师：同学们，今天我们一起来学习高二人教版化学选择性必修2第二章第二节分子的空间结构第一课时。
在前一节，我们学习了共价键知识，知道原子间可通过共用电子中未成对的电子，以头碰头或肩并肩的方式相互重叠，形成轴对称的σ键或镜面对称的π键，进而结合成分子。由于原子核以及电子之间吸引力和排斥力共同作用，共价键具有一定的键能、键长和键角，使分子体系处于稳定状态。其中，键能、键长是衡量共价键强度的重要参数，常用于描述分子稳定性；键长和键角表明共价键具有方向性，是描述分子空间结构的重要参数。
通过今天的学习，希望同学们达成以下目标：一、结合实例了解共价分子具有特定空间结构，体会共价分子的多样性和复杂性，能借助实物模型，运用原子的几何关系和形状，建立对分子空间结构的直观认识；二、知道分子结构可以测定，红外光谱技术是测定物质结构的基本方法，能说明红外光谱等实验手段在物质结构研究中的应用；三、通过对价层电子对的分析，知道原子结构对分子空间结构的影响，初步建立价层电子对互斥模型在分析分子结构中的应用。
首先，来看多样的分子空间结构。任务一，氢气分子、氯化氢分子、二氧化碳等分子是我们熟悉的共价分子，它们具有怎样的空间结构呢？活动一，请同学们尝试用陶泥和牙签拼接出上述多原子分子可能的空间结构模型。图片展示的是同学们用陶泥和牙签拼接出的结构模型。陶泥代表原子，牙签代表化学键，借助数学几何学中空间点、线、面的关系，如两点共线、三点共面等，把原子看成不同的点，思考分子可能的空间结构。对于双原子分子，无论原子是否相同，依据两点共线，原子间构成的只能是键角为180度的直线型空间结构，像氧气分子和氯化氢分子。而三原子分子，如二氧化碳和水分子，可能的空间结构为直线型或V型。经科学测定，二氧化碳为直线形，碳氧键键角为180度，水则为V型，氢氧键键角为105度。大多数分子由两个以上原子构成，于是分子就有了原子的几何关系和形状。
由此可见，分子的空间结构就是分子中各原子的几何关系和形状。大多数四原子分子呈平面三角形或三角锥形两种空间结构。例如甲醛分子呈平面三角形，碳氢键和碳氧键夹角约为120度；氨分子呈三角锥形，氮氢键键角为107度。五原子分子的形状更多。活动二，请动手尝试拼接五原子分子可能的空间构型。
这里是小明同学拼接的可能空间结构，有平面四边形和空间四面体。其中最常见的是空间四面体型，如甲烷分子，碳原子居中心，四个碳氢键键角为109度28分，其结构式上加的虚线表明氢原子的几何关系。可见，甲烷分子的空间四面体实则为四个氢原子在碳原子周围所形成的原子几何形状。
同学们可能有疑问，甲烷分子为什么常见为空间四面体型而不是平面四边形或其他结构呢？碳原子最外层有四个价层电子，与四个氢原子以头碰头的形式形成四对共用电子对。如果用气球模拟碳氢原子间的4对共用电子对，先以平面四边形表示它的结构，静置观察，稍加外力，它自动变成空间四面体，再次施加外力将其还原为平面四边形时，它又倔强地变成空间四面体。显然，由于共用电子对之间彼此有静电排斥，空间四面体是比平面四边形对称性更强、更稳定的空间结构。就像宏观世界中美丽的鲜花、绿叶、冰晶、蝴蝶等物体，其空间结构尽可能显示出一定的空间对称。研究表明，许多分子也具有对称性的空间结构，如六氟化硫分子中以硫原子为中心，6个氟原子与硫原子键合，形成正八面体的空间结构；白磷分子，4个磷原子构成棱边夹角为60度的空间正四面体结构。六氧化四磷分子、十氧化四磷分子则是分别在白磷空间正四面体结构的基础上，通过在每一个棱上键合一个氧原子或每一个磷原子上再次键合一个氧原子的方式，借助多样化的原子几何关系和形状，形成了更多样的分子空间结构。
通过以上内容学习，大家一起做个检测。活动3，请预测二硫化碳分子、三氟化氮分子、四氯化碳分子可能的空间结构，并说出臆测依据。请同学们按下暂停键思考。
我们来看小红同学的预测结果。小红同学认为二硫化碳分子呈直线形，三氟化氮分子呈三角锥形，四氯化碳分子呈四面体型。电视机前的你是否也得出同样结论？二硫化碳为三原子分子，可能的空间结构为直线形或V形。硫和氧同主族，最外层电子结构相同，二硫化碳分子和二氧化碳分子成键方式相同，所以二硫化碳分子空间结构可类比二氧化碳，为直线型。三氟化氮分子为四原子分子，可能的空间结构为平面三角形或三角锥形。氟原子最外层有7个电子，通常形成一对共用电子对构成八电子稳定结构。由于三氟化氮分子和氨分子成键方式相同，三氟化氮分子空间结构可类比氨分子，为三角锥形。同理，四氯化碳可类比甲烷，为四面体型。由此可见，分子的空间结构与成键原子的价层电子结构密切相关。当原子间价层电子成键方式相似时，其分子的空间结构通常也相似。