新人教版化學選修3高中《分子的立體結構》教案一

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1、 2019 最新新人教版化學選修 3 高中《分子的立體結構》教案一 一、認識形形色色的分子。 [ 創(chuàng)設問題情境 ] ： [ 學生活動 ] 閱讀課本 P37-40 內容；觀察一些典型分子的立體結構 [ 投影 ] 展示 CO2、 H2O、 NH3、 CH2O、CH4 分子的球輥模型（或比例模型）； ( 見下頁 ) 105

2、 [ [ 1 / 19 提出問題 ] ：⑴什么是分子的空間結構？ ⑵同樣三原子分子 CO2和 H2O,四原子分子 NH3 和 CH2O,為什么它們的空間結構不同？ [ 學生討論交流 ] 1、討論 H、C、N、O原子分別可以形成幾個共價鍵； 2. 、寫出 CO2、H2O、 NH3、 CH2O、CH4 的電子式和結構式； 3、根據電子式、結構式描述 CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4 的分子結構。 [ 歸納 ]1.

3、 原子 H C N O 電子式 H C N O 可形成 1 4 3 2 共用電子對數 2. 分子 CO2 H2O NH3 CH2O CH4 ? H ? H：N：H O ? H：C：H 電子式 O∷C∷O H：O：H ? H：C：H ? ? H H H-N-H O H 結構式 O=C=O H-O-H

4、? ‖ ? H H-C-H H-C-H 2 / 19 ? H 中心原子 無 有 有 無 無 有無孤對電子 空間結構 直線型 V 型 三角錐形 平面三角形 正四面體 [ 模型探究 ] 由 CO2、H2O、NH3、 CH2O、 CH4 的球輥模型 ,對照其電子式分類對比的方法 ,分析結構不同的原因。 [ 引導交流 ] 引導學生得出由于中心原子的孤對電子占有一定的空間

5、 ,對其他成鍵電子對存在排斥力 ,影響其分子的空間結構。 ??引出價層電子對互斥模型（ VSEPR models） [ 講解分析 ] 二 . 價層電子對互斥模型 基本觀點 : 分子中的價電子對 ---- 成鍵電子對和孤對電子由于相互排斥作用 , 盡 可能趨向彼此遠離 ,排斥力最小。 把分子分成兩大類： 1. 中心原子上的價電子都用于形成共價鍵。如 CO2、 CH2O、CH4 等分子中的 C 原子。它們的立體結構可用中心原子周圍的原子數來預測 ,概括如下： ABn 立體結構 范例 n=2

6、直線型 CO 2 n=3 平面三角形 CH2O 3 / 19 n=4 正四面體型 CH4 2. 中心原子上有孤對電子（未用于形成共價鍵的電子對）的分子。如 H2O 和 NH 中心原子上的孤對電子也要占據中心原子周圍的空間 ,并參與互相排 3 斥。因而 H2O分子呈 V 型,NH3分子呈三角錐型。（如圖）課本 P40。 [ 小結 ] 中心原子 代表物 分子類型 空間構型 結合的原子數 CO

7、2 AB 直線型 2 2 中心原子 3 AB 平面三角形 CHO 2 3 無孤對電子 CH4 4 AB4 正四面體型 中心原子 H2O 2 AB2 V 型 有孤對電子 NH 3 AB 三角錐形 3 3 [ 應用反饋 ] 應用 VSEPR理論判斷下表中分子或離子的構型。進一步認識多原子分子的立體結構。 化學式 中心原子含 有孤 中心原子結合的 空間構型 對電子對數 原

8、子數 H2S 2 2 V 形 - 2 2 V 形 NH 2 BF 0 3 正三角形 3 CHCl3 0 4 四面體 4 / 19 SiF 4 0 4 正四面體 [ 知識遷移 ] 學生在以上知識講授的基礎上 , 完成 P40 的( 思考與交流 ) 啟發(fā)歸納： 在確定 VSEPR模型的時 , 可根據各分子或離子的的電子式和結構式 , 分子中心原子的孤對電子數 , 依據中心原子連接的原子數和孤對電子來確定

9、 , 但要注意 VSEPR模型和分子或離子的立體結構不一定相同 . [ 過渡引入 ] 值得注意的是價層電子對互斥模型只能解釋化合物分子的空間構形 ,卻無法 解釋許多深層次的問題 ,如無法解釋甲烷中四個 C?H 的鍵長、鍵能相同及 H?C ?H 的鍵角為 109 28 ′。因為按照我們已經學過的價鍵理論 ,甲烷的 4 個 C ? H 單鍵都應該是 σ鍵,然而 ,碳原子的 4 個價層原子軌道是 3 個相互垂直的 2p 軌道和 1 個球形的 2s 軌道 ,用它們跟 4 個氫原子的 1s 原子軌道重疊 ,不可能得到四面體構型的甲烷分子。 [ 理論分析 ]

10、為了解決這一矛盾 ,鮑林提出了雜化軌道理論 ,它的要點是：當碳原子與 4 個氫原子形成甲烷分子時 ,碳原子的 2s 軌道和 3 個 2p 軌道會發(fā)生混雜 ,混雜時保持 軌道總數不變 ,得到 4 個相同的 sp3 雜化軌道 ,夾角 109 28 ′ ,表示這 4 個軌道是由 1 個 s 軌道和 3 個 p 軌道雜化形成的如下圖所示： 資料在線 :P50 鮑林的貢獻 三 . 雜化軌道理論簡介 5 / 19

11、 圖像分析 : ( 一) sp3 雜化軌道 例： CH4 1s 22s22p2 激發(fā) 激發(fā) 2p 2p 2s 2s 雜化 成鍵 sp3 sp3- s 每個雜化軌道占有原 s 原子軌道的成分。 = 109 28 6 / 19

12、 sp3 軌道雜化形成示意圖 分析 : 1. 每一個雜化軌道的能量高于 2s 軌道能量而低于 2p 軌道能量；雜化軌道的形狀也可以說介于 s 軌道和 p 軌道之間。 2. 四個雜化軌道在空間均勻對稱地分布 ??以碳原子核為中心 ,伸向正四面體的四 個頂點。這四個雜化軌道的未成對電子分別與氫原子的 1s 電子配對成鍵 ,這就

13、形成了甲烷分子。 7 / 19 ①形成分子時 ,由于原子間的相互作用 ,使同一原子內部能量相近的不同類型原子軌道重新組合形成的一組新的能量相同的雜化軌道。有多少個原子軌道發(fā)生雜化就形成多少個雜化軌道。 ②雜化軌道的電子云一頭大 ,一頭小 ,成鍵時利用大的一頭 ,可以使電子云重疊程度更大 ,從而形成穩(wěn)定的化學鍵

14、。即雜化軌道增強了成鍵能力。 ③雜化軌道之間在空間取最大夾角分布 ,使相互間的排斥能最小 ,故形成的鍵較穩(wěn)定。不同類型的雜化軌道之間夾角不同 ,成鍵后所形成的分子就具有不同的空間構型。 ( 二)sp 2 雜化軌道 8 / 19 sp2 雜化軌道 例： BF3 1s 2 2s22p1 激發(fā) 2 s p

15、2p 2 2 s 雜化 成鍵 2 2 sp2- P 2 sp p p sp 2 雜化軌道空間呈平面三角形 ( 三)sp 雜化 例： Hg [Xe]5d 106s2 9 / 19 激發(fā) 6

16、p 6p 6s 6s 雜化 成鍵 sp 6p  sp- P 6p 2. 雜化軌道的應用范圍 : 雜化軌道只應用于形成 σ鍵或者用來容納未參加成鍵的孤對電子 [ 學以致用 ] 判斷下列分子或離子中 , 中心原子的雜化軌道類型 + NH4 、 NH3、 H2O 、CH2O 、SO2 BeCl 2、 CO2 [ 思考與交流 ] 根據以下事實總結：如何判斷一個化合物的中心原子的雜化類型

17、？ 10 / 19 [ 知識拓展 ] 已知：雜化軌道只用于形成 σ鍵或者用來容納孤對電子 雜化軌道數 =中心原子孤對電子對數＋中心原子結合的原子數 代表物 雜化軌道數 雜化軌道類型 CO

18、 0+2=2 SP 2 2 0+3=3 2 CHO SP CH 0+4=4 3 SP 4 SO2 1+2=3 2 SP NH3 1+3=4 SP 3 H2O 2+2=4 3 SP  分子結構 直線形 平面三角形 正四面體形 V 形 三角錐形 V 形 [ 遷移應用 ] 練習：在學習價層電子對互斥模型和雜化軌道理論的基礎上描述化合物中每個化學鍵是怎樣形成的？ 1．CO2

19、 C 原子發(fā)生 SP 雜化生成了兩個 SP軌道分別與兩個 O 原子的一個 P 軌道形成兩個 σ鍵； C 原子剩余的兩個 P 軌道分別與兩個 O 原子剩余的 1 個 P 軌道形成兩個 π鍵。 11 / 19 2 ．H2O O 原子發(fā)生 sp3 雜化生成了四個 sp3 雜化軌道 ,其中的兩個分別與兩個 H 原子的 S 軌道形成兩個 σ 鍵； O 原子剩余的兩個 sp3 雜化軌道分別被兩對孤對電子占據。 [ 科學探究 ] ：用雜化軌道理論探究氰化氫（ HCN）分子和甲醛（ CH2O）分子的結構： 1. 寫出 H

20、CN分子和 CH2O分子的路易斯結構式； 2. 用 VSEPR模型對 HCN分子和 CH2O分子的立體結構進行預測（用立體結構模型表示）； 3. 寫出這兩種分子的中心原子的雜化類型； 4. 分析這兩種分子的 π的鍵。 四 . 配合物理論簡介： [ 實驗探究 ] CuSO4 CuCl2.2H2 O CuBr2 NaCl K2SO4 KBr 固體顏色 白色 綠色 深褐色 白色 白色 白色 溶液顏色 天藍色 天藍色 天藍色

21、 無色 無色 無色 思考：前三種溶液呈天藍色大概與什么物質有關？依據是什么？ 結論：上述實驗中 呈天藍色 的物質叫 做四水合銅 離子 , 可表示為 [Cu(H2O) 4]2+ 。在四水合銅離子中 ,銅離子與水分子之間的化學鍵是由水分子中的 O 原子提供孤對電子對給予銅離子（銅離子提供空軌道） ,銅離子接受水分子的孤對電子形成的 ,這類“電子對給予 ?接受鍵”被稱為配位鍵。 [ 創(chuàng)設問題情景 ] 12 / 19 什么是配位鍵？配位鍵如何表示？配位化合物的概念？ 學生閱讀教材 ,然后討論交流。

22、 1、配位鍵 （ 1） 概念 共用電子對由一個原子單方向提供給另一原子共用所形成的共價鍵。 （ 2） 表示 A B 電子對給予體 電子對接受體 （ 3）條件：其中一個原子必須提供孤對電子。 另一原子必須能接受孤對電子軌道。 [ 提問 ] 舉出含有配位鍵的離子或分子 + 舉例： H3O NH4+ [ 過渡 ] 什么是配位化合物呢？ [ 講解 ] 金屬離子或原子

23、與某些分子或離子以配位鍵結合而形成的化合物稱為配合物。 13 / 19 實驗 2-2 已知氫氧化銅與足量氨水反應后溶解是因為生成了 [Cu(NH3) 4]2+ , 其 結構簡式為： 試寫出實驗中發(fā)生的兩個反應的離子方程式？ Cu 2+ +2NH3 H2O= Cu（OH）2 ↓ +2 NH 4+ Cu（OH） 2 + 4NH3．H2O = [Cu(NH 3)

24、 4] 2+ +2OH+4HO 藍色沉淀 深藍色溶液 [ 活動與探究 ] 實驗：向試管中加入 2mL5%的硫酸銅溶液 ,再逐滴加入濃氨水 ,振 蕩 ,觀察。然后加酒精過濾 ,將得到的晶體分成三份溶于水 ,分別進行如下實驗：（ 1）用 pH 試紙測定酸堿度（ 2）加入稀 NaOH（3）加入 BaCl2+HNO3溶液 通過實驗探究 ,分析結論： 結論：溶液中沒有 NH3,沒有 Cu2+、但是卻有 SO42- ,便很清晰的知道 Cu2+ 和 NH3 形成了一種復雜的穩(wěn)定離子。 實驗 2-3 Fe 3+ - 2+

25、 +SCN = [Fe (SCN) ] 硫氰酸根 血紅色 14 / 19 [ 課堂小結 ] 依據板書 【 例 題 精 析 】 【 例 題 1 】 . 有 關 苯 分 子 中 的 化 學 鍵 描 述 正 確 的 是 ( ) A. 每 個 碳 原 子 的 sp2 雜 化 軌 道 中 的 其 中 一 個 形 成 大 π 鍵 B. 每 個 碳 原 子 的 未 參 加 雜 化 的 2p 軌 道 形 成 大 π 鍵 C. 碳 原 子 的 三 個 sp2 雜 化 軌 道 與 其 它 形 成 三 個

26、σ 鍵 D. 碳 原 子 的 未 參 加 雜 化 的 2p 軌 道 與 其 它 形 成 σ 鍵 【解析】苯分子中每個碳原子中的三個 sp2 雜化軌道分別與兩個碳原子和一個 氫原子形成 σ 鍵. 同時每個碳原子還有一個未參加雜化的 2p 軌道 , 他們均有一 個未成對電子 . 這些 2p 軌道相互平行 , 以 “肩并肩”方式相互重疊 , 形成一個多電子的大∏鍵 . 【答案】 BC 【例題 2】 ．試用雜化軌道理論分析為什么 BF3 的空間構型是平面三角形 ,而 NF3 是三角錐形的？ 【解析】 BF3 中 B 的價電子結構為 2s22p1

27、,形成分子時 ,進行 sp2 雜化 ,三個 sp2 雜化 軌道分別與三個 F 原子的 p 軌道成鍵 ,故 BF3 分子為平面三角形； NF3 中的 N 價電 2 3 3 3 子結構為 2s 2p ,形成分子時 ,進行 sp 不等性雜化 ,其中一個 sp 雜化軌道為孤對 電子占有 ,另三個電子分別與 F 成鍵 ,故分子結構為三角錐型 【例題 3】氮可以形成多種離子 3- - 、 N - + - 等。已知 - 離子 ,如 N 、NH 、NH 、 N

28、H N2H5 2 3 4 2 5 + + 的形成過程類似于 NH 的形成過程 ,N H 在堿性溶液中生成電中性的分子和水。 4 2 5 填寫： （ 1）該電中性分子的化學式為 ,電子式為 ,分子中所有原子 是否共平面 _________（填“是”或“否”）。 （ 2） N2H5 +離子的電子式 ____

29、___________。 （ 3）一個 N3 - 共有電子數為 ________________。 【解析】（ 1）聯(lián)系 NH4+的形成過程： NH 3 H NH 4 又因為 + 在堿性溶液中生成電中性分子和水。水可由 - - N H H 和 OH結合而 2 5 成。故 N2 H5+在堿性條件下推動 H- ,即發(fā)生下列反應。 15 / 19 N2 H 5 OH N 2 H 4 H 2 O N 2H4 可看成 NH2 中一個 H被 -NH2 取代。故可先

30、寫出其結構簡式為 H2 N?NH2。 由于 NH3分子是三角錐形的 ,其中一個 H 被 -NH2 取代后 ,每個 N 仍處在錐頂 ,且兩個 N 上各有一對孤對電子 ,若同側 ,斥力大 ,不穩(wěn)定 ,故應在異側。由此可知 ,整個分子中的原子不可能為共平面。 課堂練習 : 教材 作業(yè) [ 教學反思 ] ： 1、本節(jié)課從分子的構型入手 ,通過列表比較使學生來對分子的空間構型的規(guī)律 性有定性的認識 ,讓學生從低的層次上手來學習 ,比較容易接受。同時在活動與探究

31、中既鍛煉了探究能力、實驗能力、觀察能力 ,同時也體現(xiàn)了學生相互合作、相互探討的精神。在對課本實驗進行改進的前提下 ,更易讓學生理解配合物的內界與外界的知識。 2、整個教學里面教師要講的內容并不多 ,只是一種引導 ,大部分環(huán)節(jié)均由學生自 主完成。充分體現(xiàn)了新課程的“過程與方法”的教學目標。為學生提供主動參與、樂于探究、積極實踐的機會 , 讓學生體驗了過程 , 同是也學到了知識。 3、本節(jié)課相對有多個環(huán)節(jié)要學生活動 , 加上信息量較大 , 為了讓各環(huán)節(jié)緊扣 , 設計了教學用 PPT演示文檔 , 既有利于時間的控制 , 又克服了傳統(tǒng)教學方法的不足 , 使學生對分子的

32、空間構型 , 軌道雜化理論有一定的認識 . 16 / 19 4、本節(jié)課的習題除了學生解決的課本的思考與交流以及科學探究的問題外 , 還 選擇了一道綜合性較強的習題 , 鞏固了學生對理論的掌握 ,而且進行了變化 ,同時考察了學生的應變能力。 附板書設計： 第二節(jié)分子的立體結構 一、認識形形色色的分子 二 .價層電子對互斥模型 基本觀點 :分子中的價電子對 ---- 成鍵電子對和孤對電子由于相互排斥作用 , 盡可能趨向彼此遠離 ,排斥力最小。

33、 把分子分成兩大類： 1.中心原子上的價電子都用于形成共價鍵。 ABn 立體結構 范例 n=2 直線型 CO2 n=3 平面三角形 CHO 2 n=4 正四面體型 CH4 2. 中心原子上有孤對電子（未用于形成共價鍵的電子對）的分子。 中心原子 代表物 分子類型 空間構型 結合的原子數 CO 2 AB 直線型 2 2 中心原子 CHO 3 AB 平面三角形 2 3 無孤對電子 CH4 4 AB4 正四面體型

34、 17 / 19 中心原子 HO 2 AB V 型 2 2 有孤對電子 NH3 3 AB3 三角錐形 三 .雜化軌道理論簡介 1.主要類型 (一)sp 3 雜化軌道 (二)sp 2 雜化軌道 (三)sp 雜化 2.雜化軌道的應用范圍 : 雜化軌道只應用于形成σ鍵或者用來容納未參加成鍵的孤對電子 雜化軌道數 =中心原子孤對電子對數＋中心原子結合的原子數 代表物

35、 雜化軌道數 雜化軌道類型 分子結構 CO 2 0+2=2 SP 直線形 CH2O 0+3=3 SP2 平面三角形 CH4 0+4=4 SP3 正四面體形 SO 2 1+2=3 SP2 V 形 NH3 1+3=4 SP 3 三角錐形 H O 2+2=4 SP 3 V 形 2 四 . 配合物理論簡介 1、配位鍵 (1)概念 : 共用電子對由一個原子單方向提供給另一原子共用所形成的共價鍵。 18 / 19 (2)表示 A B 電子對給予體 電子對接受體 （ 3）條件：其中一個原子必須提供孤對電子 ,另一原子必須能接受孤對電子軌 道。 2.配位化合物 19 / 19