高中化學(xué)人教版 (2019)選擇性必修2第二章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第二節(jié) 分子的空間結(jié)構(gòu)優(yōu)質(zhì)ppt課件

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1.能說出元素電離能、電負(fù)性的含義，能描述主族元素第一電離能、電負(fù)性變化的一般規(guī)律，能從電子排布的角度對這一規(guī)律進(jìn)行解釋。能說明電負(fù)性大小與原子在化合物中吸引電子能力的關(guān)系，能利用電負(fù)性判斷元素的金屬性與非金屬性的強(qiáng)弱，推測化學(xué)鍵的極性。 2. 能簡要說明核外電子運(yùn)動規(guī)律的理論探究對研究元素性質(zhì)及其變化規(guī)律的意義。
通過剛才的視頻，我們看到分子的空間結(jié)構(gòu)多種多樣，分子是我們?nèi)庋劭床坏降模麄兊慕Y(jié)構(gòu)是如何確定的呢，通過今天的探究我們就能解決這個問題。
任務(wù)一：探究分子結(jié)構(gòu)測定的方法
2、紅外光譜的測定原理？
學(xué)生活動：閱讀教材P41第1、2、3自然段和P42圖2-6，回答下列問題：
1、常見的測定分子結(jié)構(gòu)的方法？
紅外光譜、晶體X射線衍射
分子中的原子不是固定不動的，而是不斷地振動著的。當(dāng)一束紅外線透過分子時，分子會吸收跟它的某些化學(xué)鍵的振動頻率相同的紅外線，再記錄到圖譜上呈現(xiàn)吸收峰。通過和已有譜圖庫比對，或通過量子化學(xué)計(jì)算，可以得知各吸收峰是由哪種化學(xué)鍵、哪種振動方式引起的。
分析出分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息
2、質(zhì)譜法的測定原理？
1、質(zhì)譜法的測定內(nèi)容？
任務(wù)二：探究質(zhì)譜法測定分子的相對分子質(zhì)量
學(xué)生活動：閱讀教材P42科學(xué)技術(shù)社會，回答下列問題：
3、質(zhì)譜圖中橫縱坐標(biāo)的含義？
4、質(zhì)譜圖的使用方法？
利用質(zhì)譜儀測定分子的相對分子質(zhì)量
在質(zhì)譜儀中使分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子等粒子。由于生成的離子具有不同的相對質(zhì)量，它們在高壓電場加速后，通過狹縫進(jìn)入磁場得以分離，在記錄儀上呈現(xiàn)一系列峰，化學(xué)家對這些峰進(jìn)行系統(tǒng)分析，便可得知樣品分子的相對分子質(zhì)量。
縱坐標(biāo)是相對豐度（與粒子的濃度成正比）
橫坐標(biāo)是粒子的相對質(zhì)量與其電荷數(shù)之比，簡稱質(zhì)荷比
質(zhì)譜圖中，橫坐標(biāo)最右側(cè)，數(shù)值最大的質(zhì)荷比，就是該分子的相對分子質(zhì)量
2、質(zhì)譜圖的使用方法：質(zhì)譜圖中，橫坐標(biāo)最右側(cè)，數(shù)值最大的質(zhì)荷比，就是該分子的相對分子質(zhì)量
1、紅外光譜的應(yīng)用：分析出分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息
【典例1】在研究有機(jī)物的組成和結(jié)構(gòu)時，可用于確定化學(xué)鍵和官能團(tuán) 信息的方法是（ ） A.質(zhì)譜法 B.紅外光譜法 C.核磁共振氫譜法 D.燃燒法
【解析】A.質(zhì)譜法用于測定有機(jī)物的相對分子質(zhì)量，不能測定出有機(jī)物的化學(xué)鍵和官能團(tuán)，A錯誤；B.紅外光譜法能測定出有機(jī)物的官能團(tuán)和化學(xué)鍵，B正確；C.核磁共振氫譜法用于測定有機(jī)物分子中氫原子的種類和數(shù)目，不能測定出有機(jī)物的化學(xué)鍵和官能團(tuán)，C錯誤；D.燃燒法用于元素的定性分析和定量測定，不能確定化學(xué)鍵和官能團(tuán)信息，D錯誤。答案：B。
【典例2】能夠快速、微量、精確測定有機(jī)物相對分子質(zhì)量的物理方法 是 （ ） A.紅外光譜法 B.質(zhì)譜法 C.核磁共振氫譜法 D.色譜法
【解析】紅外光譜法主要用于鑒定官能團(tuán)；質(zhì)譜法其實(shí)是把有機(jī)物打成很多帶正電荷的粒子，在記錄儀上會有很多不同的峰出現(xiàn)，從而推測出該有機(jī)物的相對分子質(zhì)量,所以能夠快速、微量、精確測定有機(jī)物相對分子質(zhì)量的物理方法是質(zhì)譜法；核磁共振氫譜法用于判斷等效氫種類；色譜法是分離混合物的一種方法。綜上所述，B項(xiàng)符合題意。答案：B
【典例3】質(zhì)譜法能夠?qū)τ袡C(jī)分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，其方法是讓極少量的(10-9g)化合物通過質(zhì)譜儀的離子化室，樣品分子大量離子化，少量分子碎裂成更小的離子，然后測定其質(zhì)荷比。其有機(jī)物樣品的質(zhì)荷比如圖所示（假設(shè)離子均帶一個單位正電荷，信號強(qiáng)度與該離子的多少有關(guān)）,該有機(jī)物可能是（ ）
【解析】從題圖看出質(zhì)荷比的最大值是16,所以該物質(zhì)的相對分子質(zhì)量是16,所以可能是甲烷。答案：B。
任務(wù)二：探究多樣的分子空間結(jié)構(gòu)
學(xué)生活動：閱讀教材P43第1，2，3自然段和P44資料卡片，回答下列問題：
1、三原子分子的空間結(jié)構(gòu)—— 形和 形（又稱 形）
2、大多數(shù)四原子分子常見的空間結(jié)構(gòu)—— 形和 形
3、五原子分子常見的空間結(jié)構(gòu)—— 形：
4、C2H6的椅式和船式的穩(wěn)定性強(qiáng)弱？
四原子分子的空間結(jié)構(gòu)大多數(shù)為平面三角形和三角錐形，也有的為直線形(如C2H2)、正四面體形(如P4)等
3、五原子分子常見的空間結(jié)構(gòu)—— 形：
C2H6的椅式比船式穩(wěn)定
1、常見三原子分子的電子式、結(jié)構(gòu)式、鍵角和空間結(jié)構(gòu)
2、常見四原子分子的電子式、結(jié)構(gòu)式、鍵角和空間結(jié)構(gòu)
3、常見五原子分子的電子式、結(jié)構(gòu)式、鍵角和空間結(jié)構(gòu)
【典例1】下列分子的空間結(jié)構(gòu)模型正確的是 （ ） A.CO2的空間結(jié)構(gòu)模型 B.H2O的空間結(jié)構(gòu)模型 C.NH3的空間結(jié)構(gòu)模型 D.CH4的空間結(jié)構(gòu)模型
【解析】CO2的空間結(jié)構(gòu)模型為直線形，A項(xiàng)錯誤；H2O的空間結(jié)構(gòu)模型為V形，B項(xiàng)錯誤；NH3的空間結(jié)構(gòu)模型為三角錐形，C項(xiàng)錯誤；CH4的空間結(jié)構(gòu)模型為正四面體形，D項(xiàng)正確。答案：D。
【典例2】下列分子的空間結(jié)構(gòu)與分子中共價鍵鍵角對應(yīng)正確 的是 （ ） A.V形：105° B.平面正三角形：120° C.三角錐形：109°28′ D.正四面體形：109°28′
【解析】A.二氧化硫分子為V形，鍵角不是105°,故A錯誤；C.氨氣分子為三角錐形，鍵角為107°,故C錯誤；D.白磷分子為正四面體形，鍵角為60°,故D錯誤。答案：B。
【典例3】下列物質(zhì)分子的空間結(jié)構(gòu)與CH4相同的是（ ） A. H2O B. P4 C. NH3 D. CO2
【解析】CH4是正四面體形結(jié)構(gòu)，H2O是V形結(jié)構(gòu)，NH3是三角錐形結(jié)構(gòu)，P4是正四面體形結(jié)構(gòu)，CO2是直線形結(jié)構(gòu)。答案：B。
任務(wù)四：探究價層電子對互斥模型的相關(guān)內(nèi)容
學(xué)生活動：閱讀教材P44和P45及表格2-3，小組合作，回答下列問題：
1、價層電子對互斥模型的應(yīng)用？
2、價層電子對互斥模型的內(nèi)容？
3、σ鍵電子對數(shù)如何確定？
4、中心原子上的孤電子對數(shù)如何確定，公式中各個字母代表的涵義？
公式中各字母的含義填寫下列表格：
價層電子對互斥模型認(rèn)為，分子的空間結(jié)構(gòu)是中心原子周圍的“價層電子對”相互排斥的結(jié)果。 VSEPR的“價層電子對”是指分子中的中心原子與結(jié)合原子間的σ鍵電子對和中心原子上的孤電子對。多重鍵只計(jì)其中的σ鍵電子對，不計(jì)π鍵電子對。
=中心原子的價電子數(shù)-離子的電荷數(shù)
=中心原子的價電子數(shù)+︱離子的電荷數(shù)︱
與中心原子結(jié)合的原子數(shù)
與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù)
=8-該原子的價層電子數(shù)
(1)以S和P為例，說明如何根據(jù)主族元素在周期表中的位置確定它的價電子數(shù)。
(2)以N和C1為例，說明如何根據(jù)主族元素在周期表中的位置確定它最多能接受的電子數(shù)。
依據(jù)元素周期表可判斷主族元素的族序數(shù)等于最外層電子數(shù)，也等于價電子數(shù)。S和P都分別處于第三周期第VIA族和第VA族，因此S和P的價電子數(shù)分別為6和5。
首先依據(jù)N和Cl在元素周期表中的位置，判斷其價電子數(shù)分別為5和7，它們最多能接受的電子數(shù)為“8減去原子的價電子數(shù)”，因此N和Cl最多能接受的電子數(shù)分別為3和1。
【典例1】下列分子或離子中含有孤電子對的是（ ） A.H2O B. CH4 C. SiH4 D.NH4+
【解析】H2O有2對孤電子對，其余均無孤電子對。答案：A。
【典例2】SO32—的中心原子孤電子對計(jì)算公式為1/2(a-xb)中，下列對 應(yīng)的數(shù)值正確的是（ ） A.a=8 x=3 b=2 B.a=6 x=3 b=2 C.a=4 x=2 b=3 D.a=6 x=2 b=3
【解析】SO32—的中心原子孤電子對計(jì)算公式1/2(a-xb)中，a指中心原子價電子個數(shù)，x指配原子個數(shù)，b指配原子形成穩(wěn)定結(jié)構(gòu)需要的電子個數(shù)，因此a=6+2=8,x=3,b=2。答案：A。
【典例3】下列有關(guān)價層電子對互斥模型的描述正確的是（ ） A.價層電子對就是σ鍵電子對 B.孤電子對數(shù)由分子式來確定 C.分子的空間結(jié)構(gòu)是價層電子對互斥的結(jié)果 D.孤電子對數(shù)等于π鍵數(shù)
【解析】價層電子對數(shù)是σ鍵電子對數(shù)與孤電子對數(shù)之和，孤電子對數(shù)是指沒有成鍵的價電子對數(shù)，其與中心原子價層電子總數(shù)、與中心原子結(jié)合的原子最多能接受的電子數(shù)及與中心原子結(jié)合的原子數(shù)有關(guān)，A、B、D項(xiàng)錯誤。答案：B
任務(wù)五：探究用價層電子對互斥模型判斷分子的空間結(jié)構(gòu)
學(xué)生活動：閱讀教材P46第一自然段和P47 第一自然段及表2-4，回答下列問題：
1、中心原子的價層電子對數(shù)如何確定？
2、VSEPR模型與分子的空間構(gòu)型有什么關(guān)系？
3、價層電子對互斥模型不能用于預(yù)測什么 樣的分子？
3、價層電子對互斥模型不能用于預(yù)測什么樣的分子？
σ鍵電子對數(shù)+孤電子對數(shù)=價層電子對數(shù)
略去VSEPR模型中的中心原子上的孤電子對，便可得到分子的空間結(jié)構(gòu)
價層電子對互斥模型對分子空間結(jié)構(gòu)的預(yù)測少有失誤，但它不能用于預(yù)測以過渡金屬為中心原子的分子
常見分子或離子的空間結(jié)構(gòu)的推測
1、中心原子不含孤電子對的分子(或離子)，VSEPR模型與分子(或離子)的空間結(jié)構(gòu)一致
2、中心原子若有孤電子對，孤電子對也要占據(jù)中心原子周圍的空間，并與成鍵電子對互相排斥，則 VSEPR模型與分子的空間結(jié)構(gòu)不一致。推測分子的立體模型必須略去 VSEPR模型中的孤電子對
3、氨氣與水的VSEPR模型一致，但空間構(gòu)型不同的原因是：孤電子對之間的斥力>孤電子對與成鍵電子對之間的斥力>成鍵電子對之間的斥力
【思考與討論】確定BF3、NH4+和SO32-的VSEPR模型和它們的空間結(jié)構(gòu)，并與同學(xué)討論
BF3的σ鍵電子對數(shù)為3，中心原子B的孤電子對數(shù)為0，所以BF3的價層電子對數(shù)為3。BF3的VSEPR模型為平面三角形，BF3的空間結(jié)構(gòu)為平面三角形
NH4+的σ鍵電子對數(shù)為4，中心原子N的孤電子對數(shù)為0,所以NH4+的價層電子對數(shù)為4。NH4+的VSEPR模型為正四面體形，NH4+的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形
SO32-的σ鍵電子對數(shù)為3，中心原子S的孤電子對數(shù)為1，所以SO32-的價層電子對數(shù)為4。SO32-的VSEPR模型為四面體形，SO32-的空間結(jié)構(gòu)為三角錐形
1、利用價層電子對互斥模型預(yù)測分子的空間結(jié)構(gòu)
2、常見分子或離子的空間結(jié)構(gòu)的推測表格的應(yīng)用
【典例1】用價層電子對互斥模型預(yù)測H2S和COCl2的空間結(jié)構(gòu)，兩個 結(jié)論都正確的是（ ） A.直線形；三角錐形 B.V形；三角錐形 C.直線形；平面三角形 D.V形；平面三角形
【解析】H2S中的中心原子S上的孤電子對數(shù)是1/2×(6-1×2)=2,則說明H2S中的中心原子的價層電子對數(shù)為4,因此空間結(jié)構(gòu)是V形；而COCl2中的中心原子C上的孤電子對數(shù)是1/2×(4-2×1-1×2)=0,因此COCl2中的中心原子的價電子對數(shù)是3,是平面三角形結(jié)構(gòu)。答案：D。
【典例2】下列分子的空間結(jié)構(gòu)為正四面體形的是（ ） ①P4 ②NH3 ③CCl4 ④CH4 ⑤H2S ⑥CO2 A.①③④⑤ B.①③④⑤⑥ C.①③④ D.④⑤
【解析】P4白磷的結(jié)構(gòu)，正四面體形；氨氣三角錐形，四氯化碳和甲烷是正四面體形，硫化氫是V形，二氧化碳是直線形。答案：C。
【典例3】用 VSEPR模型預(yù)測下列分子或離子的空間結(jié)構(gòu)，其中不正 確的是（ ） A. NH4+為正四面體形 B.CS2為直線形 C.HCN為V形 D.PCl3為三角錐形
【解析】NH4+、CS2、HCN中心原子上的價電子都用于形成共價鍵，沒有孤電子對，所以其空間結(jié)構(gòu)分別為正四面體形、直線形、直線形；PCl3中心P原子上有一對孤電子對，未用于形成共價鍵，其空間結(jié)構(gòu)為三角錐形。答案：C。
質(zhì)譜圖的使用方法:橫坐標(biāo)最右側(cè)，數(shù)值最大的質(zhì)荷比，就是該分子的相對分子質(zhì)量
紅外光譜的應(yīng)用：分析出分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息
常見分子或離子的空間結(jié)構(gòu)的推測表格的應(yīng)用
利用價層電子對互斥模型預(yù)測分子的空間結(jié)構(gòu)
常見三原子、四原子、五原子分子的電子式、結(jié)構(gòu)式、鍵角和空間結(jié)構(gòu)