选修3《第二节-分子的立体结构》教案

选修3《第二节-分子的立体结构》教案一、教学目标1.知识与技能目标了解常见分子的立体结构，认识杂化轨道理论的要点。能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型。理解价层电子对互斥模型，能用该模型预测简单分子或离子的立体结构。2.过程与方法目标通过对典型分子结构的分析，培养学生的空间想象能力和逻辑思维能力。引导学生自主学习、合作探究，培养学生的科学探究能力。3.情感态度与价值观目标激发学生对化学学科的兴趣，培养学生严谨的科学态度。通过对分子结构的学习，体会科学理论在预测分子结构中的重要作用。二、教学重难点1.教学重点价层电子对互斥模型和杂化轨道理论的基本要点。运用价层电子对互斥模型和杂化轨道理论判断分子的立体结构。2.教学难点杂化轨道理论的理解和应用。价层电子对互斥模型中孤电子对的确定及对分子构型的影响。三、教学方法讲授法、讨论法、直观演示法、多媒体辅助教学法四、教学过程第一课时1.导入新课（5分钟）通过展示一些常见分子的结构模型，如甲烷、二氧化碳、水等，引发学生对分子立体结构的兴趣，提问学生这些分子为什么具有这样的形状，从而引入本节课的主题分子的立体结构。2.知识讲解（25分钟）分子构型的多样性以甲烷、乙烯、乙炔为例，展示它们的球棍模型，分析它们的分子结构特点，指出不同分子中原子的连接方式和空间排列不同，导致分子具有不同的立体构型。总结常见的分子构型，如直线形、平面三角形、正四面体形等。价层电子对互斥模型（VSEPR模型）介绍价层电子对互斥模型的基本概念：分子中的价层电子对（包括成键电子对和孤电子对）由于相互排斥作用，而趋向于尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间构型。讲解如何确定中心原子的价层电子对数：中心原子的价层电子对数=成键电子对数+孤电子对数成键电子对数=与中心原子相连的原子数孤电子对数=1/2（axb），其中a为中心原子的价电子数，x为与中心原子相连的原子数，b为与中心原子相连的原子最多能接受的电子数。以水分子为例，详细说明如何计算价层电子对数和确定分子构型：对于H₂O，中心原子是O，O的价电子数为6，与O相连的H原子数为2，H最多能接受1个电子。则孤电子对数=1/2（62×1）=2，成键电子对数为2，价层电子对数=2+2=4。根据VSEPR模型，价层电子对数为4时，理想构型为正四面体形，但由于孤电子对的排斥作用大于成键电子对，所以H₂O分子呈V形。3.课堂练习（15分钟）给出一些简单分子或离子，如NH₃、BF₃、SO₄²⁻等，让学生运用价层电子对互斥模型计算中心原子的价层电子对数，判断分子或离子的立体构型。巡视学生的练习情况，及时纠正学生出现的错误，如计算孤电子对数时的错误、对VSEPR模型应用的不准确等。4.课堂小结（5分钟）请学生回顾本节课所学内容，总结价层电子对互斥模型的要点，包括如何确定中心原子的价层电子对数以及如何根据价层电子对数判断分子的立体构型。教师对学生的总结进行补充和完善，强调重点和难点内容。5.布置作业（5分钟）书面作业：教材课后习题中与价层电子对互斥模型相关的题目。拓展作业：查阅资料，了解VSEPR模型在其他领域的应用。第二课时1.复习导入（5分钟）通过提问回顾上节课所学的价层电子对互斥模型，如如何确定中心原子的价层电子对数、根据价层电子对数判断分子构型的方法等。展示一些分子构型的图片，让学生快速判断其构型，并说明依据的价层电子对互斥模型原理。2.知识讲解（25分钟）杂化轨道理论提出问题：甲烷分子中碳原子的电子排布式为1s²2s²2p²，按电子排布，C只能形成2个共价键，且键角应为90°，但实际上CH₄分子中有4个等同的CH键，键角为109°28′，如何解释这一现象？从而引出杂化轨道理论。讲解杂化轨道理论的基本要点：在形成分子时，由于原子的相互影响，若干不同类型能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道，这种轨道重新组合的过程叫做杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。杂化轨道的数目等于参与杂化的原子轨道数目。杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对。以甲烷分子为例，详细讲解sp³杂化过程：碳原子的2s轨道和3个2p轨道发生sp³杂化，形成4个能量相等的sp³杂化轨道。这4个sp³杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠，形成4个CHσ键，所以CH₄分子为正四面体形。杂化轨道类型与分子构型的关系介绍常见的杂化轨道类型：sp杂化、sp²杂化、sp³杂化。分析不同杂化轨道类型所对应的分子构型：sp杂化：由1个s轨道和1个p轨道杂化形成2个sp杂化轨道，杂化轨道间夹角为180°，分子构型为直线形，如BeCl₂。sp²杂化：由1个s轨道和2个p轨道杂化形成3个sp²杂化轨道，杂化轨道间夹角为120°，分子构型为平面三角形，如BF₃。sp³杂化：由1个s轨道和3个p轨道杂化形成4个sp³杂化轨道，杂化轨道间夹角为109°28′，分子构型为正四面体形，如CH₄。通过对比不同杂化轨道类型的特点和分子构型，让学生理解杂化轨道理论与分子构型之间的内在联系。3.课堂练习（15分钟）给出一些分子，如CO₂、C₂H₄、C₂H₂等，让学生判断中心原子的杂化轨道类型，并预测分子的立体构型。引导学生分析分子中原子的连接方式和电子云分布情况，运用杂化轨道理论进行准确判断。对学生的练习结果进行点评，针对学生存在的问题进行详细讲解，强化对杂化轨道理论的理解和应用。4.课堂小结（5分钟）请学生总结本节课所学的杂化轨道理论，包括杂化的概念、杂化轨道的形成过程、常见的杂化轨道类型以及杂化轨道类型与分子构型的关系。教师对学生的总结进行评价和补充，强调杂化轨道理论在解释分子结构方面的重要性。5.布置作业（5分钟）书面作业：教材课后习题中与杂化轨道理论相关的题目。拓展作业：利用杂化轨道理论解释一些生活中常见分子的结构，如乙醇、甲醛等。第三课时1.复习导入（5分钟）回顾上节课所学的杂化轨道理论，提问学生常见的杂化轨道类型有哪些，以及不同杂化轨道类型对应的分子构型。让学生写出一些简单分子的中心原子杂化轨道类型和分子构型，如NH₃、CO₃²⁻等，通过练习巩固上节课的知识。2.知识拓展与应用（25分钟）等电子原理介绍等电子原理：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，它们的许多性质是相近的。举例说明等电子体，如CO和N₂，它们原子总数都是2，价电子总数都是10，都含有三键，性质相似。让学生找出一些等电子体的例子，并比较它们的结构和性质，加深对等电子原理的理解。分子立体结构对物质性质的影响以甲醛和甲酸甲酯为例，分析它们的分子结构与化学性质的关系：甲醛（HCHO）分子呈平面三角形，C=O双键中的π键易断裂，甲醛具有较强的还原性，能与银氨溶液、新制氢氧化铜悬浊液等发生反应。甲酸甲酯（HCOOCH₃）分子也呈平面三角形，但由于酯基的存在，其化学性质与甲醛有所不同，主要表现为酯的水解反应。总结分子立体结构对物质性质的影响：分子的立体结构影响分子间的作用力，进而影响物质的物理性质，如熔沸点、溶解性等；同时也影响分子的化学性质，如反应活性、选择性等。3.课堂讨论（15分钟）给出一些实际问题，如为什么CO₂是直线形分子而SO₂是V形分子？为什么NH₃易溶于水而CH₄难溶于水？让学生分组讨论，运用所学的分子立体结构知识进行解释。每个小组推选代表发言，分享讨论结果。教师对学生的发言进行点评和总结，引导学生从分子结构的角度深入理解物质的性质。4.课堂小结（5分钟）请学生总结本节课所学的等电子原理以及分子立体结构对物质性质的影响，强调这些知识在化学学习和研究中的重要性。教师对本节课的内容进行全面回顾，梳理知识体系，强化重点和难点。5.布置作业（5分钟）书面作业：教材课后习题中与等电子原理和分子结构与性质关系相关的题目。拓展作业：查阅资料，了解分子结构与性质关系在药物设计、材料科学等领域的应用，并撰写一篇简短的报告。五、教学反思通过这三节课的教学，学生对分子的立体结构有了较为系统的认识，掌握了价层电子对互斥模型和杂化轨道理论，并能运用这些理论判断分子的立体构型，理解分子结