第2章第2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（讲义及解析）-高二下学期化学选择性必修2（人教版2019）.docx

Chemistry不积跬步，无以至千里；不积小流，无以成江海

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分子结构的测定和多样性价层电子对互斥模型钠及其化合物

钠及其化合物

一、分子结构的测定

1．分子结构的现代测定方法

红外光谱、质谱法(测定分子的相对分子质量)、晶体X射线衍射等。

2．红外光谱

(1)原理

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，可分析出分子中含有何种化学键或官能团的信息。

(2)红外光谱仪原理示意图

(3)实例

如乙醇的红外光谱：

读谱：该有机物分子中有3种不同的化学键，分别是C—H、O—H、C—O。

红外光谱图分析吸收峰与谱图库对比推断分子所含的官能团和化学键。

3．相对分子质量的确定——质谱法

(1)原理

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。

(2)实例：

如甲苯分子的质谱图：

读谱：相对分子质量＝最大质荷比，甲苯的相对分子质量为92。

【课堂小练1】

1.某有机物A的分子式为C4H10O,红外光谱图如图所示,则A的结构简式为()

CH3CH2OCH2CH3

B.CH3OCH2CH2CH3

C.CH3CH2CH2OCH3

D.(CH3)2CHOCH3

2.下列说法中不正确的是()

A．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推测分子的结构

B．CH3CH2OH的红外光谱图中显示含有CH、CO、OH等键

C．质谱仪的基本原理是在质谱仪中使分子得到电子变成分子离子和碎片离子等粒子

D．化学家根据质谱图中最大质荷比推测被测物的相对分子质量

二、多样的分子空间结构

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

【思考交流1】

1．四原子分子都是平面三角形或三角锥形吗？

2．空间结构相同的分子，其键角完全相同吗？

【课堂小练2】

1．正误判断

(1)所有的三原子分子都是直线形结构()

(2)五原子分子的空间结构都是正四面体()

(3)正四面体形的键角均为109°28′()

(4)SiCl4、SiH4、NHeq\o\al(＋,4)、CH3Cl均为正四面体结构()

(5)SF6分子的空间结构为正八面体形()

2.下列分子的空间结构是正四面体形的是()

①CH4②NH3③CF4④SiH4⑤C2H4⑥CO2

A.①②③ B.①③④C.①③⑤ D.②④⑤

3.下列物质中,分子的空间结构与氨分子相似的是()

A.CO2 B.H2S C.PCl3 D.SiCl4

4.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(VSEPR)

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，就有几个σ键电子对。如H2O分子中，O有2个σ键电子对，NH3分子中，N有3个σ键电子对。

(3)中心原子上的孤电子对数的计算

①中心原子上的孤电子对数＝eq\f(1,2)(a－xb)

ⅰ.a表示中心原子的价电子数。具体情况如下表所示：

对象

公式

主族元素

a＝原子的最外层电子数

阳离