第二節(jié)分子的空間結構第1課時分子結構的測定

價層電子對互斥模型第二章分子結構與性質(zhì)學習目標1、知道分子的結構是可以測定的，紅外光譜技術是測定物質(zhì)結構的基本方法；能說明紅外光譜等實驗手段在物質(zhì)結構研究中的應用。2、結合實例了解共價分子具有特定的空間結構，體會共價分子的多樣性和復雜性。能借助實物模型等建立對分子的空間結構的直觀認識。3.理解價層電子對互斥模型的含義，能根據(jù)有關理論判斷簡單分子或離子的空間結構。（重、難）問題導學C60金剛石S8分子是很小的微粒，我們?nèi)庋凼强床坏椒肿?，科學家是怎么知道分子結構的呢？

如今，科學家應用了許多測定分子結構的現(xiàn)代儀器和方法，如紅外光譜、晶體X射線衍射、質(zhì)譜儀等。紅外光譜儀質(zhì)譜儀X射線衍射儀一、分子結構的測定點撥精講一、分子結構的測定

分子中的原子不是固定不動的，而是不斷地振動著的。原子與原子結合依靠的是原子間的化學鍵，這些化學鍵就像彈簧，通過震動來化解原子間的伸縮振動，從而保持物質(zhì)的狀態(tài)。1.紅外光譜紅外光譜圖分析吸收峰與譜圖庫比對推斷分子所含的官能團和化學鍵紅外光譜圖某未知物的紅外光譜某未知物分子式為C2H6O，通過紅外光譜可以監(jiān)測到O—H、C—H、C—O鍵的振動吸收，推測其結構為乙醇。2.質(zhì)譜儀——測定分子的相對分子質(zhì)量質(zhì)譜儀質(zhì)譜儀原理示意圖一、分子結構的測定一、分子結構的測定C6H5CH3+C6H5CH2+92916539C5H5+C3H3+2.質(zhì)譜儀甲苯分子的質(zhì)譜圖質(zhì)荷比對應橫坐標即相對分子質(zhì)量相對分子質(zhì)量＝最大質(zhì)荷比甲苯的相對分子質(zhì)量為92練一練1.某有機化合物A的紅外光譜和質(zhì)譜圖如下圖所示，由此可判斷該有機化合物A是(

)A.甲醇 B.甲烷

C.丙烷 D.乙烯A

二、多樣的分子空間結構分子空間結構多樣與原子數(shù)目、鍵長、鍵角、孤電子對、分子穩(wěn)定性均相關。單原子分子(稀有氣體分子)、雙原子分子不存在空間結構O2HCl直線形180°二、多樣的分子空間結構1.雙原子分子（直線形）2.三原子(AB2型)（直線形和V形）CO2H2O甲醛CH2OO＝CHH120?平面三角形氨氣NH3NHHH107°白磷P460°三角錐正四面體形3.四原子(AB3型)乙炔

C2H2C＝CHH直線形甲烷CH4109°28′正四面體形4.五原子(AB4型)分子的空間結構——正四面體形

CH3Cl：四面體形

思考：三原子分子CO2和H2O、四原子分子NH3和CH2O，為什么它們的空間結構不同？如何預測一個未知分子的空間結構呢？三、價層電子對互斥模型（VSEPR模型）有一種比較簡單的理論叫價層電子對互斥模型（VSEPRmodel），預測分子的空間結構。1.分子的空間結構是中心原子周圍的“價層電子對”相互排斥的結果。(1)中心原子：是指分子中成鍵數(shù)目最多的原子。不能用于預測以過渡金屬為中心原子的分子的空間結構。VSEPR的“價層電子對”是指分子中的中心原子與結合原子間的σ鍵電子對和中心原子上的孤電子對。VSEPR模型的“價層電子對”概念VSEPR的“價層電子對”是指分子中的中心原子與結合原子間的σ鍵電子對和中心原子上的孤電子對。中心原子上的價層電子對數(shù)的計算價層電子對數(shù)＝σ鍵電子對數(shù)＋中心原子上的孤電子對數(shù)與中心原子結合的原子數(shù)多重鍵只計算σ鍵電子對，不計π鍵電子對。即，共價單鍵、雙鍵、三鍵計算時，都只計入一個σ鍵價層電子對數(shù)=σ鍵電子對+中心原子上的孤電子對數(shù)（1）σ鍵電子對數(shù)σ鍵電子對數(shù)＝中心原子結合的原子數(shù)（由化學式確定）分子中心原子σ鍵數(shù)H2OONH3NSO3SSO42-SNH4+NNO3-N233443注：①多重鍵只計算σ鍵電子對，不計π鍵電子對。即共價單鍵、雙鍵、三鍵計算時，都只計入一個σ電子對。②該理論不適合中心原子為過渡金屬的分子。（2）中心原子孤電子對數(shù)根據(jù)公式計算確定孤電子對數(shù)=2—1(a-xb)與中心原子結合的原子數(shù)與中心原子結合的原子最多能接受的電子數(shù)中心原子的價電子數(shù)

主族元素：a＝

對于離子：a＝價電子數(shù)－電荷數(shù)價電子數(shù)(最外層電子數(shù))H：b=1其他原子b=

8﹣價電子數(shù)練一練分子或離子中心原子axb中心原子上的孤電子對數(shù)CO2CO32-NH4+H3O+SO32-計算中心原子上的孤電子對數(shù)=C422(4-2×2)÷2＝0注意：對于離子團，所帶電荷數(shù)計入中心原子的價層電子中。

即：a=價電子數(shù)-電荷數(shù)CN4-(-2)=632(6-3×2)÷2＝05-1=441(4-4×1)÷2＝0O6-1=531(5-3×1)÷2＝1S32(8-3×2)÷2＝16-(-2)=8

（a-xb）—21（2）中心原子孤電子對數(shù)方法二：根據(jù)電子式直接確定CH4

NH3

H2O注：多中心原子的孤電子對數(shù)一般利用電子式（或結構式）直接確定例：H2O2

H—O—O—H········練習：根據(jù)肼（N2H4）結構式確定N的孤電子對····孤電子對數(shù)：023【課堂練習】(1)計算下列分子中紅色字體對應原子的孤電子對數(shù)：①H2S________；②PCl5________；③BF3________；④NH3________。(2)計算下列分子中紅色字體對應原子的價層電子對數(shù)：①CCl4

；

②BeCl2

；③BCl3

；

④PCl3

。4+0=43+0=32+0=23+1=42001價層電子對的空間結構(即VSEPR模型)“價層電子對”相互排斥使共用電子對盡可能的遠離，此時鍵角最大，分子的能量最低最穩(wěn)定。由于斥力作用，若有兩對價層電子，則夾角180°；若有三對價層電子，夾角120°；若有四對價層電子，夾角109°價層電子對數(shù)：2價層電子對數(shù)：3價層電子對數(shù)：4價層電子對數(shù)：5價層電子對數(shù)：6直線形平面三角形正四面體形三角雙錐形八面體形價層電子對互斥模型σ鍵電子對+中心原子上的孤電子對數(shù)目價層電子對數(shù)價層電子對互斥模型VSEPR模型略去孤電子對分子的立體構型ABn型分子的VSEPR模型和立體（空間）結構價層電子對數(shù)VSEPR模型成鍵電子對數(shù)孤對電子對數(shù)電子對的排布模型立體（空間）結構鍵角23420

直線形

30

平面三角形

21

V形105°120°180°正四面體

三角錐形

V形105°40

31

22

107°

109°28′練習分子或離子中心原子σ鍵電子對數(shù)孤電子對數(shù)價層電子對數(shù)VSEPR模型名稱分子空間結構分子空間結構圖像H2SSCCl4CCH3ClC404正四面體形正四面體形404四面體形四面體形242四面體形V形注意：多中心原子的分子，中心原子孤電子對的計算公式不適合。問題：C2H2、C2H4、C2H6、苯分子中碳原子的空間構型如何？補充1、實驗測得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′？成鍵電子對相互排斥一對孤電子對對成鍵電子對排斥兩對孤電子對對成鍵電子對排斥價層電子對之間相互排斥作用大小的一般規(guī)律：孤電子對－孤電子對＞孤電子對－成鍵電子對＞成鍵電子對－成鍵電子對。拓展：孤電子對影響分子鍵角結論：隨著孤電子對數(shù)目的增多，孤電子對與成鍵電子對之間的斥力增大，鍵角減小。問題：同為三角錐形結構，鍵角NH3>PH3而NH3>NF3？H2O和H2S都是V形結構，但鍵角：H2O>H2S？從電負性的角度分析原因。

中心原子的電負性越大，成鍵電子對更靠近中心原子，成鍵電子對之間斥力增大，所以鍵角增大。

配位原子的電負性越大，成鍵電子對遠離中心原子，成鍵電子對之間斥力減小，所以鍵角減小。補充結論：分子空間結構相同時，中心原子電負性越大，鍵角越大；配位原子電負性越大，鍵角越小。課堂小結價層電子對互斥（VSEPR）模型應用：預測分子的空間結構中心原子價層電子對數(shù)目的計算方法預測分子空間結構【注意】價層電子對互斥（VSEPR）模型不適用于以過渡元素為中心原子的分子的空間結構。σ鍵電子對數(shù)中心原子上的孤電子對數(shù)計算中心原子上價層電子對數(shù)目得到VSEPR模型略去中心原子上的孤電子對當堂檢測

1、用價層電子對互斥理論判斷SiCl4分子的幾何構型為（

）A.正四面體形B.V形C.三角錐形D.平面三角形2、下列各組分子或離子的空間結構不相似的是（

）A.SO2和O3B.NH4+和CH4C.H3O+和NH3D.CO2和H2O3、磷酸根離子的空間構型為______

_，其中P的價層電子對數(shù)為_______正四面體形4ADV形（或角形）正四面體形三角錐形直線形V形（或角形）4.多核離子所帶電荷可以認為是中心原子得到電子或失去電子導致的，根據(jù)VSEPR模型，下列離子中所有原子都在同一平面的是（

）A.NO2-和NH2-B.H3O+和ClO3-C.NO3-和CH3-D.PO43-和SO42-A5.下列分子或離子中，中心原子含有孤電子對的是（

）A．PCl5 B．NO3- C．SiCl4 D．PbCl2D5.用價層電子對互斥理論(VSEPR)可以預測許多分子或離子的立體構型，有時也能用來推測鍵角大小。下列判斷正確的是()A．SO2、CS2、HI都是直線形的分子

B．BF3鍵角為120°，SnBr2鍵角大于120°C．COCl2、BF3、SO3都是平面三角形的分子

D．PCl3、NH3、PCl5都是三角錐形的分子CABn型分子的VSEPR模型和立體（空間）結構價層電子對數(shù)VSEPR模型成鍵電子對數(shù)孤對電子對數(shù)電子對的排布模型立體（空間）結構鍵角2342