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2019-2020年高中化學(xué) 2.2.1共價(jià)鍵與分子的空間構(gòu)型教案 魯教版選修3 【教學(xué)目標(biāo)】 1. 理解雜化軌道理論的主要內(nèi)容，掌握三種主要的雜化軌道類(lèi)型； 2. 學(xué)會(huì)用雜化軌道原理解釋常見(jiàn)分子的成鍵情況與空間構(gòu)型過(guò)程與方法： 【教學(xué)重點(diǎn)】 理解雜化軌道理論的主要內(nèi)容，掌握三種主要的雜化軌道類(lèi)型 【教學(xué)難點(diǎn)】 理解雜化軌道理論的主要內(nèi)容，掌握三種主要的雜化軌道類(lèi)型 【教學(xué)方法】 采用圖表、比較、討論、歸納、綜合的方法進(jìn)行教學(xué) 【教學(xué)過(guò)程】 【課題引入】 在宏觀(guān)世界中，花朵、蝴蝶、冰晶等諸多物質(zhì)展現(xiàn)出規(guī)則與和諧的美。科學(xué)巨匠愛(ài)因斯坦曾感嘆：“在宇宙的秩序與和諧面前，人類(lèi)不能不在內(nèi)心里發(fā)出由衷的贊嘆，激起無(wú)限的好奇。”實(shí)際上，宏觀(guān)的秩序與和諧源于微觀(guān)的規(guī)則與對(duì)稱(chēng)。 通常，不同的分子具有不同的空間構(gòu)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(gòu)型呢? 【思考】 美麗的鮮花、冰晶、蝴蝶與微觀(guān)粒子的空間構(gòu)型有關(guān)嗎？ 【活動(dòng)探究】 你能身邊的材料動(dòng)手制作水分子、甲烷、氨氣、氯氣的球棍模型嗎？ 【過(guò)渡】 我們知道，共價(jià)鍵具有飽和性和方向性，所以原子以共價(jià)鍵所形成的分子具有一定的空間構(gòu)型。 【板書(shū)】 一、一些典型分子的空間構(gòu)型 （一） 甲烷分子的形成及立體構(gòu)型 【聯(lián)想質(zhì)疑】 研究證實(shí)，甲烷(CH4)分子中的四個(gè)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(gòu)型。原子之間若要形成共價(jià)鍵，它們的價(jià)電子中應(yīng)當(dāng)有未成對(duì)的電子。碳原子的價(jià)電子排布為2s22p2，也就是說(shuō)，它只有兩個(gè)未成對(duì)的2p電子，若碳原子與氫原子結(jié)合，則應(yīng)形成CH2；即使碳原子的一個(gè)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(gè)未成對(duì)電子，它與四個(gè)氫原子形成的分子也不應(yīng)當(dāng)具有規(guī)則的正四面體結(jié)構(gòu)。那么，甲烷分子的正四面體構(gòu)型是怎樣形成的呢? 【過(guò)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(yè)】 【板書(shū)】 1. 雜化原子軌道 在外界條件影響下，原子內(nèi)部能量相近的原子軌道重新組合的過(guò)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(jiǎn)稱(chēng)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(shí)，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(jù)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(gè)s軌道與兩個(gè)p軌道雜化形成的，sp雜化軌道表示由一個(gè)s軌道與一個(gè)p軌道雜化形成的 【板書(shū)】 2. 常見(jiàn)的SP雜化過(guò)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(shí)重疊的程度更大，形成的共價(jià)鍵更牢固。由于甲烷分子中碳原子的雜化軌道是由一個(gè)2s軌道和三個(gè)2p軌道重新組合而成的，故稱(chēng)這種雜化為sp3雜化形成的四個(gè)雜化軌道則稱(chēng)為sp3雜化軌道。鮑林還根據(jù)精確計(jì)算得知每?jī)蓚€(gè)sp3雜化軌道的夾角為l09．5。由于這四個(gè)雜化軌道的能量相同，根據(jù)洪特規(guī)則，碳原子的價(jià)電子以自旋方向相同的方式分占各個(gè)軌道。因此，當(dāng)碳原子與氫原子成鍵時(shí)，碳原子中每個(gè)雜化軌道的一個(gè)未成對(duì)電子與一個(gè)氫原子的1s電子配對(duì)形成一個(gè)共價(jià)鍵，這樣所形成的四個(gè)共價(jià)鍵是等同的，從而使甲烷分子具有正四面體構(gòu)型， 【過(guò)渡】 s軌道與p軌道的雜化(簡(jiǎn)稱(chēng)sp型雜化)有多種情況 【板書(shū)】 （2）SP雜化：一個(gè)s軌道和一個(gè)P軌道雜化可形成兩個(gè)sp雜化軌道，這種雜化稱(chēng)為sp1雜化 直線(xiàn)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(jià)電子排布為2s22p3，，三個(gè)2p軌道中各有一個(gè)未成對(duì)電子，可分別與一個(gè)氫原子的ls電子形成一個(gè)盯鍵。如果真是如此，那么三個(gè)2p軌道相互垂直，所形成的氨分子中N—H鍵間的鍵角應(yīng)約為90。但是，實(shí)驗(yàn)測(cè)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(xué)們進(jìn)行交流。 【闡述】 在形成氨分子時(shí)，氮原子的2s和2p原子軌道也發(fā)生了sp，雜化，生成四個(gè)sp3雜化軌道。在所生成的四個(gè)Sp3雜化軌道中，有三個(gè)軌道各含有一個(gè)未成對(duì)電子，可分別與一個(gè)氫原子的1s電子形成一個(gè)σ鍵，另一個(gè)sp3雜化軌道中已有兩個(gè)電子(孤對(duì)電子)，不能再與氫原子形成σ鍵了。所以，一個(gè)氮原子只能與三個(gè)氫原子結(jié)合，形成氨分子。 【總結(jié)評(píng)價(jià)】 應(yīng)用軌道雜化理論，探究分子的立體結(jié)構(gòu)。 化學(xué)式 雜化軌道數(shù) 雜化軌道類(lèi)型 分子結(jié)構(gòu) CH4 C2H4 BF3 CH2O C2H2 【板書(shū)設(shè)計(jì)】 一、一些典型分子的立體結(jié)構(gòu) （一） 甲烷分子的形成及立體構(gòu)型 1. 雜化原子軌道 2. 常見(jiàn)的SP雜化過(guò)程 （1）sp3雜化 （2）SP雜化 （3）sp2雜化