高中化學《分子構型與物質的性質》教案1蘇教選修3

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1、2019-2020年高中化學 《分子構型與物質的性質》教案 1蘇教版選修3 【學習目標】 1 .理解雜化軌道理論的主要內容，掌握三種主要的雜化軌道類型； 2 .學會用雜化軌道原理解釋常見分子的成鍵情況與空間構型； 3 .掌握價層電子對互斥理論，知道確定分子空間構型的簡易方法； 4 . 了解等電子原理及其應用。 【學習重點】雜化軌道理論、價層電子對互斥理論、分子空間構型的簡易方法、等電子原理 學學習難點】雜化軌道理論、價層電子對互斥理論 【學習方法】講解法、歸納法 【教學過程】 R你知道嗎］ 1.O原子與H原子結合形成的分子為什么是 H20,而不是HO或HkO? 2 .C

2、原子與H原子結合形成的分子為什么是 CH,而不是CH? CH分子為什么具有正四面體結 構？ 3 .為什么H20分子是 7 型.鍵角是104.5。，而不是“直線型”或鍵角是“ 90?！?？ 一、雜化軌道理論(1931年，美國化學家鮑林 L.Pauling 提出) _ 3 . 1. CH 4 sp zK化 軌道排布式: (1)能量相近的原子軌道才能參與雜化； (2)雜化后的軌道一頭大，一頭小，電子云密度大的一端與成鍵原子的原子軌道沿鍵軸方向 重疊，形成 b鍵；由于雜化后原子軌道重疊更大，形成的共價鍵比原有原子軌道形成 的共價鍵穩(wěn)定，所以 C原子與H原子結合成穩(wěn)定的 CH,而

3、不是CH。 (3)雜化軌道能量相同，成分相同，如：每個 sp3雜化軌道占有一個s軌道、一個p軌 道； (4)雜化軌道總數(shù)等參與雜化的原子軌道數(shù)目之和， 如一個s軌道和一個p軌道雜化成一個 sp3雜化軌道 (5)正四面體結構的分子或離子的中心原子， 二般采取sp3雜化軌道形式形成化學鍵， 如CCL、 NH+等，原子晶體金剛石、晶體硅、 S0等中C和Si也采取sp3雜化形式，軌道間夾角 為。 2. BF 3——sp 2雜化型 用軌道排布式表示 B原子采取sp2雜化軌道成鍵的形成過程: 電子云示意圖： O nxu (1)每個sp2雜化軌道占有 個s軌道、個p軌

4、道； 2 2) sp2雜化軌道呈 型，軌道間夾角為 ; (3)中心原子通過sp2雜化軌道成鍵的分子有 、等。 R思考、討論］ 根據(jù)現(xiàn)代價鍵理論即“電子配對理論”， Be原子外圍電子排布式為 2s；電子已配對不能形成 共價鍵，但氣態(tài) BeCl2分子卻能穩(wěn)定存在，為什么？ 3 .氣態(tài)BeCl2—— sp雜化型 用軌道排布式表示 Be原子采取sp雜化軌道成鍵的形成過程： 電子云示意圖： O (1)每個sp雜化軌道占有 個s軌道、個p軌道； (2) sp雜化軌道呈 型，軌道間夾角為; (3)中心原子通過sp雜化軌道成鍵的分子有 、等。 R思考1為何不能形成氣態(tài) B

5、eCl4分子？ 【例題選講】 例1.根據(jù)乙烯、乙快分子的結構，試用雜化軌道理論分析乙烯和乙快分子的成鍵情況。  例2:試用雜化軌理論解釋石墨、苯的結構 小結：請?zhí)顚懴卤? 表1雜化軌道類型與雜化軌道空間構型 ? ? ? ? 雜化類型 軌道成分 軌道空間構型 軌道間夾角 相關實例 sp 2 sp 3 sp *dsp 3或 sp3d A F * 三角雙錐 90 、 120 PC15 *d2sp3 或 sp3d2 < 八面體 90 、 180 SF6 R思

6、考、討論［NH、HkO分子中鍵角分另為107 18、104.5 ,與109 28相差不大，由 此可推測，N、O原子的原子軌道可能采取何種類型雜化？原子軌道間夾角小于 109。28, 可能說明了什么問題? 二、價層電子對互斥理論 (1941年西奇 威克、吉來斯比等提出) 1 .價電子對：包括孤對電子對和成鍵電子對，一般孤對電子對離核較近。 2 .價電子對之間存在相互排斥作用，為減小斥力，相互之間盡可能遠離，因此分子的空間構 型受到影響，一般，分子盡可能采取對稱的空間結構以減小斥力。 相鄰電子對間斥力大小順序： 孤對電子對孤對電子對 ＞孤對電子對成鍵電子對 ＞成鍵電子對成

7、鍵電子對 *叁鍵叁鍵 ＞叁鍵雙鍵 ＞ 雙鍵雙鍵 ＞雙鍵單鍵 ＞單鍵單鍵 三、不等性雜化 NH、H2O的分子構型也可通過不等性雜化解釋，即中心原子的孤對電子也參與雜化，得到 性質不完全等同的雜化軌道，軌道的 s成分和p成分不全相同，孤對電子對較密集于氮原子 或氧原子周圍。由于孤對電子對的雜化軌道排斥成鍵電子的雜化軌道，以致軌道夾角不等， 氨分子和水分子成鍵電子又?之間的夾角都小于 109。28。水分子中的氧原子有兩個孤對電子 對，它的O-H鍵之間的夾角比氨分子中 N-H鍵之間夾角受到的排斥力作用更大。 例3. BR是平面三角型的幾何構型， 但NR卻是三角錐型的幾何構型， 試用所學

8、理論加以說明。 四、確定分子空間構型的簡易方法 1.對于ABn型分子 人白》＞“拓口 中心原子A的價電子數(shù) 配位原子B提供的價電子數(shù) m 價層電子對數(shù)目 （n） 2 (1) (2) (3) 對于主族元素，中心原子價電子數(shù) =最外層電子數(shù)，配位原子按提供的價電子數(shù)計算, 如：PCl5中 6； O S作為配位原子時按不提供價電子計算，作中心原子時價電子數(shù)為 離子的價電子對數(shù)計算 如：NH+ : ; SO 42- : 例4.計算下列分子或離子中的價電子對數(shù)，并根據(jù)已學填寫下表 物質 價電子 對數(shù) 中心原子雜 化軌道類型 雜化軌道/電子 對空間構型 軌道夾角

9、分子空間 構型 鍵角 氣態(tài)BeCl 2 CO BF3 CH + NH4 H2O NH PCl3 2.對于AR型分子的空間構型（分子空間構型 指不包括孤對電子又?的空間的排布 ） （1）價層電子對數(shù)二配位原子數(shù)時，分子空間構型與雜化軌道空間構型相同 價電 中心原 雜化軌道/電子對 軌道夾 分子空間構 子對 子雜化 空間構型 角 頭例 型 鍵用

10、  數(shù) 軌道類 型 n=2 — 直線型 氣態(tài)BeC CO n=3 平囿二 角形 BF3、BC13 n=4 _人 四面體 CH、NH4+ n=5 dsp3 或 sp3d Y 三角雙 錐 90、 120 PC15 三角雙錐 90、 120 n=6 d2sp3 或 sp3d2 * 八面體 90、 180 SF6 正八面體 90、 180 （2）價層電子對數(shù)w配位原子數(shù)時（一般存在孤對電子對） ，分子空間構型與雜化軌道空間 構型不同，一般由于價層電子對之間的

11、斥力不同導致。確定分子的穩(wěn)定構型時應考慮三種電 子對之間的排斥作用：一般孤對電子對間排斥作用數(shù)最少為最穩(wěn)定構型，其次考慮孤對電子 ^^成鍵電子對排斥作用數(shù)，最后考慮成鍵電子對 -成鍵電子對排斥作用數(shù)。 如：XeR分子空間構型的確定：價層電子對為 6,電子對構型為八面體，Xe的配位原子數(shù) 為4,存在兩對孤對電子對，分子空間構型可能存在以下兩種： F 、F F （a） （b） 構型： （a） （b） 孤對電子對-孤對電子對排斥作用數(shù)： 0 1 孤對電子對-成鍵電子對排斥作用數(shù)： 8 6 成鍵電子對-成鍵電子對排斥作用數(shù)： 4 5 構型（a）比構型（b）的孤對電子對-孤對電子對

12、排斥作用數(shù)少，因此，構型（ a）是XeF4 較穩(wěn)定的空間構型。 說明：電子對空間構型與分子構型既有區(qū)別又有聯(lián)系，分子構型可根據(jù)價層電子對互斥理論 從電子對空間構型推導而得，此規(guī)律一般不適用于推測過渡金屬化合物的幾何構型，對極少 數(shù)化合物判斷也不準，如： CaE、SrF2、BaFz,是彎曲型而不是預期的直線型。 表2 部分分子的空間構型與價層電子對空間構型 價電 子對 數(shù) 雜化軌道/電子 對空間構型 軌道夾角 實例 成鍵 電子 對數(shù) 孤對 電子 對數(shù) 分子空間 構型 鍵角 n=3 A 平囿 三角 120 SQ、 PbCl2 2 2 1 1 V型

13、V型 119.5 — n=4 正四 面體 109 28 H2O NH 2 3 2 1 V型、 三角錐型 104.5 、 107 18 *n=5 * 三角 雙錐 90、 120 XeF2 2 3 直線型 180 *n=6 * 正八 面體 90、 180 XeF4 Xe0E 4 5 2 1 止方形 四方錐形 90 ⑥ H3C+ 2- ③SO 例5:用價層電子對互斥理論推測下列分子的空間構型 ①CS ②NCl 3 ④NG- ⑤SQ 五、等電子原理 1 .規(guī)律內容：具有相同 和相同 的分子或離子具有

14、相同的結構 特征，某些物理性質也相似。如： CO^電 SiCl4、SiO44-與SO2- 2 .等電子原理的應用 (1)判斷一些簡單分子或離子的立體構型； (2)利用等電子體在性質上的相似性制造新材料； 如、、、是良好半導體材料。 (3)利用等電子原理針對某物質找電子體； 例5: 1994年度諾貝爾化學獎授予為研究臭氧做出特殊貢獻的化學家。 Q能吸收有害紫外線, 保護人類賴以生存的空間。 03分子的結構如圖，呈V型，鍵角116. 5C。 三個原子以一個 0原子為中心，與另外兩個0原子分別構成一個非極性 共價鍵；中間0原子提供2個電子，旁邊兩個 0原子各提供1個電子， 構成一個特

15、殊的化學鍵一一三個 0原子均等地享有這 4個電子。請從下 列選項中選擇合適的答案： 中心原子與臭氧的中心氧原子的雜化軌道類 O 2019-2020年高中化學《分 型相同的有： 。與03分子構型最相似的是 一 ■ A. H20 B. C0 C . S0 D. BF3 E. N0 子間作用力 分子晶體》教案1蘇教版選修3 ［教學目標］ 1 .掌握三種不同類型晶體的結構和性質特點； 掌握分子間作用力的概念，理解分子間作 用力和化學鍵的區(qū)別，理解分子間作用力對物質的物理性質的影響 ^ 2 .通過晶體的結構和性質的關系的討論，認識本質和現(xiàn)象的關系。 3 .由典型晶體的代表物歸納出晶

16、體的基本結構特點和性質特點，學會歸納推理的思維 方法，通過對比不同類型晶體的結構和性質特點， 理解晶體結構和性質的關系，學會類比推 理。 ［重點］三種不同類型晶體的結構和性質特點；分子間作用力的概念 ［難 點］離子晶體中陰、陽離子個數(shù)比的計算；分子間作用力與化學鍵的區(qū)別 ［教學過程］ 教師活動 學生活動 ［引入］ ［展示］各種類型晶體的實物 氯化鈉、膽磯、石英、硅晶體、碘、硫黃 提問：什么是晶體 ［講解］晶體具有三維有序的結構 觀察，思考 回答：晶體是物質經過結晶過程而形成的 具有規(guī)則幾何外形的固體。 ［板書］ 一、離了晶體 陰、陽離子間通過離子鍵結合所形成

17、的晶體 如：NaCl, CsCl 筆記，理解 (1)構成微粒：陰、陽離子 (2)相互作用：離子鍵 ［展示］氯化鈉晶體結構模型 ［提問］請同學們觀察氯化鈉的晶體模型， 觀察 它的形狀、每個鈉離子周圍有兒個氯離子、 每個氯離子周圍有幾個鈉離子 ？ 觀察： (1)基本形狀：立方體 (2)每個鈉離子周圍后 6個氯離子,每個氯 離子周圍宿6個鈉離子 ［軟件彳M示］ 計算機三維動畫模擬演示氯化鈉的晶體結 構，突出顯示每個鈉離子周圍后 6個氯離子，每 個氯離子周圍有 6個鈉離子 觀察，理解  ［講解］氯化鈉晶體中，鈉離子和氯離子的個 數(shù)比為1:1 理解： 每個鈉

18、離子周圍后 6個氯離子，每個 氯離子平均占有該鈉離子的 1/6;每個氯 離子周圍宿6個鈉離子，因此，每個氯離 子平均占有的鈉離子的個數(shù)為 ： 6 X 1/6=1 ［強調］在氯化鈉晶體中，不存在單個分子， NaCl稱為化學式，只表示晶體中 Na和Cl的個 數(shù)比為1:1. 理解： 離子晶體中沒有分子 ［講解］在氯化鈉晶體中,Na +可以從任意方向 吸引Cl-,吸引Cl-的個數(shù)決定于 Na+周圍的空間 大小，若將Na+換成半徑較大的 Cs+,那么Cs+周 圍將可以吸引更多的 Cl-. 請同學們觀察計算機模擬的 CsCl晶體結構 模型 思考 ［軟件彳M示］ 計算機三維動畫模擬

19、演示氯化葩的晶體結 構，突出顯示每個 Cs+周圍有8個Cl-,每個Cl- 周圍有8個Cs+ 觀察，理解 在CsCl晶體中，Cs+和Cl-的個數(shù)比也是1: 1 ［講解］ 離子晶體的性質特點：熔沸點高，硬度大， 熔融態(tài)和溶于水能導電. ［提問］化學鍵的破壞是否一定發(fā)生化學變化 ？ 傾聽 回答：化學鍵的破壞不一定發(fā)生化學變化， 如：NaCl熔融時，離子鍵被破壞，但沒有 發(fā)生化學變化 ［板書］ 二、分子晶體 ［提問］ 原子間可通過共價鍵構成分子 ，分子間有 無相互作用？ 回答： 分子之間存在相互作用， 如：冰融化成水、 水沸騰變成水蒸氣均需要吸收能量，說明 水分子之間

20、存在相互作用，需要吸收能量 克服分子間作用力。  ［板書］ 1.分子間作用力：存在于分子間白^相互作用 , 也稱為范德華力 提問：冰的熔點為0 c ,而NaCl的熔點為801 ℃, 說明了什么？ 筆記，回答： 說明水分子之間的相互作用力比 NaCl中 鈉離子和氯離子之間的相互作用力要弱得 多。 ［講解］分子晶體的概念：分子通過范德華力結 合所形成的晶體 理解： (1)構成微粒：分子 (2)相互作用：分子間作用力(范德華力) ［講解］范德華力與化學鍵的比較 化學鍵 范德華力 存在范圍 分子內，晶體內 分子同 能量大小 120 ?800 幾?幾十 k kJ

21、 - mol-1) 傾聽，理解 范德華力比化學鍵弱得多 ［講解］影響范德華力大小的因素： ⑴分子量大小，分子量越大，一般分子間作用 力越大. (2)分子極性的大小，分子極性越強，分子間作 用力越大， 理解： (1)鹵素單質，從 F2到I2,熔沸點逐漸 升高，說明分子間作用力逐漸增大。 (2)水的分子里小」如化氫的分子里 ，但 它的分子的極性很強，所以分子間作用力 很強，其熔沸點比硫化氫高得多. ［小Z］分子間作用力大小主要影響分子晶體 的熔沸點 領悟  ［展示］干冰的晶體結構模型 ［提問］干冰晶體結構中的基本微粒是什么？ ［再問］干冰晶體中是不是只存在范德

22、華力？ ［三問］干冰氣化時，需要克服什么作用力？ 觀察，回答： (1)干冰中基本微粒是二氧化碳分子 (2)不是，其分子間是以范德華力， 但分 子內存在共價鍵。 (3)在干冰氣化時,只要克服范德華力, 化學鍵并未被破壞，發(fā)生的是物理變化。 ［小結］ (1)分子晶體的物理性質特點是：熔沸點低 ， 硬度小 (2)分子晶體熔化或氣化時，只需要克服范德 華力，不破壞化學鍵 (3)多數(shù)非金屬元素組成的單質和化合物固態(tài) 時是分子晶體，如：硫、碘等。 理解： (1)熔沸點低、硬度小的原因是范德華力 是弱的相互作用力 (2)離子晶體熔化時需要克服離子鍵 (3) 一般，常溫下是氣

23、體的物質， 降溫到 其熔點以下，形成的結晶也是分子晶體。 ［板書］ 三.原子晶體：原子通過共價鍵連接形成的三 維晶體 如：金剛石、日日體磯、后央(SiO2)等，展小日日 體硅和石英的實物 筆記，觀察，理解 ［展示］金剛石的結構模型 請同學們觀察金剛石結構模型，歸納小結其結 構特點。 觀察 (1)碳原子間是以共價鍵結合 ，形成正四 面體空間網(wǎng)狀結構； (2)最小的碳環(huán)為有六個碳原子 (3)鍵角為 109 28 ［提問］根據(jù)模型觀察結果，思考原子晶體的構 成微粒、相互作用是什么？ ［強調］在原子晶體中小存在分子 回答： (1)構成微粒：原子 (2)相互作用：

24、共價鍵  ［講解］原子晶體的物理性質特點： 傾聽，理解 熔沸點高,硬度大,不溶于水. 如：金剛石的熔點為 3550C,是自然界硬度最 大的固體，可用于做玻璃刀 . 常見的原子晶體還用硅晶體、二氧化硅晶體等 ［提問］請思考原子晶體熔點高、 硬度大的原因 是什么？ 回答：原子晶體中原子間以共價鍵直接結 合而成，由于共價鍵鍵能較大，因此，原 子晶體熔點高、硬度大。 ［展示］石墨的結構模型 請同學們觀察石墨結構模型，歸納小結其結構 特點。 觀察 (1)層狀結構，層與層之間是通過范德華 力結合 (2)層內為碳原子間以共價鍵結合形成正 六邊形平面網(wǎng)狀結構 (3)取小

25、的碳環(huán)有八個碳原子 (4)鍵角：120 ［講解］ 石墨的結構屬于混合型晶體，層間以范德華力 結合類似于分子晶體，層內以共價鍵結合類似 于原子晶體，因此，其性質也是多重的。 請同學們閱讀教材，歸納石墨的性質特點。 歸納：石墨的性質 (1)熔點高，類似于原子晶體 (2)硬度小，類似于分子晶體 (3)能導電，類似于金屬 ［小結］ 石墨與金剛石都是由碳原子直接構成的單 質，它們之間的區(qū)別在于晶體內原子間的排列 方式不向，它們之間互為向素異形體 . 傾聽，理解 向素異形體：同種兀素組成的不向單質之 間互為同素異形體 ［小結］晶體類型 晶體類型 離子晶體 分子晶體 原子

26、晶體 構成微粒 陰、陽離子 分子 原子 相互作用 離子鍵 范德華力 共價鍵 性質特點 熔沸點較局 硬度較大（脆） 均為電解質 熔沸點較低 硬度較小 熔沸點很高 硬度很大 不溶于水 舉例 氯化鈉 干冰 金剛石 ［小結］原子構成物質的基本方式 「得失電子一-＞陰、陽離子——（離子鍵）一-＞離子晶體 I--＞原子晶體 原子一H一共用電子（共價鍵）T L分子——（范德華力）一-＞分子晶體 卜一 金屬鍵（金屬原子） ＞金屬晶體 匚稀有氣體原子（單原子分子）——（范德華力）一-＞稀有氣體分子晶體 ［隨堂檢測］ (1 )下列說法正確的是 () (A)分

27、子晶體中只存在范德華力 (B)化學鍵被破壞，則物質一定發(fā)生化學變化 (C)非金屬單質分子中一定存在共價鍵 (D)在離子晶體中可能存在共價鍵 (2 )下列各組物質氣化或熔化時，所克服的微粒間的作用屬于同種類型的是 () (A) 碘和干冰升華 (B) 二氧化硅和氧化鈣熔化 (C) 氯化鈉和氯化葩的熔化 (D) 水的氣化和燒堿的熔化 (3 )已知物質的熔點數(shù)據(jù)： NaCl 801 C, MgCl2 710 C, AlCl 3 180 C,根據(jù)上述數(shù)據(jù)，判 斷AlCl 3晶體類型可能是 () (A) 分子晶體 (B) 原子晶體 (C) 離子晶體 ［隨堂檢測答案］(1)D (2)AC (3 ) A