高中化学优质教案 共价键 教学设计选修.docx

高中化学优质教案 共价键 教学设计选修.docx

《高中化学优质教案 共价键 教学设计选修.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高中化学优质教案 共价键 教学设计选修.docx（16页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

高中化学优质教案共价键教学设计选修

第二章分子结构与性质

第一节共价键

一、教材分析和教学策略

1、新旧教材对比：

新教材

过渡教材

一、共价键

以H2、HCl的形成过程为例，介绍共价键的形成、本质、键型，

科学视野：

共价键知识的运用

1.介绍化学键的概念、类型：

离子键和共价键

2.分析如何用电子式来表示共价化合物的形成过程

3.用化学键的观点来分析化学反应的实质

二、键参数——键能、键长和键角

列出某些分子的键能、键长的表格，介绍键能、键长和键角的概念，并分析它们之间的关系，通过“思考与交流”、“科学视野”、“结构模型”等体会科学探究的过程和方法，增强学习化学的兴趣；

三、等电子原理

通过比较CO、N2的某些性质，说明等电子原理的概念及应用。

科学视野：

用质谱测定分子结构

介绍键能、键长和键角，并举例

无

2、本节的内容体系、地位和作用

学生在化学2中所学习的化学键的初步知识上，知道了离子键和共价键的形成过程。

本节首先在第一章的有关电子云和原子轨道等概念的基础上，介绍了共价键的主要类型（σ键和π键）和特征，利用“科学探究”让学生自主地进一步认识σ键和π键，接着介绍键参数——键能、键长和键角（列表），并描述这些键参数对分子性质的影响（“思考与交流”），分子构型与分子性质；最后通过比较CO、N2的某些性质，说明等电子原理的概念及应用。

本节是第二章《分子结构与性质》的前提，体现了课标中所要求的四个主题中“化学键与物质的性质”这个主题。

本节以共价键为核心，共价键模型之一的杂化轨道理论与分子构型的关系，同时重在培养辨证唯物主义思想与思维方法，重在逐步建立起与现代化学以至现代科学相适应的微观物质研究的科学思想。

通过本节的学习，使学生进一步形成有关物质结构的基本观念，初步认识物质的结构与性质之间的关系；能从物质结构决定性质的视角解释一些化学现象，预测物质的有关性质，逐步形成科学的价值观，为分子的立体结构的学习奠定了基础。

3、教学策略分析

（1）让学生积极参与知识的形成过程，开展学生的探究活动。

引导学生要充分利用联想质疑、活动探究、交流研讨等栏目，例如亲手搭建分子模型、用模型形象表示σ键π键的形成过程，通过动手.动脑及交流达到调动大脑的积极性，深入理解新旧知识的联系，准确理解基本概念。

本节的一个特点就是概念多，应注重学习思想方法，再落实到具体的知识点，避免“只见树木，不见森林”，强化概念的自我构建的目的。

（2）对有关知识应及时分析、归纳

列表比较σ键和π键，并引导学生充分利用表2－1和表2－2，从定量的角度理解键能、键长与分子性质的关系，通过对表2－3的比较，加强对等电子原理的概念的理解。

通过将知识分析、对比、归纳，可以更好地区分概念，把握本质，认识知识之间的联系，从而形成知识规律。

（3）运用多煤体、图像生动直观地表现共价键的形成过程。

二、教学设计方案

（一）教学目标：

1、知识和技能

（1）理解σ键和π键的特征和性质

（2）能用键能、键长和键角说明简单分子的某些性质，知道共价键的主要类型σ键和π键，能用键能、键长、键角等键参数判断简单分子的构型和稳定性。

（3）简单介绍等电子原理的概念及应用

2、过程与方法

学习抽象概念的方法：

可以运用类比、归纳、判断、推理的方法，注意各概念的区别与联系，熟悉掌握各知识点的共性和差异性。

3、情感、态度与价值观

使学生感受到：

在分子水平上进一步形成有关物质结构的基本观念，能从物质结构决定性质的视角解释分子的某些性质，并预测物质的有关性质，体验科学的魅力，进一步形成科学的价值观。

（二）教学重点：

1.理解σ键和π键的特征和性质

2.能用键能、键长和键角说明简单分子的某些性质

（三）教学难点：

1.σ键和π键的特征

2.键角

（四）课时建议：

2课时

（五）教学过程设计:

[复习提问]什么是化学键？

物质的所有原子间都存在化学键吗？

[生]1.分子中相邻原子间强烈的相互作用，叫做化学键。

2.不是，像稀有气体之间没有化学键。

[学生活动]请同学们思考，填写下表：

离子化合物和共价化合物的区别

比较项目

离子化合物

共价化合物

化学键

离子键或离子键与

共价键

共价键

概念

含有离子键的化合物叫离子化合物

以共用电子对形成的化合物叫共价化合物

达到稳定结

构的途径

通过电子得失

达到稳定结构

通过形成共用电子对

达到稳定结构

构成微粒

阴、阳离子

原子

构成元素

活泼金属与活泼非金属

不同种非金属

表示

方法

电子式：

（以NaCl为例）

离子化合物的结构：

NaCl的形成过程：

以HCl为例：

结构式：

H—C1

电子式：

：

HCl的形成过程：

[过渡]举例说明：

共价化合物和离子化合物，我们学过哪些物质分子是原子之间是通过共价键结合的？

[提出问题]回忆H、Cl原子的原子轨道，思考它们在形成分子时是通过什么方式结合的。

1.两个H在形成H2时，电子云如何重叠？

2.在HCl、Cl2中电子云如何重叠？

（三种分子都是通过共价键结合的）

[学生活动]制作模型：

以小组合作学习的形式，利用泡沫塑料、彩泥、牙签等材料制作s轨道和p轨道的模型。

根据制作的模型，以H2、HCl、Cl2为例，研究它们在形成分子时原子轨道的重叠方式，即σ键和π键的形成过程。

通过学生的动手制作，感悟H2、HCl、Cl2的成键特点，然后教师利用模型和图像进行分析。

[教师分析]利用动画描述σ键和π键的形成过程，体会σ键可以旋转而π键不能旋转。

1.σ键

图像分析：

①H2分子里的“s—sσ键”

氢原子形成氢分子的电子云描述

②HCl分子的s—pσ键的形成

③C1一C1的p—pσ键的形成

未成对电子的电子云互相靠拢电子云互相重叠形成的共价单键的电子云图像

理论分析：

1.σ键是两原子在成键时，电子云采取“头碰头”的方式重叠形成的共价键，这种重叠方式符合能量最低，最稳定；σ键是轴对称的，可以围绕成键的两原子核的连线旋转。

（1）H2分子里的σ键是由两个s电子重叠形成，称为“s—sσ键”；

（2）HCl分子里的共价键是由氢原于提供的未成对电子，1s的原子轨道和氯原子提供的未成对电子3p的原子轨道重叠形成的，称为“s—pσ键”；（3）C12分子中的共价键是由两个氯原子各提供1个未成对电子3p的原予轨道重叠形成的，称为“p—pσ键”。

2.π键：

p电子和p电子除能形成σ键外，还能形成π键。

C1一C1的p—pπ键的形成

[讲解]π键是电子云采取“肩并肩”的方式重叠，成键的电子云由两块组成，分别位于由两原子核构成平面的两侧，互为镜像，不可以围绕成键的两原子核的连线旋转。

在分子结构中，共价单键是σ键。

而双键中有一个是σ键，另一个是π键；共价三键是由一个σ键和两个π键组成的。

[归纳总结]引导学生观察和讨论，归纳总结出以下几点：

一、共价键

1．共价键的形成及其本质

定义：

原子间通过共用电子对形成的化学键

本质：

高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用。

[讨论交流]列表比较σ键和π键

键型

项目

σ键

π键

成键方向

沿轴方向“头碰头”

平行或“肩并肩”

电子云形

状

轴对称

镜像对称

牢固程度

键强度大，不易断裂

x键强度较小，容易断裂

成键判断

规律

共价单键全是σ键，共价双键中一个是σ键，另一个是π键；共价叁键中一个σ键，另两个为π键

[科学探究]1.已知氮分子的共价键是三键（N三N），你能模仿图2—1、图2—2、图2—3，通过画图来描述吗?

（提示：

氮原子各自用三个p轨道分别跟另一个氮原子形成1个σ键和两个π键

[科学探究]2.钠和氯通过得失电子同样形成电子对，为什么这对电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成离子键呢？

你能从电子的电负性的差别来理解吗？

讨论后填写下表：

原子

NaCl

HCl

CO

电负性

0.93.0

2.13.0

2.53.5

电负性之差

（绝对值）

2.1

0.9

1.0

结论：

当原子的电负性相差很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成的将是离子键；而共价键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。

[归纳]形成条件：

电负性相同或差值小的非金属元素原子易形成共价键

电子配对理论：

如果两个原子之间共用两个电子，一般情况下，这两个电子必须配对才能形成化学键

2．共价键的类型

[科学探究]3．乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键组成?

[学生回答]

【例题精析】

例1下列关于化学键的叙述正确的是（）

A．化学键既存在于相邻原子之间，又存在于相邻分子之间

B．两个原于之间的相互作用叫化学键

C．化学键通常指的是相邻的两个或多个原子之间的强烈相互作用

D．阴阳离子之间有强烈的吸引作用而没有排斥作用，所以离子键的核间距相当小

（解析）化学键的定义强调两个方面：

一是“相邻的两个或多个原子之间”；二是“强烈相互作用”。

选项A、B中都没有正确说明这两点，所以不正确。

选项D只强调离子键中阴、阳离子之间的吸引作用而没有排斥作用，所以不正确。

只有C正确。

（答案）C

（点评）正确理解化学键、共价键、离予键等基本概念，是研究分子结构的基础。

例2下列分子中所有原子都满足最外层8电子结构的是（）

A．光气（COCl2）B．六氟化硫C.二氟化氙D．三氟化硼

（解析）考虑原于是否为8电子稳定结构，要善于联系学过的相应化学物质及每个原子最外层的电子数和原子间结合的数目综合去判断。

现给出的四种物质均为共价化合物，原子间以共用电子对相结合。

A项可由C02结构联想,符合题意；而SF6中S定有6个共用电子对，不会是8电子结构；XeF2中Xe有两个共用电子对，多于8电子结构；D中B与3个F原子形成三个共用电子对后仅有6个电子，故答案为A。

（点评）分子中原予的外层电子数的确定，一是要注意原子本身的最外层电子数，又要结合分子中原子间的成键情况。

例3关于乙醇分子的说法正确的是（）

A.分子中共含有8个极性键B.分子中不含非极性键

C.分子中只含σ键D.分子中含有1个π键

（解析）乙醇的结构简式为：

CH3CH2OH

共有有8个共价键，其中C—H、C—O、O—H键为极性键，共7个，C—C键为非极性键，由于全为单键，故无π键。

（答案）C

（点评）通过物质的结构式，可以快速有效地判断键的种类及数目，判断成键方式时，需掌握规律：

共价单键全是σ键，共价双键中一个是σ键，另一个是π键；共价叁键中一个σ键，另两个为π键。

[探究练习]

1.下列有关叙述正确的是（）

A、已知NaH是离子化合物，则其电子式是Na+[:

H]-

B、在PCl5分子中，磷原子满足最外层8电子结构

C、在BCl3分子中，所有原子都满足最外层8电子结构

D、石墨晶体是层状结构，在同一层上平均每个正六边形所含有的碳原子数为2

2.下列物质中属于共价化合物的是（）

A．NaHSO4B．BaCl2C．H2SO4D．I2

3．下列分子中，所有原子满足8电子结构的是（）

A.光气（COCl2）B.六氟化硫C.二氟化氙D.六氟化硼

4．在乙烯分子中有5个σ键、一个π键，它们分别是（）

A．sp2杂化轨道形成σ键、未杂化的2p轨道形成π键

B．sp2杂化轨道形成π键、未杂化的2p轨道形成σ键

C．C-H之间是sp2形成的σ键，C-C之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键

D．C-C之间是sp2形成的σ键，C-H之间是未参加杂化的2p轨道形成的π键

[思考]为什么两个氢原子合成氢分子，两个氯原子合成氯分子，而不是3个、4个呢？

为什么1个氢原子和一个氯原子结合成氯化氢分子，而不是以其他的个数比相结合呢？

共价键有哪些特征?

[学生讨论]

[归纳]由氢原子和氯原子的电子式可知两个原子都有一个未成对的电子，从分子的形成过程来看，只有未成对的电子才能形成共用电子对，因此H2、HCl、Cl2只能由两个原子各提供一个未成对电子形成一个共用电子对，因此H2、HCl、Cl2只能由两个原子形成。

而不是3个、4个。

这说明在原子间在形成共价键时有一定的特征。

3．共价键的特征：

（讲解）

（1）饱和性：

在共价键的形成过程中，一个原于中的一个未成对电子与另一个原子中的一个未成对电子配成键后，一般来说就不能再与其他原于的未成对电子配成键，即每个原子所能形成共价键的数目或以单键连接的原于数目是一定的，饱和性决定了原子形成分子时相互结合的数量关系。

（2）方向性：

形成共价键时，原子轨道重叠愈多，电子在核间出现的概率愈大，所形成的共价键就愈牢固，因此共价键将尽可能地沿着电子概率出现最大的方向形成，这就是共价键的方向性。

[过渡]方向性决定了分子的空间构型，我们通过下面知识的学习，更好的理解共价键的方向性。

下面我们主要研究共价键的参数。

[学生活动]引导学生利用表格与数据学习键能与键长，理解它们的含义。

阅读与思考：

认真阅读教科书中的表2—1，2－2了解一些共价键的键能、键长，并思考下列问题：

[提出问题]

（1）键能是共价键强度的一种标度，键能的大小与键的强度有什么关系?

（2）键能与化学反应的能量变化有什么联系?

怎样利用键能的数据计算反应的热效应?

[归纳总结]：

在上述学习活动的基础上，归纳

1.键能的概念及其与分子性质的关系，即键能是气态基态原子形成1mol共价键释放的最低能量。

键能通常取正值键能越大，化学键越稳定。

2.分子内的核间距称为键长，它是衡量共价键稳定性的另一个参数，键长越短，往往键能越大，共价键越稳定。

知识应用：

[学生活动]完成“思考与交流”中的第1、2、3题。

1．试利用表2—1局数据进行计算，lmolH2分别跟1molC12、1molBr2（蒸气）反应，分别形成2m01HCl分子和2molHBr分子，哪一个反应释放的能量更多?

如何用计算的结果说明氯化氢分子和溴化氢分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质?

2．N2、02、F2与H2的反应能力依次增强，从键能的角度应如何理解这一化学事实?

3．通过上述例子，你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响?

[学生活动]思考，然后教师点评

1.经过计算可知：

1molH2与1molCl2反应生成2molHCl放热184.9kJ，而1molH2与1molBr2：

反应生成2molHBr放热102．3kJ。

显然生成氯化氢放热多，或者说溴化氢分子更容易发生热分解。

2．从表2—1的数据可知，N—H键、O—H键与H—F键的键能依次増大；意味着形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越来越稳定。

所以N2、02、F2与H2的反应能力依次增强。

3．简言之，分子的键长越短，键能越大，该分子越稳定。

[思维拓展]：

N2与H2在常温下很难发生化学反应，必须在高温下才能发生化学反应，而F2与H2在冷暗处就能发生化学反应，为什么?

讨论与启示：

学生就上述问题展开讨论，认识到化学反应是一个旧键断裂、新键生成的过程，N2与H2在常温下很难发生化学反应，而F2与H2在冷暗处就能反应,说明断开N三N键比断开F—F键困难。

[过渡]

[提出问题]：

怎样知道多原子分子的形状?

讨论与启示：

要想知道分子在空间的形状，就必须知道多原子分子中两个共价键之间的夹角，即键角。

[学生活动]制作模型学习键角

制作模型：

利用泡沫塑料、彩泥、牙签等材料制作CO2、H20和CH4的分子模型，体会键角在决定分子空间形状中的作用。

[归纳总结]：

键角:

多原子分子中，两个化学键之间的夹角，键角是描述分子空间立体结构的重要参数。

例如，在C02中，∠OCO为180°，所以C02为直线形分子；而在H20中，∠HOH为105°，故H20为角形分子。

多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性。

键角是描述分子立体结构的重要参数，分子的许多性质都与键角有关。

[归纳整理]

二、键参数——键能、键长与键角

1．键能

（1）概念：

在101.3kPa，298K的条件下，断开1molAB（g）分子中的化学键，使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量，叫A--B键的键能，

（2）表示方式为EA-B，单位是kJ/mol

（3）意义：

表示共价键强弱的强度，键能越大，键越牢固

2．键长：

（1）概念：

两个成键原子之间的原子核间间隔叫键长。

（2）意义：

键长越短，化学键越强，键越牢固。

3．键角：

（1）概念：

多原子分子中，两个化学键之间的夹角叫键角。

（2）写出下列分子的键角：

CO2：

H20：

NH3：

（3）键角、键长、键的极性决定着分子的空间构型。

[学生活动]引导学生利用表格2－3的数据学习等电子原理，理解它的含义。

阅读与思考：

认真阅读教科书中的表2—3，

[总结]

三、等电子原理

等电子原理是指原子总数相同，价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近。

【例题精析】

例1.化学反应可视为旧键断裂和新键形成的过程。

化学键的键能是形成（或拆开）lmol化学键时释放（或吸收）的能量。

已知白磷和P4O6的分子结构如图所示，现提供以下化学键的键能（kJ/mol）：

P—P：

198P—O：

360O＝O：

498，则反应P4（白磷）+302＝P4O6的反应热△H为（）

白磷P4O6

A．一1638kJ/molB．+1638kJ/mol

C．一126kkJ/molD．+126kJ/mol

（解析）由反应方程式知，该反应的能量变化包括1molP4和3mol02断键吸收的能量和1molP4O6成键放出的能量。

由各物质的分子结构知1molP4含6moIP—P键，3mol02含3mol0＝O键，1molP4O6含12molP—O键，故△H＝（198kJ/mol×6+498kJ/molX3）一360kJ/molX12＝一1638kJ/mol（答案）A

（点评）本题通过几组数据进行计算，使我们从定量的角度加深了对化学反应的实质及能量变化的本质认识，并能更加深刻地体会分子结构与其性质的关系。

例2.1919年，1angmuir提出等电子原理：

原子数相同、最外层电子总数相同的分子，互称为等电子体。

等电子体的结构相似、物理性质相近。

（1）根据上述原理，仅由第二周期元素组成的共价分子中，互为等电子体的是：

和；和。

（2）此后，等电子原理又有发展。

例如：

由短周期元素组成的物质中，与NO2－互为等电子体的分子有：

（解析）

（1）仅由第二周期元素组成的共价分子中，即C、N、O、F组成的共价分子，N2与CO均为14个电子，NO2与CO2均为22个电子，符合题意。

（2）依据等电子原理的发展，只要原子数相同，各原子最外层电子数之和也相同，即可互称等电子体，NO2是三原子组成的离子，最外层电子数（即价电子）之和为5+6×2+1二18，S02、O3也是三原子，价电子总数为6×3＝18。

（答案）

（1）NO2与CO2；N2与CO

（2）S02、O3

（点评）注意等电子体概念的发展，从电子总数到价电子总数相等，另外还需原予总数相等。

课堂练习

1.三氯化磷分子的空间构型是三角锥形而不是平面正三角形，下列关于三氯化磷分子空间构型理由的叙述，不正确的是（）

A．PCl3分子中三个共价键的键长，键角都相等

B．PCl3分子中的P-Cl键属于极性共价键

C．PCl3分子中三个共价键键能，键角均相等

D．PCl3是非极性分子

2.写出常见几种分子的空间形状

⑴直线型：

CO2C2H2CS2

⑵V型：

H2OH2S

⑶平面三角型：

BCl3

⑷三角锥型：

NH3

⑸正四面体型：

CH4CCl4P4

3.电子数相等的粒子叫等电子体，下列粒子属等电子体的是（）

A.CH4和NH4＋B．NO和02C．NH2－和H3O＋D．HCl和H20

作业课本P362.3.4.5

附板书设计：

第一节共价键

一、共价键

1．共价键的形成及其本质

定义：

原子间通过共用电子对形成的化学键

本质：

高概率地出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用。

形成条件：

电负性相同或差值小的非金属元素原子易形成共价键

电子配对理论：

如果两个原子之间共用两个电子，一般情况下，这两个电子必须配对才能形成化学键

2.共价键的类型

（1）σ键

①H2分子里的“s—sσ键”

②HCl分子的s—pσ键的形成

③C1一C1的p—pσ键的形成

（2）π键：

C1一C1的p—po键的形成

3．共价键的特征：

（1）饱和性：

（2）方向性：

二、键参数——键能、键长与键角

1．键能

（1）概念：

在101.3kPa，298K的条件下，断开1molAB（g）分子中的化学键，使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量，叫A--B键的键能，

（2）表示方式为EA-B，单位是kJ/mol

（3）意义：

表示共价键强弱的强度，键能越大，键越牢固

2．键长：

（1）概念：

两个成键原子之间的原子核间间隔叫键长。

（2）意义：

键长越短，化学键越强，键越牢固。

3．键角：

（1）概念：

多原子分子中，两个化学键之间的夹角叫键角。

（2）写出下列分子的键角：

CO2：

H20：

NH3：

（3）键角、键长、键的极性决定着分子的空间构型。

三、等电子原理

等电子原理是指原子总数相同，价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质相近。