第二章 分子结构与性质 分子的空间结构（解析版）

中小学教育资源及组卷应用平台 专题04 分子的空间结构 【核心素养分析】 1.宏观辨识与微观探析:能从不同层次认识分子的构型，并对共价键进行分类，能从宏观和微观相结合的视角分析与解决实际问题。 2.证据推理与模型认知:能运用价层电子对互斥模型和杂化轨道理论等解释分子的立体结构与性质，揭示现象的本质与规律。 【目标导航】 本专题主要考点主要涉及以下几点：杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型(sp、sp、sp)的判断，用价层电子对互斥模型或杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间结构，往往与其他知识点综合在一起，出现在选择题或填空题中，试题难度中等或较大。 【重难点精讲】 一、分子结构的测定 1.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。 2.分子结构测定的常用方法：红外光谱、晶体X射线衍射 3.红外光谱法测定分子的官能团和化学键 （1）测定原理：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。（2）测定过程 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）红外光谱图：表明有机物分子中含有何种化学键或官能团。 （4）用途：确定官能团和化学键的类型。 注意：大多数已知化合物的红外谱图已建成数据库，通过对比便可得到确认。 4.质谱仪测定分子的相对质量 （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：由于相对质量越大的分子离子的质荷比越大，达到检测器需要的时间越长，因此谱图中的质荷比最大（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，质荷比的最大值即为该有机物的相对分子质量———质谱图中最右边的数据。 二、多样的分子空间结构 1.三原子分子的空间结构———直线型和V形（又称角形） 化学式 电子式 结构式 键角 空间结构模型 空间结构名称 CO2 O=C=O 180 直线型 H2O 105 V形 2.四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 空间结构模型 空间结构名称 CH2O 约120 平面三角形 NH3 107 三角锥形 【特别说明】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。 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 空间结构模型 空间结构名称 CH4 109 28 正四面体形 4.其他多原子分子的空间结构 三、价层电子对互斥模型（VSEPR） 1.应用：预测分子的空间结构 2.内容：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。 (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。 (3)电子对之间的夹角越大，相互之间的斥力越小。 (4)成键电子对之间斥力由大到小的顺序：三键-三键>三键-双键>双键-双键>双键-单键>单键 -单键。 (5)含孤电子对的斥力由大到小的顺序：孤电子对-孤电子对>孤电子对-单键>单键-单键。 3.中心原子上的价层电子对数的计算 中心原子 ... ...