2.2 课时1 分子的空间结构 课件 (共20张PPT)2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 2.2 课时1 分子的空间结构 课件 (共20张PPT)2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 5.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-12-13 12:12:23 | ||
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文档简介
(共20张PPT)
第二章 分子结构与性质
第二节 分子的空间结构 课时1
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；
2.能说明红外光谱等实验手段在物质结构研究中的应用；
3.结合实例了解共价分子具有特定的空间结构。
分子式为C2H6O的物质有两种有可能的分子结构：
乙醇
二甲醚
怎么利用现代仪器鉴定有机物中的羟基官能团呢？
一、分子结构的测定
1.红外光谱
分子中的原子不是固定不动的，而是处于不断振动着的。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，可以得知分子中含有何种化学键或官能团的信息。
紫外
光谱
检测仪
红外图谱
测分子体结构：红外光谱仪→吸收峰→分析官能团、化学键。
光源
红
红外
紫
靛
蓝
橙
黄
绿
透过率/%
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）。
化学式：C2H6O
乙醇 CH3CH2OH 二甲醚 CH3OCH3
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。
科学·技术·社会
用质谱法测定分子的相对分子质量
样品源
真空泵
放大器
记录器
磁场
离子化室
加速盘及狭缝
电子流
狭缝
离子捕获器
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。
质谱仪原理示意图
质谱：纵坐标表示相对丰度，横坐标表示粒子的相对质量与其电荷数之比（m/z），简称荷质比，化学家通过分析得知，被测物的相对分子质量是92，该物质是甲苯。
【例】某有机化合物样品的质谱图如右图所示，则该有机化合物可能是（ ）
A.甲醇 B.甲烷
C.乙烷 D.乙烯
相对丰度/%
100
80
60
40
20
0
10
15
质荷比
B
二、多样的分子空间结构
[思考]在H2、O2、HCl这样的双原子分子中存在分子的空间结构问题吗？何谓“分子的空间结构”？
HCl
H2
O2
大多数分子是由两个以上原子构成的，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。
1.三原子(AB2型)分子的空间结构
CO2
H2O
①直线形
结构式
②V形
分子的空间结构模型
O=C=O
180°
105°
O
H
H
2.四原子(AB3型)分子的空间结构
大多数四原子分子采取平面三角形和三角锥形两种空间结构。
107°
甲醛（CH2O）
氨（NH3）
①平面三角形
②三角锥形
120°
结构式
分子的空间结构模型
P4 正四面体形
BF3
平面正三角形
C2H2 直线形
③四原子分子其他立体构型（直线形、正四面体形）
60°
120°
180°
3.五原子(AB4型)分子的空间结构
[思考]五原子分子都是正四面体结构吗？
不是，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等，虽为四面体结构，但由于碳原子所连的四个原子不相同，四个原子电子云的排斥力不同，使四个键的键角不全相等，所以并不是正四面体结构。
甲烷(CH4)
109°28′
①正四面体形
结构式
分子的空间结构模型
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。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。
4.其他多原子分子
1.判断正误。
(1)四原子分子一定都是平面三角形或三角锥形( )
(2)正四面体形的键角均为109°28′( )
(3)SiCl4、SiH4、NH、CH3Cl均为正四面体结构( )
(4)SF6分子的空间结构为正八面体形( )
(5)椅式C6H12比船式C6H12稳定( )
[练一练]
3.下列分子的空间结构模型正确的是( )
2.可以准确判断有机物分子中含有哪些官能团的分析方法是( )
A．核磁共振氢谱 B．质谱
C．红外光谱 D．紫外光谱
C
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
4. (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)
V形
直线形
ad
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：CO2——直线形，H2O——V形
四原子分子：甲醛——平面三角形，氨——三角锥形
五原子分子：CH4——正四面体形
第二章 分子结构与性质
第二节 分子的空间结构 课时1
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；
2.能说明红外光谱等实验手段在物质结构研究中的应用；
3.结合实例了解共价分子具有特定的空间结构。
分子式为C2H6O的物质有两种有可能的分子结构：
乙醇
二甲醚
怎么利用现代仪器鉴定有机物中的羟基官能团呢？
一、分子结构的测定
1.红外光谱
分子中的原子不是固定不动的，而是处于不断振动着的。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，可以得知分子中含有何种化学键或官能团的信息。
紫外
光谱
检测仪
红外图谱
测分子体结构：红外光谱仪→吸收峰→分析官能团、化学键。
光源
红
红外
紫
靛
蓝
橙
黄
绿
透过率/%
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）。
化学式：C2H6O
乙醇 CH3CH2OH 二甲醚 CH3OCH3
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。
科学·技术·社会
用质谱法测定分子的相对分子质量
样品源
真空泵
放大器
记录器
磁场
离子化室
加速盘及狭缝
电子流
狭缝
离子捕获器
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。
质谱仪原理示意图
质谱：纵坐标表示相对丰度，横坐标表示粒子的相对质量与其电荷数之比（m/z），简称荷质比，化学家通过分析得知，被测物的相对分子质量是92，该物质是甲苯。
【例】某有机化合物样品的质谱图如右图所示，则该有机化合物可能是（ ）
A.甲醇 B.甲烷
C.乙烷 D.乙烯
相对丰度/%
100
80
60
40
20
0
10
15
质荷比
B
二、多样的分子空间结构
[思考]在H2、O2、HCl这样的双原子分子中存在分子的空间结构问题吗？何谓“分子的空间结构”？
HCl
H2
O2
大多数分子是由两个以上原子构成的，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。
1.三原子(AB2型)分子的空间结构
CO2
H2O
①直线形
结构式
②V形
分子的空间结构模型
O=C=O
180°
105°
O
H
H
2.四原子(AB3型)分子的空间结构
大多数四原子分子采取平面三角形和三角锥形两种空间结构。
107°
甲醛（CH2O）
氨（NH3）
①平面三角形
②三角锥形
120°
结构式
分子的空间结构模型
P4 正四面体形
BF3
平面正三角形
C2H2 直线形
③四原子分子其他立体构型（直线形、正四面体形）
60°
120°
180°
3.五原子(AB4型)分子的空间结构
[思考]五原子分子都是正四面体结构吗？
不是，如CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3等，虽为四面体结构，但由于碳原子所连的四个原子不相同，四个原子电子云的排斥力不同，使四个键的键角不全相等，所以并不是正四面体结构。
甲烷(CH4)
109°28′
①正四面体形
结构式
分子的空间结构模型
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。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。
4.其他多原子分子
1.判断正误。
(1)四原子分子一定都是平面三角形或三角锥形( )
(2)正四面体形的键角均为109°28′( )
(3)SiCl4、SiH4、NH、CH3Cl均为正四面体结构( )
(4)SF6分子的空间结构为正八面体形( )
(5)椅式C6H12比船式C6H12稳定( )
[练一练]
3.下列分子的空间结构模型正确的是( )
2.可以准确判断有机物分子中含有哪些官能团的分析方法是( )
A．核磁共振氢谱 B．质谱
C．红外光谱 D．紫外光谱
C
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
4. (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)
V形
直线形
ad
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：CO2——直线形，H2O——V形
四原子分子：甲醛——平面三角形，氨——三角锥形
五原子分子：CH4——正四面体形