电子数
主族元素
=最外层电子数
阳离子
=中心原子的价电子数-离子的电荷数
阴离子
=中心原子的价电子数+︱离子的电荷数︱
x
与中心原子结合的原子数
b
与中心原子结合的原子最多能接受的电子数
H
=1
其他原子
=8-该原子的价层电子数
【教师】评价、补充
【思考与讨论】
(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。
【学生1】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。
【学生2】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。
【对应训练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+
【答案】A
【解析】H2O有2对孤电子对，其余均无孤电子对。
【对应训练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
【答案】A
【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。
【对应训练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
【答案】C
【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。
【过渡】通过刚才的探究，我们了解了σ键电子对数和中心原子上的孤电子对数的确定方法，那么他们确定后，该如何确定分子的空间结构呢，接下来，我们就来介绍这方面的内容。
【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：
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？
【学生1】σ键电子对数+孤电子对数=价层电子对数
【学生2】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
【学生3】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
【教师】评价、补充、讲授
常见分子或离子的空间结构的推测
分子或离子
中心原子上的孤电子对数
中心原子上的价层电子对数
VSEPR模型
VSEPR模型名称
空间结构
空间结构名称
CO2、BeCl2
0
2
直线形
直线形
CO32—、BF3
0
3
平面三角形
平面三角形
SO2、PbCl2
1
V形
CH4、CCl4
0
4
正四面体形
正四面体形
NH3、NF3
1
四面体形
三角锥形
H2O、H2S
2
V形
说明：
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
【学生1】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。
【学生2】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。
【学生3】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。
【小结】重点识记：
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
【对应训练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
【答案】D
【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。
【对应训练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
【答案】C
【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。
【对应训练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
【答案】C
【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，共空间结构为三角锥形。
【总结】重点识记：
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
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
3、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
4、利用价层电子对互斥模型预测分子的空间结构
5、常见分子或离子的空间结构的推测表格的应用
【课后拓展】展示金刚石的结构，引出杂化的概念，为后续课程的展开，打下基础
结合教材内容，寻找问题的答案，培养学生分析问题，解决问题的能力
适时强调重难点，有助于明确学习目标。
随讲随练，加深对知识的理解和应用
小组合作学习，培养学生共同解决问题的能力
对点训练，通过练习，发现问题，调控课堂，提高效率。
课后拓展，展示金刚石结构视频，为下节的学习留下悬念。
作业设计
作业：教材P50页练习与应用4，5，6，练习册习题
1.（易）下列离子的VSEPR模型与离子的空间结构一致的是（ ）
A.SO32- B.ClO4- C.NO2- D.ClO3-
【答案】B
【解析】SO32-中S原子价层电子对数为3+1/2(6+2-3×2)=4,含有1对孤电子对，VSEPR模型是四面体形，SO32-的空间结构是三角锥形，A错误：ClO4-中Cl原子价层电子对数为4+1/2（7+1-4×2)=4,不含孤电子对，VSEPR模型和ClO4-的空间结构都是四面体形，B正确；NO2-中N原子价层电子对数为2+1/2(5+1-2×2)=3, 含有1对孤电子对，VSEPR模型是平面三角形，NO2-的空间结构是V形，C错误；ClO3-中Cl原子价层电子对数为3+1/2（7+1-3×2)=4,有1对孤电子对， VSEPR模型是四面体形，而ClO3-的空间结构是三角锥形，D错误。
2.（易）下列粒子的VSEPR模型为四面体且其空间结构为V形的是（ ）
A .SO2 B.NF3 C.H3O+ D.OF2
【答案】D
【解折】SO2中S原子的价层电子对数为2+1/2 (6-2×2)=3,含有1对孤电子对，VSEPR模型是平面三角形，SO2的空间结构是V形，A错误：NF3中N原子的价层电子对数为3+1/2 (5-3×1)=4,含有1对孤电子对，VSEPR模型是四面体形，NF3的空间结构是三角锥形，B错误；H3O+中O原子的价层电子对数为3+1/2 (6-1-3×1)=4，含有1对孤电子对，VSEPR模型是四面体形，H3O+的空间结构是三角锥形，C错误；OF2中O原子的价层电子对数为2+1/2 (6-2×1)=4,含有2对孤电子对，VSEPR模型是四面体形，OF2的空间结构是V形， D正确。
3.（易）下列各组粒子的空间结构相同的是（ ）
①NH3和H2O；②NH4+和H3O+；③NH3和H3O+；④O3和SO2；⑤CO2和BeCl2
A.全部 B.①②③⑤ C.③④⑤ D.②⑤
【答案】C
【解析】NH3和H2O的VSEPR模型都是四面体形，前者空间结构是三角锥形，后者是V形，①错误；NH4+和H3O+的VSEPR模型都是四面体形，前者空间结构是正四面体形，后者是三角锥形，②错误；NH3和H3O+的VSEPR模型都是四面体形，空间结构都是三角锥形， ③正确；O3和SO2的VSEPR模型都是平面三角形，二者空间结构都是V形，④正确；CO2和BeCl2的VSEPR模型、分子的空间结构都是直线形，⑤正确。
4.（中）下列说法中不正确的是（ ）
A.测定分子结构的现代仪器和方法有红外光谱、晶体X射线衍射等
B.红外光谱属于原子光谱中的吸收光谱
C.红外光谱可测定分子中含有化学键或官能团的信息
D.当红外光束透过分子时，分子会吸收与它的某些化学键的振动频率相同的红外线
【答案】B
【解析】原子光谱是原子中的电子在不同能级轨道上跃迁时吸收或释放能量所得到的光谱，红外光谱不是原子光谱，属于分子光谱。
5.（易）下列说法中不正确的是（ ）
A.早年科学家主要靠对物质的化学性质进行系统总结得出规律后推测分子的结构
B.CH3CH2OH的红外光谱图中显示含有C-H、C-O、O-H等键
C.质谱仪的基本原理是在质谱仪中使分子得到电子变成分子离子和碎片离子等粒子
D.化学家根据质谱图中最大质荷比推测被测物的相对分子质量
【答案】C
【解析】质谱仪的基本原理是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，C错误。
6.(多选)（中）下列有关键角与分子空间结构的说法不正确的是（ ）
A.键角为180°的分子，空间结构是直线形
B.键角为120°的分子，空间结构是平面三角形
C.空间结构是正四面体形，键角一定是109°28´
D.键角在90°~109°28´之间的分子，空间结构可能是V形
【答案】BC
【解析】A.键角为180°的分子，空间结构是直线形，例如二氧化碳等，A正确；B.乙烯分子的键角为120°,但它的空间结构并不是平面三角形，B错误；C.正四面体形分子键角可能为109°28´,如甲烷，也可能为60°,如白磷，C错误；D.键角在90°~109°28´之间的分子，空间结构可能是V形，例如水等，D正确。
7.（易）下列分子或离子中，空间结构是平面三角形的是（ ）
A. CH4 B. NH4+ C. NO3— D. CO2
【答案】C
【解析】CH4中C原子孤电子对数为1/2×(4-4×1)=0,价层电子对数为4,分子为正四面体结构，A项错误；NH4+中N原子孤电子对数为1/2×(5-1-4×1)=0,价层电子对数为4,离子为正四面体结构，B项错误；NO3—中N原子孤电子对数为1/2×(5+1-2×3)=0,价层电子对数为3,离子为平面三角形，C项正确；CO2中C原子孤电子对数为1/2×(4-2×2)=0,价层电子对数为2,分子呈直线形，D项错误。
8. （易）下列分子或离子的中心原子，带有一对孤电子对的是（ ）
A.H2O B. BeCl2 C. CH4. D. PCl3
【答案】D
【解析】H2O有2对孤电子对，BeCl2和CH4没有孤电子对。
9. （中）下列有关分子空间结构说法中正确的是（ ）
A.HClO、BF3、NCl3分子中所有原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构
B.SO3与CO32—的空间结构均为平面三角形
C.分子中键角的大小：BeCl2>SnCl2>SO3>NH3>CCl4
D.BF3键角大于120°
【答案】B
【解析】A.HClO分子中的H原子和BF3分子中的B原子的最外层都未达到8电子稳定结构，A项错误。B.SO3与CO32—中心原子价层电子对数均为3,无孤电子对，都是平面三角形的分子，B项正确。C.BeCl2的空间结构为直线形，键角为180°;SnCl2呈V形，分子中含有1对孤电子对，由于该孤电子对的存在，使键角小于120°;SO3的空间结构为平面正三角形，键角为120°;NH3的空间结构为三角锥形，键角为107°;CCl4的空间结构为正四面体形，键角为109°28´;故分子中键角的大小为：BeCl2>SO3>SnCl2>CCl4>NH3,C项错误。D.BF3分子中的中心原子B价层电子对数为3+1/2×(3-3×1)=3,无孤电子对，是平面三角形分子，键角为120°,D项错误。
10. （中）(1)用 VSEPR模型推测下列分子或离子的空间结构。
①HCN(H-C≡N) ； ②AlBr3(共价分子) ；
③CO32— ； ④SO42—
(2)有两种活性反应中间体微粒，它们的微粒中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种微粒的球棍模型，写出相应的化学式。
；
(3)按要求写出第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式。
平面三角形分子 ;三角锥形分子 ;四面体形分子 。
【答案】
（1）直线形 平面三角形 平面三角形 正四面体形（2）CH3+ CH3—（3）BF3 NF3 CF4
【解析】利用价层电子对互斥模型理论进行求解，并结合图像分析求解。
及时巩固、消化所学，促进掌握必备知识，评价教学效果，为后期优化教学方案提供依据，培养分析问题和解决问题等关键能力。
课堂
总结
板书
设计
第二章 分子结构与性质
第二节 分子的空间结构
第一课时 分子结构的测定、多样的分子空间结构、价层电子对互斥模型
（一）红外光谱仪
1、测定原理：
2、应用：
（二）质谱仪
1、质谱法的测定原理？
2、质谱图中横纵坐标的含义？
3、质谱图的使用方法？
（三）多样的分子空间结构
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
（四）价层电子对互斥模型理论
1、应用
2、内容
3、σ键电子对数的确定
4、中心原子上的孤电子对数的确定及公式中各个字母代表的涵义
5、中心原子的价层电子对数的确定
6、VSEPR模型与分子的空间构型的关系
教学
反思
本课时是学生系统学习分子结构知识的第三课，在高中必修一阶段学生已经学习过共价键、常见物质的分子构型等相关知识。因此，教学中应充分利用好新旧知识的联系，做好必修一与选修二知识的衔接，通过巩固复习，探究新知的奥秘。
本节课的重点是应用价层电子对互斥模型预测简单分子或离子的空间结构，难点是中心原子上的孤电子对数的计算。由于涉及的知识有一定难度，因此在课程导入中，利用多媒体播放多样的分子结构视频进行新课的导入，激发学生的学习兴趣。同时按照教材内容的安排，设计了不同的学习任务，主要通过让学生带着问题自主阅读，找出相应的问题答案。对于较难理解的知识，采用教师讲授和小组探究合作式学习，共同解决问题，增强对复杂知识的理解。对于红外光谱仪、质谱仪以及常见分子结构的教学，主要采用学生自主阅读解决问题的教学模式；对于价层电子对互斥模型的教学，采取学生自主阅读和教师讲授、小组合作探究的教学方式，多种教学手段的综合应用，能够将复杂的知识简单化，提升教学效率。同时采用讲练相结合的方式，强化训练内容，促进对重点知识的掌握。
教学中在每个知识点学完之后设置相应的配套习题，题型设计由易到难，通过对习题的练习，增强对所学新知的理解和掌握。最后利用多媒体辅助教学，播放了金刚石结构的视频，既加深了对所学知识的理解和拓展，又为下一节新课起到了铺垫的作用。
第一课时 分子结构的测定、多样的分子空间结构、价层电子对互斥模型
课题： 2.2.1 分子结构的测定、多样的分子空间结构、价层电子对互斥模型
课时
1
授课年级
高二
课标
要求
1. 结合实例了解共价分子具有特定的空间结构，并可运用相关理论和模型进行解释和预测。
2. 知道分子的结构可以通过波谱、晶体X射线衍射等技术进行测定。
教材
分析
本节内容是高中化学人教版（2019版）选择性必修二第二章第二节《分子的空间结构》内容，该内容是高中选修课程中，研究分子空间结构与分子性质的承上启下之课。本节内容主要包括分子的空间结构、价层电子对互斥模型和杂化轨道理论三个部分，教材呈现这些内容的逻辑顺序为“分子是有空间结构的→预测简单分子或离子的空间结构→解释简单分子或离子的空间结构”。
教材的第一部分介绍了分子具有空间结构。课程标准要求“知道原子光谱、分子光谱、晶体X射线衍射等是测定物质结构的基本方法和实验手段”。因此，在本节一开始，结合分子结构的测定，介绍了红外光谱，在第三章中还将介绍晶体X射线衍射。教材介绍红外光谱测定分子结构时，只是简单介绍其原理和方法特征，并配有仪器照片、图谱等图示，还通过一个具体的例子说明红外光谱法测定了未知物中含有羟基。紧接着通过图片的方式介绍了分子的空间结构模型，即三原子分子的空间结构有直线形和V形（又称角形），大多数四原子分子采取平面三角形和三角锥形两种空间结构，五原子分子的形状更多，最常见的是四面体形，让学生感受到分子空间结构的多样性。
第二部分内容介绍价层电子对互斥模型。基于CO2、H2O、CH2O和NH3等分子的空间结构各异，教材提出任务：探究不同分子的空间结构不一样的原因，从而引出了价层电子对互斥模型。本部分内容详细介绍了运用价层电子对互斥模型如何预测分子的空间结构，主要内容包括： (1)确定分子中的中心原子，根据化学式确定中心原子的σ键电子对数；(2)确定中心原子上的孤电子对数。这须通过计算得出，教材给出了具体的确定方法，并通过具体例子进行了说明； (3)确定分子的VSEPR模型。由于价层电子对的相互排斥，根据分子中的中心原子上的价层电子对数（σ键电子对数+孤电子对数），便可推测出分子结构的VSEPR模型；(4)确定分子的空间结构。略去VSEPR模型中的中心原子上的孤电子对后，便得到分子的空间结构。关于上述内容，教材中通过图片和表格的方式进行了详细的介绍。
教材中涉及两种类型的分子或离子，即AXn型和AXnEm型。AXn型分子的中心原子A周围只有n个以单键邻接的原子X(即n个单键电子对)，而没有孤电子对存在时，一般只要知道n的数目（仅限n为1~4的分子或离子，不涉及n为5或6的分子或离子），就可以预测分子的空间结构和相应的键角，即AX2为直线形、AX3为平面三角形、AX4为正四面体形。AXnEm型分子的中心原子A周围不仅有n个邻接原子(X)的成键电子对，还有m个孤电子对(E)。由于孤电子对的存在，孤电子对只受中心原子一个原子核的束缚，电子云偏向中心原子一侧，从而对邻接的成键电子有较强的排斥作用，使邻近键角发生变化。教材中仅给出了H2O的键角为105°，NH3的键角为107°，但没有说明这是由于孤电子对对键角影响的结果。
教学
目标
（1）知道分子的结构是可以测定的，红外光谱技术是测定物质结构的基本方法；能说明红外光谱等实验手段在物质结构研究中的应用。
（2）结合实例了解共价分子具有特定的空间结构，体会共价分子的多样性和复杂性。能借助实物模型等建立对分子的空间结构的直观认识。
（3）能运用价层电子对互斥模型预测简单分子的空间结构，发展学生的模型认知能力。
教学重、难点
重点：应用价层电子对互斥模型预测简单分子或离子的空间结构。
难点：中心原子上的孤电子对数的计算。
核心
素养
宏观辨识与微观探析：通过宏观上对物质空间结构的理解，探究微观上，判断物质空间结构的方法，不仅能够更好地从宏观角度理解物质的空间结构，同时也能更好的从微观角度剖析物质的构成。
证据推理与模型认知：通过阅读价层电子对互斥模型的相关内容，从定量的角度推知不同物质的空间结构，实现对物质空间结构内涵理解上的螺旋式上升，进一步建构基于“位置”“结构”“性质”关系的系统思维模型。
科学探究与创新意识：红外光谱仪实现了从定性的角度对物质结构的认知，质谱法实现了从定量的角度对物质结构的认知，两种仪器的使用，使物质结构理论变得更加完善，体现了创新思维在科学研究中的重要价值。
科学精神与社会责任：通过对物质结构发现史的阅读，使学生体会到物质结构的发现过程是一个艰难曲折的过程。在学习活动中，使学生感受到科学家献身科学的探索精神，感受科学家在进行科学探索时所具有的创新科学态度。
学情
分析
在必修阶段，学生对化学键、共价键、离子键的知识有了一定的了解，知道他们的定义、成键微粒、成键本质、成键条件、成键原因及存在范围。对于共价键，必修教材从元素种类的角度，更加深入的研究了它的分类方法。能够用电子式表示离子化合物和共价单质及共价化合物。能够用结构式表示共价单质和共价化合物。同时介绍了水、二氧化碳、甲烷分子的空间构型。由此可见，学生对于共价键比较熟悉。教学中要充分利用学生已有的知识经验，铺设阶梯，引导学生深入思考价层电子对互斥模型与物质空间结构的关系，帮助学生自主建构思维模型。
在本节课的教学中可以充分利用学过的必修知识，从选修二的角度去探究物质的空间结构，加深对物质微观结构的理解。同时结合教材中提供的多个图片、科学技术社会，从定性定量的角度探究红外光谱、质谱仪对物质结构确定的原理，通过自主阅读教材内容、小组合作、教师讲授等方式，对价层电子对互斥理论进行探究，多种教学手段的采用，可以加深对复杂知识的理解。
教学过程
教学
环节
教学活动
设计意图
环节一、
情景导入
环节二、探究常用的测定分子结构的方法
创设情境
任务一、
探究分子结构测定的方法
任务二、探究质谱法测定分子的相对分子质量
【情景创设】播放多样的分子空间结构视频，导入新课
【导入】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
【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？
2、红外光谱的测定原理？
3、红外光谱的应用？
【学生1】红外光谱、晶体X射线衍射
【学生2】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。
【学生3】分析出分子中含有何种化学键或官能团的信息
【教师】评价、补充
【过渡】除了红外光谱可以测定分子的结构，还有哪些其他方法可以测定分子的结构？
【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：
质谱法的测定内容？
2、质谱法的测定原理？
3、质谱图中横纵坐标的含义？
4、质谱图的使用方法？
【学生1】利用质谱仪测定分子的相对分子质量
【学生2】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。
【学生3】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
【讲授】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
【小结】重点识记：
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
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
【对应训练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
【答案】B
【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。
【对应训练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
【答案】B
【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。
【对应训练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（ ）
A.甲醇(CH3OH) B.甲烷 C.丙烷 D.乙烯
【答案】B
【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。
【过渡】通过刚才的探究，我们了解了测定分子结构的两种常见方法，接下来我们就来看看分子有哪些多样的结构。
【任务三】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）
化学式
电子式
结构式
键角
空间结构名称
CO2
H2O
播放多样的分子空间结构视频，激发学生的探究欲望
环节三、
探究多样的分子空间结构
环节四、
探究价层电子对互斥模型的相关内容及应用
环节五、课后巩固
任务三、探究多样的分子空间结构
任务四、探究价层电子对互斥模型的相关内容
任务五
、
探究用价层电子对互斥模型判断分子的空间结构
2、大多数四原子分子常见的空间结构—— 形和 形
化学式
电子式
结构式
键角
空间结构名称
CH2O
NH3
3、五原子分子常见的空间结构—— 形
化学式
电子式
结构式
键角
空间结构名称
CH4
4、C2H6的椅式和船式的稳定性强弱？
【学生1】1、三原子分子的空间结构——直线形和V形（又称角形）
化学式
电子式
结构式
键角
空间结构名称
CO2
O=C=O
180º
直线形
H2O
105º
V形
【学生2】2、大多数四原子分子常见的空间结构——平面三角形和三角锥形
化学式
电子式
结构式
键角
空间结构名称
CH2O
约120º
平面三角形
NH3
107º
三角锥形
【教师】评价、补充：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
【学生3】3、五原子分子常见的空间结构——四面体形
化学式
电子式
结构式
键角
空间结构名称
CH4
109º28´
正四面体形
【学生4】C2H6的椅式比船式稳定
【小结】重点识记：
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
【对应训练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
【答案】D
【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。
【对应训练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´
【答案】B
【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。
【对应训练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
【答案】B
【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。
【过渡】通过刚才的介绍，我们了解了多样的分子空间结构，那么，这些结构是如何确定的呢？价层电子对互斥模型帮我们解决了这个问题，接下来，我们就进入价层电子对互斥模型的研究。
【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：
价层电子对互斥模型的应用？
价层电子对互斥模型的内容？
σ键电子对数如何确定？
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：
a
主族元素
阳离子
阴离子
x
b
H
其他原子
【学生1】预测分子的空间结构
【学生2】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。
【学生3】由化学式确定
【学生4】中心原子上的孤电子对数=
公式中各字母的含义：
a
中心原子的价层电子数
主族元素
=最外层电子数
阳离子
=中心原子的价电子数-离子的电荷数
阴离子
=中心原子的价电子数+︱离子的电荷数︱
x
与中心原子结合的原子数
b
与中心原子结合的原子最多能接受的电子数
H
=1
其他原子
=8-该原子的价层电子数
【教师】评价、补充
【思考与讨论】
(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。
【学生1】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。
【学生2】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。
【对应训练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+
【答案】A
【解析】H2O有2对孤电子对，其余均无孤电子对。
【对应训练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
【答案】A
【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。
【对应训练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
【答案】C
【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。
【过渡】通过刚才的探究，我们了解了σ键电子对数和中心原子上的孤电子对数的确定方法，那么他们确定后，该如何确定分子的空间结构呢，接下来，我们就来介绍这方面的内容。
【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：
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？
【学生1】σ键电子对数+孤电子对数=价层电子对数
【学生2】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
【学生3】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
【教师】评价、补充、讲授
常见分子或离子的空间结构的推测
分子或离子
中心原子上的孤电子对数
中心原子上的价层电子对数
VSEPR模型
VSEPR模型名称
空间结构
空间结构名称
CO2、BeCl2
0
2
直线形
直线形
CO32—、BF3
0
3
平面三角形
平面三角形
SO2、PbCl2
1
V形
CH4、CCl4
0
4
正四面体形
正四面体形
NH3、NF3
1
四面体形
三角锥形
H2O、H2S
2
V形
说明：
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
【学生1】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。
【学生2】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。
【学生3】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。
【小结】重点识记：
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
【对应训练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
【答案】D
【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。
【对应训练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
【答案】C
【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。
【对应训练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
【答案】C
【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，共空间结构为三角锥形。
【总结】重点识记：
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
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
3、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
4、利用价层电子对互斥模型预测分子的空间结构
5、常见分子或离子的空间结构的推测表格的应用
【课后拓展】展示金刚石的结构，引出杂化的概念，为后续课程的展开，打下基础
结合教材内容，寻找问题的答案，培养学生分析问题，解决问题的能力
适时强调重难点，有助于明确学习目标。
随讲随练，加深对知识的理解和应用
小组合作学习，培养学生共同解决问题的能力
对点训练，通过练习，发现问题，调控课堂，提高效率。
课后拓展，展示金刚石结构视频，为下节的学习留下悬念。
作业设计
作业：教材P50页练习与应用4，5，6，练习册习题
1.（易）下列离子的VSEPR模型与离子的空间结构一致的是（ ）
A.SO32- B.ClO4- C.NO2- D.ClO3-
【答案】B
【解析】SO32-中S原子价层电子对数为3+1/2(6+2-3×2)=4,含有1对孤电子对，VSEPR模型是四面体形，SO32-的空间结构是三角锥形，A错误：ClO4-中Cl原子价层电子对数为4+1/2（7+1-4×2)=4,不含孤电子对，VSEPR模型和ClO4-的空间结构都是四面体形，B正确；NO2-中N原子价层电子对数为2+1/2(5+1-2×2)=3, 含有1对孤电子对，VSEPR模型是平面三角形，NO2-的空间结构是V形，C错误；ClO3-中Cl原子价层电子对数为3+1/2（7+1-3×2)=4,有1对孤电子对， VSEPR模型是四面体形，而ClO3-的空间结构是三角锥形，D错误。
2.（易）下列粒子的VSEPR模型为四面体且其空间结构为V形的是（ ）
A .SO2 B.NF3 C.H3O+ D.OF2
【答案】D
【解折】SO2中S原子的价层电子对数为2+1/2 (6-2×2)=3,含有1对孤电子对，VSEPR模型是平面三角形，SO2的空间结构是V形，A错误：NF3中N原子的价层电子对数为3+1/2 (5-3×1)=4,含有1对孤电子对，VSEPR模型是四面体形，NF3的空间结构是三角锥形，B错误；H3O+中O原子的价层电子对数为3+1/2 (6-1-3×1)=4，含有1对孤电子对，VSEPR模型是四面体形，H3O+的空间结构是三角锥形，C错误；OF2中O原子的价层电子对数为2+1/2 (6-2×1)=4,含有2对孤电子对，VSEPR模型是四面体形，OF2的空间结构是V形， D正确。
3.（易）下列各组粒子的空间结构相同的是（ ）
①NH3和H2O；②NH4+和H3O+；③NH3和H3O+；④O3和SO2；⑤CO2和BeCl2
A.全部 B.①②③⑤ C.③④⑤ D.②⑤
【答案】C
【解析】NH3和H2O的VSEPR模型都是四面体形，前者空间结构是三角锥形，后者是V形，①错误；NH4+和H3O+的VSEPR模型都是四面体形，前者空间结构是正四面体形，后者是三角锥形，②错误；NH3和H3O+的VSEPR模型都是四面体形，空间结构都是三角锥形， ③正确；O3和SO2的VSEPR模型都是平面三角形，二者空间结构都是V形，④正确；CO2和BeCl2的VSEPR模型、分子的空间结构都是直线形，⑤正确。
4.（中）下列说法中不正确的是（ ）
A.测定分子结构的现代仪器和方法有红外光谱、晶体X射线衍射等
B.红外光谱属于原子光谱中的吸收光谱
C.红外光谱可测定分子中含有化学键或官能团的信息
D.当红外光束透过分子时，分子会吸收与它的某些化学键的振动频率相同的红外线
【答案】B
【解析】原子光谱是原子中的电子在不同能级轨道上跃迁时吸收或释放能量所得到的光谱，红外光谱不是原子光谱，属于分子光谱。
5.（易）下列说法中不正确的是（ ）
A.早年科学家主要靠对物质的化学性质进行系统总结得出规律后推测分子的结构
B.CH3CH2OH的红外光谱图中显示含有C-H、C-O、O-H等键
C.质谱仪的基本原理是在质谱仪中使分子得到电子变成分子离子和碎片离子等粒子
D.化学家根据质谱图中最大质荷比推测被测物的相对分子质量
【答案】C
【解析】质谱仪的基本原理是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，C错误。
6.(多选)（中）下列有关键角与分子空间结构的说法不正确的是（ ）
A.键角为180°的分子，空间结构是直线形
B.键角为120°的分子，空间结构是平面三角形
C.空间结构是正四面体形，键角一定是109°28´
D.键角在90°~109°28´之间的分子，空间结构可能是V形
【答案】BC
【解析】A.键角为180°的分子，空间结构是直线形，例如二氧化碳等，A正确；B.乙烯分子的键角为120°,但它的空间结构并不是平面三角形，B错误；C.正四面体形分子键角可能为109°28´,如甲烷，也可能为60°,如白磷，C错误；D.键角在90°~109°28´之间的分子，空间结构可能是V形，例如水等，D正确。
7.（易）下列分子或离子中，空间结构是平面三角形的是（ ）
A. CH4 B. NH4+ C. NO3— D. CO2
【答案】C
【解析】CH4中C原子孤电子对数为1/2×(4-4×1)=0,价层电子对数为4,分子为正四面体结构，A项错误；NH4+中N原子孤电子对数为1/2×(5-1-4×1)=0,价层电子对数为4,离子为正四面体结构，B项错误；NO3—中N原子孤电子对数为1/2×(5+1-2×3)=0,价层电子对数为3,离子为平面三角形，C项正确；CO2中C原子孤电子对数为1/2×(4-2×2)=0,价层电子对数为2,分子呈直线形，D项错误。
8. （易）下列分子或离子的中心原子，带有一对孤电子对的是（ ）
A.H2O B. BeCl2 C. CH4. D. PCl3
【答案】D
【解析】H2O有2对孤电子对，BeCl2和CH4没有孤电子对。
9. （中）下列有关分子空间结构说法中正确的是（ ）
A.HClO、BF3、NCl3分子中所有原子的最外层电子都满足了8电子稳定结构
B.SO3与CO32—的空间结构均为平面三角形
C.分子中键角的大小：BeCl2>SnCl2>SO3>NH3>CCl4
D.BF3键角大于120°
【答案】B
【解析】A.HClO分子中的H原子和BF3分子中的B原子的最外层都未达到8电子稳定结构，A项错误。B.SO3与CO32—中心原子价层电子对数均为3,无孤电子对，都是平面三角形的分子，B项正确。C.BeCl2的空间结构为直线形，键角为180°;SnCl2呈V形，分子中含有1对孤电子对，由于该孤电子对的存在，使键角小于120°;SO3的空间结构为平面正三角形，键角为120°;NH3的空间结构为三角锥形，键角为107°;CCl4的空间结构为正四面体形，键角为109°28´;故分子中键角的大小为：BeCl2>SO3>SnCl2>CCl4>NH3,C项错误。D.BF3分子中的中心原子B价层电子对数为3+1/2×(3-3×1)=3,无孤电子对，是平面三角形分子，键角为120°,D项错误。
10. （中）(1)用 VSEPR模型推测下列分子或离子的空间结构。
①HCN(H-C≡N) ； ②AlBr3(共价分子) ；
③CO32— ； ④SO42—
(2)有两种活性反应中间体微粒，它们的微粒中均含有1个碳原子和3个氢原子。请依据下面给出的这两种微粒的球棍模型，写出相应的化学式。
；
(3)按要求写出第二周期非金属元素构成的中性分子的化学式。
平面三角形分子 ;三角锥形分子 ;四面体形分子 。
【答案】
（1）直线形 平面三角形 平面三角形 正四面体形（2）CH3+ CH3—（3）BF3 NF3 CF4
【解析】利用价层电子对互斥模型理论进行求解，并结合图像分析求解。
及时巩固、消化所学，促进掌握必备知识，评价教学效果，为后期优化教学方案提供依据，培养分析问题和解决问题等关键能力。
课堂
总结
板书
设计
第二章 分子结构与性质
第二节 分子的空间结构
第一课时 分子结构的测定、多样的分子空间结构、价层电子对互斥模型
（一）红外光谱仪
1、测定原理：
2、应用：
（二）质谱仪
1、质谱法的测定原理？
2、质谱图中横纵坐标的含义？
3、质谱图的使用方法？
（三）多样的分子空间结构
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
（四）价层电子对互斥模型理论
1、应用
2、内容
3、σ键电子对数的确定
4、中心原子上的孤电子对数的确定及公式中各个字母代表的涵义
5、中心原子的价层电子对数的确定
6、VSEPR模型与分子的空间构型的关系
教学
反思
本课时是学生系统学习分子结构知识的第三课，在高中必修一阶段学生已经学习过共价键、常见物质的分子构型等相关知识。因此，教学中应充分利用好新旧知识的联系，做好必修一与选修二知识的衔接，通过巩固复习，探究新知的奥秘。
本节课的重点是应用价层电子对互斥模型预测简单分子或离子的空间结构，难点是中心原子上的孤电子对数的计算。由于涉及的知识有一定难度，因此在课程导入中，利用多媒体播放多样的分子结构视频进行新课的导入，激发学生的学习兴趣。同时按照教材内容的安排，设计了不同的学习任务，主要通过让学生带着问题自主阅读，找出相应的问题答案。对于较难理解的知识，采用教师讲授和小组探究合作式学习，共同解决问题，增强对复杂知识的理解。对于红外光谱仪、质谱仪以及常见分子结构的教学，主要采用学生自主阅读解决问题的教学模式；对于价层电子对互斥模型的教学，采取学生自主阅读和教师讲授、小组合作探究的教学方式，多种教学手段的综合应用，能够将复杂的知识简单化，提升教学效率。同时采用讲练相结合的方式，强化训练内容，促进对重点知识的掌握。
教学中在每个知识点学完之后设置相应的配套习题，题型设计由易到难，通过对习题的练习，增强对所学新知的理解和掌握。最后利用多媒体辅助教学，播放了金刚石结构的视频，既加深了对所学知识的理解和拓展，又为下一节新课起到了铺垫的作用。
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