《2024年高中化学新教材同步讲义选择性必修第二册第2章 第2节 第1课时 分子结构的测定和多样性 价层电子对互斥模型（含解析）》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2024年高中化学新教材同步讲义选择性必修第二册第2章 第2节 第1课时 分子结构的测定和多样性 价层电子对互斥模型（含解析）（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二节分子的空间结构第1课时分子结构的测定和多样性价层电子对互斥模型核心素养发展目标1.了解分子结构的测定方法。2.通过对典型分子空间结构的学习，认识微观结构对分子空间结构的影响，了解共价分子结构的多样性和复杂性。3.通过对价层电子对互斥模型的探究，建立解决复杂分子结构判断的思维模型。一、分子结构的测定1分子结构的现代测定方法红外光谱、质谱法(测定分子的相对分子质量)、晶体X射线衍射等。2红外光谱(1)原理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，可分析出分子中含有何种化学键或官能团的信息。(2
2、)红外光谱仪原理示意图(3)实例如乙醇的红外光谱：读谱：该有机物分子中有3种不同的化学键，分别是CH、OH、CO。3相对分子质量的确定质谱法实例：如甲苯分子的质谱图：读谱：相对分子质量最大质荷比，甲苯的相对分子质量为92。1如图所示是某分子式为C4H8O2的有机物的红外光谱图，则该有机物可能为()ACH3COOCH2CH3 BCH3CH2CH2COOHCHCOOCH2CH2CH3 D(CH3)2CHCH2COOH答案A解析该物质分子中至少含有两个甲基，且不对称，含有碳氧双键和碳氧单键。A项，CH3COOCH2CH3分子中存在不对称CH3、COC和C=O，且分子式为C4H8O2，正确；B项，CH
3、3CH2CH2COOH分子中含有1个CH3，且不存在COC，错误；C项，HCOOCH2CH2CH3分子中只含有1个CH3，错误；D项，(CH3)2CHCH2COOH分子中存在对称CH3，不存在COC，且含有5个碳原子，错误。2如图是有机物A的质谱图，则A的相对分子质量是()A29 B43 C57 D72答案D解析由有机物A的质谱图可以看出，最大质荷比为72，故A的相对分子质量为72。二、多样的分子空间结构观察下列几种简单的分子的空间结构模型。(1)填写下表：化学式电子式结构式键角分子的空间结构三原子分子CO2O=C=O180直线形H2O105V形(角形)四原子分子BF3120平面正三角形NH3
4、107三角锥形CH2O120平面三角形五原子分子CH410928正四面体形CH3Cl四面体形(2)分析上表，各种分子的空间结构与下列哪些因素有关？原子数目键能键长键角孤电子对提示1四原子分子都是平面三角形或三角锥形吗？提示不是。H2O2分子的结构类似于一本打开的书，两个氧原子在两页书的交接处，两个氢原子分别在翻开的书的两页上。而白磷(P4)分子为正四面体形。2空间结构相同的分子，其键角完全相同吗？提示不一定，如P4和CH4均为正四面体形，但P4的键角是60，CH4的键角为10928。1正误判断(1)所有的三原子分子都是直线形结构()(2)五原子分子的空间结构都是正四面体()(3)正四面体形的键
5、角均为10928()(4)SiCl4、SiH4、NH、CH3Cl均为正四面体结构()(5)SF6分子的空间结构为正八面体形()(6)椅式C6H12比船式C6H12稳定()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)2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键角为60的分子，空间结构可能是正四面体形D键角为9010928之间的分子，空间结构可能是V形答案B解析苯分子的键角为120，但其空间结构是平面正六边形，B错误；白磷分子的键角为60，空间结构为正四面体形，C正确；水分子的键角为105，空间结构为V形，D正确。
6、3(1)硫化氢(H2S)分子中，两个HS的夹角接近90，说明H2S分子的空间结构为_。(2)二硫化碳(CS2)分子中，两个C=S的夹角是180，说明CS2分子的空间结构为_。(3)能说明CH4分子不是平面四边形，而是正四面体结构的是_(填字母)。a两个键之间的夹角为10928bCH为极性共价键c4个CH的键能、键长都相等d二氯甲烷(CH2Cl2)只有一种(不存在同分异构体)答案(1)V形(2)直线形(3)ad解析(3)五原子分子CH4可能有平面四边形和正四面体两种空间结构，不管为哪种，b、c两项都成立；若为前者，则键角为90，CH2Cl2有两种：和；若为后者，则键角为10928，CH2Cl2只
7、有一种。几种常见分子的空间结构(1)常见的空间结构为直线形的分子有BeCl2、HCN、C2H2、CO2等。(2)常见的空间结构为V形的分子有H2O、H2S、SO2等。(3)常见的空间结构为平面三角形的分子有BF3、SO3、HCHO等。(4)常见的空间结构为三角锥形的分子有PH3、PCl3、NH3等。(5)常见的空间结构为正四面体形的分子有CH4、CCl4、SiH4、SiF4等；是四面体形但不是正四面体形的有CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等。三、价层电子对互斥模型1价层电子对互斥模型(VSEPR model)对ABn型的分子或离子，中心原子A的价层电子对(包括成键的键电子对和未成键的孤电子
8、对)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那种结构，以使彼此之间斥力最小，分子或离子的体系能量最低，最稳定。2价层电子对的计算(1)中心原子价层电子对数键电子对数孤电子对数。 (2) 键电子对数的计算由化学式确定，即中心原子形成几个键，就有几个键电子对。如H2O分子中，O有2个键电子对，NH3分子中，N有3个键电子对。(3)中心原子上的孤电子对数的计算中心原子上的孤电子对数(axb).a表示中心原子的价电子数。具体情况如下表所示：对象公式主族元素a原子的最外层电子数阳离子a中心原子的价电子数离子的电荷数阴离子a中心原子的价电子数离子的电荷数(绝对值).x表示与中心原
9、子结合的原子数。.b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数。对象公式Hb1其他原子b8该原子的价电子数几种常见分子或离子的中心原子上的孤电子对数如下表所示：分子或离子中心原子axb中心原子上的孤电子对数SO2S6221NH3N5311NHN514410COC4263203.价层电子对的空间结构(即VSEPR模型)4VSEPR模型的应用预测分子或离子空间结构(1)基本思路对于ABn型分子，利用VSEPR模型推测分子或离子空间结构的思路如下：(2)具体实例中心原子不含孤电子对分子或离子中心原子的价层电子对数VSEPR模型及名称分子或离子的空间结构及名称CO22直线形直线形CO3平面三角形平面三
10、角形CH44正四面体形正四面体形中心原子含孤电子对分子或离子中心原子的价层电子对数中心原子的孤电子对数VSEPR模型及名称分子或离子的空间结构及名称NH341四面体形三角锥形H2O42四面体形V形H3O41四面体形三角锥形SO231平面三角形V形(1)若ABn型分子中，A与B之间通过两对或三对电子(即通过双键或三键)结合而成，则价层电子对互斥模型把双键或三键作为一个电子对看待。(2)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
11、键电子对与成键电子对之间的斥力减小，键角也减小。(3)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。1价层电子对的VSEPR模型与分子的空间结构一定一致吗？什么时候一致？提示不一定一致。中心原子有孤电子对时，二者结构不一致；当中心原子无孤电子对时，二者结构一致。2试解释CH4键角(10928)、NH3键角(107)、H2O键角(105)依次减小的原因。提示CH4分子中C原子没有孤电子对，NH3分子中N原子上有1个孤电子对，H2O分子中O原子上有2个孤电子对，对成键电子对的排斥作用增大，故键角依次减小。1正误判断(1)分子的VSEPR模型和相应分子的空间结构是相同的()(2)SO2与
12、CO2的分子组成相似，故它们分子的空间结构相同()(3)由价层电子对互斥模型可知SnBr2分子中SnBr的键角小于180()(4)根据价层电子对互斥模型可以判断H3O与NH3的分子(或离子)的空间结构一致()答案(1)(2)(3)(4)2下列分子或离子中，中心原子含有孤电子对的是()APCl5 BNO CSiCl4 DPbCl2答案D解析PCl5中中心原子磷原子孤电子对数(551)0，故A不选；NO中中心原子氮原子孤电子对数(5132)0，故B不选；SiCl4中中心原子硅原子孤电子对数(441)0，故C不选；PbCl2中中心原子铅原子孤电子对数(421)1，故D选。3美国化学家鲍林教授具有独特
13、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()ANO和NH BH3O和ClOCNO和CO DPO和SO答案C4用价层电子对互斥模型完成下列问题(加“”的原子为中心原子)。键电子对数孤电子对数空间结构H2Cl2 Cl3O2OF2F答案键电子对数孤电子对数空间结构H222V形Cl2 22V形Cl331三角锥形O221V形O40正四面体形F222V形F22V形题组一分子结构的测定1TBC的一种标准谱图如图所示，它是()A核磁共振氢谱 B质谱 C红外光谱 D紫外光谱答案C2已知某分子质谱图如图所示，且分子的红外光谱信息中含有CO、CH、OH的吸收峰。下列关于其分子结构的叙述正确的是()A该分子的结构为CH3CH2O
