高中化学选修三教师用书(人教版).pdf

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1、本书根据教育部制订的 普通高中化学课程标准（实验）和人民教育出版社、课程教材研究所化学课程教材研究开发中心编著的 普通高中课程标准实验教科书物质结构与性质（选修 3）的内容和要求编写的，供使用该书的高中化学教师教学时参考。全书按教科书的章节顺序编排，每章包括本章说明、教学建议和教学资源三个部分。本章说明是按章编写的，包括教学目标、内容分析和课时建议。教学目标指出本章在知识与技能、过程与方法和情感态度与价值观等方面所要达到的目标要求；内容分析从地位和功能、内容的选择与呈现以及内容结构等方面对全章内容做出分析；课时建议则是建议本章的教学课时。教学建议是分节编写的，包括教学设计、活动建议、问题交流和

2、习题参考答案。教学设计对各节的内容特点、重点和难点、具体教学建议等作了较详细的分析，并提供了一些教学方案供参考。活动建议是对“科学探究”“实验”等学生活动提出具体的指导和建议。问题交流是对“学与问”“思考与交流”等栏目所涉及的有关问题给予解答或提示。习题参考答案则是对各节后的习题和每章的复习题给予解答或提示。教学资源是按章编写的，主要编入一些与本章内容有关的教学资料、疑难问题解答，以及联系实际、新的科技信息和化学史等内容，以帮助教师更好地理解教科书，并在教学时参考。由于时间仓促，本书的内容难免有不妥之处，希望广大教师和教学研究人员提出意见和建议，以便修订改进。本书编写者：吴国庆、李俊、徐伟念、

3、王建林、郑忠斌、胡晓萍、陈学英、王 乾（按编写顺序）本书审定者：李文鼎、王晶责任编辑：李俊责任绘图：李宏庆人民教育出版社课程教材研究所化学课程教材研究开发中心20XX年6月第一章原子结构与性质本章说明教学建议第一节原子结构第二节原子结构与元素的性质教学资源第二章分子结构与性质本章说明教学建议第一节共价键第二节分子的立体结构第三节分子的性质教学资源第三章晶体结构与性质本章说明教学建议第一节晶体的常识第二节分子晶体与原子晶体第三节金属晶体第四节离子晶体教学资源第 二 章 分子结构与性质单元一、教学目标1.知道共价键的主要类型。键 和“键，能用键参数一一键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质；能举

4、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；能说明筒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”规则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。二、内

5、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基础上，介绍了共价键的主要类型。键 和 n 键，以及键参数一一键能、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。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基本观念；学生的学习兴趣能

6、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中已有知识的基础上，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 口 键，以及它们的差别，并用一个“科学探究”让学生

7、自主地进一步认识。键 和n键。在共价键概念的基础上，接着介绍键参数一一键能、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。在已知电的结构与性质的基础上,根据CO和 电 都 有10个价电子,它们是等电子体,再比较C0和电的某些性质，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C0的结构，这是由于C0中的三重键与N2的不同，相对复杂而不作介绍。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接给出了三原子、四原子和五原子分子的

8、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。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，对其他五个问题进行的阐述都运用了前面的已知知识，如根据共价键的概念,介绍

9、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（反应停）；雪、冰、水和北极熊。节背景图是B12分子模型图。3.内容结构分子结构分子结构与性质共价键

10、键能三、课时建议第 一 节 共 价 键 2课时第二节分子的立体结构 3课时第三节分子的性质 3课时复习与机动 2课时第 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基础上继续学习共价键的知识，包括共价键的主要类型。键和n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 n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

11、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 n键的特征。2 .可以引导学生充分利用表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 8八比0、CHK N%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C O 和用为例，简单介绍等电子原理的概念即可。还可例举C H,和 N H；,但不要做太多的扩展。教学方案参考【方 案 I】制作模型学习。键 和“健创设问题情景：（1）复习以N a C l 为代

12、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 时，电子云如何重叠？（2）在 H C 1、C L 中，电子云如何重叠？制作模型：学生以小组合作学习的形式，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I L H C 1、C L 为例，研究它们在形成分子时原子轨道的重叠方式，即。键和口键的成键过程，体 会。键可以旋转而3 1 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。n键是电子云采取“肩并肩”的方式重叠，n

13、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，另一个是灭键；共价三键是由一个。键和两个“键组成的。反思与评价：组织学生完成教科书中的“科学探究”。【方案n利用表格与数据学习键能与键长提出问题：N?与乂在常温下很难发生化学反应，必须在高温下才能发生化学反应，而 Fz 与 H z 在冷暗处就能发生化学反应，为什么？讨论与启示：学生就上述问题展开讨论，认识到化学反应是一个旧键断裂、新键生成的过程，N?与比在常温下很难发生化学反应，而 H与上在冷暗处就能反应，说明断开N 三N键比断开F F 键困难

14、。阅读与思考：认真阅读教科书中的表2-1,了解一些共价键的键能，并思考下列问题：（1）键能是共价键强度的一种标度，健能的大小与键的强度有什么关系？（2）键能与化学反应的能量变化有什么联系？怎样利用键能的数据计算反应的热效应？（3）完 成“思考与交流”中的第1,2 题。归纳总结：在上述学习活动的基础上，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 m ol 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，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

15、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I I I】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C O,、40和 C H”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 C O?中，Z 0 C 0 为 1 8 0 ,所以C O 2 为直线形分子；而在1 L 0 中，Z H 0 I I为 1 0

16、5 ,故乩0为角形分子。反思与评价：完成下表。分子共价键的夹角分子的立体形状明示COz180*H QIOS*BF3120NH310718CH H :H：C l +C l ：-:C l :（i :H +（：l：-H -C l :【思考与交流】1.经过计算可知：1 m o l H z 与 1 m o l C k 反应生成2 m o l H C 1放 热 18 4.9 k J,而 1 m o l H2与 1 m o l B n 反应生成2 m o l I I B r 放 热 102.3 k J。显然生成氯化氢放热多，或者说澳化氢分子更容易发生热分解。2.从表2-1的数据可知，N H键、0H 键与H

17、F 键的键能依次增大，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N?、0八 F z 与乂的反应能力依次增强。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，还差两个电子达到8 3检定结构，氢原子只有一个电子，差一个电子达到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H20O3.二氧化碳的结构为0=C=0,所以其分子中有两个碳氧。键和两个碳氧n键。4 .键能和键长都是对共价键稳定程度的描述，C h、B n、L 的键能依次下降，键长依次增大，表明C L、B r 2?、L 分子中的共价键的牢固

18、程度依次减弱。5 .键能数据表明，N 三N键能大于N N键能的三倍，N 三N键能大于N N键能的两倍；而C=C 键能却小于C C键能的三倍，C=C 键能小于C C键能的两倍，说明乙烯和乙焕中的五键不牢固，容易被试剂进攻，故易发生加成反应。而氮分子中N 三N非常牢固，所以氮分子不易发生加成反应.6 .键键长/p m键能/k J t m o P1HX在 1 27 3 K的分解百分数HC 1127.44 3L80.001 4HB r14 1.436 60.5H116 0.929&733（注：此题的键长数据和热分解温度，需要通过查阅课外资料获得）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

19、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：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、0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C O?、上0、。3、CH2O.CH等分子结构,为学习本节课的内容做好知识准备。由C 0 2、H z O、N H：,、C H Q、C H,的球棍模型（或比

20、例模型），对照其电子式采取对比的方法，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。中心原子代去物空 间 构 型中心原子结合的原子数无孤对电子对COz直线形2C H2O平面三角形3CH C u B m 等固体及其水溶液颜色的实验，分析得知天蓝色的物质一一四水合铜离子，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（N H3）,+和 F e（S C N）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 I】模型探究学习分子空间结构创设问题情景:展示C O 2、员0、忸、%0、C H,等分子的

21、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C O 2 和上0、四原子分子N H-和 C I M）,为什么它们的空间结构不同？讨论交流：从 H、C、N、0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、0的原子分别可形成1、4、3、2个共价键，并用电子式、结构式描述C O z、H Q、N l f c、C H Q、C H,等分子结构。模型探究：由C O?、H20 N H 3、CH2O C H”的 球 棍 模 型（或比例模型），对照其电子式，运用分类、对比的方法，分析结构不同的原因。引导学生得出由于中心原子的孤对电子对占有一定的空间，对其

22、他成键电子对存在排斥力，影响其分子的空间结构一一引出价层电子对互斥模型理论。进一步用表格形式进行分类、归 纳（参见具体教学建议1中的表格）。应用反馈：应用该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HZSNHfBF3CHCbSiF4【方 案n】问题探究学习杂化轨道理论提出问题：课前提出要解决的问题，由学生自学并制定活动方案。（1）甲烷分子中碳原子的价电子构型为2 s 2 2 P 2,而碳原子的3个2 P轨道相互垂直，对照甲烷分子正四面体结构，为什么甲烷分子中的4个C H键是等同的，键角皆为1 0 9 2 8?

23、（2）氨分子的空间结构为三角锥形，键 角 为1 0 7 1 8,结合氢离子形成镂根离子后的空间结构却是正四面体，为什么钱根离子中的4个N H键是等同的，键角皆为1 0 9 2 8?阅读与思考：（1）阅读教科书相关内容及一些相关的课外资料，理解及解决上述相关问题，并把发现的问题记录下来供课堂讨论；（2）结合价层电子对互斥模型理论，分析C H 4、N H 3及N H+4等分子或离子成键情况，归纳总结出轨道杂化理论。讨论交流：应用轨道杂化理论，探究下表中分子的立体结构。化学式杂化轨道数杂化轨道类型分子结构CzHzQHBBCHzO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

24、。中心原子孤对电子对数代表物分子结构杂化轨道数杂化轨道类型0c oz直线形_ +2CHzO平面三角形_+3CH正四面体形_ +41SOsV 形_ +2NHj三角锥形_ +32HzOV 形_ +2【方案I I I】实验探究学习配合物理论实验探究：通 过 实验2-1 引导学生观察、分析、归纳实验现象。CuSOCuClz-2HZ 0CuBr?NaClKzSO()Cu Cu-NH；-t tH4)NH3二、活动建议【实验2-1 分别取少量固体(约0.1 g)置于3 m L 的蒸谯水中，振荡使其溶解，溶液的颜色见教学方案参考【方 案 I】o【实验2-2】1 .取 1 mL 5%C u S O i 溶液，滴

25、加稀氨水，首先形成难溶的沉淀物；继续滴加氨水，难溶物溶解，得到深蓝色溶液。2 .向上述溶液中，加入2疝无水乙醇，析出深蓝色的晶体。【实验2-3 三价铁 离 子(F e)与硫氟酸根离子(S C N )反应，生成了血红色的配离子 F e(S C N)。可用检验F e的存在。F e+S C N-=F e(S C N)2*【科学探究】3 .H C N 中的C为 s p 杂化；OW中的C为 s d 杂化。4.HCN分子中有2个。键和2个n键，即CH和CN之间各有1个。键，另外，CN之间还有2个n键；甲醛分子中CH之间有2个。键，C0之间有1个。键 和1个“键。【实践活动】1.由教师从网站 8.0 Fre

26、eware程序，并由教师安装后帮助学生打开该程序的“Chemsketch Window”和“ACD/3D”两个界面，然后根据教科书上的操作步骤就可以制作分子的立体结构模型。2.（略）三、问题交流【思考与交流】根据各分子或离子的电子式和结构式，分析中心原子的孤对电子对数，依据中心原子连接的原子数和孤对电子对数，确定VSEPR模型如下表。分子或离子结构式中心原子孤对电子对数周固原子数和孤对电子对数VSEPR模型分子或离子的立体结构HCNNH；HC=NH 41HNHH00241HjO*LJ-，H0-H14t _SOE0-S013I、BA一K；03oJLo注：阴影小球为孤对电子对。四、习题参考答案A

27、B,分子的立体结构典型例子n=2直线形COz、HCN3平面三角形CHzO,BF3 4正四面体CH,CQ2 .在乙焕分子中，2个碳原子各以1 个 s p杂化轨道与氢原子形成1 个碳氢。键，同时又各以其另1 个 s p杂化轨道形成1 个 碳 碳。键，除此之外，每个碳原子通过2个未参加杂化的 P 轨道(相互垂直)形成了 2个 n键，因此，乙快的三键中有1 个。键和2个 口 键。3 .甲醛分子的立体结构：碳原子采取s p，杂化，甲醛分子中有2 个 C H。键，而 C 0 之间有1 个。键 和 1 个 n键。4 .氢离子接受水分子中氧原子上的孤对电子以配位键形成0 ,电子对给予体是出0,接受体是H 5

28、.银离子与氯离子形成难溶的氯化银沉淀。加入氨水后，银离子接受氨分子中氮原子给出的孤对电子以配位键形成 A g (N H,)J 由于生成了可溶性的 A g (N H3)J 继续加入氨水时氯化银就溶解了。第三节分子的性质一、教学设计本节是在学习了共价键和分子的立体结构的基础上，进一步来认识分子的一些性质，包括共价键的极性和非极性，并由此引出一些共价分子的性质及其应用；范德华力、氢键及其对物质性质的影响，特别是物质的熔沸点及溶解性等；无机含氧酸分子的酸性等。教学时要注意引导学生运用“物质结构决定物质性质，性质反映结构”的观念来理解和解释分子的性质。教学重点：1.极性分子和非极性分子；2.分子间作用力

29、、氢键及其对物质性质的影响。教学难点：1.手性分子；2.无机含氧酸分子的酸性。具体教学建议：1.教学过程中可先复习离子键、共价键和电负性等概念，再分析山、Ch、岫、HC1、H”等分子中成键原子间共用电子对的偏移情况，帮助学生理解共价键的极性和非极性。2.可用下表来表示共价键的极性与分子的极性的关系。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Hz、N-Oz异核双原子分子极性键不蜜合极性分子8、H F、HC1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C02.BF3X CH分子中各键的向量和不为零不重合极性分子H。NHj,CH3 c l*分子中各键的向量

30、和是否为零，可通过数学或物理学中的向量知识来确定。3.关于范德华力的影响因素，建议只介绍两点：一是通过观察教科书中的表2-4,得出分子的极性越大，范德华力越大；二是通过“学与问”，得出结构相似时，相对分子质量越大，范德华力越大。4.“相似相溶”规则是个经验规则，不宜扩展太多，充分利用教科书中的例子，以及“思考与交流”中的问题，使学生体会到“相似相溶”的含义及应用即可。学 习“相似相溶”规则时注意应用极性分子、非极性分子、范德华力及氢键等知识;在组织“思考与交流”时,可以结合实验。5.可以根据教科书中的图2-3 8制作模型的方式帮助学生理解分子的“手性”及“手性分子”的概念；通过一些例子了解“手

31、性分子”在生命科学中的应用，体会化学科学对人类生活和社会发展的贡献。6.判断无机含氧酸分子的酸性强弱，是物质结构影响物质化学性质的一个例子，进一步加深“物质结构决定物质性质，性质反映结构”的观念。教学方案参考【方 案1】问题解决学习键的极性和分子的极性创设问题情景：（1）复习共价键的概念；（2）复习电负性的概念；（3）写出H n C k、岫、HC1、的电子式。提出问题：由相同或不同原子形成的共价键，共用电子在两原子间出现的机会是否相同？若相同是怎样的？若不同，又是怎样的？讨论与归纳：通过学生的观察、思考，讨论后归纳结论。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

32、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的方法，讨论、研究判断分子极性的方法。总结归纳：在合作学习、讨论的基础上，引导学生通过表格方式对键的极性与分子的极性的关系进行总结（参见具体教学建议2中的表格）。反思与评价：组织完成“思考与交流”。【方案H】问题解决学习范德华力及其对物质性质的影响创设问题情景

33、：（1）气体在加压或降温时为什么会变为液体、固体？（2）仔细观察教科书中的表2 4,结合分子结构的特点和数据，能得出什么结论？（3）完 成“学与问”，能得出什么结论？讨论交流：以小组合作学习的形式，进行小组讨论交流，逐一解决上述问题，形成小组观点，进行全班交流。归纳总结：在师生充分讨论的基础上，得出范德华力的概念，以及分子的极性越大，范德华力越大；结构相似时，相对分子质量越大，范德华力越大等结论。【方案III】实验探究学习“相似相溶”规则实验探究：（1）实验蔗糖、氨、蔡和碘分别在水和四氯化碳中的溶解性；（2）结 合“思考与交流”中的相关内容进行实验。归纳总结：根据实验现象，引导学生从极性分子与

34、非极性分子的角度去解释现象，从而总结出相似相溶规则。应用反馈：（1）碘为什么易溶于四氯化碳而不易溶于水？氨和氯化氢为什么极易溶于水？（2）教科书中图2-29、图 2-30说明了什么？二、问题交流【思考与交流1】1.极性分子：HC1非极性分子：H z O 2 Ch2.都是非极性分子3.极性分子：HCN HQ NH3 CH3cl非极性分子：C O 2 BFj C H.,【思考与交流2】1.NHs为极性分子，CH,为非极性分子，而水是极性分子，根 据“相似相溶 规则，NHs易溶于水，而 CH”不易溶于水。并且NH,与水之间还可形成氢键，使得NL更易溶于水。2.油漆是非极性分子，有机溶剂（如乙酸乙酯）

35、也是非极性溶剂，而水为极性溶剂，根据“相似相溶”规则，应当用有机溶剂溶解油漆而不能用水溶解油漆。3.实验表明碘在四氯化碳溶液中的溶解性较好。这是因为碘和四氯化碳都是非极性分子，非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，而水是极性分子。【学与问】当分子结构相似时，相对分子质量越大，范德华力越大.因此，由于Fz L 的相对分子质量逐渐增大，范德华力也逐渐增大，使 Fz L 的熔、沸点越来越高。三、习题参考答案1 .水是角形分子，氢氧键为极性键，所以水分子中正电荷的中心和负电荷的中心不重合，为极性分子。而二氧化碳为直线形分子，虽然碳氧键为极性键，但分子的正电荷的中心和负电荷的中心重合，所以为非极性分子。2 .

36、低碳爵如甲醛或乙醇，其中的一0 H 与水分子的一0 H 相近，因而能与水互溶，而高碳醇的煌基较大，使其中的一0 1 1 与水分子的一0 1 1 的相似因素少多了，因而它们在水中的溶解度明显减小。3 .水是极性分子，而汽油是非极性分子，根 据“相似相溶”规则，汽油在水中的溶解度应很小。4 .(1)氢键不是化学键，而是较强的分子间作用力；(2)由于甲烷中的碳不是电负性很强的元素，故甲烷与水分子间一般不形成氢键；(3)乙醇与水分子间不但存在范德华力，也存在氢键；(4)碘化氢的沸点比氯化氢高是由于碘化氢的相对分子质量大于氯化氢的，相对分子质量越大，范德华力越大，沸点越高。5 .两张图表明气态氢化物的沸

37、点一般是随相对分子质量增加而增大的，这是由于相对分子质量越大，范德华力越大，沸点越高。但氟化氢、水和氨的沸点反常地高，表明在它们的分子间存在较强的相互作用，即氢键。6 .对羟基苯甲酸的沸点高。因为对羟基苯甲酸在分子间形成氢键，而邻羟基苯甲酸在分子内形成了氢键，分子之间不存在氢键。复习题参考答案1.B 2.C D A B 3.D 4.D 5.A6 .C C*的中心原子为碳，它的最外层电子都用于形成。键，属 A B,型分子，其立体结构为正四面体形；N H：3 和 H z O 的中心原子上分别有1 对和2对孤对电子，跟中心原子周围的o键加起来都是4,它们相互排斥，形成四面体，因而略去孤对电子对后，N

38、 I h 呈三角锥形，H Q呈角形。7 .白磷分子的空间构型为正四面体，四个磷原子间共有6个。键，当氧气不足时，每个单键中插入一个氧原子成为PG,当氧气充足时，每个磷原子还可再结合一个氧原子成为P。(参看教科书中的图2-1 2)。8 .乙烷分子中的碳原子采取s d 杂化轨道形成。键。乙烯分子的碳原子采取s d 杂化轨道形 成。键，在乙烯分子中，2 个碳原子各以2个 sp 2 杂化轨道与氢原子形成2个 碳 氢。键，而 2个碳原子之间又各以1 个 sp 2 杂化轨道形成1 个碳碳。键，除此之外，2个碳原子中未参加杂化的P轨道形成了 1 个。键，因此，乙烯的双键中有1 个。键 和 1 个 n键。乙烘

39、分子的碳原子采取sp 杂化轨道形成。键，在乙块分子中，2个碳原子各以1 个 sp 杂化轨道与氢原子形成1 个 碳 氢。键，同时又各以其另1 个 sp 杂化轨道形成1 个 碳 碳。键，除此之外，每个碳原子通过2个未参加杂化的p轨道形成了 2 个 五 键，因此，乙焕的三键中有 1 个。键和2个 n键。乙快加氢变成乙烯时，碳原子由sp 杂化转为s d 杂化，当继续加氢生成乙烷时，碳原子杂化转为s d 杂化。9.乙烯分子中碳原子采取sp?杂化，杂化后的3个 sp?杂化轨道呈平面三角形，而剩下的未杂化的2 P 轨道垂直于3个 sp,杂化轨道构成的平面。2个碳原子各以2个 s d 杂化轨道与氢原子形成2个

40、 碳 氢。键，而 2个碳原子之间又各以1 个 sp 2 杂化轨道形成1 个 碳 碳。键,因而四个氢原子在同一平面上。另外，每个碳原子还有一个未参与杂化的p轨道，两个p轨道肩并肩重叠形成n键，n键是不能旋转的，所以乙烯分子中的双键是不容旋转的。1 0.O F?与 H2的立体结构相似，同为角形，但水分子的极性很强，而 的 极 性 却 很 小，这是因为：(1)从电负性上看，氧与氢的电负性差大于氧与氟的电负性差；(2)O F z 中氧原子上有两对孤对电子，抵消了 F 0键中共用电子对偏向F而产生的极性。*1 1 (略)*1 2 (略)教学资源1.键参数和分子的性质键参数和分子的性质之间有一定的相关性。

41、从键参数的数据可以归纳出某些定性的或半定量的规律用以说明分子的某些性质。所谓键参数指的是用于表征化学键性质的物理量，如键能、键长、键角等物理量的数据。(1)键能在 1 0 1 kP a 和 2 5 下，将 1 mol理想气体分子A B 拆开为中性气态原子A和 B时、所需的能量叫做A B 的离解能(单位为kj/mol),以 D(A B)表示。例如，H 2 的离解能D(H H)为 4 3 6 kj/mol。对双原子分子而言，离解能就是键能E,B P E(H H)=D(H H)=4 3 6 kj/mol,它是指破裂6.0 2 X 1 0 2 3 个键(单键)所需要的能量。键能是决定物质性质的一个重要

42、因素。通常键能愈大，表明该化学键愈牢固，由该键组成的分子也就愈稳定。例如，H C 1 的键能E(H C 1)=4 3 1.8 kj/mol,H I 的键能E(H I)=2 9 8.7 kj/mol,H C 1 比 H I 稳定，H I 受热时就较易分解。通常键能的数据是用热化学方法由实验测定的。(2)键长分子中两个原子核间的平均距离叫做键长(或核间距)。理论上用量子力学的近似方法可以算出键长。实际上通常是用光谱或衍射等实验方法来测定键长。一般来说，两原子之间所形成的键愈短，键能就愈大，键愈强，愈牢固。综上所述，可以用键能和键长二个键参数定量地描述化学键的特征。（3）键角键角系指分子中键与键之间

43、的夹角。键角是表示分子空间结构的一个重要参数。例如，Hf分子中2个 S H键之间的夹角是9 2 ,这表明H 2 s 分子是V形结构。一般来说，如果已知某分子中的键长和键角的数据，就可确定该分子的几何构型（分子在空间呈现的几何形状）。例如，己知0）2 分子的C=0 键长是0.1 1 6 nm,0 C 0键角等于1 8 0 ,就可得知C G 分子是直线形的非极性分子，据此也可推断它的物理性质。又如，已知 NK,分子里的H NH 键角是1 0 7 1 8 ,NH 键长是0.1 0 2 n m,就可推断NH,分子是三角锥形的极性分子。图 2-1 氨分子结构示意图理论上可用量子力学近似方法算出键角，但对

44、于复杂分子来说，实际上是通过光谱、衍射等结构分析实验测定而算出。表 2-1 是某些分子的键长和键角的数据。表 2-1 某些分子的键长和键角数据分子式键角键长分子形状计算值实验值计算值/皿实验值/nm50.114 00.120 7直线形Nz0.114 70.109 4直线形H2O104.7104.4S0.1030.098三角形COz180.0180.00.116 2直线形NH3106.4107.31070.101 9三角锥形CH H C l H B r H I其中H F 和 H C l 为强极性键，H I 为弱极性键，而 H B r 则介于两者之间。卤素原子是负极，氢原子是正极。又如C H 4

45、中的C H键，由于碳的电负性为2.5,与氢的相差很小，所以是弱极性键，碳是负极，氢是正极。电负性差值与键的极性之间有没有严格的定量关系？电负性差值达到什么程度，极性键就转变为离子键？对于诸如此类的问题，很难做出肯定的回答，因为在离子键和共价键之间没有一条绝对分明和固定不变的界限。近代实验表明，即使在由电负性最小的钠和电负性最大的氟形成的最典型的离子型化合物氨化钠中，键的离子性也不是百分之百，而只有9 2%。我们可以用离子性百分数来表示键的离子性相对于共价性的大小。对于A B 型化合物单键离子性百分数和电负性差值（X,、-XB）之间的关系如表2-2 所示。表 2-2 单键的离子性百分数与电负性差

46、值之间的关系XA-XB离子性百分数/%XA-XB离子性百分数/%0.211.8S S0.442.06 30,692.27 00.81 52.47 61.02 22.68 21.23 02.88 6L 43 93,08 91 64 73,29 2从表2-2 可知，当两个原子电负性差值约为1.7 时，单键约具有5 0%的离子性，这是一个重要的参考数据。如果两个原子电负性差值大于1.7时，可判断它们之间主要形成离子键,该物质是离子型化合物；如果两个原子电负性差值小于1.7,则可判断它们之间主要形成共价键，该物质为共价化合物。例如钠的电负性为0.9,氯的电负性为3.0,两原子的电负性差值为2.1,当它

47、们互相结合成N a C l 时，其键的离子性百分数约为7 0 虬 因此可以判断氯化钠中钠离子与氯离子之间主要是形成离子键，氯化钠为离子型化合物。3.价层电子对互斥模型(V S E P R)分子的立体结构是指其原子在空间的排布，可以用现代实验手段测定。例如，通过分子或离子的振动光谱(红外或拉曼光谱)可确定分子或离子的振动模式，进而确定分子的立体结构；通过X-衍射、电子衍射、中子衍射、核磁共振等技术也可测定分子的立体结构。实验证实，属于同一通式的分子或离子，其结构可能相似，也可能完全不同。例如，1 1 2 2 s和 H Q属同一通式H zA,结构很相似，都是角形分子，仅夹角度数稍有差别：而 C 0

48、：和 S(V虽属同一通式A 0，结构却不同：前者是平面形，后者是三角锥形，前者有p-p n 键而后者有 d-p i t 键。早 在 1 9 4 0 年，希吉维克(S i d g w i c k)和坡维尔(P o w e l l)在总结实验事实的基础上提出了一种简单的理论模型，用以预测简单分子或离子的立体结构。这种理论模型后经吉列斯比(R.J.G i l l e s p i e)和尼霍尔姆(N y h o l m)在 20世纪50年代加以发展，定名为价层电子对互斥模型，简称VS EP R (Va l e n c e S h e l l El e c t r o n P a i r R e p u

49、 l s i o n)模型。我们不难学会用这种模型来预测分子或离子的立体结构。当然，我们不应忘记，这一模型绝不可能代替实验测定，也不可能没有例外。不过，统计表明，对于我们经常遇到的分子或离子，特别是以非金属原子为中心的单核(即单中心)分子或离子，用这一理论模型预言的立体结构很少与事实不符。VS EP R 模型的要点：(1)用通式A X E 来表示所有只含一个中心原子的分子或离子的组成，式中A 表示中心原子，X 表示配位原子(也叫端位原子)，下标n 表示配位原子的个数，E 表示中心原子上的孤对电子对，下标m是电子对数。已知分子或离子的组成和原子的排列顺序时，矶值可用下式确定。m=（A 的族价-X

50、的化合价X X 的个数+/-离子电荷相应的电荷数）/2例如:分子so2S O jSWsc_N O t10100可以这样理解这个通式：中心原子的族价等于它的价电子总数，中心原子与端位原子键合用去的电子数取决于端位原子的个数和端位原子的化合价，如果是离子，正离子的电荷相当于中心原子失去的电子，负离子的电荷相当于中心原子得到的电子，因此，用上式计算得到的数值m就是中心原子未用于键合的孤对电子对数。（有时，计算出来的m值不是整数,如 N O 2,m=0.5,这时应当作m=l 来对待，因为，单电子也要占据一个电子轨道。）（2）通式AXE,里 的（n+m）的数目称为价层电子对数，令 n+m=z,则可将通式