新人教版化學(xué)選修3高中《分子的立體結(jié)構(gòu)》教案一

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1、 2019 最新新人教版化學(xué)選修 3 高中《分子的立體結(jié)構(gòu)》教案一 一、認(rèn)識(shí)形形色色的分子。 [ 創(chuàng)設(shè)問(wèn)題情境 ] ： [ 學(xué)生活動(dòng) ] 閱讀課本 P37-40 內(nèi)容；觀察一些典型分子的立體結(jié)構(gòu) [ 投影 ] 展示 CO2、 H2O、 NH3、 CH2O、CH4 分子的球輥模型（或比例模型）； ( 見(jiàn)下頁(yè) ) 105

2、 [ [ 1 / 19 提出問(wèn)題 ] ：⑴什么是分子的空間結(jié)構(gòu)？ 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(jié)構(gòu)不同？ [ 學(xué)生討論交流 ] 1、討論 H、C、N、O原子分別可以形成幾個(gè)共價(jià)鍵； 2. 、寫(xiě)出 CO2、H2O、 NH3、 CH2O、CH4 的電子式和結(jié)構(gòu)式； 3、根據(jù)電子式、結(jié)構(gòu)式描述 CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4 的分子結(jié)構(gòu)。 [ 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(duì)數(shù) 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(jié)構(gòu)式 O=C=O H-O-H

4、? ‖ ? H H-C-H H-C-H 2 / 19 ? H 中心原子 無(wú) 有 有 無(wú) 無(wú) 有無(wú)孤對(duì)電子 空間結(jié)構(gòu) 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(duì)照其電子式分類(lèi)對(duì)比的方法 ,分析結(jié)構(gòu)不同的原因。 [ 引導(dǎo)交流 ] 引導(dǎo)學(xué)生得出由于中心原子的孤對(duì)電子占有一定的空間

5、 ,對(duì)其他成鍵電子對(duì)存在排斥力 ,影響其分子的空間結(jié)構(gòu)。 ??引出價(jià)層電子對(duì)互斥模型（ VSEPR models） [ 講解分析 ] 二 . 價(jià)層電子對(duì)互斥模型 基本觀點(diǎn) : 分子中的價(jià)電子對(duì) ---- 成鍵電子對(duì)和孤對(duì)電子由于相互排斥作用 , 盡 可能趨向彼此遠(yuǎn)離 ,排斥力最小。 把分子分成兩大類(lèi)： 1. 中心原子上的價(jià)電子都用于形成共價(jià)鍵。如 CO2、 CH2O、CH4 等分子中的 C 原子。它們的立體結(jié)構(gòu)可用中心原子周?chē)脑訑?shù)來(lái)預(yù)測(cè) ,概括如下： ABn 立體結(jié)構(gòu) 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(duì)電子（未用于形成共價(jià)鍵的電子對(duì)）的分子。如 H2O 和 NH 中心原子上的孤對(duì)電子也要占據(jù)中心原子周?chē)目臻g ,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(jié) ] 中心原子 代表物 分子類(lèi)型 空間構(gòu)型 結(jié)合的原子數(shù) CO

7、2 AB 直線型 2 2 中心原子 3 AB 平面三角形 CHO 2 3 無(wú)孤對(duì)電子 CH4 4 AB4 正四面體型 中心原子 H2O 2 AB2 V 型 有孤對(duì)電子 NH 3 AB 三角錐形 3 3 [ 應(yīng)用反饋 ] 應(yīng)用 VSEPR理論判斷下表中分子或離子的構(gòu)型。進(jìn)一步認(rèn)識(shí)多原子分子的立體結(jié)構(gòu)。 化學(xué)式 中心原子含 有孤 中心原子結(jié)合的 空間構(gòu)型 對(duì)電子對(duì)數(shù) 原

8、子數(shù) 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(shí)遷移 ] 學(xué)生在以上知識(shí)講授的基礎(chǔ)上 , 完成 P40 的( 思考與交流 ) 啟發(fā)歸納： 在確定 VSEPR模型的時(shí) , 可根據(jù)各分子或離子的的電子式和結(jié)構(gòu)式 , 分子中心原子的孤對(duì)電子數(shù) , 依據(jù)中心原子連接的原子數(shù)和孤對(duì)電子來(lái)確定

9、 , 但要注意 VSEPR模型和分子或離子的立體結(jié)構(gòu)不一定相同 . [ 過(guò)渡引入 ] 值得注意的是價(jià)層電子對(duì)互斥模型只能解釋化合物分子的空間構(gòu)形 ,卻無(wú)法 解釋許多深層次的問(wèn)題 ,如無(wú)法解釋甲烷中四個(gè) C?H 的鍵長(zhǎng)、鍵能相同及 H?C ?H 的鍵角為 109 28 ′。因?yàn)榘凑瘴覀円呀?jīng)學(xué)過(guò)的價(jià)鍵理論 ,甲烷的 4 個(gè) C ? H 單鍵都應(yīng)該是 σ鍵,然而 ,碳原子的 4 個(gè)價(jià)層原子軌道是 3 個(gè)相互垂直的 2p 軌道和 1 個(gè)球形的 2s 軌道 ,用它們跟 4 個(gè)氫原子的 1s 原子軌道重疊 ,不可能得到四面體構(gòu)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(diǎn)是：當(dāng)碳原子與 4 個(gè)氫原子形成甲烷分子時(shí) ,碳原子的 2s 軌道和 3 個(gè) 2p 軌道會(huì)發(fā)生混雜 ,混雜時(shí)保持 軌道總數(shù)不變 ,得到 4 個(gè)相同的 sp3 雜化軌道 ,夾角 109 28 ′ ,表示這 4 個(gè)軌道是由 1 個(gè) s 軌道和 3 個(gè) p 軌道雜化形成的如下圖所示： 資料在線 :P50 鮑林的貢獻(xiàn) 三 . 雜化軌道理論簡(jiǎn)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(gè)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(gè)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(shuō)介于 s 軌道和 p 軌道之間。 2. 四個(gè)雜化軌道在空間均勻?qū)ΨQ地分布 ??以碳原子核為中心 ,伸向正四面體的四 個(gè)頂點(diǎn)。這四個(gè)雜化軌道的未成對(duì)電子分別與氫原子的 1s 電子配對(duì)成鍵 ,這就

13、形成了甲烷分子。 7 / 19 ①形成分子時(shí) ,由于原子間的相互作用 ,使同一原子內(nèi)部能量相近的不同類(lèi)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(gè)原子軌道發(fā)生雜化就形成多少個(gè)雜化軌道。 ②雜化軌道的電子云一頭大 ,一頭小 ,成鍵時(shí)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(xué)鍵

14、。即雜化軌道增強(qiáng)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(lèi)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(gòu)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(yīng)用范圍 : 雜化軌道只應(yīng)用于形成 σ鍵或者用來(lái)容納未參加成鍵的孤對(duì)電子 [ 學(xué)以致用 ] 判斷下列分子或離子中 , 中心原子的雜化軌道類(lèi)型 + NH4 、 NH3、 H2O 、CH2O 、SO2 BeCl 2、 CO2 [ 思考與交流 ] 根據(jù)以下事實(shí)總結(jié)：如何判斷一個(gè)化合物的中心原子的雜化類(lèi)型

17、？ 10 / 19 [ 知識(shí)拓展 ] 已知：雜化軌道只用于形成 σ鍵或者用來(lái)容納孤對(duì)電子 雜化軌道數(shù) =中心原子孤對(duì)電子對(duì)數(shù)＋中心原子結(jié)合的原子數(shù) 代表物 雜化軌道數(shù) 雜化軌道類(lèi)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(jié)構(gòu) 直線形 平面三角形 正四面體形 V 形 三角錐形 V 形 [ 遷移應(yīng)用 ] 練習(xí)：在學(xué)習(xí)價(jià)層電子對(duì)互斥模型和雜化軌道理論的基礎(chǔ)上描述化合物中每個(gè)化學(xué)鍵是怎樣形成的？ 1．CO2

19、 C 原子發(fā)生 SP 雜化生成了兩個(gè) SP軌道分別與兩個(gè) O 原子的一個(gè) P 軌道形成兩個(gè) σ鍵； C 原子剩余的兩個(gè) P 軌道分別與兩個(gè) O 原子剩余的 1 個(gè) P 軌道形成兩個(gè) π鍵。 11 / 19 2 ．H2O O 原子發(fā)生 sp3 雜化生成了四個(gè) sp3 雜化軌道 ,其中的兩個(gè)分別與兩個(gè) H 原子的 S 軌道形成兩個(gè) σ 鍵； O 原子剩余的兩個(gè) sp3 雜化軌道分別被兩對(duì)孤對(duì)電子占據(jù)。 [ 科學(xué)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(jié)構(gòu)： 1. 寫(xiě)出 H

20、CN分子和 CH2O分子的路易斯結(jié)構(gòu)式； 2. 用 VSEPR模型對(duì) HCN分子和 CH2O分子的立體結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)測(cè)（用立體結(jié)構(gòu)模型表示）； 3. 寫(xiě)出這兩種分子的中心原子的雜化類(lèi)型； 4. 分析這兩種分子的 π的鍵。 四 . 配合物理論簡(jiǎn)介： [ 實(shí)驗(yàn)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(lán)色 天藍(lán)色 天藍(lán)色

21、 無(wú)色 無(wú)色 無(wú)色 思考：前三種溶液呈天藍(lán)色大概與什么物質(zhì)有關(guān)？依據(jù)是什么？ 結(jié)論：上述實(shí)驗(yàn)中 呈天藍(lán)色 的物質(zhì)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(xué)鍵是由水分子中的 O 原子提供孤對(duì)電子對(duì)給予銅離子（銅離子提供空軌道） ,銅離子接受水分子的孤對(duì)電子形成的 ,這類(lèi)“電子對(duì)給予 ?接受鍵”被稱為配位鍵。 [ 創(chuàng)設(shè)問(wèn)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(xué)生閱讀教材 ,然后討論交流。

22、 1、配位鍵 （ 1） 概念 共用電子對(duì)由一個(gè)原子單方向提供給另一原子共用所形成的共價(jià)鍵。 （ 2） 表示 A B 電子對(duì)給予體 電子對(duì)接受體 （ 3）條件：其中一個(gè)原子必須提供孤對(duì)電子。 另一原子必須能接受孤對(duì)電子軌道。 [ 提問(wèn) ] 舉出含有配位鍵的離子或分子 + 舉例： H3O NH4+ [ 過(guò)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(jié)合而形成的化合物稱為配合物。 13 / 19 實(shí)驗(yàn) 2-2 已知?dú)溲趸~與足量氨水反應(yīng)后溶解是因?yàn)樯闪?[Cu(NH3) 4]2+ , 其 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為： 試寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)中發(fā)生的兩個(gè)反應(yīng)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(lán)色沉淀 深藍(lán)色溶液 [ 活動(dòng)與探究 ] 實(shí)驗(yàn)：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(guò)濾 ,將得到的晶體分成三份溶于水 ,分別進(jìn)行如下實(shí)驗(yàn)：（ 1）用 pH 試紙測(cè)定酸堿度（ 2）加入稀 NaOH（3）加入 BaCl2+HNO3溶液 通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究 ,分析結(jié)論： 結(jié)論：溶液中沒(méi)有 NH3,沒(méi)有 Cu2+、但是卻有 SO42- ,便很清晰的知道 Cu2+ 和 NH3 形成了一種復(fù)雜的穩(wěn)定離子。 實(shí)驗(yàn) 2-3 Fe 3+ - 2+

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

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(gè)碳原子中的三個(gè) sp2 雜化軌道分別與兩個(gè)碳原子和一個(gè) 氫原子形成 σ 鍵. 同時(shí)每個(gè)碳原子還有一個(gè)未參加雜化的 2p 軌道 , 他們均有一 個(gè)未成對(duì)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(gè)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(gòu)型是平面三角形 ,而 NF3 是三角錐形的？ 【解析】 BF3 中 B 的價(jià)電子結(jié)構(gòu)為 2s22p1

27、,形成分子時(shí) ,進(jìn)行 sp2 雜化 ,三個(gè) sp2 雜化 軌道分別與三個(gè) F 原子的 p 軌道成鍵 ,故 BF3 分子為平面三角形； NF3 中的 N 價(jià)電 2 3 3 3 子結(jié)構(gòu)為 2s 2p ,形成分子時(shí) ,進(jìn)行 sp 不等性雜化 ,其中一個(gè) sp 雜化軌道為孤對(duì) 電子占有 ,另三個(gè)電子分別與 F 成鍵 ,故分子結(jié)構(gòu)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(guò)程類(lèi)似于 NH 的形成過(guò)程 ,N H 在堿性溶液中生成電中性的分子和水。 4 2 5 填寫(xiě)： （ 1）該電中性分子的化學(xué)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(gè) N3 - 共有電子數(shù)為 ________________。 【解析】（ 1）聯(lián)系 NH4+的形成過(guò)程： NH 3 H NH 4 又因?yàn)? + 在堿性溶液中生成電中性分子和水。水可由 - - N H H 和 OH結(jié)合而 2 5 成。故 N2 H5+在堿性條件下推動(dòng) H- ,即發(fā)生下列反應(yīng)。 15 / 19 N2 H 5 OH N 2 H 4 H 2 O N 2H4 可看成 NH2 中一個(gè) H被 -NH2 取代。故可先

30、寫(xiě)出其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式為 H2 N?NH2。 由于 NH3分子是三角錐形的 ,其中一個(gè) H 被 -NH2 取代后 ,每個(gè) N 仍處在錐頂 ,且兩個(gè) N 上各有一對(duì)孤對(duì)電子 ,若同側(cè) ,斥力大 ,不穩(wěn)定 ,故應(yīng)在異側(cè)。由此可知 ,整個(gè)分子中的原子不可能為共平面。 課堂練習(xí) : 教材 作業(yè) [ 教學(xué)反思 ] ： 1、本節(jié)課從分子的構(gòu)型入手 ,通過(guò)列表比較使學(xué)生來(lái)對(duì)分子的空間構(gòu)型的規(guī)律 性有定性的認(rèn)識(shí) ,讓學(xué)生從低的層次上手來(lái)學(xué)習(xí) ,比較容易接受。同時(shí)在活動(dòng)與探究

31、中既鍛煉了探究能力、實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、觀察能力 ,同時(shí)也體現(xiàn)了學(xué)生相互合作、相互探討的精神。在對(duì)課本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行改進(jìn)的前提下 ,更易讓學(xué)生理解配合物的內(nèi)界與外界的知識(shí)。 2、整個(gè)教學(xué)里面教師要講的內(nèi)容并不多 ,只是一種引導(dǎo) ,大部分環(huán)節(jié)均由學(xué)生自 主完成。充分體現(xiàn)了新課程的“過(guò)程與方法”的教學(xué)目標(biāo)。為學(xué)生提供主動(dòng)參與、樂(lè)于探究、積極實(shí)踐的機(jī)會(huì) , 讓學(xué)生體驗(yàn)了過(guò)程 , 同是也學(xué)到了知識(shí)。 3、本節(jié)課相對(duì)有多個(gè)環(huán)節(jié)要學(xué)生活動(dòng) , 加上信息量較大 , 為了讓各環(huán)節(jié)緊扣 , 設(shè)計(jì)了教學(xué)用 PPT演示文檔 , 既有利于時(shí)間的控制 , 又克服了傳統(tǒng)教學(xué)方法的不足 , 使學(xué)生對(duì)分子的

32、空間構(gòu)型 , 軌道雜化理論有一定的認(rèn)識(shí) . 16 / 19 4、本節(jié)課的習(xí)題除了學(xué)生解決的課本的思考與交流以及科學(xué)探究的問(wèn)題外 , 還 選擇了一道綜合性較強(qiáng)的習(xí)題 , 鞏固了學(xué)生對(duì)理論的掌握 ,而且進(jìn)行了變化 ,同時(shí)考察了學(xué)生的應(yīng)變能力。 附板書(shū)設(shè)計(jì)： 第二節(jié)分子的立體結(jié)構(gòu) 一、認(rèn)識(shí)形形色色的分子 二 .價(jià)層電子對(duì)互斥模型 基本觀點(diǎn) :分子中的價(jià)電子對(duì) ---- 成鍵電子對(duì)和孤對(duì)電子由于相互排斥作用 , 盡可能趨向彼此遠(yuǎn)離 ,排斥力最小。

33、 把分子分成兩大類(lèi)： 1.中心原子上的價(jià)電子都用于形成共價(jià)鍵。 ABn 立體結(jié)構(gòu) 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(duì)電子（未用于形成共價(jià)鍵的電子對(duì)）的分子。 中心原子 代表物 分子類(lèi)型 空間構(gòu)型 結(jié)合的原子數(shù) CO 2 AB 直線型 2 2 中心原子 CHO 3 AB 平面三角形 2 3 無(wú)孤對(duì)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(duì)電子 NH3 3 AB3 三角錐形 三 .雜化軌道理論簡(jiǎn)介 1.主要類(lèi)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(yīng)用范圍 : 雜化軌道只應(yīng)用于形成σ鍵或者用來(lái)容納未參加成鍵的孤對(duì)電子 雜化軌道數(shù) =中心原子孤對(duì)電子對(duì)數(shù)＋中心原子結(jié)合的原子數(shù) 代表物

35、 雜化軌道數(shù) 雜化軌道類(lèi)型 分子結(jié)構(gòu) 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(jiǎn)介 1、配位鍵 (1)概念 : 共用電子對(duì)由一個(gè)原子單方向提供給另一原子共用所形成的共價(jià)鍵。 18 / 19 (2)表示 A B 電子對(duì)給予體 電子對(duì)接受體 （ 3）條件：其中一個(gè)原子必須提供孤對(duì)電子 ,另一原子必須能接受孤對(duì)電子軌 道。 2.配位化合物 19 / 19