鲁科版高中化学选修三22《共价键与分子的空间构型》第1课时省一等奖教案.docx

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鲁科版高中化学选修三22《共价键与分子的空间构型》第1课时省一等奖教案

第2节共价键与分子的空间构型

第1课时一些典型分子的空间构型

【教学目标】

1.理解杂化轨道理论的主要内容，掌握三种主要的杂化轨道类型；

2.学会用杂化轨道原理解释常见分子的成键情况与空间构型过程与方法：

【教学重点】

理解杂化轨道理论的主要内容，掌握三种主要的杂化轨道类型

【教学难点】

理解杂化轨道理论的主要内容，掌握三种主要的杂化轨道类型

【教学方法】

采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学

【教学过程】

【课题引入】

在宏观世界中，花朵、蝴蝶、冰晶等诸多物质展现出规则与和谐的美。

科学巨匠爱因斯坦曾感叹：

“在宇宙的秩序与和谐面前，人类不能不在内心里发出由衷的赞叹，激起无限的好奇。

”实际上，宏观的秩序与和谐源于微观的规则与对称。

通常，不同的分子具有不同的空间构型。

例如，甲烷分子呈正四面体形、氨分子呈三角锥形、苯环呈正六边形。

那么，这些分子为什么具有不同的空间构型呢?

【思考】

美丽的鲜花、冰晶、蝴蝶与微观粒子的空间构型有关吗？

【活动探究】

你能身边的材料动手制作水分子、甲烷、氨气、氯气的球棍模型吗？

【过渡】

我们知道，共价键具有饱和性和方向性，所以原子以共价键所形成的分子具有一定的空间构型。

【板书】

一、一些典型分子的空间构型

（一）甲烷分子的形成及立体构型

【联想质疑】

研究证实，甲烷（CH4）分子中的四个C—H键的键角均为l09．5º，从而形成非常规则的正四面体构型。

原子之间若要形成共价键，它们的价电子中应当有未成对的电子。

碳原子的价电子排布为2s22p2，也就是说，它只有两个未成对的2p电子，若碳原子与氢原子结合，则应形成CH2；即使碳原子的一个2s电子受外界条件影响跃迁到2p空轨道，使碳原子具有四个未成对电子，它与四个氢原子形成的分子也不应当具有规则的正四面体结构。

那么，甲烷分子的正四面体构型是怎样形成的呢?

【过渡】

为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论，

【阅读教材40页】

【板书】

1.杂化原子轨道

在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合的过程叫做原子轨道的杂化，组合后形成的一组新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。

【思考与交流】

甲烷分子的轨道是如何形成的呢？

形成甲烷分子时，中心原子的2s和2px，2py，2pz等四条原子轨道发生杂化，形成一组新的轨道，即四条sp3杂化轨道，这些sp3杂化轨道不同于s轨道，也不同于p轨道。

根据参与杂化的s轨道与p轨道的数目，除了有sp3杂化外，还有sp2杂化和sp杂化，sp2杂化轨道表示由一个s轨道与两个p轨道杂化形成的，sp杂化轨道表示由一个s轨道与一个p轨道杂化形成的

【板书】

2.常见的SP杂化过程

（1）sp3杂化

【阐述】

杂化轨道在角度分布上比单纯的S或P轨道在某一方向上更集中（比较图2-2-2中的S、P轨道和杂化后形成的sp，杂化轨道），从而使它在与其他原子的原子轨道成键时重叠的程度更大，形成的共价键更牢固。

由于甲烷分子中碳原子的杂化轨道是由一个2s轨道和三个2p轨道重新组合而成的，故称这种杂化为sp3杂化形成的四个杂化轨道则称为sp3杂化轨道。

鲍林还根据精确计算得知每两个sp3杂化轨道的夹角为l09．5º。

由于这四个杂化轨道的能量相同，根据洪特规则，碳原子的价电子以自旋方向相同的方式分占各个轨道。

因此，当碳原子与氢原子成键时，碳原子中每个杂化轨道的一个未成对电子与一个氢原子的1s电子配对形成一个共价键，这样所形成的四个共价键是等同的，从而使甲烷分子具有正四面体构型，

【过渡】

s轨道与p轨道的杂化（简称sp型杂化）有多种情况

【板书】

（2）SP杂化：

一个s轨道和一个P轨道杂化可形成两个sp杂化轨道，这种杂化称为sp1杂化

直线型（BeCl2）

【交流与讨论】

用杂化轨道理论分析乙炔分子的成键情况

（3）sp2杂化

平面正三角形（BF3）

【交流与讨论】

用杂化轨道理论分析乙烯分子的成键情况

【交流·研讨】

氮原子的价电子排布为2s22p3，，三个2p轨道中各有一个未成对电子，可分别与一个氢原子的ls电子形成一个盯键。

如果真是如此，那么三个2p轨道相互垂直，所形成的氨分子中N—H键间的键角应约为90º。

但是，实验测得氨分子中N—H键的键角为107．30º。

试解释其中的原因，并与同学们进行交流。

【阐述】

在形成氨分子时，氮原子的2s和2p原子轨道也发生了sp，杂化，生成四个sp3杂化轨道。

在所生成的四个Sp3杂化轨道中，有三个轨道各含有一个未成对电子，可分别与一个氢原子的1s电子形成一个σ键，另一个sp3杂化轨道中已有两个电子（孤对电子），不能再与氢原子形成σ键了。

所以，一个氮原子只能与三个氢原子结合，形成氨分子。

【总结评价】

应用轨道杂化理论，探究分子的立体结构。

化学式

杂化轨道数

杂化轨道类型

分子结构

CH4

C2H4

BF3

CH2O

C2H2

【板书设计】

一、一些典型分子的立体结构

（一）甲烷分子的形成及立体构型

1.杂化原子轨道

2.常见的SP杂化过程

（1）sp3杂化

（2）SP杂化

（3）sp2杂化

第3节原子晶体与分子晶体

第2课时分子晶体

【教学目标】

 1.了解干冰的宏观性质，明确分子晶体的概念。

2.理解分子晶体的空间结构特点及微粒的堆积方式。

3.知道分子晶体熔沸点高低与晶体结构及微粒间作用力的关系。

【教学 重难点】掌握分子晶体的结构与性质特点。

【教学方法】

1.利用多媒体手段展示图片，激发学生学习兴趣，引导学生去探究分析分子晶体的结构特点。

2.利用图片、模型以及教材上的“联想·质疑”“交流·研讨”等栏目，承上启下，使课堂学习环环相扣。

3.课堂上利用学案导学，通过学生自学、小组讨论、上黑板展示、师生评价等形式，完成学习目标。

并通过迁移应用、当堂反馈等习题的设置，巩固所学知识、检测学生的学习效果，使教学更有针对性。

【教学过程】

教学活动

学生活动

设计意图

【引入问题情景】我们已知道，冰易融化，干冰易气化，碘晶体易升华，你知道这些晶体为什么具有上述的特殊性质吗？

它们的结构是怎样的呢？

（利用多媒体展示冰融化，干冰气化，碘晶体升华等图片）

聆听、观看图片

启发学生思考：

冰、干冰、碘的性质与离子晶体、金属晶体、原子晶体的区别。

[板书]二、分子晶体

[板书]1.分子晶体的概念

[讨论]

（1）干冰的宏观性质和应用有哪些？

（2）分子晶体中分子的排列是否采取紧密堆积的方式？

为什么？

（3）分子晶体的结构特点有哪些？

[思考]CO2中C原子和O原子之间以共价键相结合，故CO2形成的晶体为原子晶体。

你认为正确吗？

为什么？

（教师对学生的讨论结果做出评价并用多媒体展示）

[迁移·应用]下列物质形成的晶体中属于分子晶体的化合物是（ ）。

A.NH3、H2、C10H8B.H2S、CO2、H2SO4

C.SO2、SiO2、P2O5D.CH4、Na2S、H2O

  观察碘晶体和干冰晶体的晶胞，熟悉典型分子晶体的结构。

 讨论给定的有关问题学生思考讨论并展示结论，学生之间相互评价。

[讨论题答案：

（1）常见的干冰呈块状或丸状，在低温实验、人工降雨等场合常用做致冷剂。

（2）分子晶体中分子的排列采取紧密堆积的方式，因分子间的相互作用不具有方向性。

（3）分子以分子间作用力相互结合形成晶体，并采取紧密堆积方式排列。

思考题答案：

不正确，因为CO2中C原子和O原子之间虽然以共价键相结合，但CO2分子与分子之间是通过分子间作用力相结合而形成的分子晶体。

迁移应用答案：

B]    

  通过设置的讨论题可加深学生对分子晶体结构特点的认识。

   通过迁移应用，使学生学以致用，达到巩固提高的目的。

[板书]2.冰晶体的结构与性质

[阅读思考]

（1）冰晶体中微粒间的作用力有哪几种？

（2）冰晶体的结构特点如何？

冰中水分子的排列是否采取紧密堆积的方式？

为什么？

（3）由水变为冰，水的密度如何变化？

为什么？

（指导学生思考问题）

[迁移·应用]冰晶体中，在每个水分子周围结合的水分子的个数为       。

（教师对学生的结论作出评价并用多媒体展示）

阅读教师指定内容，参考课本图示，思考、讨论学案提出的问题。

（1）六人一组，组内合作，集思广益。

（2）各小组上黑板展示问题的结论。

（3）有问题的先同组内同学改，再小组之间改。

[思考题答案：

（1）范德华力和氢键

（2）冰晶体主要是水分子依靠氢键而形成的。

因氢键具有一定的方向性，故冰中水分子不能采取紧密堆积方式。

（3）密度减小；因冰中水分子的间距教大，分子的排列比较松散。

迁移应用答案：

4]

通过思考和组内、组间的交流，让学生自己发现规律和方法。

[板书]3.分子晶体的物理性质

[阅读思考]

（1）分子晶体的物理性质有何特点？

（2）分子晶体的熔点为什么比原子晶体和离子晶体的熔点低？

（3）与同族元素的氢化物形成的分子晶体相比，为什么水的熔沸点相对较高？

（4）如何判断组成和结构相似的分子晶体的熔沸点的相对高低？

为什么？

（指导学生阅读相关内容，完成学案提出的问题）

[迁移·应用]1.下列各组物质按熔点由低到高的顺序排列的是        。

A.F2、Cl2、Br2、I2

B.H2O、H2S、H2Se

C.CO2、H2O、

D.白磷、金刚石

2.试解释甲烷晶体在常温常压不能存在的原因是什么？

（教师对迁移·应用答案进行评析）

【板书】4.哪些晶体属于分子晶体

较典型的分子晶体有：

（1）所有非金属氢化物，如水、硫化氢、氨、氯化氢、甲烷，等等；

（2）部分非金属单质，如卤素（X2）（如图3-9的碘）、氧（O2）（如图3-10）、硫（S8）、氮（N2）、白磷（P4）、碳60（C60）（如图3-10），等等；

（3）部分非金属氧化物，如CO2、P4O6、P4O10、SO2，等等

阅读教师指定内容，思考、讨论学案提出的问题。

（1）六人一组，组内合作，集思广益。

（2）各小组上黑板展示问题的结论。

（3）有问题的先同组内同学改，再小组之间改。

对于迁移应用给出的题目，学生独立完成，然后同桌之间相互批阅，指出合理或不合理之处。

[阅读思考答案：

（1）熔沸点低、硬度较小，有较强的挥发性。

（2）分子晶体熔化时破坏的是分子间作用力，而原子晶体或离子晶体熔化时破坏的是化学键，故分子晶体的熔点较低。

（3）水分子间除了分子间作用力外，还有氢键。

（4）对组成和结构相似且晶体中不含氢键的物质来说，相对分子质量越大，物质的熔沸点越高。

因相对分子质量越大，分子间作用力越大。

迁移应用答案：

1.C  2.AC

3.甲烷形成的晶体是分子晶体，分子间依靠范德华力相结合，因范德华力较弱，故其熔点低，在常温常压下只能以气体形式存在。

]

以问题的形式将内容具体化，使学生在探究、讨论问题的过程中掌握学习目标。

配以适当的练习，巩固所学知识。

[小结]教师引导、启发学生总结本节所学主要知识内容框架（多媒体展示本节主要内容）

[开拓思考]

金刚石与石墨的熔点均很高，那么二者熔点是否相同？

为什么？

若不相同，哪种更高一些？

[板书]5.混合晶体

【学生】阅读教材归纳总结结构特点

回忆、概括整合：

分子间通过分子间作用力结合形成的晶体称为分子晶体。

分子晶体中的分子以范德华力或氢键相结合，并采取紧密堆积方式。

由于分子间作用力较小，因此分子晶体的熔点和硬度都比较低。

再现本节课主要学习过程。

抓住要点。

【板书设计】

二、分子晶体

1.分子晶体的概念

2.冰晶体的结构与性质

3.分子晶体的物理性质

4、哪些晶体属于分子晶体

[板书]5.混合晶体