2022年人教新课标选修三分子结构与性质整章教案 .pdf
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1、学习必备欢迎下载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 键和 键和 键和 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键和 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
2、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、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、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】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
3、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:电子配对原理:两原子各自提供1个自旋
4、方向相反的电子彼此配对最大重叠原理: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,分子越稳定精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 23 页学习必备欢迎下载3、键键的形成过程s-s键的形成:成键原子的s 电子“头碰头”重叠形成s-p 键的形成:成键原子的s电子与 p 电子“头碰头”重叠形成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p-p 键的形成:成键原子的p 电子与 p 电子“头碰头”重叠形成px px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】从键的三种形成方式来看
5、,键是如何形成的?键的形成方式: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 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键的特征:轴对称稳定性较强(原子轨道重叠程度较大)键的分类: ss 键 sp 键 pp 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、键键的形成:两个原子的p 轨道以“肩并肩”重叠【问题探究】仔细观察 键的电子云图,与键比较,它有什么特
6、点?【讲解】 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键?哪些物质含有键?它们的活泼性如何?s 轨道px轨道精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 23 页学习必备欢迎下载【讲解】在我们已知的物质中,含有典型的键如烷烃(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,键不如 键牢固,容易断
7、裂。因此含有 键的乙烯、乙炔比只有键的乙烷容易发生化学反应键的特征: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键和 键总称价键轨道【小结】1、价键理论要点: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、键:形成:沿轴方向“头碰头”重叠形成特征:轴对称类型: ss 键、 sp 键、 pp 键3、键:形成: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 键和 键总称
8、价键轨道【作业】精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 23 页学习必备欢迎下载第二课时【复习】 键与 键是如何形成的?它们各有什么特点?【思考与交流】根据键与 键的形成方式及其轨道重叠程度看,它们的稳定性如何?6、键与 键比较:一般键不如 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键,哪些是键呢?7、键与 键判断规律:一般:共价单键是 键共价双键中一个是键,另一个是 键共价三键中一个是键,另两个为 键【讲解】以上由原子轨道相互重叠形成的 键和 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
9、。一般地,我们把形成键的电子叫作电子,形成 键的电子叫作 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 22、图 23,通过画图来描述吗?8、共价键的特点: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。
10、一般地:x:电负性差的绝对值x1.7 离子键x1.7 共价键,且 x越大,键的极性越强9、共价键形成条件两原子电负性相同或相近一般成键原子有未成对电子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键和几个键组成?(见教材)【结论】乙烷分子中由7个 键组成乙烯分子中由5个键和 1个键组成乙烯分子中由3个键和 2个键组成精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 23 页学习必备欢迎下载第三课时二、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
11、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 1 mol 化学键形成气态基态原子所需的最低能量也就是。如形成 1 mol HH 键释放的最低能量为436.0 kJ,形成 1 mol N N 键释放的最低能量为946 kJ,那么,它们对应的键能就是:HH 为 436.0 kJ/mol,NN 为 946 kJ/mol 。单位: kJ/mol 【问题探究】清大家分析表21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
12、间有何关系?【讲解】对比HH、F F、Cl Cl 等,以及HF、H Cl、HBr、HI 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应用:计算化学反应的反应热:HE反E生2、键长定义:形成共价键的两原子核之间的距离单位: pm(1pm1012m)【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
13、递变规律规律:键长越短,键越稳定【思考与交流】试利用P 32 的表 21 的数据进行计算,1 mol H2分别根 1 mol Cl2、Br2(蒸汽 )反应, 分别形成 2 mol HCl 、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/mol
14、HCl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:FHOHNH【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?共价半径:相同原子的共价键键长的一半3、键角定义: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
15、,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意义:多原子分子的键角一定,表明共价键具有方向性精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 23 页学习必备欢迎下载作用: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23 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
16、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等电子体:原子总数相同价电子总数相同的分子等电子原理: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】键参数: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:等电子体等电子原理【作业】 P34 习题: 2、 3、4、5 精
17、选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 23 页学习必备欢迎下载2-2 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
18、 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 】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 】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
19、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H C N O 电子式HCNO可形成共用电子对数1 4
20、3 2 【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 对共用电子精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 23 页学习必备欢迎下载对,还有1 对电子未与其他原子共用,这
21、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CO2OCOOCO 2 0 直线H2O HOH O H H 2 2 V 形HCHO OHCH O HCH 3 0 平面三角形NH3HNH H HNHH 3 1 三角锥形CH4H HNH H H HCH H 4 0 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
22、空间构型二、价层电子对互斥理论VSEPR 1、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、价层电子对指分子中的中心原子上的电子对,包括: 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?电子对数的确定键电子对:由分子式确定【讲解】分子中中心原子形成了几个键就有几对键电子对。如H2O 分子的中心原子O 原子, O 有 2 对 键电子对, CH4中心原子C 原子, C 有 4 对 键电子对孤电子对【讲解】对于化学式为ABx,计算方法
23、为:孤电子对数12 (axb)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,A 族6 价电子数主族的族序数P 第三周期,A 族5 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 23 页学习必备欢迎下载【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, A 族
24、6 2 b8价电子数Cl 第三周期, A 族5 3 【练习】请完成下表中的内容分子中心原子a x b 中心原子上的孤电子对数H2O O 6 2 1 2 CO2C 4 2 2 0 NH3N 5 3 1 1 【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a x b 中心原子上的孤电子对数NH4+ N 51=4 4 1 0 CO32C 4+2=6 3 2 0 中心原子孤电子对的算法:ABx:中心原子孤电子对数1 2 (axb) 分子中: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:阳离子: a中心原子的价电子数离子电荷数阴离子:
25、 a中心原子的价电子数+ 离子电荷数价层电子对数的确定价层电子对数中心原子键电子对数+ 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a x b 中心原子上的孤电子对数价层电子对数CO2C 4 2 2 0 2 H2O O 6 2 1 2 4 HCHO C 4 3 1 2 0 3 NH3N 5 2 1 1 4 CH4C 4 4 1 0 4 SO32S 6 3 2 1 4 NO3N 5 3 2 0 3 SO42S 6 4 2 0 4 【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
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