2.2.1 分子的空间构型、价电子互斥理论(共33张PPT)-2024年高二化学选择性必修2课件（配人教版）
文档属性
| 名称 | 2.2.1 分子的空间构型、价电子互斥理论(共33张PPT)-2024年高二化学选择性必修2课件（配人教版） |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 11.9MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-03-19 00:13:19 | ||
图片预览
文档简介
(共33张PPT)
人教版2019高中化学选择性必修2
第二章 分子结构与性质
第二节 分子的空间结构
第1课时 分子的空间结构、价层电子对互斥模型
【课程目标】
1.知道分子的结构可以通过波谱等技术进行测定。
2.结合实例了解共价分子具有特定的空间结构。
3.在理解价层电子对互斥模型的基础上，对分子的空间结构进行解释和预测。
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
红外光谱仪
【任务一：分子结构的测定】
肉眼不能看到分子，科学家是怎样知道分子的结构的呢？
分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。分子的空间结构是分子中的原子处于平衡位置时的模型。
【任务一：分子结构的测定】
一、红外光谱
分子振动需要能量，所以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，记录到图谱上呈现吸收峰。
【任务一：分子结构的测定】
一、红外光谱
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。
a．GNPs/PB-MWCNTs-CS/Au;
b. r-Ab/GNPs/PB-MWCNTs-CS/Au;
c. IgG/r-Ab/GNPs/PB-MWCNTs-CS/Au
通过红外光谱图，发现未知物中含有O-H、C-H和C-O的振动吸收，可初步推测该未知物中含有羟基。
化学式：C2H6O
乙醇 CH3CH2OH 二甲醚 CH3OCH3
【任务一：分子结构的测定】
一、红外光谱
二、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。
1、2002年诺贝尔化学奖获得者的贡献之一是发明了对有机分子的结构进行分析的质谱法。其方法是让极少量(10－9 g左右)的化合物通过质谱仪的离子化室使样品分子大量离子化，少量分子碎裂成更小的离子。如C2H6离子化后可得到C2H、C2H、C2H……然后测定其质荷比β。设H＋的质荷比为1，某有机物样品的质荷比如图(假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子多少有关)，则该有机物可能
( )
D
A．CH3OH B．C3H8
C．C2H4 D．CH4
【课堂练习】
三、研究分子的空间结构的意义
多样的分子空间结构
O2
HCl
1.双原子分子 直线形
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。
2.三原子分子
直线形和V形
3.四原子分子 平面三角形和三角锥形等
4.五原子分子
最常见的是四面体形
C
H
H
H
H
··
··
··
··
空间结构：正四面体形 键角：109°28′
为什么甲烷分子的空间结构是正四面体形而不是正方形？
【思考交流】
电子对数
电子对互斥
气球空间互斥
2
3
4
直线形
平面三角形
正四面体形
空间构型
“气球空间互斥”类比“电子对互斥”
CO2 直线形 180°
H2O V形 105°
CH2O 平面三角形 约120°
NH3 三角锥形 107°
三原子分子CO2和H2O、四原子分子NH3和CH2O，为什么它们的空间结构不同？
【思考交流】
写出分子的电子式，再对照其球棍模型，运用分类、对比的方法，分析结构不同的原因。
CO2
H2O
CH2O
NH3
CH4
化学式 电子式 分子的空间结构模型
【学生活动】
化学式 电子式 分子的空间结构模型
CO2
H2O
CH2O
NH3
CH4
成键电子对
孤电子对
孤电子对：未用于形成共价键的电子对
结论：由于中心原子的孤电子对占有一定空间，对其他成键电子对存在排斥力，影响其分子的空间结构。
【学生活动】
分子的空间结构除了和中心原子与结合原子间的成键电子对有关，还和中心原子的孤电子对有关，两者合称为中心原子的“价层电子对”。
【归纳小结】
实验测得NH3的键角为107°，H2O的键角为105°,为什么NH3和H2O的键角均小于109°28′？
相较成键电子对，孤电子对有较大的排斥力
109°28′
107°
105°
【思考交流】
分子的空间结构是中心原子的“价层电子对”相互排斥的结果。
价层电子对是指分子中的中心原子与结合原子间的σ键电子对和中心原子上的孤电子对。多重键只计其中的σ键电子对，不计π电子对。
一、价层电子对互斥（VSEPR）模型
Valence-shell Electron-pair Repulsion
【任务二：价层电子互斥理论】
二、预测分子的空间构型
【任务二：价层电子互斥理论】
中心原子无孤电子对的分子
中心原子有孤电子对的分子
CH4
H2O
NH3
含孤电子对的VSEPR模型
分子的空间结构模型
中心原子无孤电子对的分子：VSEPR理想模型就是其分子的空间结构。
若有：先判断VSEPR理想模型，后略去孤电子对，便可得到分子的空间结构
二、预测分子的空间构型
【任务二：价层电子互斥理论】
如何计算价层电子对数
【思考交流】
思考
1、σ键电子对数
【任务二：价层电子互斥理论】
多重键只计其中的σ键电子对，不计π键电子对
σ键电子对数 ＝ 结合原子数
σ键电子对可由化学式确定
分子 中心原子 共价键 键数 键电子对数
H2O O O－H 2
NH3 N N－H 3
SO3 S S=O 3
3
2
3
方法一：根据电子式直接确定
2、计算中心原子上的孤电子对数
【任务二：价层电子互斥理论】
方法二：公式计算中心原子上的孤电子对数＝ (a-xb)
CH4
×(4-4×1)＝0
NH3
×(5-3×1)＝1
H2O
×(6-2×1)＝2
2
1
2
1
2
1
2
1
a为中心原子的价电子数（对于主族元素等于原子的最外层电子数）；
x为与中心原子结合的原子数；
b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数（氢为1，其他原子
为“8减去该原子的价电子数”，氧和氧族元素中的S、Se等均为2，
卤族元素均为1
分子或离子 中心原子 a x b 中心原子上的
孤电子对数
CO2
SO2
CO32-
NH4+
2、计算中心原子上的孤电子对数＝ (a xb)
2
1
C
4
2
2
(4-2×2)÷2＝0
S
6
2
2
(6-2×2)÷2＝1
【课堂练习】
阳离子：a＝中心原子的价电子数-离子的电荷数
阴离子：a＝中心原子的价电子数＋离子的电荷数(绝对值)
x和b的计算方法不变
分子或离子 孤电子对数 价层电子对数 VSEPR理想模型 VSEPR理想模型名称 分子或离子的空间结构 分子或离子的空间结构名称
CO2 0
SO2 1
CO 0
NH 0
2-
3
+
4
0+2＝2
1+2＝3
0+3＝3
0+4＝4
直线形
平面
三角形
平面
三角形
正四
面体形
直线形
V形
平面
三角形
正四
面体形
【归纳小结】
预测分子的空间结构的步骤
1.计算中心原子的成键电子对数＝结合原子数
2.计算中心原子上的孤电子对数
3.价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数
4.确定VSEPR模型
5.略去孤电子对，确定分子的空间结构
VSEPR模型的应用
【归纳小结】
3、下列说法中正确的是( )
A. SO2中S原子无孤电子对
B. NF3的VSEPR模型与其分子的空间结构一致
C. O3和SO2空间结构相同
D. BeCl2的空间结构为V形
【课堂练习】
电子对数目 电子对的空间构型 成键电子对数 孤电子
对 数 电子对的
排列方式 分子的
空间结构 实 例
2 直 线形 2 0 直线形 BeCl2
CO2
3 三角形 3 0 三角形 BF3
SO3
2 1 V形 SnBr2
PbCl2
【课堂小结】
电子对数目 电子对的空间构型 成键电子对数 孤电子
对 数 电子对的
排列方式 分子的
空间构型 实 例
4 四面体 4 0 四面体 CH4
CCl4
NH4＋
SO42-
3 1 三角锥 NH3
PCl3
SO32－
H3O+
2 2 V形 H2O
电子对数目 电子对的空间构型 成键电子对数 孤电子
对 数 电子对的
排列方式 分子的
空间构型 实 例
5 三角
双锥 5 0 三角双锥 PCl5
4 1 变形
四面体 SF4
3 2 T形 BrF3
2 3 直线形 XeF2
价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律：
孤电子对－孤电子对＞孤电子对－成键电子对＞成键电子对－成键电子对。
随着孤电子对数目的增多，孤电子对与成键电子对之间的斥力增大，键角减小。
价层电子对互斥模型不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子
人教版2019高中化学选择性必修2
第二章 分子结构与性质
第二节 分子的空间结构
第1课时 分子的空间结构、价层电子对互斥模型
【课程目标】
1.知道分子的结构可以通过波谱等技术进行测定。
2.结合实例了解共价分子具有特定的空间结构。
3.在理解价层电子对互斥模型的基础上，对分子的空间结构进行解释和预测。
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
红外光谱仪
【任务一：分子结构的测定】
肉眼不能看到分子，科学家是怎样知道分子的结构的呢？
分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。分子的空间结构是分子中的原子处于平衡位置时的模型。
【任务一：分子结构的测定】
一、红外光谱
分子振动需要能量，所以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，记录到图谱上呈现吸收峰。
【任务一：分子结构的测定】
一、红外光谱
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。
a．GNPs/PB-MWCNTs-CS/Au;
b. r-Ab/GNPs/PB-MWCNTs-CS/Au;
c. IgG/r-Ab/GNPs/PB-MWCNTs-CS/Au
通过红外光谱图，发现未知物中含有O-H、C-H和C-O的振动吸收，可初步推测该未知物中含有羟基。
化学式：C2H6O
乙醇 CH3CH2OH 二甲醚 CH3OCH3
【任务一：分子结构的测定】
一、红外光谱
二、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。
1、2002年诺贝尔化学奖获得者的贡献之一是发明了对有机分子的结构进行分析的质谱法。其方法是让极少量(10－9 g左右)的化合物通过质谱仪的离子化室使样品分子大量离子化，少量分子碎裂成更小的离子。如C2H6离子化后可得到C2H、C2H、C2H……然后测定其质荷比β。设H＋的质荷比为1，某有机物样品的质荷比如图(假设离子均带一个单位正电荷，信号强度与该离子多少有关)，则该有机物可能
( )
D
A．CH3OH B．C3H8
C．C2H4 D．CH4
【课堂练习】
三、研究分子的空间结构的意义
多样的分子空间结构
O2
HCl
1.双原子分子 直线形
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。
2.三原子分子
直线形和V形
3.四原子分子 平面三角形和三角锥形等
4.五原子分子
最常见的是四面体形
C
H
H
H
H
··
··
··
··
空间结构：正四面体形 键角：109°28′
为什么甲烷分子的空间结构是正四面体形而不是正方形？
【思考交流】
电子对数
电子对互斥
气球空间互斥
2
3
4
直线形
平面三角形
正四面体形
空间构型
“气球空间互斥”类比“电子对互斥”
CO2 直线形 180°
H2O V形 105°
CH2O 平面三角形 约120°
NH3 三角锥形 107°
三原子分子CO2和H2O、四原子分子NH3和CH2O，为什么它们的空间结构不同？
【思考交流】
写出分子的电子式，再对照其球棍模型，运用分类、对比的方法，分析结构不同的原因。
CO2
H2O
CH2O
NH3
CH4
化学式 电子式 分子的空间结构模型
【学生活动】
化学式 电子式 分子的空间结构模型
CO2
H2O
CH2O
NH3
CH4
成键电子对
孤电子对
孤电子对：未用于形成共价键的电子对
结论：由于中心原子的孤电子对占有一定空间，对其他成键电子对存在排斥力，影响其分子的空间结构。
【学生活动】
分子的空间结构除了和中心原子与结合原子间的成键电子对有关，还和中心原子的孤电子对有关，两者合称为中心原子的“价层电子对”。
【归纳小结】
实验测得NH3的键角为107°，H2O的键角为105°,为什么NH3和H2O的键角均小于109°28′？
相较成键电子对，孤电子对有较大的排斥力
109°28′
107°
105°
【思考交流】
分子的空间结构是中心原子的“价层电子对”相互排斥的结果。
价层电子对是指分子中的中心原子与结合原子间的σ键电子对和中心原子上的孤电子对。多重键只计其中的σ键电子对，不计π电子对。
一、价层电子对互斥（VSEPR）模型
Valence-shell Electron-pair Repulsion
【任务二：价层电子互斥理论】
二、预测分子的空间构型
【任务二：价层电子互斥理论】
中心原子无孤电子对的分子
中心原子有孤电子对的分子
CH4
H2O
NH3
含孤电子对的VSEPR模型
分子的空间结构模型
中心原子无孤电子对的分子：VSEPR理想模型就是其分子的空间结构。
若有：先判断VSEPR理想模型，后略去孤电子对，便可得到分子的空间结构
二、预测分子的空间构型
【任务二：价层电子互斥理论】
如何计算价层电子对数
【思考交流】
思考
1、σ键电子对数
【任务二：价层电子互斥理论】
多重键只计其中的σ键电子对，不计π键电子对
σ键电子对数 ＝ 结合原子数
σ键电子对可由化学式确定
分子 中心原子 共价键 键数 键电子对数
H2O O O－H 2
NH3 N N－H 3
SO3 S S=O 3
3
2
3
方法一：根据电子式直接确定
2、计算中心原子上的孤电子对数
【任务二：价层电子互斥理论】
方法二：公式计算中心原子上的孤电子对数＝ (a-xb)
CH4
×(4-4×1)＝0
NH3
×(5-3×1)＝1
H2O
×(6-2×1)＝2
2
1
2
1
2
1
2
1
a为中心原子的价电子数（对于主族元素等于原子的最外层电子数）；
x为与中心原子结合的原子数；
b为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数（氢为1，其他原子
为“8减去该原子的价电子数”，氧和氧族元素中的S、Se等均为2，
卤族元素均为1
分子或离子 中心原子 a x b 中心原子上的
孤电子对数
CO2
SO2
CO32-
NH4+
2、计算中心原子上的孤电子对数＝ (a xb)
2
1
C
4
2
2
(4-2×2)÷2＝0
S
6
2
2
(6-2×2)÷2＝1
【课堂练习】
阳离子：a＝中心原子的价电子数-离子的电荷数
阴离子：a＝中心原子的价电子数＋离子的电荷数(绝对值)
x和b的计算方法不变
分子或离子 孤电子对数 价层电子对数 VSEPR理想模型 VSEPR理想模型名称 分子或离子的空间结构 分子或离子的空间结构名称
CO2 0
SO2 1
CO 0
NH 0
2-
3
+
4
0+2＝2
1+2＝3
0+3＝3
0+4＝4
直线形
平面
三角形
平面
三角形
正四
面体形
直线形
V形
平面
三角形
正四
面体形
【归纳小结】
预测分子的空间结构的步骤
1.计算中心原子的成键电子对数＝结合原子数
2.计算中心原子上的孤电子对数
3.价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数
4.确定VSEPR模型
5.略去孤电子对，确定分子的空间结构
VSEPR模型的应用
【归纳小结】
3、下列说法中正确的是( )
A. SO2中S原子无孤电子对
B. NF3的VSEPR模型与其分子的空间结构一致
C. O3和SO2空间结构相同
D. BeCl2的空间结构为V形
【课堂练习】
电子对数目 电子对的空间构型 成键电子对数 孤电子
对 数 电子对的
排列方式 分子的
空间结构 实 例
2 直 线形 2 0 直线形 BeCl2
CO2
3 三角形 3 0 三角形 BF3
SO3
2 1 V形 SnBr2
PbCl2
【课堂小结】
电子对数目 电子对的空间构型 成键电子对数 孤电子
对 数 电子对的
排列方式 分子的
空间构型 实 例
4 四面体 4 0 四面体 CH4
CCl4
NH4＋
SO42-
3 1 三角锥 NH3
PCl3
SO32－
H3O+
2 2 V形 H2O
电子对数目 电子对的空间构型 成键电子对数 孤电子
对 数 电子对的
排列方式 分子的
空间构型 实 例
5 三角
双锥 5 0 三角双锥 PCl5
4 1 变形
四面体 SF4
3 2 T形 BrF3
2 3 直线形 XeF2
价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律：
孤电子对－孤电子对＞孤电子对－成键电子对＞成键电子对－成键电子对。
随着孤电子对数目的增多，孤电子对与成键电子对之间的斥力增大，键角减小。
价层电子对互斥模型不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子