高中化学人教版高中化学选修三教案22 分子的立体构型 第一课时.docx
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高中化学人教版高中化学选修三教案22分子的立体构型第一课时
第二节分子的立体构型
课题：
第二节 分子的立体构型
（1）
授课班级
课时
第一课时
教
学
目
的
知识
与
技能
1、认识共价分子的多样性和复杂性
2、初步认识价层电子对互斥模型；
3、能用VSEPR模型预测简单分子或离子的立体结构；
过程
与
方法
情感
态度
价值观
培养学生严谨认真的科学态度和空间想象能力
重点
分子的立体结构；利用价层电子对互斥模型预测分子的立体结构
难点
价层电子对互斥理论
知
识
结
构
与
板
书
设
计
第二节分子的立体结构
一、形形色色的分子
1、三原子分子立体结构：
有直线形C02、CS2等，V形如H2O、S02等。
2、四原子分子立体结构：
平面三角形：
如甲醛（CH20）分子等，三角锥形：
如氨分子等。
3、五原子分子立体结构：
正四面体形如甲烷、P4等。
4、测分子体结构：
红外光谱仪→吸收峰→分析。
二、价层电子对互斥模型
1、价层电子互斥模型
2、价层电子对互斥理论：
对ABn型的分子或离子，中心原子A价层电子对（包括用于形成共价键的共用电子对和没有成键的孤对电子）之间存在排斥力，将使分子中的原子处于尽可能远的相对位置上，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低。
3、价层电子对互斥模型：
（1）、中心原子上的价电子都用于形成共价键：
分子中的价电子对相互排斥的结果
（2）、中心原子上有孤对电子：
孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥，使分子的空间结构发生变化。
4、价层电子对互斥理论的应用
（1）确定中心原子A价层电子对数目
（2）价电子对数计算方法
（3）确定价层电子对的空间构型
（4）分子空间构型确定
教学过程
教学步骤、内容
教学方法、手段、师生活动
[复习]共价键的三个参数。
[过渡]我们知道许多分子都具有一定的空间结构，如：
……，是什么原因导致了分子的空间结构不同，与共价键的三个参数有什么关系？
我们开始研究分子的立体结构。
[板书]第二节分子的立体结构
一、形形色色的分子
[讲]大多数分子是由两个以上原子构成的，于是就有了分子中的原子的空间关系问题，这就是所谓“分子的立体结构”。
例如，三原子分子的立体结构有直线形和V形两种。
如C02分子呈直线形，而H20分子呈V形，两个H—O键的键角为105°。
[投影]
[板书]1、三原子分子立体结构：
有直线形C02、CS2等，V形如H2O、S02等。
[讲]大多数四原子分子采取平面三角形和三角锥形两种立体结构。
例如，甲醛（CH20）分子呈平面三角形，键角约120°；氨分子呈三角锥形，键角107°。
[投影]
[板书]2、四原子分子立体结构：
平面三角形：
如甲醛（CH20）分子等，三角锥形：
如氨分子等。
[讲]五原子分子的可能立体结构更多，最常见的是正四面体形，如甲烷分子的立体结构是正四面体形，键角为109°28。
[投影]
[板书]3、五原子分子立体结构：
正四面体形如甲烷、P4等。
[讲]分子世界是如此形形色色，异彩纷呈，美不胜收,常使人流连忘返.分子的立体结构与其稳定性有关。
例如，S8分子像顶皇冠，如果把其中一个向上的硫原子倒转向下，尽管也可以存在，却不如皇冠式稳定；又如，椅式C6H12比船式稳定。
[投影]
[设问]分子的空间结构我们看不见，那么科学家是怎样测定的呢？
［投影］
[阅读]科学视野—分子的立体结构是怎样测定的？
肉眼不能看到分子，那么，科学家是怎样知道分子的形状的呢?
早年的科学家主要靠对物质的宏观性质进行系统总结得出规律后进行推测，如今，科学家已经创造了许许多多测定分子结构的现代仪器，红外光谱就是其中的一种。
分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。
所谓分子立体结构其实只是分子中的原子处于平衡位置时的模型。
当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现吸收峰。
通过计算机模拟，可以得知各吸收峰是由哪一个化学键、哪种振动方式引起的，综合这些信息，可分析出分子的立体结构。
［讲］分子中原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。
所谓分子立体结构其实只是分子中的原子处于平衡位置时的模型。
当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现吸收峰。
通过计算机模拟，可以得知各吸收峰是由哪一个化学键、哪种振动方式引起的，结合这些信息，可分析出分子的立体结构。
[板书]4、测分子体结构：
红外光谱仪→吸收峰→分析。
[过渡]C02和H20都是三原子分子，为什么CO2呈直线形而H20呈V形?
CH20和NH3都是四原子分子，为什么CH20呈平面三角形而NH3呈三角锥形?
为了探究其原因，发展了许多结构理论。
[板书]二、价层电子对互斥模型
［讲］在1940年，希吉维克（Sidgwick）和坡维尔（Powell）在总结实验事实的基础上提出了一种简单的理论模型，用以预测简单分子或离子的立体结构。
这种理论模型后经吉列斯比（R.J,Gillespie）和尼霍尔姆（Nyholm）在20世纪50年代加以发展，定名为价层电子对互斥模型，简称VSEPR（ValenceShellElectronPairRepulsion）。
［板书］1、价层电子互斥模型
［讲］分子的空间构型与成键原子的价电子有关。
价层电子对互斥模型可以用来预测分子的立体结构。
［讲］应用这种理论模型，分子中的价电子对（包括成键电子对和孤电子对），由于相互排斥作用，而趋向尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间构型。
［问］价电子对间的斥力又是怎么样的呢？
［投影小结］价电子对之间的斥力
1、电子对之间的夹角越小，排斥力越大。
2、由于成键电子对受两个原子核的吸引，所以电子云比较紧缩，而孤对电子只受到中心原子的吸引，电子云比较“肥大”，对邻近电子对的斥力较大，所以电子对之间的斥力大小顺序如下：
孤电子对—孤电子对>孤电子对—成键电子>成键电子—成键电子
3、由于三键、双键比单键包含的电子数多，所以其斥力大小次序为三键>双键>单键
[讲]价层电子对互斥模型认为，它们之所以有这样的立体结构是由于分子中的价电子对相互排斥的结果。
[板书]2、价层电子对互斥理论：
对ABn型的分子或离子，中心原子A价层电子对（包括用于形成共价键的共用电子对和没有成键的孤对电子）之间存在排斥力，将使分子中的原子处于尽可能远的相对位置上，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低。
[讲]这种模型把分子分成以下两大类：
一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键，如C02、CH20、CH4等分子中的碳原子，在这类分子中，由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可能的相互远离，成键原子的几何构型总是采取电子对排斥最小的那种结构。
它们的立体结构可用中心原子周围的原子数n来预测，概括如下：
[板书]3、价层电子对互斥模型：
（1）、中心原子上的价电子都用于形成共价键：
分子中的价电子对相互排斥的结果
［投影］
ABn
立体结构
范例
n=2
直线型
C02、BeCl2
n=3
平面三角形
CH20、BF3
n=4
正四面体型
CH4、CCl4
n=5
三角双锥形
PCl5
n=6
正八面体形
SF6
[讲]另一类是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NH3，对于这类分子，首先建立四面体模型，每个键占据一个方向（多重键只占据一个方向），孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。
例如，H20和NH3的中心原子上分别有2对和l对孤对电子，跟中心原子周围的σ键加起来都是4，它们相互排斥，形成四面体，因而H：
O分子呈V形，NH3分子呈三角锥形。
[投影]
[板书]
（2）、中心原子上有孤对电子：
孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥，使分子的空间结构发生变化。
[思考与交流]用VSEPR模型预测下列分子或离子的立体结构。
[汇报]
直线型价电子都用于成键，同CO2；
空间正四面体；
三角锥型；
V型；
空间正三角型。
［讲］利用价层电子对互斥理论时，首先要根据原子的最外层电子数，判断中心原子上有没有孤对电子，然后再根据中心原子结合的原子的数目，就可以判断分子的空间构型
［板书］4、价层电子对互斥理论的应用
［讲］推断分子或离子的空间构型的具体步骤
［板书］
（1）确定中心原子A价层电子对数目
［讲］中心原子A的价电子数与配体X提供共用的电子数之和的一半，即中心原子A价层电子对数目。
计算时应注意：
［投影小结］
（1）氧族元素原子作为配位原子时，可认为不提供电子，但作为中心原子时可认为它所提供所有的6个价电子
（2）如果讨论的是离子，则应加上或减去与离子电荷相应的电子数。
如PO43-中P原子价层电子数就加上3，而NH4＋中N原子的价层电子数应减去1
（3）如果价层电子数出现奇数电子，可把这个单电子当作电子对来看待
［板书］
（2）价电子对数计算方法
［讲］对于ABm型分子（A为中心原子，B为配位原子），分子的价电子对数可以通过下式确定
［投影］
n=
［板书］（3）确定价层电子对的空间构型
［讲］由于价层电子对之间的相互排斥作用，它们趋向于尽可的相互远离。
价层电子对的空间构型与价层电子对数目的关系：
［投影］价层电子对数目与价层电子对构型关系
价层电子对数目
2
3
4
5
6
价层电子对构型
直线
三角形
四面体
三角双锥
八面体
［板书］（4）分子空间构型确定
［讲］根据分子中成键电子对数和孤对电子数，可以确定相应的稳定的分子几何构型。
［思考与交流］请应用VESPR理论，判断下列粒子构型：
CH4、ClO3―、PCl5
［讲］在CH4中，C有4个电子，4个H提供4个电子，C的价层电子总数为8个，价层电子对为4对。
C的价层电子对的排布为正四面体，由于价层电子对全部是成键电子对，因此CH4的空间构型为正四面体。
在ClO3―中，Cl有7个价电子，O不提供电子，再加上得到的1个电子，价层电子总数为8个，价层电子对为4对。
Cl的价层电子对的排布为四面体，四面体的3个顶角被3个O占据，余下的一个顶角被孤对电子占据，因此为三角锥形。
在PCl5中，P有5个价电子，5个Cl分别提供1个电子，中心原子共有5对价层电子对，价层电子对的空间排布方式为三角双锥，由于中心原子的价层电子对全部是成键电子对，因此PCl5的空间构型为三角双锥形。
［讲］利用价层电子对互斥理论，可以预测大多数主族元素的原子所形成的共价化合物分子或离子的空间构型
［投影小结］
[小结]价层电子对互斥模型对少数化合物判断不准，不能适用于过渡金属化合物，除非金属具有全满、半满或全空的d轨道。
根据价层电子对互斥理论：
分子的立体结构是由于分子中的价电子对相互排斥的结果，其规律如下：
［投影］
分子类型
中心原子
空间构型
AB2
有孤对电子
V型
无孤对电子
直线形
AB3
有孤对电子
三角锥形
无孤对电子
平面三角形
AB4
无孤对电子
四面体形
［随堂练习］
1、用VSEPR模型预测，下列分子形状与H2O相似，都为V型的是（）
A.OF2B.BeCl2C.SO2D.CO2
2、用VSEPR模型预测，下列分子中键角不是1200的是A．C2H2B．C6H6C．BF3D．NH3
3、根据价电子对互斥理论,判断H3O+的空间结构式
A.三角锥形B.正四面体
C.平面正三角形D.变形四面体
教学回顾：
高中化学解题技巧全汇总
化学热点题型分析
化学计算
在高中化学中，计算题的主要功能是考查考生掌握基础知识的广度和熟练程度以及知识的系统性。
这类题目考查的形式既有直接的简单化学计算和间接的应用化学原理推算，常见的方法有假设法、关系式法、差量法、守恒法等。
化学反应图像
化学反应图像题的特征是将一些关键的信息以图像、图表的形式给出，把题目中的化学原理抽象为数学问题，目的是考查考生从图像、图表中获得信息、处理和应用相关信息的能力以及对图像、图表的数学意义和化学意义之间对应关系的转换运用能力。
实验仪器的创新
实验仪器的创新使用一般体现为三个“一”：
一个装置的多种用途、一种用途的多种装置和一种仪器的多种用法，该类试题主要考查考生的思维发散能力。
化学热点方法聚焦
化学计算中的4种常用方法
一、假设法
所谓假设法，就是假设具有某一条件，推得一个结论，将这个结论与实际情况相对比，进行合理判断，从而确定正确选项。
1.极端假设法
主要应用：
（1）判断混合物的组成。
把混合物看成由某组分构成的纯净物进行计算，求出最大值、最小值，再进行讨论。
（2）判断可逆反应中某个量的关系。
把可逆反应看作向左或向右进行到底的情况。
（3）判断可逆反应体系中气体的平均相对分子质量大小的变化。
把可逆反应看成向左或向右进行的单一反应。
（4）判断生成物的组成。
把多个平行反应看作单一反应。
2.状态假设法
状态假设法是指在分析或解决问题时，根据需要，虚拟出能方便解题的中间状态，并以此为中介，实现由条件向结论转化的思维方法。
该方法常在化学平衡的计算中使用。
3.过程假设法
过程假设法是指将复杂的变化过程假设为（或等效为）若干个简单的、便于分析和比较的过程，考虑等效状态的量与需求量之间的关系，进而求解的方法。
该方法在等效平衡的计算中使用概率非常高。
4.变向假设法
变向假设法指在解题时根据需要改变研究问题的条件或结论，从一个新的角度来分析问题，进而迁移到需要解决的问题上来，从而得到正确的答案。
二、关系式法
在多步反应中，关系式法可以把始态的反应物与终态的生成物之间的“物质的量”关系表示出来，把多步计算简化成一步计算。
正确书写关系式是用关系式法解化学计算题的前提。
1.根据化学方程式找关系式
特点：
在多步反应中，上一步反应的产物即是下一步反应的反应物。
2.通过化学反应方程式的叠加找关系
适用于多步连续反应或循环反应。
方法：
将其中几个有关联的化学反应方程式进行适当变形（改变化学计量数），然后相加，消去中间产物，即得总的化学反应方程式。
三、差量法
差量法解题的关键是正确找出理论差量。
其解题步骤如下：
（1）分析题意：
分析化学反应中各物质之间的数量关系，弄清引起差值的原因。
（2）确定是否能用差量法：
分析差值与始态量或终态量之间是否存在比例关系，以确定是否能用差量法。
（3）写出正确的化学反应方程式。
（4）根据题意确定“理论差量”与题中提供的“实际差量”，列出比例关系，求出答案。
四、守恒法
“守恒法”利用物质变化过程中某一特定的量固定不变来列式求解。
它的优点是用宏观的统揽全局的方式列式，不去探求某些细枝末节，直接抓住其中特有的守恒关系，快速建立算式，简捷巧妙地解答题目。
常用的方法有质量守恒、得失电子守恒、电荷守恒等。
1.质量守恒
依据：
化学反应中反应物的总质量与生成物的总质量相等。
2.电子得失守恒
依据：
氧化还原反应中得失电子数一定相等。
应用：
氧化还原反应和电化学的有关计算。
3.电荷守恒
依据：
反应前后参加反应的离子所带的电荷总量不变（或在电解质溶液中阴、阳离子所带的负、正电荷总数相等）。
方法：
首先要确定体系，并找出体系中阴、阳离子的种类，每个离子所带的电荷数及其物质的量；然后根据阴、阳离子所带的电荷总数相等列出计算式。
应用：
溶液中离子浓度关系的推断，也可用于有关量的计算。
化学反应图像题的解题方法
一、离子反应图像
考查知识点：
根据图像考查反应发生的先后顺序、书写离子反应方程式、分析溶液的成分、离子的共存与推断、计算反应物的量或由离子反应画出相应的图像等。
实质：
离子反应图像问题，归根结底，考查的实质仍然是离子反应和离子共存问题。
1.离子反应图像
溶液中存在多种还原剂（或氧化剂），加入同一种氧化剂（或还原剂）时，必须按照“强者先行”的原则，考虑反应的先后顺序。
只有当“强”的反应完后，“弱”的才能发生反应。
2.离子共存及离子计算图像
离子共存图像要谨防离子共存的陷阱，特别要注意一些隐含条件和隐性关系；离子计算的前提是掌握离子反应方程式的书写，特别要注意物质间量的关系，遵循三大守恒原则和溶液电中性原则。
二、化学平衡图像
化学平衡图像是中学化学基础图像知识的一个重要方面，它能把抽象的化学平衡理论形象直观地表述出来。
化学平衡图像题是高考必考题型之一，根据图像坐标表示的意义，将常考的化学平衡图像分成如下三类。
1.量值-时间图像
图像中的纵、横轴分别代表物质的数量（如浓度、百分含量、转化率、产率等）与反应时间（过程），将可逆反应中物质的数量随时间的变化体现在图像中。
该类题解答时要明确曲线“走势”代表的意义，并由此确定反应进行的方向，再进一步确定改变的条件。
千万要注意此类图像中可能出现的“交点”并不代表平衡点，只有某种量值不随时间改变时的点才是平衡点。
2.量值-条件图像
将物质或反应体系的某种量值与温度、压强、浓度、催化剂中的某一种之间的关系，反映在图像中。
解答时首先要仔细观察图像，找出相关量值间的变化关系，然后将图像中的这种对应关系与理论知识进行对照，分析其是否符合理论上推导出来的关系，最后确定答案。
3.量值-时间-条件图像
该类图像反映的是某一物质的量值（如浓度、转化率、产率、百分含量等）与一种或两种外界条件（温度、压强、催化剂）随时间的变化关系。
其图像构成的特征是图像中有一表明反应已达到平衡的突变点（平衡点、最大值、最小值）。
解题思路：
依建立平衡所需时间的长短→反应速率的相对大小（时间短速率大）→确定影响反应速率的不同条件间的关系（反应速率大条件强）→再根据物质量值的变化判断平衡的移动方向，由此得出的移动方向应与由勒夏特列原理确定的方向一致。
三、电化学图像
近年高考中对电化学的考查出现了新的变化,以装置图为载体来考查电化学的相关知识，成为近年高考的新亮点。
1.原电池和电解池的工作原理
破解关键：
正、负极或阴、阳极的判断。
2.原电池与电解池的互变
原电池与电解池可以相互转化，利用这一原理可以制造二次电池。
二次电池中，放电时是原电池，充电时是电解池，放电时的负极反应与充电时的阴极反应相反，放电时的正极反应与充电时的阳极反应相反。
化学实验的创新探究
一、球形干燥管的创新使用
1.A装置为尾气吸收装置，用来防倒吸，原理类似于倒置在水中的漏斗。
2.B装置为简易的过滤器，可净化天然水。
如果去掉上边两层，可用活性炭对液体中的色素进行吸附。
3.C装置是一微型反应器。
该装置既可节约药品，又可防止污染。
如铜丝在该装置中燃烧时，Cl2封闭在干燥管内，实验结束后剩余的Cl2不仅可以用水吸收，还可以观察CuCl2溶液的颜色。
4.D装置为一简易的启普发生器，可用于H2、CO2等的制取。
5.E装置起干燥、除杂或缓冲气流的作用。
二、仪器连接的创新与改进
1.仪器巧妙连接，取代启普发生器
2.仪器创新连接，防止尾气倒吸
（1）倒立漏斗式：
这种装置可以增大气体与吸收液的接触面积，有利于吸收液吸收气体。
当易溶性气体被吸收液吸收时，导管内压强减小，吸收液上升到漏斗中。
由于漏斗容积较大，导致烧杯中的液面下降，使漏斗口脱离烧杯中的液面，漏斗中的吸收液受自身重力的作用又流回烧杯内，从而防止吸收液倒吸。
（2）肚容式：
当易溶于吸收液的气体被吸收液吸收后，导气管内压强减小，使吸收液倒吸进干燥管中，吸收液受自身重力的作用又流回烧杯内，从而防止吸收液倒吸。
这种装置与倒立漏斗式的功能类似。
（3）蓄液式：
当吸收液发生倒吸时，倒吸进来的吸收液被预先设置的蓄液装置贮存起来，以防止吸收液进入受热仪器或反应容器中。
（4）脱离式：
因导管没有与液体接触，从而无法产生倒吸。
（5）液防式：
通过改变试剂的方法达到防倒吸的目的。
如吸收HCl时，HCl不溶于四氯化碳而无法倒吸，HCl从四氯化碳中逸出进入水中而溶解。
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