2022年高中化學(xué) 2.2.1共價鍵與分子的空間構(gòu)型教案 魯教版選修3

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1、2022年高中化學(xué) 2.2.1共價鍵與分子的空間構(gòu)型教案 魯教版選修3 【教學(xué)目標(biāo)】 1. 理解雜化軌道理論的主要內(nèi)容，掌握三種主要的雜化軌道類型； 2. 學(xué)會用雜化軌道原理解釋常見分子的成鍵情況與空間構(gòu)型過程與方法： 【教學(xué)重點】 理解雜化軌道理論的主要內(nèi)容，掌握三種主要的雜化軌道類型 【教學(xué)難點】 理解雜化軌道理論的主要內(nèi)容，掌握三種主要的雜化軌道類型 【教學(xué)方法】 采用圖表、比較、討論、歸納、綜合的方法進(jìn)行教學(xué) 【教學(xué)過程】 【課題引入】 在宏觀世界中，花朵、蝴蝶、冰晶等諸多物質(zhì)展現(xiàn)出規(guī)則與和諧的美?？茖W(xué)巨匠愛因斯坦曾感嘆：“在宇宙的秩序與和諧面前，人類不能不在內(nèi)

2、心里發(fā)出由衷的贊嘆，激起無限的好奇?！睂嶋H上，宏觀的秩序與和諧源于微觀的規(guī)則與對稱。 通常，不同的分子具有不同的空間構(gòu)型。例如，甲烷分子呈正四面體形、氨分子呈三角錐形、苯環(huán)呈正六邊形。那么，這些分子為什么具有不同的空間構(gòu)型呢? 【思考】 美麗的鮮花、冰晶、蝴蝶與微觀粒子的空間構(gòu)型有關(guān)嗎？ 【活動探究】 你能身邊的材料動手制作水分子、甲烷、氨氣、氯氣的球棍模型嗎？ 【過渡】 我們知道，共價鍵具有飽和性和方向性，所以原子以共價鍵所形成的分子具有一定的空間構(gòu)型。 【板書】 一、一些典型分子的空間構(gòu)型 （一） 甲烷分子的形成及立體構(gòu)型 【聯(lián)想質(zhì)疑】 研究證實，甲烷(CH4)分子

3、中的四個C—H鍵的鍵角均為l09．5o，從而形成非常規(guī)則的正四面體構(gòu)型。原子之間若要形成共價鍵，它們的價電子中應(yīng)當(dāng)有未成對的電子。碳原子的價電子排布為2s22p2，也就是說，它只有兩個未成對的2p電子，若碳原子與氫原子結(jié)合，則應(yīng)形成CH2；即使碳原子的一個2s電子受外界條件影響躍遷到2p空軌道，使碳原子具有四個未成對電子，它與四個氫原子形成的分子也不應(yīng)當(dāng)具有規(guī)則的正四面體結(jié)構(gòu)。那么，甲烷分子的正四面體構(gòu)型是怎樣形成的呢? 【過渡】 為了解決這一矛盾，鮑林提出了雜化軌道理論， 【閱讀教材40頁】 【板書】 1. 雜化原子軌道 在外界條件影響下，原子內(nèi)部能量相近的原子軌道重新組合的過

4、程叫做原子軌道的雜化，組合后形成的一組新的原子軌道，叫做雜化原子軌道，簡稱雜化軌道。 【思考與交流】 甲烷分子的軌道是如何形成的呢？ 形成甲烷分子時，中心原子的2s和2px，2py，2pz等四條原子軌道發(fā)生雜化，形成一組新的軌道，即四條sp3雜化軌道，這些sp3雜化軌道不同于s軌道，也不同于p軌道。 根據(jù)參與雜化的s軌道與p軌道的數(shù)目，除了有sp3雜化外，還有sp2 雜化和sp雜化，sp2 雜化軌道表示由一個s軌道與兩個p軌道雜化形成的，sp雜化軌道表示由一個s軌道與一個p軌道雜化形成的 【板書】 2. 常見的SP雜化過程 （1）sp3雜化 【闡述】

5、 雜化軌道在角度分布上比單純的S或P軌道在某一方向上更集中(比較圖2-2-2中的S、P軌道和雜化后形成的sp ，雜化軌道)，從而使它在與其他原子的原子軌道成鍵時重疊的程度更大，形成的共價鍵更牢固。由于甲烷分子中碳原子的雜化軌道是由一個2s軌道和三個2p軌道重新組合而成的，故稱這種雜化為sp3雜化形成的四個雜化軌道則稱為sp3雜化軌道。鮑林還根據(jù)精確計算得知每兩個sp3雜化軌道的夾角為l09．5o。由于這四個雜化軌道的能量相同，根據(jù)洪特規(guī)則，碳原子的價電子以自旋方向相同的方式分占各個軌道。因此，當(dāng)碳原子與氫原子成鍵時，碳原子中每個雜化軌道的一個未成對電子與一個氫原子的1s電子配對形成一個共價鍵

6、，這樣所形成的四個共價鍵是等同的，從而使甲烷分子具有正四面體構(gòu)型， 【過渡】 s軌道與p軌道的雜化(簡稱sp型雜化)有多種情況 【板書】 （2）SP雜化：一個s軌道和一個P軌道雜化可形成兩個sp雜化軌道，這種雜化稱為sp1雜化 直線型（BeCl2） 【交流與討論】 用雜化軌道理論分析乙炔分子的成鍵情況 （3）sp2雜化 平面正三角形（BF3） 【交流與討論】 用雜化軌道理論分析乙烯分子的成鍵情況 【交流·研討】 氮原子的價電子排布為2s22p3，，三個2p軌道中各有一個未成對電子，可分別與一個氫原子的ls電子形成一個盯鍵

7、。如果真是如此，那么三個2p軌道相互垂直，所形成的氨分子中N—H鍵間的鍵角應(yīng)約為90o。但是，實驗測得氨分子中N—H鍵的鍵角為107．30o。試解釋其中的原因，并與同學(xué)們進(jìn)行交流。 【闡述】 在形成氨分子時，氮原子的2s和2p原子軌道也發(fā)生了sp，雜化，生成四個sp3雜化軌道。在所生成的四個Sp3雜化軌道中，有三個軌道各含有一個未成對電子，可分別與一個氫原子的1s電子形成一個σ鍵，另一個sp3雜化軌道中已有兩個電子(孤對電子)，不能再與氫原子形成σ鍵了。所以，一個氮原子只能與三個氫原子結(jié)合，形成氨分子。 【總結(jié)評價】 應(yīng)用軌道雜化理論，探究分子的立體結(jié)構(gòu)。 化學(xué)式 雜化軌道數(shù) 雜化軌道類型 分子結(jié)構(gòu) CH4 C2H4 BF3 CH2O C2H2 【板書設(shè)計】 一、一些典型分子的立體結(jié)構(gòu) （一） 甲烷分子的形成及立體構(gòu)型 1. 雜化原子軌道 2. 常見的SP雜化過程 （1）sp3雜化 （2）SP雜化 （3）sp2雜化