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1、第二节 分子的空间结构2.2.1 分子结构的测定和多样性 价层电子对互斥模型人 教 版 高 中 化 学 选 必 二人 教 版 高 中 化 学 选 必 二课程导入分子的世界形形色色，异彩纷呈，美不胜收，常使人流连忘返。那么分子结构又是怎么测定的呢?目录价层电子对互斥模型0304分子结构的测定01多样的分子空间结构02PART 01分子结构的测定 S A F E U S E E D U C AT I O N分子结构的测定方法早年的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。如今，科学家应用了许多测定分子结构的现代仪器和方法，如红外光谱、质谱仪、晶体X射线衍射等。红外光谱仪质谱
2、仪X射线衍射仪红外光谱检测仪样品棱镜光源红橙黄绿蓝靛紫紫外红外红外图谱分子吸收跟它某些化学键振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现吸收峰。分析出化学键或官能团通过和已有谱图库对比，或通过量子化学计算，可以得知各吸收峰对应的化学键。红外光谱通过红外光谱图，发现未知物中含有O-H、C-H和C-O的振动吸收，可初步推测该未知物中含有羟基。化学式：C2H6O质谱仪下一章还将介绍晶体X射线衍射。质谱仪原理示意图测定分子的相对分子质量相对分子质量最大质荷比，甲苯的相对分子质量为92。电子流轰击样品分子后变成不同相对质量的分子离子和碎片离子。通过狭缝进入磁场后分离，在记录仪上呈现一系列峰。PART 02多
3、样的分子空间结构 S A F E U S E E D U C AT I O N多样的分子空间结构大多数分子是由两个以上原子构成的，分子就有了原子的几何学关系和形状，即分子的空间结构。O2HCl双原子分子的结构为直线形。三原子分子的空间结构化学式 电子式结构式键角分子的空间结构模型空间结构空间充填模型 球棍模型CO2 H2O O:C O:H:O H:O=C=O180直线形V形105直线形和V形四原子分子的空间结构化学式电子式 结构式 键角分子的空间结构模型空间结构空间充填模型 球棍模型CH2O NH3 H:CO:HH:N H:H120107平面三角形三角锥形平面三角形和三角锥形 四原子分子的空间
4、结构四原子分子的其他立体构型（直线形、正四面体形）C2H2 180 直线形P4 60 正四面体形五原子分子的空间结构正四面体形 化学式电子式结构式键角分子的空间结构模型空间结构空间充填模型 球棍模型CH4 10928正四面体形H:C H:HH其他多原子分子的空间结构模型分子的空间结构与其稳定性有关，如椅式C6H12比船式C6H12稳定。PART 03价层电子对互斥模型 S A F E U S E E D U C AT I O N价层电子对互斥模型-思考与讨论CO2和H2O都是三原子分子，NH3和CH2O都是四原子分子，为什么它们的空间结构不同？三原子分子四原子分子CO2H2ONH3 直线形V形
5、三角锥形CH2O平面三角形价层电子对互斥模型(VSEPR model)一种比较简单的理论，可用来预测分子或离子的空间结构。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。对ABn型的分子或离子，中心原子A的价层电子对(包括成键的 和未成键的 )之间由于存在排斥力，将使分子的空间结构总是采取电子对相互排斥最弱的结构，以使彼此之间斥力最小，分子或离子的能量最低，最稳定。孤电子对键电子对价层电子对互斥模型(VSEPR model)价层电子对数与VSEPR模型的关系直线形平面三角形正四面体形价层电子对互斥模型(VSEPR model)价层电子对数键电子对数+孤电子对
6、数键电子对数由化学式确定，即中心原子形成几个键，就有几对键电子对（键电子对数=中心原子结合的原子数）。分子或离子 中心原子 中心原子结合的原子数键电子对数H2OO2NH3N3SO3S3SO42-S42334键电子对数的确定价层电子对互斥模型(VSEPR model)价层电子对数键电子对数+孤电子对数孤电子对数的确定(1)根 据 电 子 式 确 定0对1对2对SO3和SO42-的中心原子的孤电子对数是多少？价层电子对互斥模型(VSEPR model)孤电子对数的确定(2)公 式 计 算a表示中心原子的价电子数；对于主族元素：a ；对于阳离子：a ；对于阴离子：a 。x表示与 结合的原子数。b表示
7、与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，氢为1，其他原子为 。最外层电子数价电子数离子电荷数价电子数离子电荷数(绝对值)中心原子8该原子的价电子数中心原子上的孤电子对数 (axb)价层电子对互斥模型(VSEPR model)孤电子对数的确定价层电子对互斥模型(VSEPR model)预测分子或离子结构由于价层电子对相互排斥，得到含有孤电子对的分子VSEPR模型略去VSEPR模型中的中心原子上的 ，可得到分子的空间结构。孤电子对分子或离子键电子对数中心原子上的孤电子对数中心原子上的价层电子对数VSEPR模型及其名称分子或离子的空间结构及其名称CO2SO212+1=3200+2=22直线形直线形平
8、面三角形V形价层电子对互斥模型(VSEPR model)分子或离子键电子对数中心原子上的孤电子对数中心原子上的价层电子对数VSEPR模型及其名称分子或离子的空间结构及其名称CO32-CH4BF303+0=33平面三角形平面三角形04+0=44正四面体形正四面体形3+0=330预测分子或离子结构平面三角形平面三角形价层电子对互斥模型(VSEPR model)分子或离子键电子对数中心原子上的孤电子对数中心原子上的价层电子对数VSEPR模型及其名称分子或离子的空间结构及其名称SO32-NH4+I3-13+1=43平面三角形三角锥形04+0=44正四面体形正四面体形2+2=422V形正四面体形预测分子
9、或离子结构价层电子对互斥模型(VSEPR model)分子或离子键电子对数中心原子上的孤电子对数中心原子上的价层电子对数VSEPR模型及其名称分子或离子的空间结构及其名称HCN PCl5SF602+0=2205+0=56三角双锥形三角双锥形6+0=650正八面体形正八面体形预测分子或离子结构直线形直线形价层电子对互斥模型(VSEPR model)由于孤电子对有较大斥力，含孤电子对的分子的实测键角几乎都小于VSEPR模型的预测值。价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律：孤电子对与孤电子对孤电子对与成键电子对成键电子对与成键电子对。随着孤电子对数目的增多，成键电子对与成键电子对之间的斥力减小，键
10、角也减小。价层电子对互斥模型不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子。课堂小结分子空间结构的确定思路中心原子价层电子对数n 分子的空间结构略去孤电子对在价层电子对互斥模型中占有的空间课堂练习1.某有机化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图只有CH、OH、CO的振动吸收，该有机物的相对分子质量是60，则该有机物的结构简式是A.CH3CH2OCH3B.CH3CH(OH)CH3C.CH3CH2OHD.CH3COOH课堂练习2.如图是有机物A的质谱图，则A的相对分子质量是A.29 B.43 C.57 D.72课堂练习3.下列物质中，分子的空间结构与氨分子相似的是A.CO2 B.H2S C.PCl3
11、 D.SiCl4课堂练习4.美国化学家鲍林教授具有独特的化学想象力：只要给他物质的分子式，他就能大体上想象出这种物质的分子结构模型。多核离子所带电荷可以认为是中心原子得失电子所致，根据VSEPR模型，下列离子中所有原子都在同一平面上的一组是课堂练习5.试回答下列问题：(1)利用价层电子对互斥模型推断下列分子或离子的空间结构：SeO3_；_；_；HCHO_；HCN_。平面三角形直线形V形平面三角形直线形(2)利用价层电子对互斥模型推断键角的大小：SnBr2分子中BrSnBr的键角_120(填“”“”或“”，下同)。PCl3分子中，ClPCl的键角_10928。课课 程程 结结 束束人教版高中化学选必二人教版高中化学选必二
