1、2019 最新新人教版化学选修3 高中分子的立体结构教案一一、认识形形色色的分子。 创设问题情境 ： 学生活动 阅读课本 P37-40 内容；观察一些典型分子的立体结构 投影 展示 CO2、 H2O、 NH3、 CH2O、CH4 分子的球辊模型（或比例模型）； ( 见下页 )105 1 / 19提出问题 ：什么是分子的空间结构？ 同样三原子分子 CO2和 H2O,四原子分子 NH3 和 CH2O,为什么它们的空间结构不同？ 学生讨论交流 1、讨论 H、C、N、O原子分别可以形成几个共价键；2. 、写出 CO2、H2O、 NH3、 CH2O、CH4 的电子式和结构式；3、根据电子式、结构式描述C
2、O2、H2O、NH3、CH2O、CH4 的分子结构。 归纳 1.原子HCNO电子式HCNO可形成1432共用电子对数2.分子CO2H2ONH3CH2OCH4?H?H：N：HO?H：C：H电子式OCO H：O：H ?H：C：H?HHH-N-HOH结构式O=C=OH-O-H?HH-C-HH-C-H2 / 19?H中心原子无有有无无有无孤对电子空间结构直线型V 型三角锥形平面三角形正四面体 模型探究 由 CO2、H2O、NH3、 CH2O、 CH4 的球辊模型 ,对照其电子式分类对比的方法 ,分析结构不同的原因。 引导交流 引导学生得出由于中心原子的孤对电子占有一定的空间 ,对其他成键电子对存在排斥
3、力 ,影响其分子的空间结构。?引出价层电子对互斥模型（VSEPR models） 讲解分析 二 . 价层电子对互斥模型基本观点 : 分子中的价电子对-成键电子对和孤对电子由于相互排斥作用, 尽可能趋向彼此远离 ,排斥力最小。把分子分成两大类：1. 中心原子上的价电子都用于形成共价键。如 CO2、 CH2O、CH4 等分子中的 C 原子。它们的立体结构可用中心原子周围的原子数来预测 ,概括如下：ABn立体结构范例n=2直线型CO2n=3平面三角形CH2O3 / 19n=4正四面体型CH42. 中心原子上有孤对电子（未用于形成共价键的电子对）的分子。如H2O 和 NH 中心原子上的孤对电子也要占据
4、中心原子周围的空间,并参与互相排3斥。因而 H2O分子呈 V 型,NH3分子呈三角锥型。（如图）课本P40。 小结 中心原子代表物分子类型空间构型结合的原子数CO2AB直线型22中心原子3AB平面三角形CHO23无孤对电子CH44AB4正四面体型中心原子H2O2AB2V 型有孤对电子NH3AB三角锥形33 应用反馈 应用 VSEPR理论判断下表中分子或离子的构型。进一步认识多原子分子的立体结构。化学式中心原子含 有孤 中心原子结合的空间构型对电子对数原子数H2S22V 形-22V 形NH2BF03正三角形3CHCl304四面体4 / 19SiF 404正四面体 知识迁移 学生在以上知识讲授的基
5、础上, 完成 P40 的( 思考与交流 )启发归纳： 在确定 VSEPR模型的时 , 可根据各分子或离子的的电子式和结构式 , 分子中心原子的孤对电子数 , 依据中心原子连接的原子数和孤对电子来确定 , 但要注意 VSEPR模型和分子或离子的立体结构不一定相同 . 过渡引入 值得注意的是价层电子对互斥模型只能解释化合物分子的空间构形,却无法解释许多深层次的问题 ,如无法解释甲烷中四个 C?H 的键长、键能相同及 H?C ?H 的键角为 109 28 。因为按照我们已经学过的价键理论 ,甲烷的 4 个 C ? H 单键都应该是 键,然而 ,碳原子的 4 个价层原子轨道是 3 个相互垂直的 2p
6、轨道和 1 个球形的 2s 轨道 ,用它们跟 4 个氢原子的 1s 原子轨道重叠 ,不可能得到四面体构型的甲烷分子。 理论分析 为了解决这一矛盾 ,鲍林提出了杂化轨道理论 ,它的要点是：当碳原子与 4 个氢原子形成甲烷分子时 ,碳原子的 2s 轨道和 3 个 2p 轨道会发生混杂 ,混杂时保持轨道总数不变 ,得到 4 个相同的 sp3 杂化轨道 ,夹角 109 28 ,表示这 4 个轨道是由 1 个 s 轨道和 3 个 p 轨道杂化形成的如下图所示：资料在线 :P50鲍林的贡献三 . 杂化轨道理论简介5 / 19图像分析 :(一)sp3 杂化轨道例： CH4 1s22s22p2激发激发2p2p
7、2s2s杂化成键sp3sp3- s每个杂化轨道占有原s 原子轨道的成分。= 109286 / 19sp3 轨道杂化形成示意图分析 :1. 每一个杂化轨道的能量高于 2s 轨道能量而低于 2p 轨道能量；杂化轨道的形状也可以说介于 s 轨道和 p 轨道之间。2. 四个杂化轨道在空间均匀对称地分布 ?以碳原子核为中心 ,伸向正四面体的四个顶点。这四个杂化轨道的未成对电子分别与氢原子的1s 电子配对成键 ,这就形成了甲烷分子。7 / 19形成分子时 ,由于原子间的相互作用 ,使同一原子内部能量相近的不同类型原子轨道重新组合形成的一组新的能量相同的杂化轨道。有多少个原子轨道发生杂化就形成多少个杂化轨道
8、。杂化轨道的电子云一头大 ,一头小 ,成键时利用大的一头 ,可以使电子云重叠程度更大 ,从而形成稳定的化学键。即杂化轨道增强了成键能力。杂化轨道之间在空间取最大夹角分布 ,使相互间的排斥能最小 ,故形成的键较稳定。不同类型的杂化轨道之间夹角不同 ,成键后所形成的分子就具有不同的空间构型。( 二)sp 2 杂化轨道8 / 19sp2 杂化轨道例： BF31s 2 2s22p1激发2sp2p22s杂化成键22sp2- P2spppsp 2 杂化轨道空间呈平面三角形( 三)sp杂化例： HgXe5d106s29 / 19激发6p6p6s6s杂化成键sp6psp- P6p2. 杂化轨道的应用范围 :杂
9、化轨道只应用于形成 键或者用来容纳未参加成键的孤对电子 学以致用 判断下列分子或离子中 , 中心原子的杂化轨道类型+NH4 、 NH3、 H2O 、CH2O 、SO2 BeCl 2、 CO2 思考与交流 根据以下事实总结：如何判断一个化合物的中心原子的杂化类型？10 / 19 知识拓展 已知：杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤对电子杂化轨道数 =中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数代表物杂化轨道数杂化轨道类型CO0+2=2SP220+3=32CHOSPCH0+4=43SP4SO21+2=32SPNH31+3=4SP 3H2O2+2=43SP分子结构直线形平面三角形正四面体形V 形三角锥形V
10、 形 迁移应用 练习：在学习价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的基础上描述化合物中每个化学键是怎样形成的？1CO2C 原子发生 SP 杂化生成了两个 SP轨道分别与两个 O 原子的一个 P 轨道形成两个 键； C 原子剩余的两个 P 轨道分别与两个 O 原子剩余的 1 个 P 轨道形成两个 键。11 / 192 H2OO 原子发生 sp3 杂化生成了四个 sp3 杂化轨道 ,其中的两个分别与两个 H 原子的 S 轨道形成两个 键； O 原子剩余的两个 sp3 杂化轨道分别被两对孤对电子占据。 科学探究 ：用杂化轨道理论探究氰化氢（ HCN）分子和甲醛（ CH2O）分子的结构：1. 写出 HCN分
11、子和 CH2O分子的路易斯结构式；2. 用 VSEPR模型对 HCN分子和 CH2O分子的立体结构进行预测（用立体结构模型表示）；3. 写出这两种分子的中心原子的杂化类型；4. 分析这两种分子的 的键。四 .配合物理论简介： 实验探究 CuSO4CuCl2.2H2 OCuBr2NaClK2SO4KBr固体颜色白色绿色深褐色白色白色白色溶液颜色天蓝色天蓝色天蓝色无色无色无色思考：前三种溶液呈天蓝色大概与什么物质有关？依据是什么？结论：上述实验中 呈天蓝色 的物质叫 做四水合铜 离子 , 可表示为 Cu(H2O) 42+ 。在四水合铜离子中 ,铜离子与水分子之间的化学键是由水分子中的 O 原子提供
12、孤对电子对给予铜离子（铜离子提供空轨道） ,铜离子接受水分子的孤对电子形成的 ,这类“电子对给予 ?接受键”被称为配位键。 创设问题情景 12 / 19什么是配位键？配位键如何表示？配位化合物的概念？学生阅读教材 ,然后讨论交流。1、配位键（ 1） 概念共用电子对由一个原子单方向提供给另一原子共用所形成的共价键。（ 2） 表示AB电子对给予体电子对接受体（ 3）条件：其中一个原子必须提供孤对电子。另一原子必须能接受孤对电子轨道。 提问 举出含有配位键的离子或分子+举例： H3ONH4+ 过渡 什么是配位化合物呢？ 讲解 金属离子或原子与某些分子或离子以配位键结合而形成的化合物称为配合物。13
13、/ 19实验 2-2 已知氢氧化铜与足量氨水反应后溶解是因为生成了 Cu(NH3) 42+ , 其结构简式为：试写出实验中发生的两个反应的离子方程式？Cu 2+ +2NH3 H2O= Cu（OH）2 +2 NH 4+Cu（OH） 2 + 4NH3H2O = Cu(NH 3)42+2OH+4HO蓝色沉淀深蓝色溶液 活动与探究 实验：向试管中加入2mL5%的硫酸铜溶液 ,再逐滴加入浓氨水,振荡 ,观察。然后加酒精过滤 ,将得到的晶体分成三份溶于水 ,分别进行如下实验：（ 1）用 pH 试纸测定酸碱度（ 2）加入稀 NaOH（3）加入 BaCl2+HNO3溶液通过实验探究 ,分析结论：结论：溶液中没
14、有 NH3,没有 Cu2+、但是却有 SO42- ,便很清晰的知道 Cu2+ 和 NH3 形成了一种复杂的稳定离子。实验 2-3Fe 3+-2+SCN = Fe (SCN) 硫氰酸根血红色14 / 19 课堂小结 依据板书【例题精析】【 例 题1 】 . 有 关 苯 分 子 中 的 化 学 键 描 述 正 确 的 是()A. 每 个 碳 原 子 的sp2杂 化 轨 道 中 的 其 中 一 个 形 成 大键B. 每 个 碳 原 子 的 未 参 加 杂 化 的 2p 轨 道 形 成 大 键 C. 碳 原 子 的 三 个 sp2 杂 化 轨 道 与 其 它 形 成 三 个 键D. 碳 原子 的 未
15、参 加 杂 化 的2p轨 道 与 其 它 形 成键【解析】苯分子中每个碳原子中的三个sp2 杂化轨道分别与两个碳原子和一个氢原子形成 键. 同时每个碳原子还有一个未参加杂化的2p 轨道 , 他们均有一个未成对电子 . 这些 2p 轨道相互平行 , 以 “肩并肩”方式相互重叠 , 形成一个多电子的大键 .【答案】 BC【例题 2】 试用杂化轨道理论分析为什么 BF3 的空间构型是平面三角形 ,而 NF3 是三角锥形的？【解析】 BF3 中 B 的价电子结构为2s22p1,形成分子时 ,进行 sp2 杂化 ,三个 sp2 杂化轨道分别与三个F 原子的 p 轨道成键 ,故 BF3 分子为平面三角形；
16、 NF3 中的 N 价电2333子结构为 2s 2p ,形成分子时 ,进行 sp 不等性杂化 ,其中一个sp 杂化轨道为孤对电子占有 ,另三个电子分别与 F 成键 ,故分子结构为三角锥型【例题 3】氮可以形成多种离子3-、 N-+-等。已知-离子,如 N、NH、NH 、 N HN2H523425+的形成过程类似于 NH 的形成过程 ,N H 在碱性溶液中生成电中性的分子和水。425填写：（ 1）该电中性分子的化学式为,电子式为,分子中所有原子是否共平面 _（填“是”或“否”）。（ 2） N2H5 +离子的电子式 _。（ 3）一个 N3 - 共有电子数为 _。【解析】（ 1）联系 NH4+的形成
17、过程：NH 3HNH 4又因为+在碱性溶液中生成电中性分子和水。水可由-N HH和 OH结合而25成。故 N2 H5+在碱性条件下推动H- ,即发生下列反应。15 / 19N2 H 5OHN 2 H 4H 2 ON2H4 可看成NH2 中一个 H被 -NH2 取代。故可先写出其结构简式为H2 N?NH2。由于 NH3分子是三角锥形的 ,其中一个 H 被 -NH2 取代后 ,每个 N 仍处在锥顶 ,且两个 N 上各有一对孤对电子 ,若同侧 ,斥力大 ,不稳定 ,故应在异侧。由此可知 ,整个分子中的原子不可能为共平面。课堂练习 : 教材作业 教学反思 ：1、本节课从分子的构型入手,通过列表比较使学
18、生来对分子的空间构型的规律性有定性的认识 ,让学生从低的层次上手来学习 ,比较容易接受。同时在活动与探究中既锻炼了探究能力、实验能力、观察能力 ,同时也体现了学生相互合作、相互探讨的精神。在对课本实验进行改进的前提下 ,更易让学生理解配合物的内界与外界的知识。2、整个教学里面教师要讲的内容并不多,只是一种引导 ,大部分环节均由学生自主完成。充分体现了新课程的“过程与方法”的教学目标。为学生提供主动参与、乐于探究、积极实践的机会 , 让学生体验了过程 , 同是也学到了知识。3、本节课相对有多个环节要学生活动 , 加上信息量较大 , 为了让各环节紧扣 , 设计了教学用 PPT演示文档 , 既有利于
19、时间的控制 , 又克服了传统教学方法的不足 , 使学生对分子的空间构型 , 轨道杂化理论有一定的认识 .16 / 194、本节课的习题除了学生解决的课本的思考与交流以及科学探究的问题外, 还选择了一道综合性较强的习题 , 巩固了学生对理论的掌握 ,而且进行了变化 ,同时考察了学生的应变能力。附板书设计：第二节分子的立体结构一、认识形形色色的分子二 .价层电子对互斥模型基本观点 :分子中的价电子对- 成键电子对和孤对电子由于相互排斥作用,尽可能趋向彼此远离 ,排斥力最小。把分子分成两大类： 1.中心原子上的价电子都用于形成共价键。ABn立体结构范例n=2直线型CO2n=3平面三角形CHO2n=4
20、正四面体型CH42. 中心原子上有孤对电子（未用于形成共价键的电子对）的分子。中心原子代表物分子类型空间构型结合的原子数CO2AB直线型22中心原子CHO3AB平面三角形23无孤对电子CH44AB4正四面体型17 / 19中心原子HO2ABV 型22有孤对电子NH33AB3三角锥形三 .杂化轨道理论简介1.主要类型(一)sp 3 杂化轨道(二)sp 2 杂化轨道(三)sp 杂化2.杂化轨道的应用范围 :杂化轨道只应用于形成键或者用来容纳未参加成键的孤对电子杂化轨道数 =中心原子孤对电子对数中心原子结合的原子数代表物杂化轨道数杂化轨道类型分子结构CO 20+2=2SP直线形CH2O0+3=3SP2平面三角形CH40+4=4SP3正四面体形SO 21+2=3SP2V 形NH31+3=4SP 3三角锥形H O2+2=4SP3V 形2四 . 配合物理论简介1、配位键(1)概念 : 共用电子对由一个原子单方向提供给另一原子共用所形成的共价键。18 / 19(2)表示AB电子对给予体电子对接受体（ 3）条件：其中一个原子必须提供孤对电子,另一原子必须能接受孤对电子轨道。2.配位化合物19 / 19
