人教版选修二 2.2 分子结构的测定和多样性 课件（21张ppt）
文档属性
| 名称 | 人教版选修二 2.2 分子结构的测定和多样性 课件（21张ppt） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 12.1MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-01-20 18:19:28 | ||
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文档简介
(共21张PPT)
走进奇妙的化学世界
2022-2023
选择性必修2
第二节 分子的空间结构
分子结构的测定和多样性
第二章
分子结构与性质
？
分子的世界形形色色，异彩纷呈，美不胜收，常使人流连忘返。那么分子结构又是怎么测定的呢？
一、分子结构的测定
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。
如今，科学家应用了许多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。
下面先介绍红外光谱。
原理：分子中的原子不是固定不动的，而是处于不断振着的。当红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到谱图上呈现吸收峰。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，可分析出分子中含有何种化学键或官能团的信息。
红外光谱仪
1．红外光谱法
红外光谱图
分析吸收峰
与谱图库比对
推断分子所含的官能团和化学键
一、分子结构的测定
红外光波长：1mm～750nm
通过红外光谱仪测得某未知物的红外光谱图如上图所示，发现有O—H、C—H、和C—O的振动吸收。因此，可以初步推测该未知物中含有羟基（—OH）。
【实例分析】某未知物分子式为C2H6O的红外光谱（如图）推测其结构。
一、分子结构的测定
质谱仪
现代化学常利用质谱仪（如上图）测定分子的相对分子质量。
红外光谱可以分析物质的官能团或化学键的相关信息，那如何测定分子的相对分子质量呢？
一、分子结构的测定
2.质谱仪
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。
待测物
分子离子碎片离子
电场加速
磁场偏转
获得质谱图
一、分子结构的测定
实例分析
C6H5CH3+
C6H5CH2+
92
91
65
39
C5H5+
C3H3+
相对分子质量＝最大质荷比
甲苯的相对分子质量为92。
一、分子结构的测定
【例1】在研究有机物的组成和结构时，可用于确定化学键和官能团信息的方法是 ( )
A.质谱法 B.红外光谱法 C.核磁共振氢谱法 D.燃烧法
B
【例2】质谱法能够对有机分子结构进行分析，其方法是让极少量的(10-9g)化合物通过质谱仪的离子化室，样品分子大量离子化，少量分子碎裂成更小的离子，然后测定其质荷比。其有机物样品的质荷比如图所示(假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子的多少有关),该有机物可能是（ ）
A.甲醇(CH3OH) B.甲烷 C.丙烷 D.乙烯
B
一、分子结构的测定
【例3】能够快速、微量、精确测定有机物相对分子质量的物理方法是 ( )
A.红外光谱法 B.质谱法 C.核磁共振氢谱法 D.色谱法
B
【例4】某有机化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图只有C—H、O—H、C—O的振动吸收，质谱显示该有机物的相对分子质量是60，则该有机物的结构简式是
A.CH3CH2OCH3 B.CH3CH(OH)CH3
C.CH3CH2OH D.CH3COOH
B
一、分子结构的测定
二、多样的分子空间结构
大多数分子是由两个以上原子构成的，由于原子间排列的空间顺序不一样，于是分子就有了原子的几何学关系和形状，这就是分子的空间结构。
1、双原子分子（直线形）
O2
HCl
直线形
180°
二、多样的分子空间结构
化学式 结构式 键角 分子的空间结构模型 空间结构
空间充填模型 球棍模型 CO2
H2O
O=C=O
180°
直线形
V形
105°
2、三原子(AB2型)分子的空间结构——直线形和V形
二、多样的分子空间结构
化学式 结构式 键角 分子的空间结构模型 空间结构
空间充填模型 球棍模型 CH2O
NH3
120°
107°
平面三角形
三角锥形
3、四原子(AB3型)分子的空间结构——平面三角形和三角锥形
二、多样的分子空间结构
四原子分子其他立体构型（直线形、正四面体形）
（平面三角形，三角锥形）
C2H2 180°
P4 60°
BF3
120°
正四面体形
直线形
平面三角形
二、多样的分子空间结构
化学式 结构式 键角 分子的空间结构模型 空间结构
空间充填模型 球棍模型 CH4
CH3Cl
109°28'
正四面体形
4、五原子(AB4型)分子的空间结构——正四面体形
四面体形
二、多样的分子空间结构
分析上表，各种分子的空间结构与下列哪些因素有关 ？
A、原子数目 B、键能 C、键长 D、键角
【思考1】四原子分子都是平面三角形或三角锥形吗？
【思考2】空间结构相同的分子，其键角完全相同吗？
ACD
构成的原子不同，空间构形可能不同，
如：BF3平面三角形，NH3：三角锥形，P4：正面体形
正四面体分子中，原子数目不同，键角可能不同，
如：P4：60°，CH4：109°28'
二、多样的分子空间结构
P4
P4O6
P4O10
C60
椅式C6H12
船式C6H12
S8
SF6
分子空间结构与其稳定性有关。例如，上图中S8像顶皇冠，如果把其中一个向上的硫原子倒转向下，尽管也可以存在，却不如皇冠式稳定；又如，椅式C6H12比船式C6H12稳定。
5、其他多原子分子
二、多样的分子空间结构
【例5】下列分子的空间结构模型正确的是 ( )
A.CO2的空间结构模型
B.H2O的空间结构模型
C.NH3的空间结构模型
D.CH4的空间结构模型
D
【例6】下列分子结构为正四面体形的是( )
①P4 ②NH3 ③CCl4 ④CH4 ⑤SO2 ⑥CO2
A．①③④⑤ B．①③④⑤⑥ C．①③④ D．④⑤
C
【例7】
(1)硫化氢(H2S)分子中，两个H—S的夹角接近90°，说明H2S分子的空间结构为________。
(2)二硫化碳(CS2)分子中，两个C==S的夹角是180°，说明CS2分子的空间结构为________。
(3)能说明CH4分子不是平面四边形，而是正四面体结构的是__________(填字母)。
a．两个键之间的夹角为109°28′
b．C—H为极性共价键
c．4个C—H的键能、键长都相等
d．二氯甲烷(CH2Cl2)只有一种(不存在同分异构体)
S、O同主族， CS2和CO2分子的空间结构相似，为直线形
S、O同主族，因此H2S和H2O分子的空间结构相似，为V形；
ad
课堂小结
分子结构的测定
红外光谱——化学键或官能团
质谱——相对分子质量
多样的分子空间结构
三原子分子的空间结构有直线形和V形（又称角形）两种。
CO2直线形
H2OV形
大多数四原子分子采取平面三角形和三角锥两种空间结构。
五原子分子的形状更多，最常见的是四面体形，如甲烷，键角109°28
走进奇妙的化学世界
2022-2023
选择性必修2
第二节 分子的空间结构
分子结构的测定和多样性
第二章
分子结构与性质
？
分子的世界形形色色，异彩纷呈，美不胜收，常使人流连忘返。那么分子结构又是怎么测定的呢？
一、分子结构的测定
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。
如今，科学家应用了许多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。
下面先介绍红外光谱。
原理：分子中的原子不是固定不动的，而是处于不断振着的。当红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到谱图上呈现吸收峰。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，可分析出分子中含有何种化学键或官能团的信息。
红外光谱仪
1．红外光谱法
红外光谱图
分析吸收峰
与谱图库比对
推断分子所含的官能团和化学键
一、分子结构的测定
红外光波长：1mm～750nm
通过红外光谱仪测得某未知物的红外光谱图如上图所示，发现有O—H、C—H、和C—O的振动吸收。因此，可以初步推测该未知物中含有羟基（—OH）。
【实例分析】某未知物分子式为C2H6O的红外光谱（如图）推测其结构。
一、分子结构的测定
质谱仪
现代化学常利用质谱仪（如上图）测定分子的相对分子质量。
红外光谱可以分析物质的官能团或化学键的相关信息，那如何测定分子的相对分子质量呢？
一、分子结构的测定
2.质谱仪
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。
待测物
分子离子碎片离子
电场加速
磁场偏转
获得质谱图
一、分子结构的测定
实例分析
C6H5CH3+
C6H5CH2+
92
91
65
39
C5H5+
C3H3+
相对分子质量＝最大质荷比
甲苯的相对分子质量为92。
一、分子结构的测定
【例1】在研究有机物的组成和结构时，可用于确定化学键和官能团信息的方法是 ( )
A.质谱法 B.红外光谱法 C.核磁共振氢谱法 D.燃烧法
B
【例2】质谱法能够对有机分子结构进行分析，其方法是让极少量的(10-9g)化合物通过质谱仪的离子化室，样品分子大量离子化，少量分子碎裂成更小的离子，然后测定其质荷比。其有机物样品的质荷比如图所示(假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子的多少有关),该有机物可能是（ ）
A.甲醇(CH3OH) B.甲烷 C.丙烷 D.乙烯
B
一、分子结构的测定
【例3】能够快速、微量、精确测定有机物相对分子质量的物理方法是 ( )
A.红外光谱法 B.质谱法 C.核磁共振氢谱法 D.色谱法
B
【例4】某有机化合物由碳、氢、氧三种元素组成，其红外光谱图只有C—H、O—H、C—O的振动吸收，质谱显示该有机物的相对分子质量是60，则该有机物的结构简式是
A.CH3CH2OCH3 B.CH3CH(OH)CH3
C.CH3CH2OH D.CH3COOH
B
一、分子结构的测定
二、多样的分子空间结构
大多数分子是由两个以上原子构成的，由于原子间排列的空间顺序不一样，于是分子就有了原子的几何学关系和形状，这就是分子的空间结构。
1、双原子分子（直线形）
O2
HCl
直线形
180°
二、多样的分子空间结构
化学式 结构式 键角 分子的空间结构模型 空间结构
空间充填模型 球棍模型 CO2
H2O
O=C=O
180°
直线形
V形
105°
2、三原子(AB2型)分子的空间结构——直线形和V形
二、多样的分子空间结构
化学式 结构式 键角 分子的空间结构模型 空间结构
空间充填模型 球棍模型 CH2O
NH3
120°
107°
平面三角形
三角锥形
3、四原子(AB3型)分子的空间结构——平面三角形和三角锥形
二、多样的分子空间结构
四原子分子其他立体构型（直线形、正四面体形）
（平面三角形，三角锥形）
C2H2 180°
P4 60°
BF3
120°
正四面体形
直线形
平面三角形
二、多样的分子空间结构
化学式 结构式 键角 分子的空间结构模型 空间结构
空间充填模型 球棍模型 CH4
CH3Cl
109°28'
正四面体形
4、五原子(AB4型)分子的空间结构——正四面体形
四面体形
二、多样的分子空间结构
分析上表，各种分子的空间结构与下列哪些因素有关 ？
A、原子数目 B、键能 C、键长 D、键角
【思考1】四原子分子都是平面三角形或三角锥形吗？
【思考2】空间结构相同的分子，其键角完全相同吗？
ACD
构成的原子不同，空间构形可能不同，
如：BF3平面三角形，NH3：三角锥形，P4：正面体形
正四面体分子中，原子数目不同，键角可能不同，
如：P4：60°，CH4：109°28'
二、多样的分子空间结构
P4
P4O6
P4O10
C60
椅式C6H12
船式C6H12
S8
SF6
分子空间结构与其稳定性有关。例如，上图中S8像顶皇冠，如果把其中一个向上的硫原子倒转向下，尽管也可以存在，却不如皇冠式稳定；又如，椅式C6H12比船式C6H12稳定。
5、其他多原子分子
二、多样的分子空间结构
【例5】下列分子的空间结构模型正确的是 ( )
A.CO2的空间结构模型
B.H2O的空间结构模型
C.NH3的空间结构模型
D.CH4的空间结构模型
D
【例6】下列分子结构为正四面体形的是( )
①P4 ②NH3 ③CCl4 ④CH4 ⑤SO2 ⑥CO2
A．①③④⑤ B．①③④⑤⑥ C．①③④ D．④⑤
C
【例7】
(1)硫化氢(H2S)分子中，两个H—S的夹角接近90°，说明H2S分子的空间结构为________。
(2)二硫化碳(CS2)分子中，两个C==S的夹角是180°，说明CS2分子的空间结构为________。
(3)能说明CH4分子不是平面四边形，而是正四面体结构的是__________(填字母)。
a．两个键之间的夹角为109°28′
b．C—H为极性共价键
c．4个C—H的键能、键长都相等
d．二氯甲烷(CH2Cl2)只有一种(不存在同分异构体)
S、O同主族， CS2和CO2分子的空间结构相似，为直线形
S、O同主族，因此H2S和H2O分子的空间结构相似，为V形；
ad
课堂小结
分子结构的测定
红外光谱——化学键或官能团
质谱——相对分子质量
多样的分子空间结构
三原子分子的空间结构有直线形和V形（又称角形）两种。
CO2直线形
H2OV形
大多数四原子分子采取平面三角形和三角锥两种空间结构。
五原子分子的形状更多，最常见的是四面体形，如甲烷，键角109°28