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学而优，教有方
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第二节第1课时分子结构的测定和多样性价层电子对互斥模型
核心素养发展目标
1.了解分子结构的测定方法。
2.通过对典型分子空间结构的学习，认识微观结构对分子空间结构的影响，了解共价分子结构的多样性和复杂性。
3.通过对价层电子对互斥模型的探究，建立解决复杂分子结构判断的思维模型。
知识梳理
一、分子结构的测定
早年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进行推测，现代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。
1．红外光谱在测定分子结构中的应用
分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。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，再记录到图谱上呈现吸收峰。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，可分析分子中含有何种化学键或官能团的信息。
2．质谱法在测定分子相对分子质量中的应用
现代化学常利用质谱仪测定分子的相对分子质量。它的基本原理是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。
课堂练习
1．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
2．2002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(10－9g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C2Heq\o\al(＋,6)、C2Heq\o\al(＋,5)、C2Heq\o\al(＋,4)……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()
A．CH3OH B．C3H8
C．C2H4 D．CH4
二、多样的分子空间结构
单原子分子(稀有气体分子)、双原子分子不存在空间结构，多原子分子中存在原子的几何学关系和形状，即所谓“分子的空间结构”。
1．三原子分子
化学式
电子式
结构式
键角
空间结构
空间结构名称
CO2
O==C==O
180°
直线形
H2O
105°
V形
2.四原子分子
化学式
电子式
结构式
键角
空间结构
空间结构名称
CH2O
约120°
平面三角形
NH3
107°
三角锥形
3．五原子分子
化学式
电子式
结构式
键角
空间结构
空间结构名称
CH4
109°28′
正四面体形
CCl4
109°28′
正四面体形
4.其他多原子分子的空间结构
课堂练习
1、判断题
(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、NHeq\o\al(＋,4)、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()
2．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：
3．(2020·南京调研)(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)
三、价层电子对互斥模型
1．价层电子对互斥模型(VSEPRmodel)：对ABn型的分子或离子，中心原子A的价层电子对(包括成键的σ键电子对和未成键的孤电子对)之间由于存在排斥力，将使分子的空间结构总是采取电子对相互排斥最弱的那种结构，以使彼此之间斥力最小，分子或离子的体系能量最低，最稳定。
2．价层电子对的计算
(1)中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数。
(2)σ键电子对数的计算
由化学式确定，即中心原子形成几个σ键，就有几对σ键电子对。如H2O分子中，O有2对σ键电子对。NH3分子中，N有3对σ键电子对。
(3)中心原子上的孤电子对数的计算
中心原子上的孤电子对数＝
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