高中化学选修三教师用书人教版.docx
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高中化学选修三教师用书人教版
本书根据教育部制订的《普通高中化学课程标准〔实验〕》和人民教育出版社、课程教材研究所化学课程教材研究开发中心编著的《普通高中课程标准实验教科书物质结构与性质〔选修3〕》的内容和要求编写的，供使用该书的高中化学教师教学时参考。
全书按教科书的章节顺序编排，每章包括本章说明、教学建议和教学资源三个部分。
本章说明是按章编写的，包括教学目标、内容分析和课时建议。
教学目标指出本章在知识与技能、过程与方法和情感态度与价值观等方面所要到达的目标要求；内容分析从地位和功能、内容的选择与呈现以及内容结构等方面对全章内容做出分析；课时建议则是建议本章的教学课时。
教学建议是分节编写的，包括教学设计、活动建议、问题交流和习题参考答案。
教学设计对各节的内容特点、重点和难点、具体教学建议等作了较详细的分析，并提供了一些教学方案供参考。
活动建议是对“科学探究”“实验”等学生活动提出具体的指导和建议。
问题交流是对“学与问”“思考与交流”等栏目所涉及的有关问题给予解答或提示。
习题参考答案则是对各节后的习题和每章的复习题给予解答或提示。
教学资源是按章编写的，主要编入一些与本章内容有关的教学资料、疑难问题解答，以及联系实际、新的科技信息和化学史等内容，以帮助教师更好地理解教科书，并在教学时参考。
由于时间仓促，本书的内容难免有不妥之处，希望广阔教师和教学研究人员提出意见和建议，以便修订改良。
本书编写者：
吴国庆、李俊、徐伟念、王建林、郑忠斌、胡晓萍、陈学英、王乾〔按编写顺序〕
本书审定者：
李文鼎、王晶
责任编辑：
李俊
责任绘图：
李宏庆
人民教育出版社 课程教材研究所
化学课程教材研究开发中心
2005年6月
第一章 原子结构与性质
本章说明
教学建议
第一节原子结构
第二节原子结构与元素的性质
教学资源
第二章分子结构与性质
本章说明
教学建议
第一节共价键
第二节分子的立体结构
第三节分子的性质
教学资源
第三章晶体结构与性质
本章说明
教学建议
第一节晶体的常识
第二节分子晶体与原子晶体
第三节金属晶体
第四节离子晶体
教学资源
第二章分子结构与性质单元
一、教学目标
1.知道共价键的主要类型σ键和π键，能用键参数——键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质；能举例说明“等电子原理”的含义及应用。
2.认识共价分子结构的多样性和复杂性，能根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型；能说明简单配合物的成键情况。
3.了解极性共价键和非极性共价键、极性分子和非极性分子；能举例说明化学键和分子间作用力的区别、分子间作用力对物质性质的影响、氢键对物质性质的影响，以及了解“手性分子”在生命科学等方面的应用。
4.知道“相似相溶”规则的实际应用和运用分子结构的知识解释无机含氧酸分子的酸性。
5.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、内容分析
1.地位与功能
本章比较系统地介绍了分子的结构和性质，内容比较丰富。
首先，在第一章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，以及键参数——键能、键长、键角；接着，在共价键概念的基础上，介绍了分子的立体结构，并根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论对简单共价分子结构的多样性和复杂性进行了解释；最后，介绍了极性分子和非极性分子、分子间作用力、氢键等概念，以及它们对物质性质的影响，并从分子结构的角度说明了“相似相溶”规则、无机含氧酸分子的酸性等。
通过本章的学习，学生能够在分子水平上，从分子结构的视角认识物质的性质，进一步形成有关物质结构的基本观念；学生的学习兴趣能得到有效保持，学生的科学素养能得到进一步提高。
2.内容的选择与呈现
根据课程标准对“物质结构与性质”模块的要求，本章依据“主题2化学键与物质的性质”内容标准中的第3、4、5、6条，以及“主题3分子间作用力与物质的性质”内容标准中的第1、2、3条的要求选取内容，同时注意与第一章知识的衔接。
化学2已介绍了共价键的概念，并用电子式的方式描述了原子间形成共价键的过程。
本章第一节“共价键”是在化学2中已有知识的基础上，运用第一章学过的电子云和原子轨道的概念来进一步认识和理解共价键，通过电子云图像的方式，很形象生动地引出了共价键的主要类型σ键和π键，以及它们的差异，并用一个“科学探究”让学生自主地进一步认识σ键和π键。
在共价键概念的基础上，接着介绍键参数——键能、键长、键角，并描述了这些参数对分子性质的影响，很简洁地用表格形式列出了某些共价键的键能和键长，通过“思考与交流”中的具体问题让学生解释键参数对分子性质的影响。
在已知N2的结构与性质的基础上，根据CO和N2都有10个价电子，它们是等电子体，再比较CO和N2的某些性质，引出了等电子原理的概念；教科书中提到了等电子体“具有相似的化学结构”，但只知道N2的结构，没有介绍CO的结构，这是由于CO中的三重键与N2的不同，相对复杂而不作介绍。
在第二节“分子的立体结构”中，首先按分子中所含的原子数直接给出了三原子、四原子和五原子分子的立体结构，并配有立体结构模型图。
为什么这些分子具有如此的立体结构呢？
教科书在本节安排了“价层电子对互斥模型”和“杂化轨道理论”来判断简单分子或离子的立体构型；在介绍这两个理论时，要求比较低，文字表达比较简洁并配有图示，还设计了“思考与交流”“科学探究”等内容让学生自主去理解和运用这两个理论。
最后，根据课程标准的要求，把简单配合物的成键情况也安排在本节介绍。
在第三节“分子的性质”中，共介绍了六个问题，即分子的极性、分子间作用力及其对物质性质的影响、氢键及其对物质性质的影响、溶解性、手性和无机含氧酸分子的酸性。
除分子的手性外，对其他五个问题进行的阐述都运用了前面的已知知识，如根据共价键的概念，介绍了键的极性和分子的极性；根据化学键、分子的极性等概念介绍了范德华力的特点及其对物质性质的影响；根据电负性的概念介绍了氢键的特点及其对物质性质的影响；根据极性分子与非极性分子的概念介绍了“相似相溶”规则；根据分子中电子的偏移解释了无机含氧酸分子的酸性强弱；等等。
对于手性，教科书通过图示简单介绍了手性分子的概念，以及手性分子在生命科学和生产手性药物方面的应用。
关于章图和节背景图的说明：
①本章章图由一幅主图和三幅小图组成，主图为合成ATP分子的模拟图；三幅小图分别是一个复杂分子的结构模型图；一对手性分子〔反应停〕；雪、冰、水和北极熊。
②节背景图是B12分子模型图。
3.内容结构
三、课时建议
第一节 共价键 2课时
第二节 分子的立体结构 3课时
第三节 分子的性质 3课时
复习与机动 2课时
第一节共价键
一、教学设计
在化学2中学习了化学键的初步知识，知道了离子键和共价键的形成过程。
本节将在电子云和原子轨道等概念基础上继续学习共价键的知识，包括共价键的主要类型σ键和π键，以及键能、键长、键角等知识。
教学时要注意运用图片引导学生形象思维，理解σ键和π键的特征；充分利用数据和具体例子帮助学生理解键能、键长、键角等与简单分子的某些性质的关系。
教学重点：
1.σ键和π键的特征和性质；
2.用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。
教学难点：
1.σ键和π键的特征；
2.键角。
具体教学建议：
1.可以通过制作原子轨道模型的方式来帮助学生理解σ键和π键的特征。
2.可以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。
3.键角是本节的一个难点，可以介绍一些学生比较熟悉的分子的键角，如CO2、H2O、CH4、NH3等，并引出共价键具有方向性。
介绍键角时不要求对具体角度做解释，留待下一节继续学习。
4.关于等电子原理，只需以教科书上的CO和N2为例，简单介绍等电子原理的概念即可。
还可例举CH4和NH4+，但不要做太多的扩展。
教学方案参考
【方案Ⅰ】制作模型学习σ键和π键
创设问题情景：
〔1〕复习以NaCl为代表的离子键的形成过程；〔2〕复习共价键的概念。
提出问题：
〔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？
制作模型：
学生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键的成键过程，体会σ键可以旋转而π键不能旋转。
归纳总结：
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。
π键是电子云采取“肩并肩”的方式重叠，π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。
反思与评价：
组织学生完成教科书中的“科学探究”。
【方案Ⅱ】利用表格与数据学习键能与键长
提出问题：
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≡N键比断开F—F键困难。
阅读与思考：
认真阅读教科书中的表2-1，了解一些共价键的键能，并思考以下问题：
〔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？
〔3〕完成“思考与交流”中的第1、2题。
归纳总结：
在上述学习活动的基础上，归纳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，意味着该化学键越稳定。
创设问题情景：
共价键的强度还有一种描述方法，即用键长来描述，认真阅读教科书中的表2-2，结合键能的概念，你认为键长是什么？
它怎样描述共价键的强度？
讨论与总结：
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。
【方案Ⅲ】制作模型学习键角
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。
制作模型：
利用泡沫塑料、彩泥、牙签等材料制作CO2、H2O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：
知道了键角，就能确定分子在空间的形状，键角是描述分子空间立体结构的重要参数。
例如，在CO2中，∠OCO为180°，所以CO2为直线形分子；而在H2O中，∠HOH为105°，故H2O为角形分子。
反思与评价：
完成下表。
二、活动建议
【科学探究】
1.
2.
3.乙烷的分子中，有一个碳碳σ键和六个碳氢σ键；乙烯分子中，有一个碳碳σ键和一个碳碳π键，还有四个碳氢σ键；乙炔分子中有一个碳碳σ键和两个碳碳π键，还有两个碳氢σ键。
三、问题交流
【学与问】
【思考与交流】
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键的键能依次增大，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、O2、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。
四、习题参考答案
1.〔略〕
2.氧原子最外层有6个电子，还差两个电子到达8e-稳定结构，氢原子只有一个电子，差一个电子到达2e-稳定结构，所以一个氧原子只能与两个氢原子成键，氢气和氧气化合生成的分子为H2O。
3.二氧化碳的结构为O=C=O，所以其分子中有两个碳氧σ键和两个碳氧π键。
4.键能和键长都是对共价键稳定程度的描述，Cl2、Br2、I2的键能依次下降，键长依次增大，说明Cl2、Br22、I2分子中的共价键的牢固程度依次减弱。
5.键能数据说明，N≡N键能大于N—N键能的三倍，N≡N键能大于N—N键能的两倍；而C=C键能却小于C—C键能的三倍，C=C键能小于C—C键能的两倍，说明乙烯和乙炔中的π键不牢固，容易被试剂进攻，故易发生加成反应。
而氮分子中N≡N非常牢固，所以氮分子不易发生加成反应。
6.
〔注：
此题的键长数据和热分解温度，需要通过查阅课外资料获得〕
第二节分子的立体结构
一、教学设计
本节以三原子、四原子和五原子分子的立体结构模型为例，介绍典型分子的立体结构；然后从价层电子对互斥模型和杂化轨道理论解释分子结构的多样性和复杂性，并根据上述理论判断简单分子或离子的构型；最后，介绍配合物的概念、成键的条件和表示方法。
教学重点：
1.分子的立体结构；
2.价层电子对互斥模型、杂化轨道理论和配位键。
教学难点：
1.分子的立体结构；
2.价层电子对互斥模型、杂化轨道理论。
具体教学建议：
1.从H、C、N、O的原子结构，依据共价键的饱和性和方向性，用电子式、结构式描述CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子结构，为学习本节课的内容做好知识准备。
由CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的球棍模型〔或比例模型〕，对照其电子式采取比照的方法，引导学生对中心原子的共用电子对和未成键电子对与空间结构的关系进行分类，并用下表形式进行归纳。
经分析、比较可知，由于中心原子的孤对电子对占有一定的空间，对其他成键电子对存在排斥力，影响其分子的空间结构——建立价层电子对互斥模型理论。
进而应用该理论判断简单分子或离子的构型，认识多原子分子的立体结构。
2.介绍杂化轨道理论时，可以从甲烷分子中碳原子的价电子构型2s22p2及3个2p轨道相互垂直，对照甲烷分子正四面体结构，引出问题——如何解释甲烷正四面体空间结构？
由于甲烷分子中的4个C—H键是等同的，键角皆为109°28′，由此推出：
碳原子具有与4个氢原子电子云重叠的完全相同的4个轨道，进而引入sp3杂化轨道——杂化轨道理论。
除sp3杂化轨道外，还有sp2杂化轨道和sp杂化轨道。
结合价层电子对互斥模型理论，下表列举了一些多原子分子中心原子的杂化轨道类型。
*杂化轨道数：
中心原子的孤对电子对数与相连的其他原子个数之和。
3. 介绍配合物理论时，通过观察CuSO4、CuCl2·2H2O、CuBr2等固体及其水溶液颜色的实验，分析得知天蓝色的物质——四水合铜离子，探究其结构，由孤对电子对和空轨道形成的配位键，引出配位键和配合物的概念。
再通过形成［Cu（NH3）4］2+和［Fe（SCN）］2+的实验，进一步介绍一些简单配合物及其成键情况。
教学方案参考
【方案Ⅰ】模型探究学习分子空间结构
创设问题情景：
展示CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子的球棍模型〔或比例模型〕，提出问题：
〔1〕什么是分子的空间结构？
〔2〕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？
讨论交流：
从H、C、N、O的原子结构〔写出电子式〕，依据共价键的饱和性和方向性，讨论H、C、N、O的原子分别可形成1、4、3、2个共价键，并用电子式、结构式描述CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子结构。
模型探究：
由CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的球棍模型〔或比例模型〕，对照其电子式，运用分类、比照的方法，分析结构不同的原因。
引导学生得出由于中心原子的孤对电子对占有一定的空间，对其他成键电子对存在排斥力，影响其分子的空间结构——引出价层电子对互斥模型理论。
进一步用表格形式进行分类、归纳〔参见具体教学建议1中的表格〕。
应用反馈：
应用该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。
【方案Ⅱ】问题探究学习杂化轨道理论
提出问题：
课前提出要解决的问题，由学生自学并制定活动方案。
〔1〕甲烷分子中碳原子的价电子构型为2s22p2，而碳原子的3个2p轨道相互垂直，对照甲烷分子正四面体结构，为什么甲烷分子中的4个C—H键是等同的，键角皆为109°28′？
〔2〕氨分子的空间结构为三角锥形，键角为107°18′，结合氢离子形成铵根离子后的空间结构却是正四面体，为什么铵根离子中的4个N—H键是等同的，键角皆为109°28′？
阅读与思考：
〔1〕阅读教科书相关内容及一些相关的课外资料，理解及解决上述相关问题，并把发现的问题记录下来供课堂讨论；〔2〕结合价层电子对互斥模型理论，分析CH4、NH3及NH+4等分子或离子成键情况，归纳总结出轨道杂化理论。
讨论交流：
应用轨道杂化理论，探究下表中分子的立体结构。
总结评价：
引导学生分析、归纳、总结多原子分子立体结构的判断规律，完成下表。
【方案Ⅲ】实验探究学习配合物理论
实验探究：
通过［实验2-1］引导学生观察、分析、归纳实验现象。
归纳总结：
由NaCl、K2SO4、KBr的水溶液呈无色，得知Na+、K+、Cl-、Br-、SO42-等离子为无色。
而CuSO4、CuCl2·2H2O、CuBr2水溶液呈天蓝色，进而分析水分子和铜离子的结构，得出水合铜离子的结构［Cu（H2O）4］2+，引出配位键、配位化合物的概念。
可归纳配位键形成的条件：
“电子对给予体”——含有孤对电子对和“接受体”——含有空轨道。
进一步探究：
除水外是否还有其他电子给予体？
结合［实验2－2］、［实验2－3］引出氨分子、硫氰酸根离子……并说明过渡金属离子对多种配位体具有很强的结合力，因此过渡金属配合物比主族金属配合物多。
由［Cu（H2O）4］2+到［Cu（NH3）4］2+，可以探讨配位键强度的大小及络合物的稳定性。
可增加在［Cu（NH3）4］2+溶液中滴加酸液实验，观察溶液的颜色变化。
这是由于［Cu（NH3）4］2+的配位键被破坏，氨分子与氢离子结合。
归纳小结：
结合探究过程引导学生书写相关的化学方程式〔或离子方程式〕，并用结构式表示相关的配离子。
如：
Cu（OH）2+4NH3==［Cu（NH3）4］2++2OH-
Fe3++SCN-==［Fe（SCN）］2+
用结构式表示［Cu（H2O）4］2+和［Cu（NH3）4］2+：
二、活动建议
【实验2-1】
分别取少量固体〔约0.1g〕置于3mL的蒸馏水中，振荡使其溶解，溶液的颜色见教学方案参考【方案Ⅰ】。
【实验2-2】
1.取1mL5%CuSO4溶液，滴加稀氨水，首先形成难溶的沉淀物；继续滴加氨水，难溶物溶解，得到深蓝色溶液。
2.向上述溶液中，加入2mL无水乙醇，析出深蓝色的晶体。
【实验2-3】
三价铁离子〔Fe3+〕与硫氰酸根离子〔SCN-〕反应，生成了血红色的配离子［Fe〔SCN〕］2+，可用检验Fe3+的存在。
Fe3++SCN-==［Fe（SCN）］2+
【科学探究】
2.
3.HCN中的C为sp杂化；CH2O中的C为sp2杂化。
4.HCN分子中有2个σ键和2个π键，即C—H和C—N之间各有1个σ键，另外，C—N之间还有2个π键；甲醛分子中C—H之间有2个σ键，C—O之间有1个σ键和1个π键。
【实践活动】
1.由教师从网站acdlabs/下载ChemSketch8.0Freeware程序，并由教师安装后帮助学生打开该程序的“ChemsketchWindow”和“ACD/3D”两个界面，然后根据教科书上的操作步骤就可以制作分子的立体结构模型。
2.〔略〕
三、问题交流
【思考与交流】
根据各分子或离子的电子式和结构式，分析中心原子的孤对电子对数，依据中心原子连接的原子数和孤对电子对数，确定VSEPR模型如下表。
注：
阴影小球为孤对电子对。
四、习题参考答案
1.
2.在乙炔分子中，2个碳原子各以1个sp杂化轨道与氢原子形成1个碳氢σ键，同时又各以其另1个sp杂化轨道形成1个碳碳σ键，除此之外，每个碳原子通过2个未参加杂化的p轨道〔相互垂直〕形成了2个π键，因此，乙炔的三键中有1个σ键和2个π键。
3. 甲醛分子的立体结构：
碳原子采取sp2杂化，甲醛分子中有2个C—Hσ键，而C—O之间有1个σ键和1个π键。
4.氢离子接受水分子中氧原子上的孤对电子以配位键形成H3O+，电子对给予体是H2O，接受体是H+。
5.银离子与氯离子形成难溶的氯化银沉淀。
加入氨水后，银离子接受氨分子中氮原子给出的孤对电子以配位键形成［Ag〔NH3〕2］+，由于生成了可溶性的［Ag〔NH3〕2］+，继续加入氨水时氯化银就溶解了。
第三节分子的性质
一、教学设计
本节是在学习了共价键和分子的立体结构的基础上，进一步来认识分子的一些性质，包括共价键的极性和非极性，并由此引出一些共价分子的性质及其应用；范德华力、氢键及其对物质性质的影响，特别是物质的熔沸点及溶解性等；无机含氧酸分子的酸性等。
教学时要注意引导学生运用“物质结构决定物质性质，性质反映结构”的观念来理解和解释分子的性质。
教学重点：
1.极性分子和非极性分子；
2.分子间作用力、氢键及其对物质性质的影响。
教学难点：
1.手性分子；
2.无机含氧酸分子的酸性。
具体教学建议：
1.教学过程中可先复习离子键、共价键和电负性等概念，再分析H2、Cl2、N2、HCl、H2O等分子中成键原子间共用电子对的偏移情况，帮助学生理解共价键的极性和非极性。
2.可用下表来表示共价键的极性与分子的极性的关系。
*分子中各键的向量和是否为零，可通过数学或物理学中的向量知识来确定。
3.关于范德华力的影响因素，建议只介绍两点：
一是通过观察教科书中的表2-4，得出分子的极性越大，范德华力越大；二是通过“学与问”，得出结构相似时，相对分子质量越大，范德华力越大。
4.“相似相溶”规则是个经验规则，不宜扩展太多，充分利用教科书中的例子，以及“思考与交流”中的问题，使学生体会到“相似相溶”的含义及应用即可。
学习“相似相溶”规则时注意应用极性分子、非极性分子、范德华力及氢键等知识；在组织“思考与交流”时，可以结合实验。
5.可以根据教科书中的图2-38制作模型的方式帮助学生理解分子的“手性”及“手性分子”的概念；通过一些例子了解“手性分子”在生命科学中的应用，体会化学科学对人类生活和社会发展的奉献。
6.判断无机含氧酸分子的酸性强弱，是物质结构影响物质化学性质的一个例子，进一步加深“物质结构决定物质性质，性质反映结构”的观念。
教学方案参考
【方案Ⅰ】问题解决学习键的极性和分子的极性
创设问题情景：
〔1〕复习共价键的概念；〔2〕复习电负性的概念；〔3〕写出H2、Cl2、N2、HCl、H2的电子式。
提出问题：
由相同或不同原子形成的共价键，共用电子在两原子间
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