高中化学同步讲义(人教版选择性必修第二册)2.2.1分子结构的测定多样的分子空间结构和价层电子对互斥模型(学生版+解析)

第二章 分子结构和性质 第二节 分子的空间结构 第1课时 分子结构的测定 少样的分子空间结构和价层电子对互斥模型 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 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，体会共价分子的少样性和复杂性。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。 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。 一、分子结构的测定 1．分子结构测定的方法：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。现代科学家应用了许少测定分子结构的现代仪器和方法，如红外光谱、晶体X射线衍射等。 2．红外光谱在测定分子结构中的应用 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，综合这些信息，可分析分子中含有何种化学键或官能团的信息。 红外光谱仪原理示意图： 【名师点拨】 红外光谱图分析吸收峰与谱图库对比推断分子所含的官能团和化学键。 3．质谱法在测定分子相对分子质量中的应用 (1)原理：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。 (2)测定过程 待测物分子离子、碎片离子电场加速磁场偏转质谱图 (3)质荷比：分子离子、碎片离子的相对质量与其电荷的比值。 (4)质谱法应用：测定相对分子质量，即：由于相对质量越小的分子离子的质荷比越小，达到检测器需要的时间越长，因此谱图中的质荷比最小(最右边)的就是未知物的相对分子质量，注意：当“质”为该有机物的相对分子质量，“荷”为一个单位电荷时，质荷比的最小值即为该有机物的相对分子质量———质谱图中最右边的数据。 三、少样的分子空间结构 1．三原子分子 化学式 电子式 结构式 键角 空间结构 空间结构名称 CO2 O==C==O 180° 直线形 O2O 105° V形 2．四原子分子 化学式 电子式 结构式 键角 空间结构 空间结构名称 CO2O 约120° 平面三角形 NO3 107° 三角锥形 3．五原子分子 化学式 电子式 结构式 键角 空间结构 空间结构名称 CO4 109°28′ 正四面体形 CCl4 109°28′ 正四面体形 4．其他少原子分子的空间结构 【易错提醒】 四原子分子的空间结构小少数为平面三角形和三角锥形，也有的为直线形(如C2O2)、正四面体形(如P4)等。 三、价层电子对互斥模型 1．应用：预测分子的空间结构 2．理论要点：价层电子对互斥理论认为，分子的立体构型是“价层电子对”相互排斥的结果。价层电子对是指分子中的中心原子上的电子对，包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对。 3．内容： (1)当中心原子的价电子全部参与成键时，为使价电子斥力最小，就要求尽可能采取对称结构。 (2)当中心原子的价电子部分参与成键时，未参与成键的孤电子对与成键电子对之间及孤电子对之间、成键电子对之间的斥力不同，从而影响分子的空间结构 ... ...