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2019-2020年高中化學 2.2.1共價鍵與分子的空間構型教案 魯教版選修3 【教學目標】 1. 理解雜化軌道理論的主要內容，掌握三種主要的雜化軌道類型； 2. 學會用雜化軌道原理解釋常見分子的成鍵情況與空間構型過程與方法： 【教學重點】 理解雜化軌道理論的主要內容，掌握三種主要的雜化軌道類型 【教學難點】 理解雜化軌道理論的主要內容，掌握三種主要的雜化軌道類型 【教學方法】 采用圖表、比較、討論、歸納、綜合的方法進行教學 【教學過程】 【課題引入】 在宏觀世界中，花朵、蝴蝶、冰晶等諸多物質展現(xiàn)出規(guī)則與和諧的美?？茖W巨匠愛因斯坦曾感嘆：“在宇宙的秩序與和諧面前，人類不能不在內心里發(fā)出由衷的贊嘆，激起無限的好奇。”實際上，宏觀的秩序與和諧源于微觀的規(guī)則與對稱。 通常，不同的分子具有不同的空間構型。例如，甲烷分子呈正四面體形、氨分子呈三角錐形、苯環(huán)呈正六邊形。那么，這些分子為什么具有不同的空間構型呢? 【思考】 美麗的鮮花、冰晶、蝴蝶與微觀粒子的空間構型有關嗎？ 【活動探究】 你能身邊的材料動手制作水分子、甲烷、氨氣、氯氣的球棍模型嗎？ 【過渡】 我們知道，共價鍵具有飽和性和方向性，所以原子以共價鍵所形成的分子具有一定的空間構型。 【板書】 一、一些典型分子的空間構型 （一） 甲烷分子的形成及立體構型 【聯(lián)想質疑】 研究證實，甲烷(CH4)分子中的四個C—H鍵的鍵角均為l09．5，從而形成非常規(guī)則的正四面體構型。原子之間若要形成共價鍵，它們的價電子中應當有未成對的電子。碳原子的價電子排布為2s22p2，也就是說，它只有兩個未成對的2p電子，若碳原子與氫原子結合，則應形成CH2；即使碳原子的一個2s電子受外界條件影響躍遷到2p空軌道，使碳原子具有四個未成對電子，它與四個氫原子形成的分子也不應當具有規(guī)則的正四面體結構。那么，甲烷分子的正四面體構型是怎樣形成的呢? 【過渡】 為了解決這一矛盾，鮑林提出了雜化軌道理論， 【閱讀教材40頁】 【板書】 1. 雜化原子軌道 在外界條件影響下，原子內部能量相近的原子軌道重新組合的過程叫做原子軌道的雜化，組合后形成的一組新的原子軌道，叫做雜化原子軌道，簡稱雜化軌道。 【思考與交流】 甲烷分子的軌道是如何形成的呢？ 形成甲烷分子時，中心原子的2s和2px，2py，2pz等四條原子軌道發(fā)生雜化，形成一組新的軌道，即四條sp3雜化軌道，這些sp3雜化軌道不同于s軌道，也不同于p軌道。 根據參與雜化的s軌道與p軌道的數(shù)目，除了有sp3雜化外，還有sp2 雜化和sp雜化，sp2 雜化軌道表示由一個s軌道與兩個p軌道雜化形成的，sp雜化軌道表示由一個s軌道與一個p軌道雜化形成的 【板書】 2. 常見的SP雜化過程 （1）sp3雜化 【闡述】 雜化軌道在角度分布上比單純的S或P軌道在某一方向上更集中(比較圖2-2-2中的S、P軌道和雜化后形成的sp ，雜化軌道)，從而使它在與其他原子的原子軌道成鍵時重疊的程度更大，形成的共價鍵更牢固。由于甲烷分子中碳原子的雜化軌道是由一個2s軌道和三個2p軌道重新組合而成的，故稱這種雜化為sp3雜化形成的四個雜化軌道則稱為sp3雜化軌道。鮑林還根據精確計算得知每兩個sp3雜化軌道的夾角為l09．5。由于這四個雜化軌道的能量相同，根據洪特規(guī)則，碳原子的價電子以自旋方向相同的方式分占各個軌道。因此，當碳原子與氫原子成鍵時，碳原子中每個雜化軌道的一個未成對電子與一個氫原子的1s電子配對形成一個共價鍵，這樣所形成的四個共價鍵是等同的，從而使甲烷分子具有正四面體構型， 【過渡】 s軌道與p軌道的雜化(簡稱sp型雜化)有多種情況 【板書】 （2）SP雜化：一個s軌道和一個P軌道雜化可形成兩個sp雜化軌道，這種雜化稱為sp1雜化 直線型（BeCl2） 【交流與討論】 用雜化軌道理論分析乙炔分子的成鍵情況 （3）sp2雜化 平面正三角形（BF3） 【交流與討論】 用雜化軌道理論分析乙烯分子的成鍵情況 【交流研討】 氮原子的價電子排布為2s22p3，，三個2p軌道中各有一個未成對電子，可分別與一個氫原子的ls電子形成一個盯鍵。如果真是如此，那么三個2p軌道相互垂直，所形成的氨分子中N—H鍵間的鍵角應約為90。但是，實驗測得氨分子中N—H鍵的鍵角為107．30。試解釋其中的原因，并與同學們進行交流。 【闡述】 在形成氨分子時，氮原子的2s和2p原子軌道也發(fā)生了sp，雜化，生成四個sp3雜化軌道。在所生成的四個Sp3雜化軌道中，有三個軌道各含有一個未成對電子，可分別與一個氫原子的1s電子形成一個σ鍵，另一個sp3雜化軌道中已有兩個電子(孤對電子)，不能再與氫原子形成σ鍵了。所以，一個氮原子只能與三個氫原子結合，形成氨分子。 【總結評價】 應用軌道雜化理論，探究分子的立體結構。 化學式 雜化軌道數(shù) 雜化軌道類型 分子結構 CH4 C2H4 BF3 CH2O C2H2 【板書設計】 一、一些典型分子的立體結構 （一） 甲烷分子的形成及立體構型 1. 雜化原子軌道 2. 常見的SP雜化過程 （1）sp3雜化 （2）SP雜化 （3）sp2雜化