多樣的分子空間結(jié)構(gòu)高二化學(xué)高效備課設(shè)計(jì)

走進(jìn)奇妙的化學(xué)世界2022-2023選擇性必修2第二節(jié)

分子的空間結(jié)構(gòu)第二章分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)？分子的世界形形色色，異彩紛呈，美不勝收，常使人流連忘返。那么分子結(jié)構(gòu)又是怎么測(cè)定的呢？

學(xué)習(xí)

目標(biāo)第1課時(shí)

多樣的分子空間結(jié)構(gòu)PART01PART02認(rèn)識(shí)物質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)可以借助某些實(shí)驗(yàn)手段,通過這些手段所獲得的信息為建立物質(zhì)結(jié)構(gòu)模型或解釋相關(guān)理論提供支撐。結(jié)合實(shí)例了解共價(jià)分子具有特定的空間結(jié)構(gòu),并可運(yùn)用相關(guān)理論和模型進(jìn)行解釋和預(yù)測(cè),培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知的核心素養(yǎng)。一、分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定1.早年的科學(xué)家主要靠對(duì)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)得出規(guī)律

后推測(cè)分子的結(jié)構(gòu)。2.如今，科學(xué)家應(yīng)用了許多測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代儀器和方法如紅外光譜、晶體X射線衍射等。下面先介紹紅外光譜。(1)原理：分子中的原子不是固定不動(dòng)的，而是處于不斷振著的。當(dāng)紅外線透過分子時(shí)，分子會(huì)吸收跟它的某些化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率相同的紅外線，再記錄到譜圖上呈現(xiàn)吸收峰。通過和已有譜圖庫比對(duì)，或通過量子化學(xué)計(jì)算，可以得知分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息。紅外光譜儀1．紅外光譜法1.紅外光譜法測(cè)定分子結(jié)構(gòu)測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代儀器和方法①原理：分子中的原子不是固定不動(dòng)的，而是處于不斷振著的。當(dāng)紅外線透過分子時(shí)，分子會(huì)吸收跟它的某些化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率相同的紅外線，再記錄到譜圖上呈現(xiàn)吸收峰。通過和已有譜圖庫比對(duì)，或通過量子化學(xué)計(jì)算，可以得知分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息。②紅外光譜儀原理示意圖紅外光譜圖分析吸收峰與譜圖庫比對(duì)推斷分子所含的官能團(tuán)和化學(xué)鍵例如，通過紅外光譜儀測(cè)得某未知物的紅外光譜圖如上圖所示，發(fā)現(xiàn)有O—H、C—H、和C—O的振動(dòng)吸收。因此，可以初步推測(cè)該未知物中含有羥基（—OH）。③實(shí)例分析某未知物分子式為C2H6O，通過紅外光譜（如圖）可以監(jiān)測(cè)到O—H、C—H、C—O鍵的振動(dòng)吸收，推測(cè)其結(jié)構(gòu)。質(zhì)譜儀現(xiàn)代化學(xué)常利用質(zhì)譜儀（如上圖）測(cè)定分子的相對(duì)分子質(zhì)量。紅外光譜可以分析物質(zhì)的官能團(tuán)或化學(xué)鍵的相關(guān)信息，那如何測(cè)定分子的相對(duì)分子質(zhì)量呢？2.質(zhì)譜儀①原理：在質(zhì)譜儀中使分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子等粒子。由于生成的離子具有不同的相對(duì)質(zhì)量，它們?cè)诟邏弘妶黾铀俸?，通過狹縫進(jìn)入磁場得以分離，在記錄儀上呈現(xiàn)一系列峰，化學(xué)家對(duì)這些峰進(jìn)行系統(tǒng)分析，便可得知樣品分子的相對(duì)分子質(zhì)量。②質(zhì)譜原理示意圖待測(cè)物分子離子碎片離子電場加速磁場偏轉(zhuǎn)獲得質(zhì)譜圖③實(shí)例分析C6H5CH3+C6H5CH2+92916539C5H5+C3H3+相對(duì)分子質(zhì)量＝最大質(zhì)荷比，甲苯的相對(duì)分子質(zhì)量為92。1.在研究有機(jī)物的組成和結(jié)構(gòu)時(shí)，可用于確定化學(xué)鍵和官能團(tuán)信息的方法是()A.質(zhì)譜法B.紅外光譜法C.核磁共振氫譜法D.燃燒法B2.質(zhì)譜法能夠?qū)τ袡C(jī)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，其方法是讓極少量的(10-9g)化合物通過質(zhì)譜儀的離子化室，樣品分子大量離子化，少量分子碎裂成更小的離子，然后測(cè)定其質(zhì)荷比。其有機(jī)物樣品的質(zhì)荷比如圖所示(假設(shè)離子均帶一個(gè)單位正電荷，信號(hào)強(qiáng)度與該離子的多少有關(guān)),該有機(jī)物可能是（）A.甲醇(CH3OH)B.甲烷C.丙烷D.乙烯B3.能夠快速、微量、精確測(cè)定有機(jī)物相對(duì)分子質(zhì)量的物理方法是()A.紅外光譜法B.質(zhì)譜法C.核磁共振氫譜法D.色譜法B4.某有機(jī)化合物由碳、氫、氧三種元素組成，其紅外光譜圖只有C—H、O—H、C—O的振動(dòng)吸收，質(zhì)譜顯示該有機(jī)物的相對(duì)分子質(zhì)量是60，則該有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡式是A.CH3CH2OCH3 B.CH3CH(OH)CH3C.CH3CH2OH D.CH3COOHB多樣的分子空間結(jié)構(gòu)在多原子構(gòu)成的分子中，由于原子間排列的空間順序不一樣，于是分子就有了原子的幾何學(xué)關(guān)系和形狀，這就是分子的空間結(jié)構(gòu)。這就是所謂的分子的立體構(gòu)型。二、多樣的分子空間結(jié)構(gòu)

大多數(shù)分子是由兩個(gè)以上原子構(gòu)成的，由于原子間排列的空間順序不一樣，于是分子就有了原子的幾何學(xué)關(guān)系和形狀，這就是分子的空間結(jié)構(gòu)。1、雙原子分子（直線形）O2HCl直線形180°化學(xué)式電子式結(jié)構(gòu)式鍵角分子的空間結(jié)構(gòu)模型空間結(jié)構(gòu)空間充填模型球棍模型CO2

H2O

O:::CO:::::H:OH:::O=C=O180°直線形V形105°2、三原子(AB2型)分子的空間結(jié)構(gòu)——直線形和V形化學(xué)式電子式結(jié)構(gòu)式鍵角分子的空間結(jié)構(gòu)模型空間結(jié)構(gòu)空間充填模型球棍模型CH2O

NH3

H:CO:::::HH:NH:::H120°107°平面三角形三角錐形3、四原子(AB3型)分子的空間結(jié)構(gòu)——平面三角形和三角錐形

四原子分子其他立體構(gòu)型（直線形、正四面體形）（平面三角形，三角錐形）C2H2180°P460°正四面體形BF3平面正三角形

120°化學(xué)式電子式結(jié)構(gòu)式鍵角分子的空間結(jié)構(gòu)模型空間結(jié)構(gòu)空間充填模型球棍模型CH4

109°28'正四面體形H:CH:::HH4、五原子(AB4型)分子的空間結(jié)構(gòu)——正四面體形

P4P4O6P4O10C60椅式C6H12船式C6H12S8SF6分子空間結(jié)構(gòu)與其穩(wěn)定性有關(guān)。例如，上圖中S8像頂皇冠，如果把其中一個(gè)向上的硫原子倒轉(zhuǎn)向下，盡管也可以存在，卻不如皇冠式穩(wěn)定；又如，椅式C6H12比船式C6H12穩(wěn)定。5、其他多原子分子C60C20C40C701.下列分子的空間結(jié)構(gòu)模型正確的是()A.CO2的空間結(jié)構(gòu)模型B.H2O的空間結(jié)構(gòu)模型C.NH3的空間結(jié)構(gòu)模型D.CH4的空間結(jié)構(gòu)模型D2.下列分子的空間結(jié)構(gòu)與分子中共價(jià)鍵鍵角對(duì)應(yīng)正確的是()A.V形：105°B.平面正三角形：120°C.三角錐形：109°28′D.正四面體形：109°28′3.下列物質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)與CH4相同的是（）A.H2OB.P4C.NH3D.CO2

BB4．下列描述說明分子的空間結(jié)構(gòu)分別是什么形狀？(1)硫化氫(H2S)分子中，兩個(gè)H—S夾角都接近90°。(2)二硫化碳(CS2)分子中，兩個(gè)C===S夾角是180°。(3)甲硅烷(SiH4)分子中，任意兩個(gè)Si—H的夾角都是109°28′