【化学课件】分子结构复习课件

分子结构复习课件高中化学核心素养专题梳理，深入探索分子世界的奥秘本课件将系统回顾分子结构的基本理论，重点掌握空间构型判断、杂化轨道理论和分子极性判断等核心知识点通过理论学习与实例分析相结合的方式，帮助同学们构建完整的分子结构知识体系，为后续学习奠定坚实基础课程内容涵盖从基础概念到复杂应用的各个层面课程内容目录12分子基本概念分子结构与空间构型分子的定义、特征与基本性质理论及典型分子构型分析VSEPR34共价键与杂化轨道分子极性与性质关系键、键及杂化轨道理论应用极性判断方法及结构性质关系σπ-分子的定义与基本特征分子本质运动特征分子是保持物质化学性质的最小分子质量极小但动能巨大，处于粒子，由原子通过共价键结合形永恒的无规则运动状态，温度越成，具有确定的化学组成和空间高运动越剧烈结构作用力区别分子内部原子间通过共价键结合，而分子间通过范德华力、氢键等分子间作用力相互影响分子的大小与数量⁻⁻

1.67×10²¹3×10²⁶10¹⁰水分子数量分子质量分子尺度一滴水中含有的分子数目单个水分子的质量（千克）典型分子的直径大小（米）分子结构模型的引入1年1911卢瑟福金箔实验揭示原子核式结构，为分子结构研究奠定基础2模型意义由于分子肉眼不可见，科学家借助各种模型来理解和描述分子结构3现代发展利用先进技术如射线衍射、核磁共振等手段精确测定分子结构X分子电子排布回顾原子轨道s、p、d、f轨道具有不同的形状和能量，为分子轨道形成提供基础电子在轨道中的排布遵循能量最低原理电子云分布电子云密度反映电子出现概率，不同轨道的电子云形状差异显著，影响化学键的形成方向能级概念主量子数决定电子的主要能级，副量子数决定轨道形状，磁量子数决定轨道在空间的取向分子的形成共价键——电子共用两个原子通过共用电子对形成共价键，达到稳定的电子构型典型实例氢分子₂、氧分子₂、氯分子₂等都是典型的共价分子H OCl键的特征共价键具有方向性和饱和性，决定了分子的空间构型和化学性质分子轨道基本概念分子轨道形成重叠方式分子轨道由原子轨道线性组合而成，遵循轨道守恒原理原子轨原子轨道的重叠方式决定了化学键的类型头对头重叠形成键，σ道数目等于形成的分子轨道数目侧对侧重叠形成键π轨道组合产生成键轨道和反键轨道，电子优先填入能量较低的成轨道重叠程度越大，形成的化学键越强，分子越稳定不同轨道键轨道中组合产生不同的键型单键、双键与三键单键结构1一个键，如₂分子中氢原子间的共价键σH双键结构2一个键加一个键，如₂分子的氧氧双键σπO三键结构3一个键加两个键，如₂分子的氮氮三键σπN键与键的本质差异σπ键特征σ1头对头重叠，键强度大，稳定性高键特征π2侧对侧重叠，键强度相对较小化学反应性3键容易断裂，决定分子反应活性π分子的空间构型初识折线型分子三角形分子如₂、₂等，键角小于如₃等，键角为H OH S180°BF120°线型分子四面体分子如₂、₂等，键角为如₄、₄等，键角为CO BeCl180°CH CCl

109.5°2314价层电子对互斥理论（）VSEPR构型预测电子对计算根据孤对电子对的存在与否，确定分子的基本原理统计中心原子周围的成键电子对和孤对电实际空间构型，如₂为直线型分子CO分子空间结构由中心原子价层电子对的数子对总数，确定电子对的几何排布方式目和类型决定，电子对相互排斥力最小时分子最稳定典型结构分析水分子空间构型孤对电子影响水分子呈形（折线型）结构，键角约为，偏离四孤对电子对占据的空间比成键电子对大，导致键角压缩V H-O-H

104.5°H-O-H面体角度这种几何结构使水分子具有极性

109.5°氧原子上有两对孤对电子，占据四面体的两个顶点位置，对成键极性水分子间形成氢键，赋予水许多特殊的物理化学性质，如较电子对产生较强的排斥作用高的沸点和表面张力典型结构分析二氧化碳分子直线型构型CO₂分子呈完全直线型，C=O键角为180°，碳原子处于分子中心，两个氧原子对称分布在两侧电子分布中心碳原子形成两个C=O双键，没有孤对电子，四个电子对以直线型排列使排斥力最小极性分析虽然C=O键具有极性，但由于分子的对称性，两个键的极性相互抵消，整个分子呈非极性典型结构分析甲烷分子典型结构分析氨分子分子式₃NH空间构型三角锥型键角约107°杂化类型杂化sp³孤对电子数对1极性极性分子典型结构分析硫化氢分子折线型构型孤对电子效应1₂分子呈折线型，键角约为硫原子有两对孤对电子，排斥效应使键H SH-S-H2，比水分子的键角更小角进一步压缩92°性质表现极性特征4极性导致分子间作用力较强，影响其物由于分子构型不对称，₂为极性分子，H S3理化学性质具有偶极矩分子的极性与非极性极性判断依据原子电负性差异和分子空间构型共同决定对称性分析对称分子通常为非极性，如₂CO偶极矩存在不对称分子具有偶极矩，如₂H O键能与键长关系分子极性判断方法分析原子电负性确定分子构型首先确定分子中各原子的电负利用理论确定分子的VSEPR性差异，判断是否存在极性键空间构型，观察分子是否具有电负性差异越大，键的极性越对称性对称构型如₄为CCl强非极性分子分析偶极矩将各键的偶极矩进行矢量合成，若合偶极矩为零则为非极性分子，如₃构型不对称为极性分子CHCl分子杂化轨道理论引入理论基础杂化过程常见类型杂化轨道理论用于解释分子中等价键能量相近的原子轨道混合形成数目相根据参与杂化的轨道数目和类型，主现象，当原子形成分子时，价层原子等、能量相同、形状相似的杂化轨道，要有、、三种杂化方式，对应sp sp²sp³轨道重新组合形成新的杂化轨道这些轨道在空间有特定的指向不同的分子构型杂化与直线型分子sp轨道组成典型实例成键特点一个轨道与一个轨道₂分子中铍原子采杂化轨道与其他原子s pBeCl sp杂化形成两个杂化轨用杂化，₂分子轨道重叠形成键，剩sp spCOσ道，轨道间夹角为，中碳原子也采用杂化，余的轨道可以形成键，180°sp pπ呈直线型排列分子呈直线型构型如₂中的双键CO C=O杂化与平面三角型sp²1轨道杂化一个轨道与两个轨道杂化形成三个杂化轨道，轨道间夹角s psp²为120°2空间排布三个杂化轨道在同一平面内呈三角形排列，剩余一个轨道sp²p垂直于此平面3分子实例₃分子呈平面三角型，₂₄分子中每个碳原子采用杂BF C H sp²化形成平面结构杂化与四面体型sp³四面体构型₄分子的标准四面体结构CH三角锥型₃分子因孤对电子呈锥型NH折线型₂分子因两对孤电子呈型H OV轨道特征四个轨道等价，键角sp³

109.5°杂化轨道类型总结杂化类型轨道组成键角分子构型典型实例杂化直线型₂₂sp s+p180°BeCl,CO杂化平面三角₃₂₄sp²s+2p120°BF,C H型杂化四面体型₄sp³s+3p

109.5°CH,₃NH,₂H O键的产生与分子多重键π轨道重叠p未参与杂化的轨道侧向重叠形成键pπ乙烯分子2₂₄中双键包含一个键和一个键CH C=Cσπ键能特点键比键弱，容易发生化学反应πσ分子结构对性质的影响极性与溶解性分子的空间构型决定极性，进而影响在不同溶剂中的溶解性极性分子易溶于极性溶剂结构与反应活性分子中键的存在使分子具有较高的化学活性，如臭氧₃分πO子结构特殊导致强氧化性构型与功能生物大分子的特定空间构型决定其生物功能，如酶分子的活性位点结构与催化特异性分子构型与物质熔沸点分子的立体化学基础构型异构手性分子分子式相同但空间排列不同的异构体，如顺反异构体这种异构含有手性碳原子的分子存在对映异构现象，两种对映体如同左右现象在有机化学中尤为重要手关系，不能重合顺式和反式异构体具有不同的物理化学性质，在生物体内的作用手性分子在药物化学中意义重大，不同的对映体可能具有完全不也截然不同同的药理活性电子云密度分布与化学反应部分电荷反应位点形成和部分电荷，影响分电子云密度高的区域易受亲电δ+δ-子的反应活性和选择性试剂攻击电子云偏移反应预测原子电负性差异导致共用电子通过分析电子云分布可预测化对向电负性大的原子偏移学反应的方向和产物代表性分子的结构简图水分子₂氨分子₃甲烷分子₄二氧化硫₂H ONH CHSO形结构，键角，极性分三角锥型，键角，极性分四面体型，键角，非极形结构，键角约，极性分V

104.5°107°

109.5°V119°子，具有氢键子，有孤对电子性分子，杂化子，有孤对电子sp³复杂分子的空间构型八面体型₆三角双锥型₅SF PF硫原子位于中心，六个氟原子磷原子为中心，五个氟原子分分布在八面体的六个顶点上，布呈三角双锥构型，轴向键与键角为，分子高度对称，赤道键的键长和键能略有差异90°为非极性分子平方锥型₅ClF氯原子杂化，由于存在一对孤对电子，分子呈平方锥型构型，具sp³d²有一定的极性共价键与离子键的区分电负性差异分析电负性差值小于为非极性共价键，为极性共价键，大于倾

0.

40.4-

1.

71.7向于离子键这是判断键型的重要依据连续性过渡化学键类型存在连续过渡，没有绝对的界限随着电负性差异增大，共价键的极性逐渐增强，最终过渡到离子键键型判断实践结合分子的整体性质如溶解性、导电性、熔沸点等来综合判断键型，理论分析与实验事实相结合配位键及其结构特征电子对提供一对电子完全由一个原子提供给另一个原子配位键形成₄⁺离子中配位键与其他键等价NH N-H N-H配合物应用广泛存在于配合物和络离子结构中分子结构判断流程写出电子式根据分子式确定各原子的价电子数，画出分子的Lewis结构式，标明共用电子对和孤对电子统计电子对数计算中心原子周围的价层电子对总数，包括成键电子对和孤对电子对的数目确定空间构型根据VSEPR理论，结合电子对数目和孤对电子的影响，确定分子的三维空间构型分析分子性质基于分子构型判断极性，预测物理化学性质，如溶解性、沸点、化学反应活性等分子对称性与物理性质晶体结构规律性高对称性分子易形成规整晶体熔沸点关系对称性影响分子间相互作用光谱性质分子对称性决定红外和拉曼活性偶极矩预测对称分子偶极矩为零易错点孤对电子对构型的影响氨分子₃水分子₂NH HO学生常误认为₃是平面三角型，实际上由于氮原子上有一对水分子不是直线型而是形，这是因为氧原子上有两对孤对电子，NH V孤对电子，分子呈三角锥型它们占据四面体的两个位置孤对电子占据的空间比成键电子对大，对其他电子对的排斥作用两对孤对电子之间的强烈排斥使键角进一步压缩至，H-O-H

104.5°更强，导致键角压缩至偏离理想四面体角度H-N-H107°典型例题₂极性判断CO1分析化学键极性碳和氧的电负性分别为和，电负性差为，键为极性键，氧原子

2.

53.

51.0C=O带部分负电荷2确定分子构型₂分子中碳原子形成两个双键，无孤对电子，根据理论，分CO C=O VSEPR子呈直线型构型3进行矢量分析两个键的偶极矩方向相反，大小相等，矢量和为零，因此₂分子整C=O CO体为非极性分子4验证结论正确性₂在水中溶解度小，易溶于非极性溶剂，证实了其非极性的判断结果CO典型例题₃结构与极性CHCl中心原子杂化碳原子采用杂化，形成四面体构型sp³键的极性分析键弱极性，键强极性，键极性不同C-HC-Cl分子不对称一个氢原子和三个氯原子分布不对称极性分子偶极矩不为零，₃为极性分子CHCl典型例题₄⁺与₃结NH NH构差异性质₃₄⁺NH NH空间构型三角锥型四面体型键角107°

109.5°孤对电子对对10键型个共价键个键个配位3N-H3N-H+1键极性极性分子对称离子结构与性质关系实验水的氢键冰的密度水分子间形成氢键，导致沸点异常高达固态水中氢键网络使密度小于液态水，，远高于同族化合物冰能浮在水面上100°C性质对比干冰升华分子间作用力的差异直接影响物质的聚₂分子间只有较弱的范德华力，固态CO集状态和相变₂直接升华成气体CO分子间相互作用力类型范德华力存在于所有分子间的普遍作用力，包括色散力、诱导力和取向力色散力是瞬时偶极引起的相互作用氢键氢原子与电负性强的N、O、F原子形成的特殊分子间作用力，强度介于共价键和范德华力之间偶极相互作用极性分子间的偶极-偶极相互作用，影响物质的溶解性、沸点等物理性质表现分子与原子结构对比原子结构特点分子结构特点原子是化学反应中的最小单位，由原子核和核外电子组成，结构分子由多个原子通过化学键结合形成，具有复杂的三维空间结构相对简单固定和多样的几何形态原子核包含质子和中子，决定原子的质量和化学性质核外电子分子的性质不仅取决于组成原子，更重要的是取决于原子间的连按能级分布，遵循特定的排布规律接方式和空间排列，体现了结构决定性质的化学思想分子立体模型制作演示选择原子球根据不同原子选择相应颜色和大小的塑料球，如碳原子用黑色球，氢原子用白色小球连接化学键用塑料棒或弹簧代表化学键连接原子球，单键用一根棒，双键用两根平行棒表示调整键角根据分子的实际几何构型调整键角，如甲烷的

109.5°四面体角，水分子的

104.5°折线角完成模型检查模型的准确性，观察分子的立体结构，加深对空间构型的理解和记忆高考真题考点分布统计近年真题重点难点解析杂化轨道与结合考查VSEPR高考常将杂化轨道理论与理论结合出题，要求学生既能判断分子VSEPR构型，又能分析杂化类型，体现知识的综合运用能力分子性质预测综合题基于分子结构预测物理化学性质成为热点，如根据极性判断溶解性，根据分子间作用力比较沸点高低等新情境分子结构分析出现新型分子或离子的结构分析题，考查学生将基本理论应用于新情境的能力，体现化学核心素养的培养目标学生常见错误归纳极性与对称性混淆孤对电子影响忽略学生常认为有极性键的分子一定在判断分子构型时忽略孤对电子是极性分子，忽略了分子整体构的存在和影响，导致构型判断错型的对称性需要强调矢量合成误要特别强调孤对电子对空间的概念，对称分子的偶极矩为零构型的决定性作用杂化类型判断错误混淆不同杂化类型对应的构型和键角，缺乏系统的记忆方法建议制作对比表格，强化记忆和理解拓展阅读前沿分子结构现代科学技术的发展催生了许多新型分子结构富勒烯₆₀具有足球状的对称结构，展现了碳原子连接的多样性碳纳米管和石墨C烯等纳米材料具有独特的电学和力学性质在药物化学领域，分子设计已成为新药开发的重要手段通过精确控制分子结构，科学家能够设计出具有特定生物活性的药物分子，为人类健康事业做出重要贡献分子结构知识思维导图空间构型基本概念理论、典型构型VSEPR1分子定义、特征、分类化学键理论共价键、杂化轨道、键π实际应用分子性质材料科学、药物设计极性判断、性质预测4小结与复习建议夯实理论基础系统复习理论和杂化轨道理论，理解其基本原理和应用范围建立VSEPR清晰的知识框架，掌握各种分子构型的特征强化典型例题练习多做分子构型判断和极性分析的典型题目，熟练掌握解题步骤和方法注重错题整理，总结易错点和解题技巧重视模型思维培养利用分子模型加深对立体结构的理解，培养空间想象能力结合实验现象理解结构与性质的关系，提升化学核心素养4关注实际应用拓展了解分子结构理论在材料科学、生物化学等领域的应用，增强学习兴趣分层次复习，循序渐进提高解题能力和化学思维水平。