人教新课标 选修三 分子结构与性质 整章教案

2-1共价键【教学目标】之知识与技能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σ键和π键和σ键和π键的明显差别和一般规律3、能用键参数——键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质4、能举例说明“等电子原理”的含***义及应用【教学目标】之过程与方法1、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、运用类比、归纳、判断、推理的方法理清各概念的区别与联系，让学生熟悉掌握各知识点的共性和差异性【教学目标】之情感态度与价值观1、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【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】EQ\B\lc\{(\a\al(1、σ键和π键的特征,2、键角、等电子原理,))【教学方法】指导阅读法、讨论归纳法、讲练结合法、类比、制作模型等【课时安排】4课时第一课时【复习提问】EQ\B\lc\{(\a\al(1、分子中相邻原子之间是靠什么作用而结合在一起？这个作用叫什么？,2、什么是离子键？什么又是共价键？共价键的成键本质什么？,))一、共价键1、定义：原子间通过共用电子对形成的化学键【学与问】请用电子式表示H2、HCl、Cl2分子的形成过程【思考与交流】为什么不可能有H3、H2Cl、Cl3分子的形成？【讲解】按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋相反的电子配对成键，这就是共价键的“饱和性”。H原子、Cl原子都只有一个未成对电子，因而只能形成H2、HCl、Cl2分子，不能形成H3、H2Cl、Cl3分子【思考与交流】我们学过电子云，如何用电子云的概念来进一步理解共价键？2、价键理论【讲解】我们以H2分子为例来说明共价键是如何形成的【讲解】电子云在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，电子带负电，因而可以形象的说，核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁，把带正电的两个原子核“黏结”在一起了价键理论要点：EQ\B\lc\{(\a\al(⑴电子配对原理：两原子各自提供1个自旋方向相反的电子彼此配对,⑵最大重叠原理：两个原子轨道重叠部分越大，两核间电子的概率,密度越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定,))3、σ键⑴σ键的形成过程①s-sσ键的形成：成键原子的s电子“头碰头”重叠形成②s-pσ键的形成：成键原子的s电子与p电子“头碰头”重叠形成s轨道s轨道px轨道未成对电子的原子轨道相互靠拢原子轨道相互重叠形成共价键③p-pσ键的形成：成键原子的p电子与p电子“头碰头”重叠形成pxpx未成对电子的原子轨道相互靠拢原子轨道相互重叠形成共价键【问题探究】从σ键的三种形成方式来看，σ键是如何形成的？⑵σ键的形成方式：σ键是由成键原子的s电子或p电子沿轴方向“头碰头”重叠形成【问题探究】仔细观察σ键的电子云图，它们有什么共同特点？【讲解】以形成化学键的两原子核的连线作旋转操作，共价键的电子云图形不变，这种特征称为轴对称⑶σ键的特征：EQ\B\lc\{(\a\al(①轴对称,②稳定性较强（原子轨道重叠程度较大）,))⑷σ键的分类：EQ\B\lc\{(\a\al(①s－sσ键,②s－pσ键,③p－pσ键,))【思考与交流】两个原子的p轨道以“头碰头”的方式重叠而成的是σ键，那么，两个原子的p轨道以“头碰头”的方式重叠外，还有没有其他的重叠方式？如果有，那又是什么键？4、π键⑴π键的形成：两个原子的p轨道以“肩并肩”重叠【问题探究】仔细观察π键的电子云图，与σ键比较，它有什么特点？【讲解】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，如果以它们之间包含原子核的平面为镜面，它们互为镜像，这种特征为镜像对称【思考与交流】在我们已知的物质中，你知道哪些物质含有σ键？哪些物质含有π键？它们的活泼性如何？【讲解】在我们已知的物质中，含有典型的σ键如烷烃（比如乙烷），通常烯烃、炔烃等的双键或三键中就含有π键。总的来说，烷烃的性质比较稳定，而烯烃、炔烃的双键或三键不稳定，容易断裂而发生化学反应，所以一般来说，π键不如σ键牢固，容易断裂。因此含有π键的乙烯、乙炔比只有σ键的乙烷容易发生化学反应⑵π键的特征：EQ\B\lc\{(\a\al(肩并肩重叠,由两块组成,镜像对称,容易断裂（原子轨道重叠程度小）,))5、价键轨道：由原子轨道相互重叠形成的σ键和π键总称价键轨道【小结】1、价键理论要点：EQ\B\lc\{(\a\al(⑴电子配对原理：两原子各自提供1个自旋方向相反的电子彼此配对,⑵最大重叠原理：两个原子轨道重叠部分越大，两核间电子的概率,密度越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定,))2、σ键：EQ\B\lc\{(\a\al(①形成：沿轴方向“头碰头”重叠形成,②特征：轴对称,③类型：s—sσ键、s—pσ键、p—pσ键,))3、π键：形成：EQ\B\lc\{(\a\al(由两个原子的p电子“肩并肩”重叠形成,特点：肩并肩、两块组成、镜像对称、容易断裂,))4、由原子轨道相互重叠形成的σ键和π键总称价键轨道【作业】第二课时【复习】σ键与π键是如何形成的？它们各有什么特点？【思考与交流】根据σ键与π键的形成方式及其轨道重叠程度看，它们的稳定性如何？6、σ键与π键比较：一般π键不如σ键牢固【思考与交流】我们知道一个物质是共价化合物，怎么才知道哪些共价键是σ键，哪些是π键呢？7、σ键与π键判断规律：一般：EQ\B\lc\{(\a\al(①共价单键是σ键,②共价双键中一个是σ键，另一个是π键,③共价三键中一个是σ键，另两个为π键,))【讲解】以上由原子轨道相互重叠形成的σ键和π键总称价键轨道，是分子结构的价键理论中最基本的组成部分。一般地，我们把形成σ键的电子叫作σ电子，形成π键的电子叫作π电子【科学探究】已知氮分子的共价键是三键（N≡N），你能模仿图2－1、图2－2、图2－3，通过画图来描述吗？8、共价键的特点：EQ\B\lc\{(\a\al(饱和性：决定原子形成分子时相互结合的数量关系,方向性：决定分子的立体结构,))【科学探究】钠和氯通过的是电子同样是形成电子对，为什么这对电子不被钠原子和氯原子公用形成共价键而形成离子键呢？你能从原子的电负性差别来理解吗？讨论后请填写教材P30的表，然后分析归纳出形成离子键和形成共价键的规律【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。一般地：EQ\B\lc\{(\a\al(△x：电负性差的绝对值,△x＞1.7离子键,△x＜1.7共价键，且△x越大，键的极性越强,))9、共价键形成条件EQ\B\lc\{(\a\al(①两原子电负性相同或相近,②一般成键原子有未成对电子,③成键原子的原子轨道在空间上发生重叠,))【科学探究】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？（见教材）【结论】EQ\B\lc\{(\a\al(乙烷分子中由7个σ键组成,乙烯分子中由5个σ键和1个π键组成,乙烯分子中由3个σ键和2个π键组成,))第三课时二、键参数——键能、键长与键角【讲解】原子失去电子要吸收能量，反过来，原子吸引电子要放出能量。因此，原子相互结合形成共价键，要放出能量，由此我们就有了键能的概念。所谓键能，就是指气态基态原子形成1mol化学键时释放的最低能量。1、键能⑴定义：气态基态原子形成1mol化学键时释放的最低能量【讲解】反过来说，破坏1mol化学键形成气态基态原子所需的最低能量也就是。如形成1molH—H键释放的最低能量为436.0kJ，形成1molN≡N键释放的最低能量为946kJ，那么，它们对应的键能就是：H—H为436.0kJ/mol，N≡N为946kJ/mol。⑵单位：kJ/mol【问题探究】清大家分析表2－1《某些共价键的键能》，结合物质的稳定性进行比较，看看键能与物质稳定性之间有何关系？【讲解】对比H－H、F－F、Cl－Cl等，以及H－F、H－Cl、H－Br、H－I键等的键能来看，各物质的键能都随着其稳定性增强而增强。所以有，键能越大，形成化学键时释放的能量越多，意味着这个化学键越稳定，越不容易被破坏，因此，该物质就越稳定⑶规律：键能越大，键越稳定【讲解】两个原子在形成共价键时，两个原子核之间总是有一定的距离，这个距离我们称之为键长⑷应用：计算化学反应的反应热：△H＝∑E反－∑E生2、键长⑴定义：形成共价键的两原子核之间的距离⑵单位：pm（1pm＝10－12m）【问题探究】键长也是衡量共价键稳定性的一种依据，请根据P31的表2－2《某些共价键的键长》数据，根据物质的稳定性分析其对应键长的递变规律⑶规律：键长越短，键越稳定【思考与交流】试利用P32的表2－1的数据进行计算，1molH2分别根1molCl2、Br2(蒸汽)反应，分别形成2molHCl、HBr分子，哪一个反应释放的能量更多?如何用计算的结果说明HCl分子和HBr分子哪个更容易发生热分解生成相应的单质？【讲解】形成2mo1HCl释放能量：2mol×431.8kJ/mol-(436.0kJ/mol+242.7kJ/mol)=184.9kJ/mol形成2mo1HBr释放能量：2mol×366kJ/mol-(436.0kJ/mol+193.7kJ/mol)=103.0kJ/molHCl释放能量比HBr释放能量多，因而生成的HCl更稳定，即HBr更容易发生热分解生成相应的单质【思考与交流】N2、O2、F2根H2的反应能力依次增强，从键能的角度应如何理解？【讲解】键能大小是：F－H＞O－H＞N－H【思考与交流】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？【结论】键长越长，键能越小，键越易断裂，化学性质越活泼【阅读】请大家阅读《资料卡片》，看看什么是共价半径？它与共价键的键长有什么关系？⑷共价半径：相同原子的共价键键长的一半3、键角⑴定义：两个共价键之间的夹角【思考与交流】共价键要形成键角，需要什么条件？为什么共价键之间会形成键角？【讲解】在分子中，共价键之间要形成键角，至少需要两个共价键，也就是说，至少需要三个原子才能形成键角；共价键之间之所以形成键角，原因是共价键本身具有方向性⑵意义：多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性⑶作用：EQ\B\lc\{(\a\al(决定分子立体结构的重要参数,分子的许多性质都与键角有关,))【讲解】键能、键长以及键角都是用来描述化学键性质的一些参数，叫作键参数4、键参数：键能、键长、键角5、等电子原理【思考与交流】请分析表2－3的数据，为什么CO与N2的性质有许多相似之处？【讲解】从表中来看，CO与N2的熔点、非典、溶解度以及分子的离解能都非常的相近，这说明它们的性质相似。之所以它们的性质具有一定的相似性，是因为它们就有相等的价电子总数，导致它们具有相似的化学结构，我们把这个叫作等电子原理⑴等电子体：EQ\B\lc\{(\a\al(原子总数相同,价电子总数相同,))的分子⑵等电子原理：原子总数、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们的许多性质具有相似性【科学视野】请大家仔细阅读教材的《科学视野》，看看科学家在实验室是如何测定分子的结构的【小结】EQ\B\lc\{(\a\al(键参数：EQ\B\lc\{(\a\al(键能：键能越大，键越稳定，由该键形成的分子也越稳定,键长：键长越短，键越稳定，由该键形成的分子也越稳定,键角：决定分子立体结构的重要参数,)),等电子原理：EQ\B\lc\{(\a\al(等电子体,等电子原理,)),))【作业】P34习题：2、3、4、52-2分子的立体构型【教学目标】之知识与技能1、认识共价分子的多样性和复杂性；认识杂化轨道理论的要点；初步认识价层电子对互斥模型2、了解杂化轨道概念的基本思想，并能用杂化轨道知识解释甲烷、乙烯、乙炔、氨、苯等分子中共价键的成因及立体构型。3、配位键、配位化合物的概念；配位键、配位化合物的表示方法4、认识分子的极性与分子构型的关系.了解“手性分子”在生命科学等方面的应用。【教学目标】之过程与方法1、利用分子模型和多媒体辅助教学展现分子的立体结构，并动态演示SP型杂化轨道，帮助并加深学生对杂化轨道理论的理解；2、通过具体实例BeCl2、BF3、CH4等中心原子的杂化轨道和分子的空间构型，使学生理解杂化轨道的空间排布与形成分子的立体构型的关系。【教学目标】之情感态度与价值观1、宏观的秩序与和谐源于微观的规则和对称，使学生对微观世界有更深刻的理解，激发学生探索科学的兴趣；2、通过对鲍林的介绍，让学生学会赞赏科学家的杰出成就，培养他们崇尚科学的精神。【教学重点】EQ\B\lc\{(\a\al(分子的立体结构,价层电子对互斥模型、杂化轨道理论和配位键,))【教学难点】EQ\B\lc\{(\a\al(分子的立体结构,价层电子对互斥模型、杂化轨道理论,))【课时安排】4课时第一课时【阅读】请仔细阅读教材P35～P39的内容一、形形色色的分子【学与问】在O2、HCl这样的双原子分子中存在分子的立体结构问题吗？何谓“分子的立体结构”？【讲解】所谓“分子的立体结构”指多原子构成的共价分子中的原子的空间关系问题。对于双原子分子而言，它们永远都只有两个核，所以是直线形，不存在立体结构问题【思考与交流】大家阅读了教材，就会发现：同样为三原子分子的CO2和H2O，四原子分子的NH3和CH2O，为什么它们的空间结构不同？【科学探究】同为三原子分子或四原子分子，分子的空间构型为什么不同？【探究1】写出H、C、N、O原子的电子式，讨论分别可以形成几个共价键原子HCNO电子式H···C··‥·N··‥·O·‥可形成共用电子对数1432【探究2】写出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子的电子式、结构式并根据电子式、结构式推测其分子的空间构型；分析其电子式的中心原子价电子层电子对成键情况1、中心原子【讲解】对ABn型分子，B围绕A成键，则A为中心原子，n值为中心原子结合的原子数2、孤对电子：未用于形成共价键的电子对【讲解】氮原子和氢原子形成氨分子时，N提供3个未成对电子与3个H形成3对共用电子对，还有1对电子未与其他原子共用，这对电子就称为孤对电子代表物电子式结构式中心原子结合的原子数中心原子孤对电子对数空间构型比例模型CO2‥‥︰O∷C∷O︰O＝C＝O20直线H2O‥H︰O︰H‥OHH22V形HCHO︰O︰∷H︰C︰HO‖H－C－H30平面三角形NH3‥H︰N︰H‥HH－N－H︱H31三角锥形CH4H‥H︰N︰H‥HH︱H－C－H︱H40正四面体【思考与交流】请你试总结分子的空间构型各不同的原因。【讲解】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【总结】由于分子中的成键电子对及中心原子上的孤对电子对相互排斥，结果趋向尽可能彼此远离，以减小排斥力，从而影响了分子的空间构型二、价层电子对互斥理论——VSEPR1、定义：中心原子价电子层电子对（包括成键电子对和未成键的孤对电子对）的互相排斥作用，使分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的那种构型，即分子尽可能采取对称的空间构型2、价层电子对⑴指分子中的中心原子上的电子对，包括：EQ\B\lc\{(\a\al(σ键电子对,中心原子上的孤电子对,))【思考与交流】我们如何才知道分子的中心原子上有几个孤电子对呢？⑵电子对数的确定①σ键电子对：由分子式确定【讲解】分子中中心原子形成了几个σ键就有几对σ键电子对。如H2O分子的中心原子O原子，O有2对σ键电子对，CH4中心原子C原子，C有4对σ键电子对②孤电子对【讲解】对于化学式为ABx，计算方法为：孤电子对数＝EQ\f(1,2)（a－xb）a：中心原子的价电子数b：与中心原子结合的原子最多能接受的电子数x：与中心原子结合的原子数【思考与交流】以S和P为例，说明如何根据主族元素在周期表中的位置确定它的价电子数元素周期表中位置价电子数结论S第三周期，ⅥA族6价电子数＝主族的族序数P第三周期，ⅤA族5【思考与交流】以N和Cl为例，说明如何根据主族元素在周期表中的位置确定它最多能接受的电子数元素周期表中位置价电子数最多能接受的价电子数结论N第三周期，ⅥA族62b＝8－价电子数Cl第三周期，ⅤA族53【练习】请完成下表中的内容分子中心原子axb中心原子上的孤电子对数H2OO6212CO2C4220NH3N5311【练习】请计算NH4+、CO32－中的中心原子的孤电子对数离子中心原子axb中心原子上的孤电子对数NH4+N5－1=4410CO32－C4+2=6320③中心原子孤电子对的算法：ABx：中心原子孤电子对数＝EQ\f(1,2)(a－xb)EQ\B\lc\{(\a\al(分子中：EQ\B\lc\{(\a\al(a：中心原子的价电子数,b：与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,x：与中心原子结合的原子数,)),离子：EQ\B\lc\{(\a\al(阳离子：a＝中心原子的价电子数－离子电荷数,阴离子：a＝中心原子的价电子数+++离子电荷数,)),))++⑶价层电子对数的确定价层电子对数＝中心原子σ键电子对数+中心原子孤电子对数【练习】请根据CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子式，完成下表：离子中心原子axb中心原子上的孤电子对数价层电子对数CO2C42202H2OO62124HCHOC431203NH3N52114CH4C44104SO32－S63214NO3－N53203SO42－S64204【小结】1、由于成键电子对、孤电子对的之间的排斥作用，使分子具有一定的立体构型2、分子中孤电子对的求法：ABx：孤电子对数＝EQ\f(1,2)(a－xb)EQ\B\lc\{(\a\al(分子中：EQ\B\lc\{(\a\al(a：中心原子的价电子数,b：与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,x：与中心原子结合的原子数,)),离子：EQ\B\lc\{(\a\al(阳离子：a＝中心原子的价电子数－离子电荷数,阴离子：a＝中心原子的价电子数+++离子电荷数,)),))++3、价层电子对数＝σ键电子对数+孤电子对数【作业】状元之路第二课时【复习】EQ\B\lc\{(\a\al(1、中心原子的价层电子对数是如何确定的？,2、中心原子的孤电子对数又是如何确定的呢？,))【思考与交流】根据价层电子对互斥理论，价层电子对数与其在空间的分布有什么关系？3、价层电子对在空间的分布——VSEPR模型电子对数234不要求56电子对构型空间结构直线平面三角形正四面体三角双锥正八面体4、价层电子对互斥理论对分子立体构型的推测【思考与交流】一个分子一般有几个价层电子对，但由于存在孤电子对，所以分子的空间构型与价层电子对的空间构型存在一定的差异。如何来根据价层电子对的空间构型来推测分子的立体结构呢？【科学探究】完成下表内容，归纳确定分子或离子的立体构型的方法分子或离子中心原子上的孤电子对数分子或离子的价层电子对数VSEPR模型(价层电子对构型)VSEPR模型名称分子或离子的立体构型分子或离子的立体构型名称CO202直线形直线形SO213平面三角形V形CO32－03平面三角形BF303SO32－14正四面体形三角锥形NH314NH4+04正四面体形CH404【结论】确定分子立体构型的方法EQ\B\lc\{(\a\al(①算出孤电子对数,②找出价层电子对数,③确定中心原子结合的原子的数目（价层电子对的空间构型）,④略去价层电子对空间构型中的孤电子对即为分子的立体构型,))【科学探究】请根据上表，分析价层电子对数相同的分子其立体构型是否相同？其价层电子对构型是否相同？又是什么原因引起了其分子的立体构型不同？价层电子对数有无孤对电子代表物中心原子结合的原子数分子类型空间构型2无CO22AB2直线形3无BF33AB3平面三角形(120°)有SO22AB2V形4无CH44AB4正四面体形NH4+有NH33AB3三角锥形SO32－H2O2AB2V形【归纳】EQ\B\lc\{(\a\al(⑴中心原子的价电子都用于成键（无孤对电子），其构型可用中心原子周围的,原子数n，预测；n＝2，为直线型n＝3，为平面三角形，n=4，为正四面体型,⑵中心原子有孤对电子，其要占据中心原子周围的空间，并与成键电子对互,相排斥，使分子呈现不同的立体构型。,))【讲解】对于分子中有双键、叁键等多重键时，使用价层电子对理论判断其分子构型时，双键的两对电子和叁键的三对电子只能作为一对电子来处理。或者说在确定中心原子的价电子层电子对总数时，不包括π键电子。【练习】根据价电子对互斥理论，推测下列粒子的立体构型化学式中心原子孤对电子数中心原子结合的原子数空间构型HCN02直线SO212V形NH2－22V形BF303平面三角形H3O+13三角锥SiCl404正四面体CHCl304四面体SO42－04正四面体【小结】价层电子对互斥理论推测分子立体构型的方法EQ\B\lc\{(\a\al(①算出孤电子对数,②找出价层电子对数,③确定价层电子对的空间构型,④略去价层电子对空间构型中的孤电子对即为分子的立体构型,))【作业】P44习题：1《状元之路》第一课时第三课时【科学探究】写出C原子电子排布的轨道表示式，并由此推测：CH4分子的C原子有没有可能形成四个共价键？怎样才能形成四个共价键？【讲解】C原子的电子排布的轨道表示式为：↑↓↑↑，只有2个未成对电子，因此只能形成2个共价键。要形成4个共价键，则必须2s上的两个电子也分别与其它原子成键↑↓↑↑【科学探究】如果C原子就以1个2s轨道和2个2p轨道上的单电子，分别与四个Ｈ原子的1s轨道上的单电子重叠成键，所形成的四个共价键能否完全相同？这与CH4分子的实际情况是否吻合？【讲解】按照价键理论，CH4的4个C－H单键都应该是σ键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个互相垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，用它们根4个氢原子的的1s原子轨道重叠，不可能得到正四面体的CH4分子【问题探究】如何才能使CH4分子中的C原子与四个H原子形成完全等同的四个共价键呢？【讲解】杂化轨道理论是鲍林提出了“轨道杂化”理论来解释分子的空间构型三、杂化轨道理论——解释分子的立体构型1、定义：同一原子中能量相近的某些原子轨道，在成键过程中重新组合成一系列能量相等、数目相同的新轨道，从而改变了原有轨道的状态的过程2、杂化轨道：原子在重新组合成新的能量相等的新轨道，称为杂化轨道3、研究对象：非过渡元素，由于其ns、np能级比较接近，往往采用sp型杂化4、杂化过程：（以C与H形成CH4为例）⑴sp3杂化xyxyzxyzzxyzxyz2s2p【讲解】碳原子的2s能级与2p能级的三个轨道进行杂化后，得到4个完全相同的轨道，根据价层电子对互斥理论可知，这4个轨道的电子要排斥力最小，其在空间的分布就只能是正四面体形，所以当H原子跟它们成键的时候，也只能从这四个方向成键，所以CH4分子为正四面体形⑵sp2杂化【讲解】sp2杂化是由1个s轨道和2个p轨道杂化而得到3个完全相同的轨道，根据价层电子对互斥理论可知，只有这3个轨道处于平面三角形结构时，其排斥力才最小，所以三个轨道的夹角为120°的平面三角形杂化轨道。⑶sp杂化【讲解】sp杂化是由1个s轨道和个p轨道杂化而得到3个完全相同的轨道，根据价层电子对互斥理论可知，只有这2个轨道处于直线结构时，其排斥力才最小，所以2个轨道的夹角为180°的直线杂化轨道。【思考与交流】确定BF3和H3O+的中心原子的杂化轨道类型【结论】杂化轨道只用于形成σ键或容纳孤对电子，未杂化的p轨道则形成π键5、杂化轨道类型及其空间结构杂化类型spsp2sp3参与杂化的原子轨道1s+1p1s+2p1s+3p杂化轨道数2个sp杂化轨道3个sp2杂化轨道4sp3杂化轨道杂化轨道间夹角180°120°109°28′空间构型直线正三角形正四面体实例BeCl2、C2H2、CO2BF3、C2H4CH4、CCl4【思考与交流】对一个具体的分子，我们如何确定它的杂化类型？【结论】杂化轨道数＝EQ\f(中心原子总价电子数,2)＝价层电子对数（不包括π键）【练习】用杂化轨道理论分析下表中分子的空间构型。物质价层电子对数杂化轨道数杂化类型杂化轨道空间构型分子空间构型CO222sp直线直线形H2O44sp3正四面体V形C2H222sp直线直线形C2H433sp2平面正三角形平面正三角形HCHO33sp2平面正三角形平面三角形HCN22sp直线直线形SO333sp2平面正三角形平面正三角形【小结】杂化理论：EQ\B\lc\{(\a\al(杂化类型,判断方法：由价层电子对数判断,))【作业】教材P44习题：1、2、3第四课时【实验探究】演示实验2－1，观察发生的现象并完成P41的表物质CuSO4CuCl2·2H2OCuBr2NaClK2SO4KBr固体颜色白色绿色深褐色白白色白色溶液颜色蓝色蓝色蓝色无色无色无色【思考与交流】前三种溶液呈蓝色大概与数目物质有关？你的依据是什么？【问题探究】上述实验中呈天蓝色的物质叫做四水合铜离子，可表示为[Cu(H2O)4]2+。Cu2+与H2O是如何结合的呢？【讲解】在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是由水分子中的O原子提供孤对电子对给予铜离子（铜离子提供空轨道），铜离子接受水分子的孤对电子形成的，这类“电子对给予—接受键”被称为配位键。H2OH2O2+↓H2O→Cu←OH2↑H2O四、配合物理论简介1、配位键：⑴定义：成键的两个原子一方提供孤对电子，一方提供空轨道而形成的共价键⑵形成条件：EQ\B\lc\{(\a\al(一个原子提供孤对电子,另一原子提供空轨道,))如：NH4+、【注意】EQ\B\lc\{(\a\al(①配位键是一种特殊的共价键,②配位键同样具有饱和性和方向性,③H3O+、NH4+中含有配位键,))⑶表示方法：可用A→B表示HH+↓H－O－HEQ\B\lc\{(\a\al(A：表示提供孤对电子的原子，叫电子给予体或配体，常为N、O、P、S、卤素的原子或离子,B：表示接受电子的原子，叫接受体，一般为过渡金属,))【练习】请表示出NH4+中配位键的表示方法【讨论】在NH3·BF3中，何种元素的原子提供孤对电子，何种元素的原子接受孤对电子？写出NH3·BF3的结构式【讲解】在NH3·BF3中，N原子提供孤对电子，B原子提供空轨道接受孤对电子HHF︱︱H－N→B－F︱︱HF2、配位化合物：把金属离子（或原子）与某些分子或离子（称为配体）以配位键结合形成的化合物，简称配合物【讲解】配合物种类已超过数百万；配位键的强度有大有小，因而有的配合物很稳定，有的不稳定；许多过渡元素金属离子对多种配体具有很强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属的配合物多3、配合物的组成内界配离子外界内界配离子外界[Cu(H2O)4]SO4中心原子配位体配位数【讲解】中心原子：也称配位体的形成体，一般是带正电荷的阳离子，主要是过渡金属的阳离子，但也有中性原子。如：Ni(CO)5、Fe(CO)5中的Ni和Fe都是中性原子【实验】演示实验2－2，观察发生的现象，并写出相应的离子方程式【现象】先形成蓝色沉淀，后沉淀溶解，形成深蓝色溶液【反应原理】Cu2++2NH3·H2OAUTOTEXT==Cu(OH)2↓+2NH4+Cu(OH)2+4NH3AUTOTEXT==[Cu(NH3)4]2++2OH－【讲解】在[Cu(NH3)4]2+里，NH3分子的N原子给出孤电子对，Cu2+接受电子对，以配位键形成了[Cu(NH3)4]2+：NH32+↓HNH32+↓H3N→Cu←NH3↑NH3【实验】演示实验2－3，向盛有FeCl3溶液(或含Fe3+的溶液)的试管中滴加1滴KSCN溶液，观察实验现象，并写出相应的离子方程式【现象】溶液变为血红色（常被用于电影特技）——检验Fe3+【反应原理】Fe3++SCN－AUTOTEXT==FeSCN2+【阅读】P43《科学视野》【小结】EQ\B\lc\{(\a\al(配位键：,配位化合物：,))【作业】P44习题：4、52-3分子的性质【教学目标】之知识与技能1、了解极性共价键和非极性共价键；了解“手性分子”在生命科学等方面的应用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；从分子结构的角度，认识“相似相溶”规律3、范德华力、氢键及其对物质性质的影响4、能用分子结构的知识解释无机含氧酸分子的酸性；能举例说明化学键和分子间作用力的区别【教学目标】之过程与方法采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学，培养学生分析、归纳、综合能力【教学目标】之情感态度与价值观1、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2、在理论分析和实验探究过程中学习辩证唯物主义的方法论，逐步形成科学的价值观【教学重点】EQ\B\lc\{(\a\al(多原子分子中，极性分子和非极性分子的判断,分子间作用力、氢键及其对物质性质的影响,手性分子和无机含氧酸分子的酸性,))【教学难点】EQ\B\lc\{(\a\al(多原子分子中，极性分子和非极性分子的判断,分子间作用力、氢键及其对物质性质的影响,手性分子和无机含氧酸分子的酸性,))【教学方法】指导阅读法、讨论归纳法、讲练结合法、类比、制作模型等【课时安排】4课时第一课时【知识回顾】EQ\B\lc\{(\a\al(⑴什么是共价键？根据不同的分类法方法，可以将共价键分为几个类型？,⑵什么是极性键和非极性键？它们各自有什么特点？,⑶如何判断一个共价键是极性键还是非极性键？,))【学与问】我们知道，HCl、NH3等极易溶于水，而同样是由极性键形成的CH4、C2H4等却溶解性很小，甚至不溶，这是什么原因造成的呢？一、键的极性和分子的极性1、键的极性：EQ\B\lc\{(\a\al(⑴极性键：由不同原子形成的共价键，电子对会发生偏移,⑵非极性键：由同种原子形成的共价键，电子对不会发生偏移,))2、分子的极性：EQ\B\lc\{(\a\al(⑴极性分子：分子中正电中心和负电中心不重合的分子,⑵非极性分子：分子中正电中心和负电中心重合的分子,))【思考与交流】根据P45的图2－26，思考和回答下列问题：EQ\B\lc\{(\a\al(⑴以下双原子分子中，哪些是极性分子，哪些是非极性分子？H2、O2、Cl2、HCl、NO,⑵以下非金属单质分子，是极性分子还是非极性分子？P4、C60,⑶以下化合物分子中，哪些是极性分子，哪些是非极性分子？,CO2、HCN、H2O、NH3、BF3、CH4、CH3Cl,))分子键的极性分子中正负电荷中心结论举例单质非极性键重合非极性分子H2、Cl2、O2、P4、C60化合物双原分子极性键不重合极性分子HF、HCl多原分子极性键重合非极性分子CO2、BF3、CH4极性键不重合极性分子H2O、NH3、CH3Cl【学与问】根据上面的分析，单质分子为什么基本上都是非极性分子？【讲解】单质分子中，成键原子都是同种原子，其电负性相同，得电子能力相同，所以共用电子对处于成键两原子的中间，这样负电荷的重心也就位于两原子核的中间，而正电荷的重心也在两原子核的中间，所以正负电荷的重心重合，因此为非极性分子。【结论】只含非极性键的分子一定是非极性分子【科学探究】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CO2直线无HF直线有BF3正三角形无H2OV形有CCl4正四面体无NH3三角锥有【讲解】极性分子一般是由极性键形成的，由极性键形成的分子不一定是极性分子。如CCl4、BF3等分子是由极性键形成的，但由于其中心原子分别以sp3、sp2杂化得到的正四面体和平面正三角形结构，使得正负电荷的重心都处于分子的中心，这样正负电荷的重心就重合在一起，所以是非极性分子；而对于像NH3、H2O等分子，由于其结构不是对称结构，所以其正负电荷的重心不能重合，因此必然有一部分呈正电性，另一部分呈现负电性，所以是极性分子。【结论】化合物分子：EQ\B\lc\{(\a\al(具有对称结构的一般为非极性分子,不具有对称结构的一般为极性分子,))【学与问】对称结构和不对称结构的分子，从数学的向量角度来分析，它们的和有什么不同？【结论】含极性键的分子：EQ\B\lc\{(\a\al(非极性分子：分子中各个键的极性的向量和等于零,极性分子：分子中各个键的极性的向量和不等于零,))【思考与交流】给你一个分子，你将如何去计算分子中各个键的极性的向量和是否等于零？对于一个具体的分子而言，我们该如何来判断其是极性还是非极性分子呢？3、分子极性的判断：EQ\B\lc\{(\a\al(⑴键的极性,⑵分子空间构型是否为中心对称或平面对称,))4、分子极性的应用【自学】《科学视野》——表面活性剂和细胞膜【学与问】EQ\B\lc\{(\a\al(表面活性剂分子的由几个部分构成？每个部分有什么功能及作用？,细胞膜的构成有什么特点？为什么双分子膜以头向外而尾向内的方式排列？,))⑴表面活性剂的构成：EQ\B\lc\{(\a\al(亲水基团：分子有极性的一端,疏水基团：分子没有极性的一端,))⑵去污原理：表面活性剂在水中会形成亲水基团向外、疏水基团向内的“胶束”。这样疏水的油渍等污垢就会被包裹在胶束内腔，而亲水基团则溶于水而将污渍带走。【作业】P55习题1第二课时【思考与交流】气体在加压或降温时为什么会变成液体或固体？【讲解】从气体在降低温度、增大压强时能够凝结成液态或固态(在这个过程中，气体分子间的距离不断缩小，并由不规则运动的混乱状态转变成为规则排列)的事实可以证明分子间存在着相互作用二、范德华力及其对物质性质的影响1、范德华力⑴定义：分子之间的普遍存在的作用力【思考与交流】请阅读教材P47的表2－7《某些分子的范德华力》，比较范德华力的大小，归纳出范德华力的大小受哪些因素的影响？并完成下表：分子ArCOHIHBrHCl范德华力（kJ/mol）8.508.7526.0023.1121.14相对分子质量40281288136.5【讲解】从HCl、HBr、HI来看，它们的范德华力逐渐增大，其相对分子质量也逐渐增大，所以，范德华力随相对分子质量的递增而增大；再比较Ar和CO，可以看出，Ar是非极性分子，CO是极性分子，且Ar的相对分子质量比CO大，但CO的范德华力比Ar大，所以，分子的极性也影响着范德华力的大小。同时，从数量大小来看，范德华力比键能要小1－2个数量级⑵影响：EQ\B\lc\{(\a\al(相对分子质量越大，范德华力越大,分子的极性越强，范德华力越大,))【学与问】请分析P47表2－8《卤素单质的熔点和沸点》，分析它们熔沸点的递变规律以及影响其熔沸点的因素是什么？单质F2Cl2Br2I2熔点（℃）－219.6－101.0－7.2113.5沸点（℃）－188.1－34.658.8184.4相对分子质量3871160254【讲解】卤素单质的熔沸点都随着其相对分子质量的增大而升高，而随着相对分子质量的增大，分子间作用力——范德华力也会增大，所以，影响物质熔沸点的主要因素是分子间作用力——范德华力的大小⑶范德华力对物质性质的影响范德华力越大，物质熔沸点越高2、应用【思考与交流】夏天经常见到许多壁虎在墙壁或天花板上爬行，却掉不下来，为什么？请阅读教材P47的《科学视野》的《壁虎与范德华力》后回答【讲解】壁虎为什么能在天花板土爬行自如？这曾是一个困扰科学家一百多年的谜。用电子显微镜可观察到，壁虎的四足覆盖着几十万条纤细的由角蛋白构成的纳米级尺寸的毛。壁虎的足有多大吸力?实验证明，如果在一个分币的面积土布满100万条壁虎足的细毛，可以吊起20kg重的物体。近年来，有人用计算机模拟，证明壁虎的足与墙体之间的作用力在本质上是它的细毛与墙体之间的范德华力。【学与问】你是否知道常见物质中，水是熔、沸点较高的液体之一？你是否知道，冰的密度比液态的水小？【问题探究】请分析《几族元素氢化物的沸点》图思考：它们的沸点是否符合范德华力对物质沸点的影响规律？为什么会出现这样的现象？【讲解】为了解释这些奇特的性质，人们提出了氢键的概念。氢键是除范德华力外的另一种分子间作用力，它是由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力。三、氢键1、定义：是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子（如水分子中的氢）与另一个分子中电负性很强的原子(N、O、F)之间的作用力【讲解】以HF为例，在HF分子中，由于F原子吸引电子的能力很强，H-F键的极性很强，共用电子对强烈地偏向F原子，亦即H原子的电子云被F原子吸引，使H原子几乎成为“裸露”为质子。这个半径很小、带部分正电荷的H核，与另一个HF分子带部分负电荷的F原子相互吸引。这种静电吸引作用就是氢键。【学与问】氢键是否存在于所有的物质之间？为什么？【思考与交流】我们知道共价键是用“—”表示，那么氢键又该如何表示？也用“—”吗？2、氢键表示方法：X—H…Y。【展示】【讲解】在用X-H…Y表示的氢键中，氢原子位于其间是氢键形成的最重要条件之一，同时，氢原子两边的X原子和Y原子所属元素具有很强的电负性、很小的原子半径是氢键形成的另一个条件。由于X原子和Y原子具有强烈吸引电子的作用，氢键才能存在。这类原子应该是位于元素周期表的右上角元素的原子，主要是氮原子、氧原子和氟原子。有机物分子中含有羟基时，通常能形成氢键。3、氢键形成的条件EQ\B\lc\{(\a\al(⑴分子中必须有一个与吸引电子能力很强的非金属元素形成共价键的氢原子,⑵分子中必须有带孤电子对、原子半径小且吸引电子能力墙的非金属元素,（如N、O、F）,))【讲解】由于氢键的存在，大大加强了水分子之间的作用力，使水的熔、沸点较高。另外，实验还证明，接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比用化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些。用氢键能够解释这种异常性：接近水的沸点的水蒸气中存在相当量的水分子因氢键而相互“缔合”，形成所谓“缔合分子”。后来的研究证明，氢键普遍存在于已经与N、O、F等电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另外的N、O、F等电负性很大的原子之间。例如，不仅氟化氢分子之间以及氨分子之间存在氢键，而且它们跟水分子之间也存在氢键。【学与问】我们常说氢键存在于分子之间，氢键真的仅仅存在于分子之间吗？请阅读教材P49《科学视野》后回答4、氢键的类型：EQ\B\lc\{(\a\al(分子间氢键,分子内氢键,))【讲解】氢键既可以存在于分子之间，也可存在于分子内部的原子团之间。如邻羟基苯甲醛在分子内形成了氢键，在分子之间不存在氢键，对羟基苯甲醛不可能形成分子内氢键，只能在分子间形成氢键，因而，前者的沸点低于后者的沸点【问题探究】请比较P30的表2－1《某些共价键的键能》与P49的表2－9《某些氢键的键能和键长》中的键能大小，以及P47的表2－7《某些分子的范德华力》，思考：氢键是否就是键能？氢键属于什么作用？氢键键能的大小与什么因素有关？【讲解】从键能的大小看，氢键的键能比共价键的键能要小1～2个数量级，与范德华力的数量级相同，所以说，氢键不是化学键，属于分子间作用力。再从形成氢键的原子和键能的关系看：F—H…F＞O—H…O＞N—H…N，所以形成氢键的非金属原子，其吸引电子的能力越强、半径越小，则氢键越强。5、氢键键能大小的影响因素：形成氢键的非金属原子，其吸引电子的能力越强、半径越小，则氢键越强【问题探究】仔细观察《一些氢化物的沸点》图，思考氢键对物质性质的影响6、氢键对物质的影响：EQ\B\lc\{(\a\al(分子间氢键使物质熔点升高,分子内氢键使物质熔点降低,))【讲解】下面，让我们回到之前的问题，为什么水、氟化氢和氨的沸点出现反常。如图所示，NH3、HF和H2O的沸点反常，分子间形成氢键会使物质的熔点和沸点升高，这是因为固体熔化或液体汽化时必须破坏分子间的氢键，从而需要消耗较多能量的缘故【小结】1、范德华力2、氢键【作业】状元之路第三课时【学与问】如何判断分子是极性分子还是非极性分子？分子间作用力影响物质的什么性质？它们有何递变规律？【问题探究】我们知道，HCl、NH3等气体极易溶于水，难溶于CCl4，而CH4、I2等却难溶于水易溶于CCl4，这与物质的什么因素有关呢？物质的溶解性是否有规律可循？四、溶解性【讲解】HCl、NH3等气体极易溶于水，难溶于CCl4，而CH4、I2等却难溶于水易溶于CCl4，我们从分子的极性来分析发现：HCl、NH3、H2O等都是极性分子，而CH4、I2、CCl4等都是非极性分子。也就是说，极性的溶质易溶于极性的溶剂中，而非极性的溶质却易溶于非极性的溶剂中。1、相似相溶规律：EQ\B\lc\{(\a\al(非极性溶质一般能溶于非极性溶剂,极性溶质一般能溶于极性溶剂,))【讲解】为什么会出现这样的现象呢？这是由于极性分子间的电性作用，使得极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂；难溶于非极性分子组成的溶剂；非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂。【思考与交流】同样是极性溶质的C2H5OH和SO2，前者与水任意比例混溶，而后者1体积只能溶解40体积，是什么原因导致了它们的差异？【讲解】这是由于C2H5OH分子之间同水分子之间一样存在氢键，这样C2H5OH分子与水分子之间的相似程度就比SO2要大得多。所以说，有氢键的溶质与溶剂的溶解性增大，氢键越强，则溶解性越大。相反，无氢键相互作用的溶质在有氢键的水中的溶解度就比较小。【问题探究】请阅读P51《资料卡片》，同样是极性分子的SO2和CO为什么溶解度相差很大？【讲解】这是因为SO2溶于水后与水发生反应生成了H2SO3是易溶于水的，而CO不与水反应，所以增大了SO2的溶解性；【问题探究】同样是醇类物质，乙醇与戊醇的溶解性相差很大，这又是什么原因呢？【讲解】这是因为“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。乙醇的化学式为CH3CH2OH，其中的一OH与水分子的－OH相近，因而乙醇能与水互溶；而戊醇C4H9CH2OH中的烃基较大，其中的－OH跟水分子的－OH的相似因素小得多了，因而它在水中的溶解度明显减小【讲解】溶质分子与溶剂分子之间的范德华力越大，则溶质分子的溶解度越大。如CH4和HCl在水中的溶解情况，由于CH4与H2O分子间的作用力很小，故CH4几乎不溶于水，而HCl与H2O分子间的作用力较大，故HCl极易溶于水；同理，Br2、I2与苯分子间的作用较大，故Br2、I2易溶于苯中，而H2O与苯分子间的作用力很小，故H2O很难溶于苯中2、影响物质溶解性的因素：EQ\B\lc\{(\a\al(⑴溶剂的极性,⑵分子结构的相似性,⑶分子间作用力和氢键,⑷是否与溶剂发生反应,))【思考与交流】见教材P51《思考与交流》【讲解】NH3为极性分子，CH4为非极性分子，而水是极性分子，根据“相似相溶规律，NH3易溶于水，而CH4不易溶于水。并且NH3与水之间还可形成氢键，使得NH3更易溶于水。【讲解】油漆的主要成分为非极性分子，有机溶剂（如乙酸乙酯）也是非极性溶剂，而水为极性溶剂，根据“相似相溶规律”，应当用有机溶剂溶解油漆而不能用水溶解油漆【讲解】实验表明碘在CCl4溶液中的溶解性较好，这是因为碘和CCl4都是非极性分子，非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，而水是极性分子第四课时【观察】仔细观察左右两个分子，看看有什么关系？再伸出你的左右手，试试将你的两只手重叠在一起，看看能否完全重叠？再比较这两个分子结构之间有什么特点？互为镜像的两个分子左右手互为镜像【讲解】这两个分子的组成完全相同，空间构型也相同，但在空间上互为镜像，无法完全重叠在一起，就像我们的两只手一样，左手与右手互为镜像，在三维空间理不能重叠。像这样的结构，我们叫作“手性异构体”，有手性