《分子的结构与性质--归纳与整理》教案3(人教版选修3).docx
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1、 分子的结构与性质-归纳与整理 一、教学目标1. 知道共价键的主要类型键和键,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“相似相溶规那么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
2、关物质结构的根本观念,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根底上,介绍了共价键的主要类型键和键,以及键参数键能、键长、键角;接着,在共价键概念的根底上,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“相似相溶规那么、无机含氧酸分子的酸性
3、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根本观念;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中已有知识的根底上,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
4、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键和键,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键和键。在共价键概念的根底上,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N2的结构与性质的根底上,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“
5、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
6、他五个问题进行的阐述都运用了前面的知识,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“相似相溶规那么;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: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;一对手性分子反响停;雪、冰、水和北极熊。节背景图
7、是B12分子模型图。3. 内容结构第一节 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根底上继续学习共价键的知识,包括共价键的主要类型键和键,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,理解键和键的特征;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. 键和键的特征和性质;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. 键和键的特征;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键和键的特征。2. 可以引导学生
8、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】制作模型学习键和键创设问题情景: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
9、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,即键和键的成键过程,体会键可以旋转而键不能旋转。归纳总结: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;键是轴对称的,可以围绕成键的两原子核的连线旋转。键是电子云采取“肩并肩的方式重叠,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,共价单键是键;而双键中一个是键,另一个是键;共价三键是由一个键和两个键组成的。反思与评价:组织
10、学生完成教科书中的“科学探究。【方案】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响,必须在高温下才能发生化学反响,而F2与H2在冷暗处就能发生化学反响,为什么讨论与启示:学生就上述问题展开讨论,认识到化学反响是一个旧键断裂、新键生成的过程,N2与H2在常温下很难发生化学反响,而F2与H2在冷暗处就能反响,说明断开NN键比断开FF键困难。归纳总结:在上述学习活动的根底上,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1 mol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,
11、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】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
12、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,有一个碳碳键和六个碳氢键;乙烯分子中,有一个碳碳键和一个碳碳键,还有四个碳氢键;乙炔分子中有一个碳碳键和两个碳碳键,还有两个碳氢键。三、问题交流【学与问】【思考与交流】1. 经过计算可知:1 mol H2与1 mol Cl2反响生成2 mol HCl放热184.9 kJ,而1 mol H2与1 mol Br2反响生成2 mol HBr放热102.3 kJ。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,NH键、OH键与HF键的键能依次增大,
13、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的反响能力依次增强。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键和两个碳氧键。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
14、据说明,NN键能大于NN键能的三倍,NN键能大于NN键能的两倍;而C=C键能却小于CC键能的三倍,C=C键能小于CC键能的两倍,说明乙烯和乙炔中的键不牢固,容易被试剂进攻,故易发生加成反响。而氮分子中NN非常牢固,所以氮分子不易发生加成反响。6.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:
15、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,
16、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CH键是等同的,键角皆为10928,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、CuCl22H2O、Cu
17、Br2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) 42+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】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
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