第2章 微粒之间的相互作用全章教学案.docx

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第2章微粒之间的相互作用全章教学案

第2章微粒之间的相互作用

第1节共价键模型

【学习目标】

1、知识与技能目标

使学生理解共价键的概念，初步掌握共价键的形成，加深对电子配对法的理解；能较为熟练地用电子式表示共价分子的形成过程和分子结构；正确判断非极性键和极性键；初步了解键能、键长、键角的概念，能根据其数据认识共价键的强弱。

2、过程与方法目标

（１）通过学生对离子键和共价键的认识与理解，培养学生的抽象思维能力；通过电子式的书写，培养学生的归纳比较能力。

（2）在学习过程中，激发学生的学习兴趣和求知欲。

（3）培养学生从宏观到微观，从现象到本质的认识事物的科学方法。

3、情感态度·价值观目标

（１）通过对共价键形成过程的分析，培养学生怀疑、求实、创新的精神。

（2） 通过观察模拟微观结构的三维动画，增强空间想象能力。

学习重点：

      掌握共价键的形成，并能较为熟练地用电子式表示简单共价分子的形成过程。

学习难点：

１、 较复杂的物质电子式和结构式分析。

２、 从微观的角度和三维空间上想象物质的结构。

第1课时

【基本知识梳理】

一、共价键：

（一）定义：

原子通过用电子对而形成的化学键称为共价键；

（二）共价键的形成及本质：

NaCl、HCl的形成过程

1、共价键的本质是；

2、规律：

通常，电负性或的非金属元素的原子形成的化学键为共价键。

3、表示方法：

电子式：

是指在符号周围用小点（或×）来描述分子中原子_____以及原子中________________________的情况的式子。

（三）共价键分类

1、按共用电子对的数目分类：

、、

2、按共用电子对是否偏移分类：

、

3、按轨道重叠方式不同可分为键、键。

（1）δ键：

（以“头碰头”重叠形式）人们把原子轨道以导致而形成的共价键称为σ键。

例：

H2的形成

a、特征：

以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作，共价键的图形不变，轴对称图形。

b、种类：

S-Sδ键S-Pδ键P-Pδ键

（2）π键：

人们把原子轨道以导致而形成的共价键称为π键。

a.特征：

每个π键的电子云有两块组成，分别位于有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镜面，它们互为镜像，这种特征称为镜像对称。

（3）δ键和π键比较

①重叠方式δ键：

头碰头π键：

肩并肩

②δ键比π键的强度较大

③成键电子：

δ键S-SS-PP-Pπ键P-P

④δ键成单键π键成双键、叁键（双键中含有一个δ键和一个π键，叁键中含有一个δ键和两个π键）

在由两个原子形成的多个共价键中，只能有一个键，而键可以是一个或多个。

【例题】下列分子中存在π键的是

A．H2B．Cl2C．N2D．HCl

【当堂达标训练】

1．下列关于化学键的说法不正确的是

A．化学键是一种作用力

B．化学键可以是原子间作用力，也可以是离子间作用力

C．化学键存在于分子内部

D．化学键存在于分子之间

2．对δ键的认识不正确的是

A．δ键不属于共价键，是另一种化学键

B．S-Sδ键与S-Pδ键的对称性相同

C．分子中含有共价键，则至少含有一个δ键

D．含有π键的化合物与只含δ键的化合物的化学性质不同

3．下列物质中，属于共价化合物的是

A．I2B．BaCl2C．H2SO4D．NaOH

4．下列化合物中，属于离子化合物的是

A．KNO3B．BeClC．KO2D．H2O2

5．写出下列物质的电子式。

H2、N2、HCl、H2O

６．用电子式表示下列化合物的形成过程

　HCl、NaBr、MgF2、Na2S、CO2

第二课时

【基本知识梳理】

一、共价键：

（四）．共价键的特征

1、饱和性：

因为每个原子所提供的的数目是一定的，所以在共价键的形成过程中，一个原子的未成对电子与另一个原子中未成对电子配对成键后，，一般不能与其它原子的未成对电子配对成键了，就即每个原子所能，这称为共价键的饱和性。

显然，共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相结合的关系。

2、方向性：

在形成共价键时，愈多，电子愈大，所形成的共价键愈，因此共价键尽可能沿着，这就是共价键的方向性。

共价键的方向性决定了分子的立体空间构型。

二、键参数

１、键能

①概念：

气态基态原子形成１mol化学键所释放出的最低能量。

②单位：

kＪ／mol

③键能越大，形成化学键放出的能量越大，化学键越稳定，越不易断裂。

２、键长

①概念：

形成共价键的两原子间的核间距

②单位：

１pm（１pm＝10-12m）

③键长越短，共价键越牢固，形成的物质越稳定

几种共价键的键长

H－H0.74×10-10mC－C1.54×10-10m

Cl－Cl1.98×10-10mN－N1.15×10-10m

3、键角：

多原子分子中的两个共价键之间的夹角。

例如：

CO2结构为Ｏ＝Ｃ＝Ｏ，键角为１８０°，为直线形分子。

H2O　键角１０５°Ｖ形CH4　键角１０９°２８′

正四面体

规律总结：

在三个键参数中，键能，分子越；键长越，化学键越。

【当堂达标训练】

1、下列说法中，错误的是

Ａ．键长越长，化学键越牢固

Ｂ．成键原子间原子轨道重叠越多，共价键越牢固

Ｃ．对双原子分子来讲，键能越大，含有该键的分子越稳定

Ｄ．原子间通过共用电子对所形成的化学键叫共价键

2、能够用键能解释的是

Ａ．氮气的化学性质比氧气稳定

Ｂ．常温常压下，溴呈液体，碘为固体

Ｃ．稀有气体一般很难发生化学反应

Ｄ．硝酸易挥发，硫酸难挥发

3、与NO3-互为等电子体的是

Ａ．SO3　Ｂ．BF3　　Ｃ．CH4　Ｄ．NO2

4、根据等电子原理，下列分子或离子与SO42-有相似结构的是

A．PCl5　B．CCl4　C．NF3　D．N2

5、根据课本中有关键能的数据，计算下列反应中的能量变化：

N2（g）+3H2（g）====2NH3（g）；△H=

N2（g）+O2（g）===2NO（g）；△H=

第二章第1节共价键模型习题训练

1．下列各说法中正确的是（）

A．分子中键能越高，键长越大，则分子越稳定

B．元素周期表中的ⅠA族（除H外）和ⅦA族元素的原子间不能形成共价键

C．水分子可表示为HO—H，分子中键角为180°

D．H—O键键能为463KJ/mol，即18克H2O分解成H2和O2时，消耗能量为2×463KJ

2．下列各组指定原子序数的元素，不能形成AB2型共价化合物是（）

A．6和8B．16和8C．14和8D．19和17

3．下列过程中，共价键被破坏的是：

（）

A．碘晶体升华B．溴蒸气被木炭吸附C．酒精溶于水D．HCl气体溶于水

4．下列事实中，能够证明HCl是共价化合物的是（）

A．HCl易溶于水B．液态的HCl不导电

C．HCl不易分解D．HCl溶于水能电离，呈酸性

5．下列化合物中没有共价键的是（）

A．PBr3B．IBrC．HBrD．NaBr

6．下列说法中，正确的是（）

A．在N2分子中，两个原子的总键能是单个键能的三倍。

B．N2分子中有一个σ键、两个π键

C．N2分子中有两个个σ键、一个π键

D．N2分子中存在一个σ键、一个π键

7．下列分子中，含有非极性键的化合物的是（）

A．H2B．CO2C．H2OD．C2H4

8．下列化合物中价键极性最小是（）

A．MgCl2B．AlCl3C．SiCl4D．PCl5

9．根据化学反应的实质是原化学键的断裂和新化学键的形成这一观点，下列变化不属于化学反应的是（）

A．白磷在260℃时可转化成红磷

B．石墨在高温高压下转化成金刚石

C．单质碘发生升华现象

D．硫晶体（S8）加热到一定温度可转变成硫蒸气（S2）

10．下列分子中键能最大的是（）

A．HFB．HClC．HBrD．HI

11．下列说法中正确的是（）

A．双原子分子中化学键键能越大，分子越牢固

B．双原子分子中化学键键长越长，分子越牢固

C．双原子分子中化学键键角越大，分子越牢固

D．在同一分子中，σ键要比π键的分子轨道重叠程度一样多，只是重叠的方向不同

12．CH4、NH3、H2O、HF分子中，共价键的极性由强到弱的顺序是（）

A．CH4、NH3、H2O、HFB．HF、H2O、NH3、CH4

C．H2O、HF、CH4、NH3D．HF、H2O、CH4、NH3

13．下列物质中，含有极性键和非极性键的是（）

A．CO2B．H2OC．Br2D．H2O2

14．下列单质分子中，键长最长，键能最小的是（）

A．H2B．Cl2C．Br2D．I2

15．下列分子中键角最大的是（）

A．CH4B．NH3C．H2OD．CO2

写出下列物质的电子式：

（1）Cl2

（2）N2（3）H2O

（4）NH3（5）CH4（6）CCl4

17．水分子是H2O而不是H3O，是因为共价键具有性；水分子的键角接近900是因为共价键具有性。

18．80年代，科学研制得一种新分子，它具有空心的类似足球状的结构，分子式为C60。

下列说法正确的是（）

A．C60是一种新型的化合物B．C60含有极性键

C．C60和金刚石都是碳元素组成的单质D．C60的相对分子质量是700

19．乙烯分子中C-C之间有个σ键，个π键。

乙烯易发生加成反应是因为分子中C-C之间的一个键易断裂。

20．在HCl分子中，由H原子的一个轨道与Cl原子的一个轨道形成一个键；在Cl2分子中两个Cl原子以轨道形成一个键。

21．在一定条件下，某元素的氢化物X可完全分解为两种单质：

Y和Z。

若已知：

①反应前的X与反应后生成的Z的物质的量之比

②单质Y的分子为正四面体构型。

请填写下列空白。

（1）单质Y是___________，单质Z是___________（填写名称或分子式）。

（2）Y分子中共含___________个共价键。

（3）X分解为Y和Z的化学方程式为：

_____________________。

第2节共价键与分子的空间构型

【学习目标】

知识与技能：

1．知道一些常见分子的立体构型

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．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。

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。

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。

【学习重点、难点】

杂化轨道概念的基本思想，甲烷、乙烯、乙炔等共价键的成因分析。

第1课时

【基本知识梳理】

一、一些典型分子的立体构型

1、杂化轨道理论

（1）理论的提出：

甲烷的分子模型表明甲烷分子的空间构型是，分子中的C—H键，键角是。

这说明：

碳原子具有四个完全相同的轨道与四个氢原子的电子云重叠成键。

而碳原子的价电子构型是，包含一个轨道和三个轨道，为了解释甲烷分子中碳原子有这四个相同的轨道，Pauling提出了理论。

（2）杂化的概念：

在形成分子的过程中，中心原子的若干相近的原子轨道重新组合，形成一组新的、的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫杂化轨道。

2、形成甲烷分子时，中心原子的和，，等四条原子轨道发生杂化，形成一组新的轨道，即四条杂化轨道，这些杂化轨道不同于s轨道，也不同于p轨道。

成键时，这四个完全相同的轨道分别与四个氢原子的电子云重叠成共价键。

3、乙烯分子中碳原子用一个轨道和两个轨道进行sp2杂化，得到三个完全相同的杂化轨道。

形成乙烯分子时，两个碳原子各用的电子相互配对，形成一个σ键，每个碳原子的另外分别与两个氢原子的的电子配对形成共价键；每个碳原子剩下的一个未参与杂化的的未成对电子相互配对形成一个键。

4、乙炔分子中碳原子用一个轨道和一个轨道进行sp杂化，得到两个完全相同的杂化轨道。

形成乙炔分子时，两个碳原子各用的电子相互配对，形成一个σ键，每个碳原子的另外分别与一个氢原子的的电子配对形成共价键；每个碳原子剩下的两个未参与杂化的的未成对电子相互配对形成一个键。

二、轨道杂化简单规律：

1、通常中心原子有几个轨道参与了杂化是由与中心原子成键的决定的，有几个原子轨道参与杂化，杂化后就生成几个杂化轨道，就能与几个其它原子成键。

2、三种杂化轨道的轨道形状，SP杂化夹角为的型杂化轨道，SP2杂化轨道为的，SP3杂化轨道为的构型。

如：

HCN中C原子以杂化，CH2O中C原子以杂化；HCN中含有个σ键和个π键；CH2O中含有个σ键和个π键

3、应用轨道杂化理论，探究分子的立体结构。

化学式

杂化轨道数

杂化轨道类型

CH4

C2H4

BF3

CH2O

C2H2

【当堂达标训练】

1、下列物质中，分子的立体结构与水分子相似的是

A、CO2B、H2SC、PCl3D、SiCl4

2、下列分子的结构中，原子的最外层电子不都满足8电子稳定结构的是

A、CO2B、PCl3C、CCl4D、NO2

3、用Pauling的杂化轨道理论解释甲烷分子的四面体结构，下列说法不正确的是

A、C原子的四个杂化轨道的能量一样

B、C原子的sp3杂化轨道之间夹角一样

C、C原子的4个价电子分别占据4个sp3杂化轨道

D、C原子有1个sp3杂化轨道由孤对电子占据

4、下列对sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角的比较，得出结论正确的是

A、sp杂化轨道的夹角最大

B、sp2杂化轨道的夹角最大

C、sp3杂化轨道的夹角最大

D、sp3、sp2、sp杂化轨道的夹角相等

乙烯分子中含有4个C—H和1个C=C双键，6个原子在同一平面上。

下列关于乙烯分子的成键情况分析正确的是

A、每个C原子的2s轨道与2p轨道杂化，形成两个sp杂化轨道

B、每个C原子的1个2s轨道与2个2p轨道杂化，形成3个sp2杂化轨道

C、每个C原子的2s轨道与3个2p轨道杂化，形成4个sp3杂化轨道

D、每个C原子的3个价电子占据3个杂化轨道，1个价电子占据1个2p轨道

6、下列分子或离子的中心原子，带有一对孤对电子的是

A、XeO4B、BeCl2C、CH4D、PCl3

第2课时

【基本知识梳理】

三、价层电子对互斥模型

1、在形成氨气分子时，氮原子中的原子轨道发生杂化，生成四个

。

生成的四个杂化轨道中，只有个含有未成对电子，所以只能与个氢原子形成共价键。

又因为四个sp3杂化轨道有一个，所以，氨气分子中的键角与甲烷不同。

2、把分子分成两大类：

一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键。

如CO2、CH2O、CH4等分子中的C原子。

它们的立体结构可用中心原子周围的原子数来预测，概括如下：

ABn

立体结构

范例

n=2

直线型

CO2

n=3

平面三角形

CH2O

n=4

正四面体型

CH4

另一类是中心原子上有孤对电子（未用于形成共价键的电子对）的分子。

如

H2O和NH3中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间，并参与互相排斥。

因而H2O分子呈V型，NH3分子呈三角锥型。

（如图）课本P40。

3、常见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

H2S

2

2

V形

NH2-

2

2

V形

BF3

0

3

正三角形

CHCl3

0

4

四面体

SiF4

0

4

正四面体

四．S—P杂化轨道和简单分子几何构型的关系：

杂化方式

SP

SP2

SP3

SP3不等性杂化

轨道夹角

180

120

109o28’

中心原子位置

ⅡA，ⅡB

ⅢA

ⅣA

ⅤA

ⅥA

ⅦA

中心原子孤对电子数

0

0

0

1

2

3

分子几何构型

直线型

平面三角

正四面体

三角锥

V字形

直线型

实例

BeCl2

HgCl2

BF3

CH4

SiCl4

NH3

PH3

H2O

H2S

HCl

五、苯环的结构与大π键

根据杂化轨道理论，形成苯分子是每个碳原子的原子轨道发生杂化，由此形成的三个在同一平面内。

三个分别与两个碳原子、一个氢原子形成σ键。

同时每个碳原子还有一个未参加杂化的，他们均有一个未成对电子。

这些轨道垂直于，相互平行，以方式相互重叠，形成一个多电子的键。

六、等电子原理的基本观点是：

相同且相等的分子或离子具有相同的和等结构特征。

【当堂达标训练】

1、下列分子中心原子是sp2杂化的是

A、PBr3B、CH4C、BF3D、H2O

2、关于原子轨道的说法正确的是

A、凡是中心原子采取sp3杂化轨道成键的分子其几何构型都是正四面体

B、CH4分子中的sp3杂化轨道是由4个H原子的1s轨道和C原子的2p轨道混合起来而形成的

C、sp3杂化轨道是由同一个原子中能量相近的s轨道和p轨道混合起来形成的一组能量相近的新轨道

D、凡AB3型的共价化合物，其中中心原子A均采用sp3杂化轨道成键

3．下列分子中键角不是1200的是（）

A．C2H2B．C6H6C．BF3D．NH3

4．苯分子不能使酸性高锰酸钾褪色的原因是（）

A．分子中不存在π键

B．分子中存在6电子大π键，结构稳定

C．分子是平面结构

D．分子中只存在σ键

5．氨气分子空间构型是三角锥形，而甲烷是正四面体形，这是因为（）

A．两种分子的中心原子的杂化轨道类型不同，NH3为sp2型杂化，而CH4是sp3型杂化。

B．NH3分子中N原子形成三个杂化轨道，CH4分子中C原子形成4个杂化轨道。

C．NH3分子中有一对未成键的孤对电子，它对成键电子的排斥作用较强。

D．氨气分子是极性分子而甲烷是非极性分子。

6、为了解释和预测分子的空间构型，科学家在归纳了许多已知的分子空间构型的基础上，提出了一种十分简单的理论模型——价层电子对互斥模型。

这种模型把分子分成两类：

一类是；另一类是。

BF3和NF3都是四个原子的分子，BF3的中心原子是，NF3的中心原子是；BF3分子的立体构型是平面三角形，而NF3分子的立体构型是三角锥形的原因是

。

7、根据杂化轨道理论，请预测下列分子或离子的几何构型：

CO2，CO32-

H2S，PH3

8、为什么H2O分子的键角既不是90°也不是109°28′而是104.5°？

第3课时

【基本知识梳理】

六、分子的对称性

依据_________的旋转或借助______的反映能够复原的分子称为对称分子，分子所具有的这种性质称为对称性。

分子的许多性质如____、_______及______________等都与分子的对称性有关。

当四个不同的______或______连接在碳原子上时，这个碳原子是不对称原子，如同人的左手和右手。

这种分子相似而不全同，不能重叠，我们称它们的表现为手性。

具有手性的分子叫做_________分子。

七、极性键和非极性键：

1．极性键：

不同种原子，电负性，共用电子对必然偏向电负性的原子一方，使该原子带部分负电荷（δ-），而另一原子带部分正电荷（δ+）。

这样，两个原子在成键后电荷分布不均匀，形成有极性的共价键。

存在范围：

气态氢化物、非金属氧化物、酸根、氢氧要、有机化合物。

2．非极性共价键：

同种元素的原子两原子电负性，共用电子对不偏向任何一方，成键的原子不显电性，这样的共价键叫非极性键。

简称非极性键。

存在范围：

非金属单质（稀有气体除外）及某些化合物中，如

H2、N2、O2、H2O2中的O-O键、Na2O2中的O-O键。

3．物质中化学键的存在规律：

（1）离子化合物中一定有离子键，可能还有共价键。

简单离子组成的离子化合物中只有离子键，如MgO、NaCl等，复杂离子（原子团）组成的离子化合物中既有离子键又有共价键，既有极性共价键，又有非极性共价键。

如：

只含有离子键：

MgO、NaCl、MgCl2

含有极性共价键和离子键：

NaOH、NH4Cl、Na2SO4

含有非极性共价键和离子键：

Na2O2、CaC2、Al2C3等

（2）共价化合物中只有共价键，一定没有离子键。

（3）在非金属单质中只有共价键：

（4）构成稀有气体的单质分子，由于原子已达到稳定结构，在这些原子分子中不存在化学键。

（5）非金属元素的原子之间也可以形成离子键，如NH4Cl

八、分子的极性

1、极性分子：

、定义：

正电荷中心与负电荷中心不重合而使一端带正电另一端带负电的分子如H2O

、特点：

分子中有发生偏移的共用电子对，并且分子的形状不呈“空间对称”

2、非极性分子

（1）定义：

正荷中心与负电荷中心重合而没有哪端显电性的分子

（2）特点：

分子的形状呈“空间对称”其类型有：

没有共用电子对如Ar

有共用电子，但全部都不发生偏移。

如：

O2

有偏移的共用电子，但分子形状是呈“空间对称”的。

如：

CCl4

3、

常见分子的空间形状及对称性

4、分子极性的判断

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

异核双原子分子

极性键

不重合

CO、HF、HCl

异核多原子分子

分子中各键的向量和为零

重合

CO2、BF3、CH4

分子中各键的向量和不为零

不重合

H2O、NH3、CH3Cl

【例题1】下列叙述中正确的是

A．极性分子中不可能含有非极性键B．离子化合物中不可能含有非极性键

C．非极性分子中不可能含有非极键D．共价化合物中不可能含有离子键

【例题2】实验测得BeCl2为共价化合物，两个Be——Cl键间的夹角为180°，由此可判断BeCl2属于

A．由极性键形成的极性分子B．由极性键形成的非极性分子

C．由非极性键形成的极性分子D．由非极性键形成的非极性分子

【当堂达标训练】

1．用带静电的有机玻璃棒靠近下列液体的细流，细流发生偏转的是（）

A．苯B．二硫化碳C．溴水D．四氯化碳

2．下列物质中，以极性键结合的非极性分子是（）

A．H2SB．CO2C．SO2D．H2O

3．下列分子中，键的极性最强的是（）

A．PH3B．H2SC．HClD．HI

4．下列物质中不含非极性共价键的是（）

①Na2O2②CCl4③FeS2④NH4Cl⑤H—O—O—H⑥Ca（OH）2

A．①②③④B．④⑤⑥C．