精品新人教版选修三高中化学22分子的立体构型第二课时优质课教案Word文件下载.docx

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2进一步了解有机化合物中碳的成键特征

3能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型

过程

方法

1、采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学

2、培养学生分析、归纳、综合的能力和空间想象能力

情感

态度

价值观

重点

杂化轨道理论的要点

难点

杂化轨道理论

知

识

结

构

板

书

设

计

三、杂化轨道理论简介

1、杂化的概念：

在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫杂化轨道。

2、杂化轨道的类型：

（1）p3杂化：

1个轨道和3个p轨道会发生混杂，得到4个相同的轨道，夹角109°

28′，称为p3杂化轨道。

空间结构：

空间正四面体或V型、三角锥型。

（2）p2杂化：

同一个原子的一个轨道与两个p轨道进行杂化组合为p2杂化轨道。

p2杂化轨道间的夹角是120°

，分子的几何构型为平面正三角形。

（3）p杂化：

同一原子中-p杂化成新轨道：

一个轨道和一个p轨道杂化组合成两个新的p杂化轨道。

p杂化：

夹角为180°

的直线形杂化轨道，

3、ABm杂化类型的判断

公式：

电子对数=

教学过程

教学步骤、内容

教学方法、手段、师生活动

[复习]共价键类型：

σ、π键，价层电子对互斥模型。

[质疑]我们已经知道，甲烷分子呈正四面体形结构，它的4个C--H键的键长相同，H—C--H的键角为109～28°

。

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π键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2轨道，用它们跟4个氢原子的原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。

为什么？

［讲］碳原子具有四个完全相同的轨道与四个氢原子的电子云重叠成键。

［引入］碳原子的价电子构型222p2，是由一个2轨道和三个2p轨道组成的，为什么有这四个相同的轨道呢？

为了解释这个构型Pg提出了杂化轨道理论。

[板书]三、杂化轨道理论简介

[讲]杂化轨道理论是一种价键理论，是鲍林为了解释分子的立体结构提出的。

为了解决甲烷分子四面体构型，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2轨道和3个2p轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，却得到4个相同的轨道，夹角109°

28′，称为p3杂化轨道，表示这4个轨道是由1个轨道和3个p轨道杂化形成的。

当碳原子跟4个氢原子结合时，碳原子以4个p3杂化轨道分别与4个氢原子的轨道重叠，形成4个C--Hσ键，因此呈正四面体的分子构型。

［投影］

［讲］杂化轨道理论认为：

在形成分子时，通常存在激发、杂化、轨道重叠等过程。

但应注意，原子轨道的杂化，只有在形成分子的过程中才会发生，而孤立的原子是不可能发生杂化的。

同时只有能量相近的原子轨道才能发生杂化，而1轨道与2p轨道由于能量相差较大，它是不能发生杂化的。

［讲］我们需要格外注意的是，杂化轨道只用于形成σ键或者用容纳孤对电子剩余的p轨道可以形成π键

[投影]p3杂化轨道

[板书]2、杂化轨道的类型：

[讲]价层电子对互斥模型时我们知道，H20和NH3的VSEPR模型跟甲烷分子一样，也是四面体形的，因此它们的中心原子也是采取p3杂化的。

所不同的是，水分子的氧原子的p3杂化轨道有2个是由孤对电子占据的，而氨分子的氮原子的p3杂化轨道有1个由孤对电子占据。

[板书]空间结构：

［讲］凡属于VESPR模型的AY4的分子中心原子A都采取p3杂化类型。

例如CH4、NH3、H2O等。

其中像CH4这类与中心原子键合的是同一种原子，因此分子呈高度对称的正四面体构型，其中的4个p3杂化轨道自然没有差别，这种杂化类型叫做等性杂化。

而像NH3、H2O这类物质的中心原子的4个p3杂化轨道用于构建不同的σ键或孤对电子，这个的4个杂化轨道显然有差别，叫做不等性杂化，

[讲]除p3杂化轨道外，还有p杂化轨道和p2杂化轨道。

p2杂化轨道由1个轨道和2个p轨道杂化而得。

[板书]

（2）p2杂化：

[板书]p2杂化轨道间的夹角是120°

[投影]

[讲]应当注意的是，杂化过程中还有未参与杂化的p轨道，可用于形成π键，而杂化轨道只用于形成σ键或者用容纳未参与成键的孤对电子。

而没有填充电子的空轨道一般都不参与杂化。

［讲］乙烯分子中的碳原子的原子轨道采用p2杂化。

其中两个碳原子间各用一个p2杂化轨道形成σ键，用两个p2杂化轨道与氢原子形成σ键，两个碳原子各用一个未参加杂化的2p原子轨道形成Π键。

［讲］苯环分子中的碳原子的原子轨道采用了p2杂化。

每个碳原子上的三个p2杂化轨道分别与两个相邻的碳原子和一个氢原子形成三个σ键并形成六碳环，每个碳原子上的未杂化2p轨道采用“肩并肩”的方式重叠形成大Π键。

大Π键的形成使苯环上的所用原子处于同一平面，且结构稳定。

［讲］p杂化轨道由1个轨道和1个p轨道杂化而得

[板书]（3）p杂化：

[板书]p杂化：

的直线形杂化轨道，

［讲］杂化轨道成键时，要满足化学键间最小排斥原理，键与键间的排斥力大小决定于键的方向，即决定于杂化轨道间的夹角。

由于键角越大化学键之间的排斥能越小，对p杂化说，当键角为180时，其排拆力最小，所以p杂化轨道成键时分子呈直线形；

对p2杂化说，当键角为120时，其排斥力最小，所以p2杂化轨道成键时，分子呈平面三角形。

由于杂化轨道类型不同，杂化轨道夹角也不相同，其成键时键角也不相同，故杂化轨道的类型与分子的空间构型有关。

［讲］为了清晰的表示出成键电子和孤对电子，更有利的解释物质空间构型的关系，我们引入了路易斯式。

路易斯结构式是用短线表示键合电子，小黑点表示未键合的价电子的结构式。

[投影]

[科学探究]1、写出HCN分子和CH20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HCN分子和CH20分子的中心原子的杂化类型。

4．分析HCN分子和CH2O分子中的π键。

[汇报]1、

2、直线型平面三角型

3、p杂化p2杂化

4、

HCN分子中有2个σ键和2个Π键，即C-H和C-N之间各有一个σ键，另外C-N之间有两个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

［板书］3、ABm杂化类型的判断

电子对数

=

［讲］在上述公式使用时，电荷为正值时，取负号，电荷为负值时，取正号。

当配位原子为氧原子或硫原子时，成键电子数为零。

［投影小结］

电子对数

2

3

4

杂化类型

p

Sp2

Sp3

［讲］例如，SO2电子对数为（6+0）/2=3,为p2杂化。

［小结］无论是价层电子对互斥理论还是杂化轨道理论，我们都是为了合理的解释分子的空间构型，

杂化轨道数目

杂化轨道间的夹角

空间构型

实例

Sp

180°

直线

BC2

120°

平面三角形

BF3

109°

28′

四面体形

CH4

教学回顾：