《【高中化学】多样的分子空间结构 2022-2023学年高二化学同步课件（人教版2019选择性必修2）.pptx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《【高中化学】多样的分子空间结构 2022-2023学年高二化学同步课件（人教版2019选择性必修2）.pptx（39页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第第二二节节 分子分子的的空间空间结构结构一二分子结构的测定分子结构的测定多样的分子空间结构多样的分子空间结构三价层电子对互斥模型价层电子对互斥模型四杂化轨道理论简介杂化轨道理论简介u形形色色形形色色的分子的分子H2OCO2NH3HCHOCH4CH3CH2OHCH3COOHC6H6C8H8CH3OHC2H2u形形色色形形色色的分子的分子C60C20C40C70u形形色色形形色色的分子的分子u形形色色形形色色的分子的分子如今如今，科学家应用了许多测定分子结构的现代仪器和方法，科学家应用了许多测定分子结构的现代仪器和方法，如如红外光谱红外光谱、质谱法、质谱法、晶体晶体X X射线射线衍射衍射(下一章
2、讲下一章讲)等等红外光谱仪红外光谱仪一、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？早年早年的科学家主要靠的科学家主要靠对物质的化学性质进行系统对物质的化学性质进行系统总结，总结，得出得出规律规律后推测后推测分子的结构。分子的结构。分子中的原子不是固定不动的，而是分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动不断地振动着的。着的。分子的空间结构分子的空间结构是分子中的是分子中的原子处于平衡原子处于平衡位置时的模型。位置时的模型。1.1.红外光谱红外光谱 分子振动需要能量分子振动需要能量，所以当，所以当一束红外线一束红外线透过分子时，分子会透过分子时，分子会吸收吸收跟跟它的某些化
3、学键的它的某些化学键的振动频率相同的红外线振动频率相同的红外线，记录到，记录到图谱上呈现吸收峰图谱上呈现吸收峰。1.1.红外光谱红外光谱 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有何种化学键或化学键或官能团官能团的信息。的信息。通过通过红外光谱图红外光谱图，发现未知物中含有，发现未知物中含有O-HO-H、C-HC-H和和C-OC-O的振动吸收，可初步推测该未知物中含有的振动吸收，可初步推测该未知物中含有羟基羟基。化学式：化学式：C C2 2H H6 6O O乙醇 CH3CH2OH 二甲醚 CH3OCH3红外光谱：
4、可以获得红外光谱：可以获得分子分子中中含有含有某些特征某些特征化学键化学键或或官能团官能团的信息。的信息。【科学科学技术技术社会社会】P42P42用用质谱法质谱法测定分子的测定分子的相对分子质量相对分子质量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比(m/z(m/z)，简称，简称质质荷比荷比，化学家通过分析得知，被测物的相对分子质量是，化学家通过分析得知，被测物的相对分子质量是9292，该物质是甲苯。，该物质是甲苯。核磁共振氢谱法核磁共振氢谱法(NMR)：分析分析等效氢等效氢的种类的种类 1 1下列下列说法中说法中不正确不
5、正确的是的是()A A可用光谱仪鉴定元素可用光谱仪鉴定元素B B可用红外光谱仪判断分子的结构可用红外光谱仪判断分子的结构C C可用质谱仪确定分子的相对分子质量可用质谱仪确定分子的相对分子质量D D可用焰色试验确定所有金属可用焰色试验确定所有金属D D同步练习同步练习2 2.已知已知某分子质谱图如图所示，且分子的红外光谱信息中含有某分子质谱图如图所示，且分子的红外光谱信息中含有COCO、CHCH、OHOH共价键的吸收峰。下列关于其分子结构的叙述中正确的是共价键的吸收峰。下列关于其分子结构的叙述中正确的是()同步练习同步练习A A.该该分子的结构为分子的结构为CHCH3 3CHCH2 2OHOHB
6、 B.该该分子的相对分子质量可能为分子的相对分子质量可能为2727、3131、4545或或4646C C.该该分子的结构为分子的结构为CHCH3 3OCHOCH3 3D D.该该分子的红外光谱和质谱都可以反映分子结构的信息分子的红外光谱和质谱都可以反映分子结构的信息A A3.3.如如图所示是某分子式为图所示是某分子式为C C4 4H H8 8O O2 2的有机物的红外光谱图，则该有机物的有机物的红外光谱图，则该有机物可能为可能为()同步练习同步练习A AA ACHCH3 3COOCHCOOCH2 2CHCH3 3 B BCHCH3 3CHCH2 2CHCH2 2COOHCOOHC CHCOOC
7、HHCOOCH2 2CHCH2 2CHCH3 3 D D(CH(CH3 3)2 2CHCHCHCH2 2COOHCOOHO O2 2HClHCl二、多样二、多样的分子空间结构的分子空间结构大多数大多数分子是由两个以上原子构成的，于是分子就有了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原子的几何学关系和形状关系和形状，这就是，这就是分子的空间结构分子的空间结构。1.1.双原子分子双原子分子 直线形直线形二、多样二、多样的分子空间结构的分子空间结构2.2.三原子分子三原子分子 直线形直线形 和和 V V形形(角形角形)键角键角180180键角键角105105直线形直线形 V V形形(角
8、形角形)3.3.四原子分子四原子分子 平面三角形和三角锥形等平面三角形和三角锥形等二、多样二、多样的分子空间结构的分子空间结构键角约键角约120120键角键角107107甲醛甲醛(HCHO)平面三角形平面三角形三角锥形三角锥形BF3BFFF键角键角120120平面平面正正三角形三角形二、多样二、多样的分子空间结构的分子空间结构4.4.五原子分子五原子分子最常见的是四面体形最常见的是四面体形正正四面四面体形体形键角键角1092810928常见的呈现常见的呈现正四面体正四面体的粒子：的粒子：CCl4、CBr4、SiCl4、SiH4、NH4+等等CHCH3 3ClCl、CHCH3 3ClCl2 2、
9、CHClCHCl3 3为为四面体形四面体形，但不是正四面体形，但不是正四面体形键长键长和和键角键角共同决定分子的空间结构共同决定分子的空间结构P49分子空分子空间结构模型构模型用橡皮泥制作分子的空间结构模型用橡皮泥制作分子的空间结构模型一些分子的空间结构模型一些分子的空间结构模型【资料卡片资料卡片】P44正八面体形正八面体形足球烯足球烯皇冠形皇冠形己烷己烷分分子空间结构与其稳定性有关子空间结构与其稳定性有关正四面体正四面体键角键角6060为什么甲烷分子的空间结构是正四面体形而不是正方形为什么甲烷分子的空间结构是正四面体形而不是正方形？【思考交流思考交流1 1】空间结构：正四面体形空间结构：正四
10、面体形 键角键角：1092810928C HHHH为什么甲烷分子的空间结构是正四面体形而不是正方形为什么甲烷分子的空间结构是正四面体形而不是正方形？【思考交流思考交流1 1】成键成键电子对之间存在相互排斥作用电子对之间存在相互排斥作用，为减，为减小斥力，相互之间尽可能远离，小斥力，相互之间尽可能远离，因此分子的空因此分子的空间间结构结构受到影响受到影响。一般一般，分子尽可能采取，分子尽可能采取对称对称的空间结构的空间结构以减小斥力以减小斥力C HHHH电子对数电子对数电子对互斥电子对互斥气球空间互斥气球空间互斥2 23 34 4直线直线形形空间构型空间构型“气球空间互斥气球空间互斥”类比类比“
11、电子对互斥电子对互斥”正四面体形正四面体形平面三角形平面三角形(1)(1)红外光谱可以推断化学键或官能团的种类，红外光谱可以推断化学键或官能团的种类，能否确认化学键或官能团的个数？能否确认化学键或官能团的个数？不能不能(2)(2)硫化氢硫化氢(H(H2 2S)S)分子中，两个分子中，两个HSHS键的夹角接近键的夹角接近9090，H H2 2S S分子是哪种空分子是哪种空间结构？二硫化碳间结构？二硫化碳(CS(CS2 2)分子中，两个分子中，两个C=SC=S键的夹角是键的夹角是180180，CSCS2 2分子是分子是哪种空间结构？哪种空间结构？V形形直线形直线形(3)(3)科学家研制出可望成为高
12、效火箭推进剂的科学家研制出可望成为高效火箭推进剂的N(NON(NO2 2)3 3如图所示。如图所示。已知该分子中已知该分子中NNNNNN键角都是键角都是108.1108.1，试试推测四个氮原子围成的空间是正四面体吗？推测四个氮原子围成的空间是正四面体吗？不是正四面体而是三角锥形。不是正四面体而是三角锥形。【思考交流思考交流2 2】1 1.四四原子分子不一定都是平面三角形或三角锥形原子分子不一定都是平面三角形或三角锥形。如白磷。如白磷(P(P4 4)分子，四个分子，四个磷原子位于正四面体的四个顶点，键角为磷原子位于正四面体的四个顶点，键角为6060，且该正四面体的空间结构，且该正四面体的空间结构
13、和键角与和键角与CHCH4 4的正四面体空间结构和键角均不同的正四面体空间结构和键角均不同核心归纳：核心归纳：2 2.常见常见的的ABAB4 4型分子或离子型分子或离子：CXCX4 4(X(X为卤素原子或氢原子为卤素原子或氢原子)、SiClSiCl4 4、SiHSiH4 4、NHNH4 4+,通常为正四面体形。通常为正四面体形。ABAB4 4型分子型分子(如如CHCH4 4)中的中的1 13 3个个B B原子被其他原子原子被其他原子取代后仍为四面体形，但不是正四面体形结构。取代后仍为四面体形，但不是正四面体形结构。3 3.记住记住一些常见分子的空间结构及键角一些常见分子的空间结构及键角，则可推
14、测组成相似的其他分子，则可推测组成相似的其他分子的空间结构。如的空间结构。如COCO2 2与与CSCS2 2、H H2 2O O与与H H2 2S S、NHNH3 3与与PHPH3 3、CHCH4 4与与CClCCl4 4等。等。1 120132013年诺贝尔化学奖授予美国科学家马丁年诺贝尔化学奖授予美国科学家马丁卡普拉斯、迈克尔卡普拉斯、迈克尔莱维莱维特、阿里耶特、阿里耶瓦谢勒，以表彰他们瓦谢勒，以表彰他们“在开发多尺度复杂化学系统模型方面在开发多尺度复杂化学系统模型方面所做的贡献所做的贡献”。这种用电脑取代木棒作试验模型，催生了现代化学研究手。这种用电脑取代木棒作试验模型，催生了现代化学研
15、究手段的一次新飞跃。下列段的一次新飞跃。下列不属于不属于现代化学对物质结构进行研究的手段的现代化学对物质结构进行研究的手段的是是A AX X射线射线 B B天平天平C C质谱质谱 D D核磁共振核磁共振理解应用理解应用B 理解应用理解应用2 2.科学家科学家最近研制出有望成为高效火箭推进剂的最近研制出有望成为高效火箭推进剂的N(NON(NO2 2)3 3，如图。已知该，如图。已知该分子中分子中N NN NN N键键角都是键键角都是108.1108.1，下列有关，下列有关N(NON(NO2 2)3 3的说法的说法不正确不正确的的是是DA A该分子中既含有非极性键又含有极性键该分子中既含有非极性键
16、又含有极性键B B分子中四个氮原子不共平面分子中四个氮原子不共平面C C该物质既有氧化性又有还原性该物质既有氧化性又有还原性D.15.2 gD.15.2 g该物质含有该物质含有6.026.0210102222个原子个原子3.3.能能说明说明CHCH4 4分子不是平面四边形，而是正四面体结构的分子不是平面四边形，而是正四面体结构的是是()()A.A.两个键之间的夹角为两个键之间的夹角为1092810928B.CHB.CH为极性共价键为极性共价键C.4C.4个个CHCH的键能、键长都相等的键能、键长都相等D.D.二氯甲烷二氯甲烷(CH(CH2 2ClCl2 2)只有一种只有一种(不存在同分异构体不
17、存在同分异构体)AD理解应用理解应用4.4.下列物质中，分子的空间结构与氨分子相似的是下列物质中，分子的空间结构与氨分子相似的是A.COA.CO2 2 B.HB.H2 2S S C.PClC.PCl3 3 D.SiClD.SiCl4 4C C理解应用理解应用5 5.下列下列物质的空间结构不同于其他物质的物质的空间结构不同于其他物质的是是A AH H2 2O O B BCSCS2 2C CBeClBeCl2 2 D DCOCO2 2A A6 6.下列下列常见分子的空间结构或键角正确的是常见分子的空间结构或键角正确的是()A ACHCH2 2O O：三角锥形：三角锥形B BNHNH3 3：键角：键
18、角1092810928C CH H2 2O O：键角：键角180180D DCHCH4 4：正四面体形：正四面体形理解应用理解应用D7.7.下列下列分子中，所有原子不可能共处于同一平面上的是分子中，所有原子不可能共处于同一平面上的是()A AH H2 2S SB BCSCS2 2C CCHCH2 2O DO DSiHSiH4 4理解应用理解应用D8.8.下列分子中键角最大的是下列分子中键角最大的是()A.HA.H2 2O O B.CO B.CO2 2 C.CH C.CH2 2O O D.NH D.NH3 3B9 9三硫化四磷用于制造火柴及火柴盒摩擦面，分子结构如图所示。三硫化四磷用于制造火柴及
19、火柴盒摩擦面，分子结构如图所示。下列有关三硫化四磷说法中正确的是下列有关三硫化四磷说法中正确的是 ()理解应用理解应用DA A该物质中磷元素的化合价为该物质中磷元素的化合价为3 3B B该物质分子结构中该物质分子结构中S S、P P最外层电子数均不为最外层电子数均不为8 8C C该物质分子中全是极性共价键该物质分子中全是极性共价键D D22 g22 g该物质含硫原子的数目约为该物质含硫原子的数目约为1.8061.806101023231010.第第A A族元素的原子族元素的原子R R与与A A原子结合形成原子结合形成RARA3 3气态分子，其空间结构呈三气态分子，其空间结构呈三角锥形。角锥形。
20、RClRCl5 5在气态和液态时，分子结构如图所示，下列关于在气态和液态时，分子结构如图所示，下列关于RClRCl5 5分子的分子的说法中说法中不正确不正确的是的是()理解应用理解应用BA AR R原子不满足原子不满足8 8电子稳定结构电子稳定结构B B键角键角(ClRCl)(ClRCl)有有9090、120120两种两种C C分子中分子中5 5个个RClRCl键键能不都相同键键能不都相同D DRClRCl5 5受热后会分解生成分子空间受热后会分解生成分子空间结构呈结构呈三角锥形的三角锥形的RClRCl3 311.SF11.SF6 6的立体构型如图的立体构型如图1 1所示，请按照图所示，请按照
21、图1 1的表示方法在图的表示方法在图2 2中表示中表示OSFOSF4 4分子分子中中O O、S S、F F原子的空间位置。已知原子的空间位置。已知OSFOSF4 4分子中分子中O O、S S间为共价间为共价双键，双键，S S、F F间为共价单键。间为共价单键。理解应用理解应用解析解析:SFSF6 6的立体构型为八面体形，如图的立体构型为八面体形，如图1 1；根据根据题目条件知题目条件知OSFOSF4 4立体构型为立体构型为三角三角双锥双锥形形二、多样的分子空间结构课堂小结课堂小结一、分一、分子结构的测定子结构的测定红外光谱红外光谱化学键或官能团化学键或官能团质谱质谱相对分子质量相对分子质量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H2O V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10928