2.2.1多樣分子的空間結(jié)構(gòu)及測定 課件 高二下學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

第二節(jié)分子的空間結(jié)構(gòu)

第1課時

多樣分子的空間結(jié)構(gòu)及測定

人教版選擇性必修2

分子世界是如此異彩紛呈，美不勝收，常使人流連忘返。

肉眼不能看到的分子，那么，科學(xué)家是怎樣知道分子的結(jié)構(gòu)的呢？情境引入P4O6SF6NH3P4C60閱讀課本41-44頁回答以下問題1.描述紅外光譜儀的工作原理與作用。2.描述質(zhì)譜儀的工作原理與作用。3.CO2、H2O、甲醛（CH2O）、氨、甲烷的鍵角和空間結(jié)構(gòu)各是什么？請歸納出三原子分子、四原子分子、五原子分子常見鍵角和空間結(jié)構(gòu)。1、發(fā)展

分子結(jié)構(gòu)

如今，科學(xué)家應(yīng)用了許多測定分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代儀器和方法，如紅外光譜、質(zhì)譜法、晶體X射線衍射等。

早年的科學(xué)家主要靠對物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)進行系統(tǒng)總結(jié)得出規(guī)律

推測測定一、分子結(jié)構(gòu)的測定2.紅外光譜測定——原理：分子中的原子不是固定不動的，而是不斷地振動著的。分子振動需要能量，所以當(dāng)一束紅外線透過分子時，分子會吸收跟它的某些化學(xué)鍵的振動頻率相同的紅外線，記錄到圖譜上呈現(xiàn)吸收峰通過和已有譜圖庫比對，測定分子的化學(xué)鍵和官能團乙醛分子空間結(jié)構(gòu)模型分子的空間結(jié)構(gòu)是分子中的原子處于平衡位置時的模型

或通過量子化學(xué)計算，可以得知各吸收峰是由哪種化學(xué)鍵、哪種振動方式引起的，綜合這些信息，可分析出分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團的信息。教學(xué)過程例如，通過紅外光譜儀測得某未知物的紅外光譜圖如圖所示，發(fā)現(xiàn)有Ｏ—Ｈ、C—Ｈ和C—Ｏ的振動吸收。因此，可以初步推測該未知物中含有羥基。教學(xué)過程用紅外光譜法測定分子結(jié)構(gòu)3.質(zhì)譜法測定——測定分子的相對分子質(zhì)量

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質(zhì)量，它們在高壓電場加速后，通過狹縫進入磁場得以分離，在記錄儀上呈現(xiàn)一系列峰，化學(xué)家對這些峰進行系統(tǒng)分析，便可得知樣品分子的相對分子質(zhì)量。教學(xué)過程例如，圖2-9的縱坐標(biāo)是相對豐度（與粒子的濃度成正比），橫坐標(biāo)是粒子的相對質(zhì)量與其電荷數(shù)之比

，

簡稱質(zhì)荷比?；瘜W(xué)家通過分析得知，

＝92的峰是甲苯分子的正離子（C6H5CH3+

），

＝91的峰是丟失一個氫原子的甲苯正離子（C6H5CH2+），

＝65的峰是分子碎片……因此，便可推測被測物的相對分子質(zhì)量是92，該物質(zhì)是甲苯（C6H5CH3）。質(zhì)譜圖上最大質(zhì)核比即為相對分子質(zhì)量原子光譜圖鑒定元素；核磁共振氫譜測定等效氫；

晶體X射線衍射實驗測定晶體結(jié)構(gòu)教學(xué)過程用質(zhì)譜法測定分子的相對分子質(zhì)量二、多樣的分子空間結(jié)構(gòu)

大多數(shù)分子是由兩個以上原子構(gòu)成的，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)。單原子分子(稀有氣體分子)、雙原子分子不存在空間結(jié)構(gòu)分子類型化學(xué)式空間結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)式鍵角空間填充模型球棍模型三原子分子CO2

180°

H2O

直線形

O=C=OＶ形（又稱角形）105°分子類型化學(xué)式空間結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)式鍵角空間填充模型球棍模型四原子分子CH2O

NH3

五原子分子CH4

平面三角形120°三角錐形107°四面體形109°28’其他分子：

設(shè)H＋的質(zhì)荷比為β，某有機物樣品的質(zhì)荷比如圖所示(假設(shè)離子均帶一個單位正電荷，信號強度與該離子的多少有關(guān))，則該有機物可能是()

A．甲醇(CH3OH)B．甲烷C．丙烷D．乙烯典例1．【答案】B

課堂練習(xí)【例2】(1)硫化氫(H2S)分子中，兩個H—S的夾角接近90°，說明H2S分子的空間結(jié)構(gòu)為______。(2)二硫化碳(CS2)分子中，兩個C==S的夾角是180°，說明CS2分子的空間結(jié)構(gòu)為_______。(3)能說明CH4分子不是平面四邊形，而是正四面體結(jié)構(gòu)的是_________。a.兩個鍵之間的夾角為109°28′b.C—H為極性共價鍵c.4個C—H的鍵能、鍵長都相等

d.二氯甲烷(CH2Cl2)只有一種(不存在同分異構(gòu)體)V形直線形ad典例3．【答案】C

課堂練習(xí)在白磷(P4)分子中，4個P原子分別處在正四面體的四個頂點，結(jié)合有關(guān)P原子的成鍵特點，下列有關(guān)白磷的說法正確的是()A．白磷分子的鍵角為109°28′B．分子中共有4對共用電子對C．白磷分子的鍵角為60°D．分子中有6對孤電子對三、分子空間結(jié)構(gòu)的判斷[活動·探究]1．CO2、CS2分子和SO2都是三原子分子，而CO2、CS2分子是直線形的，SO2分子卻是V形的，從中心原子的化合價考慮，你認(rèn)為有何規(guī)律？根據(jù)此規(guī)律判斷BeCl2分子的空間結(jié)構(gòu)。2．NH3和SO3、BF3都是四原子分子，NH3是三角錐形，而SO3、BF3都是平面三角形，從中心原子的化合價考慮，你認(rèn)為有何規(guī)律？根據(jù)此規(guī)律判斷PCl3、BCl3分子的空間結(jié)構(gòu)。3．CH4、CHCl3、CH2Cl2、CCl4都是五原子分子，它們都是正四面體結(jié)構(gòu)嗎？中心原子的最外層電子數(shù)等于其化合價時，三原子分子是直線形，不等時是V形。BeCl2為直線形。中心原子的最外層電子數(shù)等于其化合價時，四原子分子的空間構(gòu)型是平面三角形，不等時則是三角錐形。PCl3是三角錐形，BCl3是平面三角形CH4、CCl4是正四面體；CHCl3和CH2Cl2是四面體構(gòu)型，但不是正四面體。結(jié)論：判斷多原子分子結(jié)構(gòu)的方法(1)中心原子的最外層電子數(shù)與其化合價的絕對值相等時，三原子分子為直線形，四原子分子為平面三角形。(2)中心原子的最外層電子數(shù)與其化合價的絕對值不相等時，三原子分子為V形，四原子分子為三角錐形。四、等電子原理1、等電子體：

注意：有時將原子總數(shù)、價電子總數(shù)相同的離子也認(rèn)為是等電子體原子總數(shù)相同、價電子總數(shù)相同的分子探究·思考發(fā)現(xiàn)1.你能寫出與CO2互為等電子體的一種分子和一種陽離子嗎?2.你能寫出與NO3-互為等電子體的一種陰離子和一種分子嗎?提示:CS2或N2O、NO2。CO2與SiO2并非等電子體提示:CO32-或BO33-、BF3或SO3(g)。方法——左右互補，上下替換四、等電子原理2、等電子體原理

原子總數(shù)、價電子總數(shù)相同的分子具有相似的化學(xué)鍵特征，空間構(gòu)型是相同的。它們的許多性質(zhì)是相近的。（物理性質(zhì)）3、應(yīng)用：預(yù)測分子空間的構(gòu)型和性質(zhì)①判斷一些簡單分子或離子的立體構(gòu)型；②利用等電子體在性質(zhì)上的相似性制造新材料；③利用等電子原理針對某物質(zhì)找等電子體。4、常見等電子體典例5．【答案】B

課堂練習(xí)某化合物由碳、氫、氧三種元素組成，其紅外光譜圖有C—H鍵、O—H鍵、C—O鍵的振動吸收，該有機物的相對分子質(zhì)量是60，其核磁共振氫譜只有3組峰，則該有機物的結(jié)構(gòu)簡式是()A．CH3CH2OCH3