最新高中化学高二化学分子结构与性质 精品.docx

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第二章分子结构与性质

教材分析：

本章比较系统的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。

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已有知识的基础上，运用的第一章学过的电子云和原子轨道的概念进一步认识和理解共价键，通过电子云图象的方式很形象、生动的引出了共价键的主要类型σ键和π键，以及它们的差别，并用一个“科学探究”让学生自主的进一步认识σ键和π键。

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间给出了三原子、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”来判断简单分子和离子的立体结构。

在介绍这两个理论时要求比较低，文字叙述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。

在第三节分子的性质中，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，对其它五个问题进行的阐述都运用了前面的已有知识，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；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

第一节共价键

第一课时

教学目标：

1、复习化学键的概念，能用电子式表示常见物质的离子键或共价键的形成过程。

2、知道共价键的主要类型δ键和π键。

3、说出δ键和π键的明显差别和一般规律。

教学重点、难点：

价层电子对互斥模型

教学过程：

[复习引入]

NaCl、HCl的形成过程

[设问]

前面学习了电子云和轨道理论，对于HCl中H、Cl原子形成共价键时，电子云如何重叠？

例：

H2的形成

[讲解、小结]

[板书]

1、δ键：

（以“头碰头”重叠形式）

a、特征：

以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键的图形不变，轴对称图形。

b、种类：

S-Sδ键S-Pδ键P-Pδ键

[过渡]

P电子和P电子除能形成δ键外，还能形成π键

[板书]

2、π键

[讲解]

a.特征：

每个π键的电子云有两块组成，分别位于有两原子核构成平面的两侧，如果以它们之间包含原子核的平面镜面，它们互为镜像，这种特征称为镜像对称。

3、δ键和π键比较

①重叠方式δ键：

头碰头π键：

肩并肩

②δ键比π键的强度较大

③成键电子：

δ键S-SS-PP-Pπ键P-P

④δ键成单键π键成双键、叁键（双键中含有一个δ键和一个π键，叁键中含有一个δ键和两个π键）

４．共价键的特征

饱和性、方向性

[练习]

1．下列关于化学键的说法不正确的是

A．化学键是一种作用力

B．化学键可以是原子间作用力，也可以是离子间作用力

C．化学键存在于分子内部

D．化学键存在于分子之间

2．对δ键的认识不正确的是

A．δ键不属于共价键，是另一种化学键

B．S-Sδ键与S-Pδ键的对称性相同

C．分子中含有共价键，则至少含有一个δ键

D．含有π键的化合物与只含δ键的化合物的化学性质不同

3．下列物质中，属于共价化合物的是

A．I2B．BaCl2C．H2SO4D．NaOH

4．下列化合物中，属于离子化合物的是

A．KNO3B．BeClC．KO2D．H2O2

5．写出下列物质的电子式。

H2、N2、HCl、H2O

６．用电子式表示下列化合物的形成过程

　HCl、NaBr、MgF2、Na2S、CO2

第二课时

教学目标：

1、认识键能、键长、键角等键参数的概念

2、能用键参数――键能、键长、键角说明简单分子的某些性质

3、知道等电子原理，结合实例说明“等电子原理的应用”

教学难点、重点：

键参数的概念，等电子原理

教学过程：

创设问题情境

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

学生讨论

小结：

引入键能的定义

板书

二、键参数

１、键能

①概念：

气态基态原子形成１mol化学键所释放出的最低能量。

②单位：

kＪ／mol

［生阅读书33页，表2-1］

回答：

键能大小与键的强度的关系？

（键能越大，化学键越稳定，越不易断裂）

　　　键能化学反应的能量变化的关系？

（键能越大，形成化学键放出的能量越大）

①键能越大，形成化学键放出的能量越大，化学键越稳定。

［过渡］

２、键长

①概念：

形成共价键的两原子间的核间距

②单位：

１pm（１pm＝10-12m）

③键长越短，共价键越牢固，形成的物质越稳定

［设问］

多原子分子的形状如何？

就必须要了解多原子分子中两共价键之间的夹角。

3、键角：

多原子分子中的两个共价键之间的夹角。

例如：

CO2结构为Ｏ＝Ｃ＝Ｏ，键角为１８０°，为直线形分子。

　H2O　键角１０５°Ｖ形

CH4　键角１０９°２８′正四面体

［小结］

键能、键长、键角是共价键的三个参数

键能、键长决定了共价键的稳定性；键长、键角决定了分子的空间构型。

［板书］

三、等电子原理

１、等电子体：

原子数相同，价电子数也相同的微粒。

　　如：

CO和N2，CH4和NH4+＋

２、等电子体性质相似

［阅读课本表２－３］

［小结］

师与生共同总结本节课内容。

［练习］

1、下列说法中，错误的是

Ａ．键长越长，化学键越牢固

Ｂ．成键原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固

Ｃ．对双原子分子来讲，键能越大，含有该键的分子越稳定

Ｄ．原子间通过共用电子对所形成的化学键叫共价键

2、能够用键能解释的是

Ａ．氮气的化学性质比氧气稳定

Ｂ．常温常压下，溴呈液体，碘为固体

Ｃ．稀有气体一般很难发生化学反应

Ｄ．硝酸易挥发，硫酸难挥发

3、与NO3-互为等电子体的是

Ａ．SO3　Ｂ．BF3　　Ｃ．CH4　Ｄ．NO2

4、根据等电子原理，下列分子或离子与SO42-有相似结构的是

A．PCl5　B．CCl4　C．NF3　D．N2

5、根据课本中有关键能的数据，计算下列反应中的能量变化：

N2（g）+3H2（g）====2NH3（g）；△H=

2H2（g）+O2（g）===2H2O（g）；△H=

第二节分子的立体结构

第一课时

教学目标：

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；

4、培养学生严谨认真的科学态度和空间想象能力。

重点难点：

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

教学过程

创设问题情境：

1、阅读课本P37-40内容；

2、展示CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4分子的球辊模型（或比例模型）；

3、提出问题：

⑴什么是分子的空间结构？

⑵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]

1、写出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的电子式和结构式；

2、讨论H、C、N、O原子分别可以形成几个共价键；

3、根据电子式、结构式描述CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的分子结构。

[模型探究]

由CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的球辊模型，分析结构不同的原因。

[引导交流]

引导学生得出由于中心原子的孤对电子占有一定的空间，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（VSEPRmodels）

[讲解分析]价层电子对互斥模型

把分子分成两大类：

一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键。

如CO2、CH2O、CH4等分子中的C原子。

它们的立体结构可用中心原子周围的原子数来预测，概括如下：

ABn

立体结构

范例

n=2

直线型

CO2

n=3

平面三角形

CH2O

n=4

正四面体型

CH4

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中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。

因而H2O分子呈V型，NH3分子呈三角锥型。

（如图）课本P40。

[应用反馈]

应用VSEPR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。

化学式

中心原子含有孤对电子对数

中心原子结合的原子数

空间构型

H2S

2

2

V形

NH2-

2

2

V形

BF3

0

3

正三角形

CHCl3

0

4

四面体

SiF4

0

4

正四面体

[练习]：

1、下列物质中，分子的立体结构与水分子相似的是

A、CO2B、H2SC、PCl3D、SiCl4

2、下列分子的立体结构，其中属于直线型分子的是

A、H2OB、CO2C、C2H2D、P4

3、写出你所知道的分子具有以下形状的物质的化学式，并指出它们分子中的键角分别是多少？

①直线形

②平面三角形

③三角锥形

④正四面体

4、下列分子中，各原子均处于同一平面上的是

A、NH3B、CCl4C、H2OD、CH2O

5、下列分子的结构中，原子的最外层电子不都满足8电子稳定结构的是

A、CO2B、PCl3C、CCl4D、NO2

6、下列分子或离子的中心原子，带有一对孤对电子的是

A、XeO4B、BeCl2C、CH4D、PCl3

7、为了解释和预测分子的空间构型，科学家在归纳了许多已知的分子空间构型的基础上，提出了一种十分简单的理论模型——价层电子对互斥模型。

这种模型把分子分成两类：

一类是；另一类是。

BF3和NF3都是四个原子的分子，BF3的中心原子是，NF3的中心原子是；BF3分子的立体构型是平面三角形，而NF3分子的立体构型是三角锥形的原因是

。

8、用价层电子对互斥模型推测下列分子或离子的空间构型。

BeCl2；SCl2；SO32-；SF6

第二课时

教学目标

1、认识杂化轨道理论的要点

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

4、采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学

5、培养学生分析、归纳、综合的能力和空间想象能力

教学重点：

杂化轨道理论的要点

教学难点：

分子的立体结构，杂化轨道理论

教学过程：

碳的价电子构型是什么样的？

甲烷的分子模型表明是空间正四面体，分子中的C—H键是等同的，键角是118°28′。

说明什么？

[结论]

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。

师：

碳原子的价电子构型2s22p2，是由一个2s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Pauling提出了杂化轨道理论。

板书：

三、杂化轨道理论

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。

[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杂化轨道外，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。

[讨论交流]：

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

[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。

化学式

中心原子孤对电子对数

杂化轨道数

杂化轨道类型

分子结构

CH4

C2H4

BF3

CH2O

C2H2

[讨论]：

怎样判断有几个轨道参与了杂化？

（提示：

原子个数）

[结论]：

中心原子的孤对电子对数与相连的其他原子数之和，就是杂化轨道数。

[讨论总结]：

三种杂化轨道的轨道形状，SP杂化夹角为180°的直线型杂化轨道，SP2杂化轨道为120°的平面三角形，SP3杂化轨道为118°28′的正四面体构型。

[科学探究]：

课本42页

[小结]：

HCN中C原子以sp杂化，CH2O中C原子以sp2杂化；HCN中含有2个σ键和2π键；CH2O中含有3σ键和1个π键

练习：

1、下列分子中心原子是sp2杂化的是

A、PBr3B、CH4C、BF3D、H2O

2、关于原子轨道的说法正确的是

A、凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体

B、CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的

C、sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相近的新轨道

D、凡AB3型的共价化合物，其中中心原子A均采用sp3杂化轨道成键

3、用Pauling的杂化轨道理论解释甲烷分子的四面体结构，下列说法不正确的是

A、C原子的四个杂化轨道的能量一样

B、C原子的sp3杂化轨道之间夹角一样

C、C原子的4个价电子分别占据4个sp3杂化轨道

D、C原子有1个sp3杂化轨道由孤对电子占据

4、下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较，得出结论正确的是

A、sp杂化轨道的夹角最大

B、sp2杂化轨道的夹角最大

C、sp3杂化轨道的夹角最大

D、sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等

5、乙烯分子中含有4个C—H和1个C=C双键，6个原子在同一平面上。

下列关于乙烯分子的成键情况分析正确的是

A、每个C原子的2s轨道与2p轨道杂化，形成两个sp杂化轨道

B、每个C原子的1个2s轨道与2个2p轨道杂化，形成3个sp2杂化轨道

C、每个C原子的2s轨道与3个2p轨道杂化，形成4个sp3杂化轨道

D、每个C原子的3个价电子占据3个杂化轨道，1个价电子占据1个2p轨道

6、ClO-、ClO2-、ClO3-、ClO4-中Cl都是以sp3杂化轨道与O原子成键的，试推测下列微粒的立体结构

微粒

ClO-

ClO2-

ClO3-

ClO4-

立体结构

7、根据杂化轨道理论，请预测下列分子或离子的几何构型：

CO2，CO32-

H2S，PH3

8、为什么H2O分子的键角既不是90°也不是118°28′而是118.5°？

第三课时

教学目标

1、配位键、配位化合物的概念

2、配位键、配位化合物的表示方法

3、采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学

4、培养学生分析、归纳、综合的能力

教学重点

配位键、配位化合物的概念

教学难点

配位键、配位化合物的概念

教学过程

[创设问题情景]

什么是配位键？

配位键如何表示？

配位化合物的概念？

学生阅读教材，然后讨论交流。

1、配位键

⑴概念

共用电子对由一个原子单方向提供给另一原子共用所形成的共价键。

⑵表示

AB

电子对给予体电子对接受体

⑶条件：

其中一个原子必须提供孤对电子。

另一原子必须能接受孤对电子轨道。

[提问]举出含有配位键的离子或分子

举例：

H3O+

NH4+

[过渡]什么是配位化合物呢？

[讲解]金属离子或原子与某些分子或离子以配位键结合而形成的化合物称为配合物。

[过渡]配位化合物如何命名？

[讲解]硫酸四氨合铜

[学生练习命名]

[Cu（NH3）4]Cl2

K3[Fe（SCN）6]

Na3[AlF6]

[小结]

本节主要讲述了配位键和配位化合物。

[练习]

1、铵根离子中存在的化学键类型按离子键、共价键和配位键分类，应含有

A、离子键和共价键B、离子键和配位键

C、配位键和共价键D、离子键

2、下列属于配合物的是

A、NH4ClB、Na2CO3.10H2O

C、CuSO4.5H2OD、Co（NH3）6Cl3

3、下列分子或离子中，能提供孤对电子与某些金属离子形成配位键的是

H2O

NH3

F—

CN—

CO

A、

B、

C、

D、

4、配合物在许多方面有着广泛的应用。

下列叙述不正确的是

A、以Mg2+为中心的大环配合物叶绿素能催化光合作用。

B、Fe2+的卟啉配合物是输送O2的血红素。

C、[Ag（NH3）2]+是化学镀银的有效成分。

D、向溶液中逐滴加入氨水，可除去硫酸锌溶液中的Cu2+。

5．下列微粒：

①H3O+②NH4+③CH3COO-④NH3⑤CH4中含有配位键的是

A、①②B、①③C、④⑤D、②④

6．亚硝酸根NO2-作为配体，有两种方式。

其一是氮原子提供孤对电子与中心原子配位；另一是氧原子提供孤对电子与中心原子配位。

前者称为硝基，后者称为亚硝酸根。

[Co（NH3）5NO2]Cl2就有两种存在形式，试画出这两种形式的配离子的结

第三节分子的性质

第一课时

教学目标

1、了解极性共价键和非极性共价键；

2、结合常见物质分子立体结构，判断极性分子和非极性分子；

3、培养学生分析问题、解决问题的能力和严谨认真的科学态度。

重点、难点

多原子分子中，极性分子和非极性分子的判断。

教学过程

创设问题情境：

①如何理解共价键、极性键和非极性键的概念；

②如何理解电负性概念；

③写出H2、Cl2、N2、HCl、CO2、H2O的电子式。

提出问题：

由相同或不同原子形成的共价键、共用电子对在两原子出现的机会是否相同？

讨论与归纳：

通过学生的观察、思考、讨论。

一般说来，同种原子形成的共价键中的电子对不发生偏移，是非极性键。

而由不同原子形成的共价键，电子对会发生偏移，是极性键。

提出问题：

（1）共价键有极性和非极性；分子是否也有极性和非极性？

（2）由非极性键形成的分子中，正电荷的中心和负电荷的中心怎样分布？

是否重合？

（3）由极性键形成的分子中，怎样找正电荷的中心和负电荷的中心？

讨论交流：

利用教科书提供的例子，以小组合作学习的形式借助图示以及数学或物理中学习过的向量合成方法，讨论、研究判断分子极性的方法。

总结归纳：

（1）由极性键形成的双原子、多原子分子，其正电中心和负电中心重合，所以都是非极性分子。

如：

H2、N2、C60、P4。

（2）含极性键的分子有没有极性，必须依据分子中极性键的极性向量和是否等于零而定。

当分子中各个键的极性的向量和等于零时，是非极性分子。

如：

CO2、BF3、CCl4。

当分子中各个键的极性向量和不等于零时，是极性分子。

如：

HCl、NH3、H2O。

（3）引导学生完成下列表格

分子

共价键的极性

分子中正负

电荷中心

结论

举例

同核双原子分子

非极性键

重合

非极性分子

H2、N2、O2

异核双原子分子

极性键

不重合

极性分子

CO、HF、HCl

异核多原子分子

分子中各键的向量和为零

重合

非极性分子

CO2、BF3、CH4

分子中各键的向量和不为零

不重合

极性分子

H2O、NH3、CH3Cl

一般规律：

a．以极性键结合成的双原子分子是极性分子。

如：

HCl、HF、HBr

b．以非极性键结合成的双原子分子或多原子分子是非极性分子。

如：

O2、H2、P4、C60。

c．以极性键结合的多原子分子，有的是极性分子也有的是非极性分子。

d．在多原子分子中，中心原子上价电子都用于形成共价键，而周围的原子是相同的原子，一般是非极性分子。

练习：

1、下列说法中不正确的是

A、共价化合物中不可能含有离子键

B、有共价键的化合物，不一定是共价化合物

C、离子化合物中可能存在共价键

D、原子以极性键结合的分子，肯定是极性分子

2、以极性键结合的多原子分子，分子是否有极性取决于分子的空间构型。

下列分子属极性分子的是

A、H2OB、CO2C、BCl3D、NH3

3、下列各分子中所有原子都满足最外层8电子稳定结构且共用电子对发生偏移的是

A、BeCl2B、PCl3C、PCl5D、N2

4、分子有极性分子和非极性分子之分。

下列对极性分子和非极性分子的认识正确的是

A、只含非极性键的分子一定是非极性分子

B、含有极性键的分子一定是极性分子

C、非极性分子一定含有非极性键

D、极性分子一定含有极性键

5、请指出表中分子的空间构型，判断其中哪些属于极性分子，哪些属于非极性分子，并与同学讨论你的判断方法。

分子

空间构型

分子有无极性

分子

空间构型

分子有无极性

O2

HF

CO2

H2O

BF3

NH3

CCl4

6、根据下列要求，各用电子式表示一实例：

（1）、只含有极性键并有一对孤对电子的分子

；

（2）、只含有离子键、极性共价键的物质

；

（3）、只含有极性共价键、常温下为液态的非极性分子

。

7、二氯乙烯的同分异构体有非极性分子和极性分子两种，其中属于极性分子的结构简式是；属于非极性分子的结构简式是。

8、已知化合物B4F4中每个硼原子结合一个氟原子，且任意两个硼原子间的距离相等，试画出B4F4的空间构型，并分析该分子的极性。

第二课时

教学目标

1、范德华力、氢键及其对物质性质的影响

2、能举例说明化学键和分子间作用力的区别

3、例举含有氢键的物质

4、采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学

5、培养学生分析、归纳、综合的能力

教学重点

分子间作用力、氢键及其对物质性质的影响

教学难点

分子间作用力、氢键及其对物质性质的影响

教学过程

[创设问题情景]

气体在加压或降温时为什么会变成液体或固体？

学生联系实际生活中的水的结冰、气体的液化，讨论、交流。

[结论]

表明分子间存在着分子间作用力，且这种分子间作用力称为范德华力。

[思考与讨论]

仔细观察教科书中表2-4，结合分子结构的特点和数据，能得出什么结论