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(共53張PPT)
第二章 分子結構與性質
第二節 分子的空間結構
一、分子結構的測定
紅外光譜儀
X射線衍射儀
質譜儀
（一）紅外光譜儀
分子中的原子不是固定不動的，而是不斷地振動著的。當一束紅外線透過分子時，分子會吸收跟它的某些化學鍵振動頻率相同的紅外線，再記錄到圖譜上呈現吸收峰。通過和已有譜庫比對，或通過量子化學計算，可以得知各吸收峰是由哪種化學鍵、哪種振動方式引起的，綜合這此信息，可分析出分中含有何種化學鍵或官能團的信息。
某物質的紅外光譜圖
該物質含有O-H、C-H和C-O的振動吸收
學以致用 提升關鍵能力 校本P33
1. 的一種標準譜圖如圖所示，它是( )
A.核磁共振氫譜 B.質譜 C.紅外光譜 D.紫外光譜
C
校本P37
2.某有機化合物的分子式為 ，其紅外光譜如圖所示。該有機化合物
的結構簡式為( )
A.
B.
C.
D.
B
（二）質譜儀
現代化學常利用質譜儀測定分子的相對分子質量。它的基本原理是在質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量，它們在高壓電場加速后，通過狹縫進入磁場得以分離，在記錄儀上呈現一系列峰，化學家對這些峰進行系統分析，便可得知樣品分子的相對分子質量。
縱坐標表示相對豐度（與粒子的濃度成正比），橫坐標表示粒子的相對質量與其電荷數之比（m/z），簡稱荷質比，化學家通過分析得知，被測物的相對分子質量是92，該物質是甲苯。
最大的質荷比就是相對分子質量
校本P33
1.如圖是有機化合物A的質譜圖。A的相對分子質量是( )
A.29 B.43 C.57 D.72
D
校本P37
3.設 的質荷比為 ，某有機化合物樣品的質荷比如圖所示（假設離子
均帶一個單位正電荷，信號強度與該離子的多少有關），則該有機化合物
可能是( )
A.甲醇
B.甲烷
C.丙烷
D.乙烯
B
化學式 電子式 結構式 鍵角 分子的空間結構模型 空間結構
空間充填模型 球棍模型
CO2
H2O
CH2O
NH3
CH4
O
:
:
:
C
O
:
:
:
:
:
H
:
O
H
:
:
:
H
:
C
O
:
:
:
:
:
H
H
:
N
H
:
:
:
H
H
:
C
H
:
:
:
H
H
180°
109°28′
107°
約120°
105°
直線形
正四面體形
三角錐形
平面三角形
V形
二、多樣的分子空間結構
正四面體，鍵角60°
椅式比船式穩定
皇冠型
正八面體形

學以致用 提升關鍵能力 校本P34
1.下列分子的空間結構模型正確的是( )
A.&2& B.&3& C.&4& D.&5&
D
校本P34
2.現有分子： ； ； ； ； 。
其空間結構為正四面體形的是( )
A.①②③ B.①③⑤ C.②③④ D.③④⑤
A
③價層電子對是指分子中的中心原子上的電子對，包括σ鍵電子對
和中心原子上的孤電子對。
三、價層電子對互斥模型（VSEPR）
②中心原子周圍的電子對按盡可能互相遠離的位置排布，使彼此間
的排斥能最小，能量最低，物質最穩定。
閱讀教材P44-46
①分子的空間結構是中心原子周圍的“價層電子對”相互排斥的結果
2
4
3
5
6
（1）VSEPR模型：
（二）價層電子對數目與立體結構
立體結構
價層電子對數
一個分子或離子中的價層電子對在空間的分布
　 2 3 4
直線形 平面三角形 四面體
5
三角雙錐體
6
八面體
★確定中心原子價層電子對
（1）σ鍵電子對：
由分子式確定，即σ鍵個數
（三）根據價層電子對互斥模型判斷分子立體構型
（2）中心原子上的孤電子對
=(a―xb)/2
中心原子為主族元素時，
a等于最外層電子數（價電子數）
x為與中心原子結合的原子數
b為與中心原子結合的原子最多能接受的電子數，
氫為1， 其他原子 = 8 - 價電子數
中心原子價層電子對數目=σ鍵電子對+中心原子上的孤對電子數
分子或離子 σ鍵電子對 中心原子 a x b 中心原子上的 孤電子對數 價層電子對數
CO2
SO2
C
4
2
2
2
(a-xb)/2=0
S
6
2
2
3
(a-xb)/2=1
NH4+
N
4
4
1
4
(a-xb)/2=0
CO32-
C
6
3
2
3
(a-xb)/2=0
（1）對于陽離子來說， a=中心原子的價電子數 - 離子的電荷數
（2）對于陰離子來說，a=中心原子的價電子數 + 離子的電荷數
2
2
4
3
分子或離子 中心原子 σ鍵電子對 a x b 中心原子上的孤電子對數 價層電子對數 VSEPR模型
CH4
NH3
H2O
SO32-
CH2O
H2O
NH3
CH4
正四面體形
三角錐形
V形
正四面體
三角錐形
正四面體
V形
在VSEPR模型基礎上，把孤電子對所占方向忽略后，所得到的幾何體就是分子的空間構型。
① 價層電子對數=2
VSEPR模型：
分子的立體構型：
直線形
在VSEPR模型基礎上，把孤電子對所占方向忽略后，所得到的幾何體就是分子的空間構型。
② 價層電子對數=3
VSEPR模型：
分子的立體構型：
平面三角形或V形
③ 價層電子對數=4
VSEPR模型：
分子的立體構型：
四面體、三角錐形、V形
在VSEPR模型基礎上，把孤電子對所占方向忽略后，所得到的幾何體就是分子的空間構型。
分子或離子 中心原子 a x b 中心原子上的孤電子對數 價層電子對數 VSEPR模型 立體構型
BF3
NH4+
SO32-
HCN
CH2O
分子立體構型的推斷
小 結
①確定價層電子對數
②判斷VSEPR模型
③再次判斷孤電子對數確立分子的立體構型
完成教材P51 8
學以致用 提升關鍵能力 校本P36
1.下列關于價層電子對互斥（VSEPR）模型的敘述不正確的是( )
A. 模型可用于預測分子的空間結構
B. 模型不能用于預測以過渡金屬為中心原子的分子
C.中心原子上的孤電子對也要占據中心原子周圍的空間并參與互相排斥
D.分子中鍵角越大,價層電子對相互排斥力越大,分子越穩定
D
①價層電子對間的互斥作用：
孤對—孤對＞孤對—成鍵＞成鍵—成鍵
★鍵角大小的判斷
【思考】試解釋 、 鍵角卻分別為 、，依次減小的原因。
C
【練習】PCl3的分子結構是（ ）
A、平面三角形，鍵角小于1200
B、平面三角形，鍵角1200
C、三角錐形，鍵角小于109028’
D、三角錐形，鍵角109028’
ABn 型分子的VSEPR模型和立體結構
價層電子對數 VSEPR模型 成鍵電子對數 孤對電子對數 分子類型 電子對的排布模型 立體結構 實 例
平面
三角
形
AB2
CO2
AB3
AB2
BF3
V形
SO2
直線形
2
2
1
3
0
0
平面三角形
直線形
2
3
價層電子對數 VSEPR 模型 成鍵電子對數 孤對電子對數 分子類型 電子對的排布模型 分子構型 實 例
4
四面
體
4 0
3 1
2 2
正四面體
NH3
V形
H2O
CH4
AB3
AB2
AB4
三角錐形
【回顧】1.甲烷分子中的C原子形成幾個共價鍵，屬于什么空間構型？
甲烷分子中的C原子可形成4個共價鍵，正四面體形。
2.畫出基態C原子的軌道表達式
3.針對這一矛盾，鮑林是如何解決的？
基態
激發態
2s
2p
2s
2p
閱讀教材P47-49
甲烷(CH4)的分子結構為例:
思考:如果C原子就以1個2s軌道和3個2p軌道上的單電子，分別與四個H原子的1s軌道上的單電子重疊成鍵，所形成的四個共價鍵能否完全相同？這與CH4分子的實際情況是否吻合？
基態
激發態
2s
2p
2s
2p
激發態
雜化態
2s
2p
雜化
雜化態
形成4個σ鍵
（1）軌道的雜化：在形成多原子分子的過程中，中心原子的若干能量相近的原子軌道重新組合（混雜）形成一組新軌道的過程；
（2）雜化軌道：產生的新的原子軌道叫做雜化軌道。
（一）雜化、雜化軌道的概念
2s
2p
C的基態
2s
2p
激發態
正四面體形
sp3 雜化態
激發
雜化
四、雜化軌道理論
（1）雜化軌道形成目的：滿足分子對稱性要求，從而使分子的整體能
量最低，最穩定。
（2）原子軌道雜化只有在形成分子的過程中才會發生，孤立的原子不可能發生雜化的。
②只有能量相近的軌道才能雜化。
（3）形成的雜化軌道與原軌道相比：
①發生軌道雜化的原子一定是中心原子；
（二）雜化軌道理論的要點
（4）雜化后所得到雜化軌道的成分相同、能量相等、電子云形狀相同， 但方向不同。
———解釋分子的立體構型
成分、能量、形狀、伸展方向發生改變，軌道數目不變
校本P41
1.下列關于雜化軌道的說法錯誤的是( )
A.并不是所有的原子軌道都參與雜化
B.同一原子中能量相近的原子軌道參與雜化
C.雜化軌道能量集中，有利于牢固成鍵
D.雜化軌道都用來成鍵
D
（三）雜化軌道的類型
SP3雜化、SP2雜化、SP雜化
——根據原子軌道的種類和數目的不同
雜化類型 sp sp2 sp3
參與雜化的原子軌道及數目
雜化軌道的數目 ____ ____ ____
2
3
4
1個s軌道
1個p軌道
1個s軌道
2個p軌道
1個s軌道
3個p軌道
sp3雜化軌道的形成過程
x
y
z
x
y
z
z
x
y
z
x
y
z
109°28′
①sp3雜化軌道由1個s軌道和3個p軌道雜化而得到四個sp3雜化軌道。
②每個sp3雜化軌道的成分都含:s成分為1/4，p成分為3 /4，
③sp3雜化軌道間夾角互成109 28′，空間分布呈四面體。
sp2雜化軌道的形成過程
x
y
z
x
y
z
z
x
y
z
x
y
z
120°
①sp2雜化軌道由1個s軌道和2個p軌道雜化而得到三個sp2雜化軌道；
②每個sp2雜化軌道的成分都含:s成分為1/3，p成分為2 /3；
③三個雜化軌道在空間分布在同一平面上，互成120 ，呈平面三角形。
sp雜化軌道的形成過程
x
y
z
x
y
z
z
x
y
z
x
y
z
180°
①sp雜化軌道由1個s軌道和1個p軌道雜化而得到兩個sp雜化軌道；
②兩個雜化軌道在空間分布呈直線型，互成180 ，呈直線型。
【自我診斷】校本P39
（1） 雜化軌道中軌道數為4，且4個雜化軌道能量相同( )
√
（2）雜化軌道既能形成 鍵，又能形成 鍵( )
×
（3） 雜化軌道最多可形成 2 個 鍵( )
×
（4） 軌道和 軌道能形成 雜化軌道 ( )
×
（5）原子軌道的雜化只有在形成分子的過程中才會發生，孤立的原子不
可能發生雜化( )
√
四、雜化軌道類型的確定
①先確定分子或離子的VSEPR模型，
②后確定中心原子的雜化軌道類型。
雜化軌道數=價層電子對數
價層電子對數 2 3 4
雜化軌道數
常見雜化軌道類型
2
3
4
sp
sp2
sp3
完成課本p51第9題
原子總數 粒子 中心原子上的孤電子對數 中心原子雜化軌道類型 空間構型
3 CO2
SO2
H2O
HCN
4 BF3
NH3
H3O+
CH2O
5 CH4
SO42-
0
sp
直線形
1
sp2
V形
2
sp3
V形
0
sp
直線形
0
sp2
平面三角形
1
sp3
三角錐形
1
sp3
三角錐形
0
sp2
平面三角形
0
sp3
正四面體形
0
sp3
正四面體形
中心原子的雜化類型和空間結構有關，二者之間可以相互判斷
分子組成 中心原子上的孤電子對數 中心原子雜化軌道類型 空間構型
AB2 0 sp 直線形
1 sp2 V形
2 sp3 V形
AB3 0 sp2 平面三角形
1 sp3 三角錐形
AB4 0 sp3 正四面體形
校本P39
3.(2023·湖南師大附中高二期末)下列分子或離子的中心原子為 雜化，
且雜化軌道容納了1個孤電子對的是( )
A. 、 B. 、 C. 、 D. 、
D
校本P41 學以致用
3.下列中心原子的雜化軌道類型和分子的空間結構不正確的是( )
A. 中 原子采取 雜化，空間結構為三角錐形
B. 中 原子采取 雜化，空間結構為正四面體形
C. 中 原子采取 雜化，空間結構為直線形
D. 中 原子采取 雜化，空間結構為 形
C
校本P41 課堂鞏固
2.如圖為乙烯的空間結構模型。在乙烯分子中有5個 鍵和1個 鍵，它
們分別是( )
A. 雜化軌道形成 鍵，未雜化的 軌道形成 鍵
B. 雜化軌道形成 鍵，未雜化的 軌道形成 鍵
C. 與 之間是 雜化形成 鍵， 與 之間是未參加雜化
的 軌道形成 鍵
D. 與 之間是 雜化形成 鍵， 與 之間是未參加雜化
的 軌道形成 鍵
A
【練習】多中心分子的原子軌道雜化方式的判斷
CH3CH3
H2O2
N2H4
CH3—C—CH3
O=
【問題探究】
1、判斷 、 、 分子中雜化軌道類型并比較其鍵角大小。
、 、 分子中雜化軌道類型依次為 、 、 ，
其鍵角：
2、判斷 、SO2分子中雜化軌道類型及其孤電子對數并比較其鍵角大小。
、SO2分子中雜化軌道類型均為 ，
BF3孤電子對數為0，SO2孤電子對數為1
其鍵角：
比較鍵角時，
①中心原子的雜化類型不同時，鍵角一般 > > 雜化；
②中心原子雜化類型相同時，中心原子上的孤電子對數越多，鍵角越小。
3、判斷 、 分子中雜化軌道類型及其孤電子對數并比較其鍵角大小。
、 分子中雜化軌道類型均為 ，孤電子對數均為1
其鍵角： NH3>PH3
比較鍵角時，
①中心原子的雜化類型不同時，鍵角一般 > > 雜化
②中心原子雜化類型相同時，中心原子上的孤電子對數越多，鍵角越小
③中心原子雜化類型及孤電子對數均相同，比較中心原子電負性，中心
原子電負性大，共用電子對中心原子更近，斥力更大，鍵角就越大

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