高中化学 《分子构型与物质的性质》教案1 苏教版选修3.docx
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高中化学《分子构型与物质的性质》教案1苏教版选修3
2019-2020年高中化学《分子构型与物质的性质》教案1苏教版选修3
【学习目标】
1.理解杂化轨道理论的主要内容，掌握三种主要的杂化轨道类型；
2.学会用杂化轨道原理解释常见分子的成键情况与空间构型；
3.掌握价层电子对互斥理论，知道确定分子空间构型的简易方法；
4.了解等电子原理及其应用。
【学习重点】杂化轨道理论、价层电子对互斥理论、分子空间构型的简易方法、等电子原理
【学习难点】杂化轨道理论、价层电子对互斥理论
【学习方法】讲解法、归纳法
【教学过程】
〖你知道吗〗
1.O原子与H原子结合形成的分子为什么是H2O，而不是H3O或H4O？
2.C原子与H原子结合形成的分子为什么是CH4，而不是CH2？
CH4分子为什么具有正四面体结构？
3.为什么H2O分子是“V”型.键角是104.5°，而不是“直线型”或键角是“90°”？
一、杂化轨道理论（1931年，美国化学家鲍林L.Pauling提出）
1.CH4——sp3杂化
轨道排布式：
电子云示意图：
（1）能量相近的原子轨道才能参与杂化；
（2）杂化后的轨道一头大，一头小，电子云密度大的一端与成键原子的原子轨道沿键轴方向重叠，形成σ键；由于杂化后原子轨道重叠更大，形成的共价键比原有原子轨道形成的共价键稳定，所以C原子与H原子结合成稳定的CH4，而不是CH2。
（3）杂化轨道能量相同，成分相同，如：
每个sp3杂化轨道占有个s轨道、个p轨道；
（4）杂化轨道总数等参与杂化的原子轨道数目之和，如个s轨道和个p轨道杂化成个sp3杂化轨道
（5）正四面体结构的分子或离子的中心原子，一般采取sp3杂化轨道形式形成化学键，如CCl4、NH4+等，原子晶体金刚石、晶体硅、SiO2等中C和Si也采取sp3杂化形式，轨道间夹角为。
2.BF3——sp2杂化型
用轨道排布式表示B原子采取sp2杂化轨道成键的形成过程：
电子云示意图：
（1）每个sp2杂化轨道占有个s轨道、个p轨道；
（2）sp2杂化轨道呈型，轨道间夹角为；
（3）中心原子通过sp2杂化轨道成键的分子有、等。
〖思考、讨论〗
根据现代价键理论即“电子配对理论”，Be原子外围电子排布式为2s2，电子已配对不能形成共价键，但气态BeCl2分子却能稳定存在，为什么？
3.气态BeCl2——sp杂化型
用轨道排布式表示Be原子采取sp杂化轨道成键的形成过程：
电子云示意图：
（1）每个sp杂化轨道占有个s轨道、个p轨道；
（2）sp杂化轨道呈型，轨道间夹角为；
（3）中心原子通过sp杂化轨道成键的分子有、等。
〖思考〗为何不能形成气态BeCl4分子？
【例题选讲】
例1.根据乙烯、乙炔分子的结构，试用杂化轨道理论分析乙烯和乙炔分子的成键情况。
例2：
试用杂化轨理论解释石墨、苯的结构
小结：
请填写下表
表1杂化轨道类型与杂化轨道空间构型
杂化类型
轨道成分
轨道空间构型
轨道间夹角
相关实例
sp
sp2
sp3
*dsp3或
sp3d
------
三角双锥
90°、120°
PCl5
*d2sp3或sp3d2
------
八面体
90°、180°
SF6
〖思考、讨论〗NH3、H2O分子中键角分另为107°18′、104.5°，与109°28′相差不大，由此可推测，N、O原子的原子轨道可能采取何种类型杂化？
原子轨道间夹角小于109°28′，可能说明了什么问题？
二、价层电子对互斥理论（1941年西奇威克、吉来斯比等提出）
1.价电子对：
包括孤对电子对和成键电子对，一般孤对电子对离核较近。
2.价电子对之间存在相互排斥作用，为减小斥力，相互之间尽可能远离，因此分子的空间构型受到影响，一般，分子尽可能采取对称的空间结构以减小斥力。
相邻电子对间斥力大小顺序：
孤对电子对孤对电子对>孤对电子对成键电子对>成键电子对成键电子对
*叁键叁键>叁键双键>双键双键>双键单键>单键单键
三、不等性杂化
NH3、H2O的分子构型也可通过不等性杂化解释，即中心原子的孤对电子也参与杂化，得到性质不完全等同的杂化轨道，轨道的s成分和p成分不全相同，孤对电子对较密集于氮原子或氧原子周围。
由于孤对电子对的杂化轨道排斥成键电子的杂化轨道，以致轨道夹角不等，氨分子和水分子成键电子对之间的夹角都小于109°28′。
水分子中的氧原子有两个孤对电子对，它的O-H键之间的夹角比氨分子中N-H键之间夹角受到的排斥力作用更大。
例3.BF3是平面三角型的几何构型，但NF3却是三角锥型的几何构型，试用所学理论加以说明。
四、确定分子空间构型的简易方法
1.对于ABm型分子
（1）对于主族元素，中心原子价电子数=最外层电子数，配位原子按提供的价电子数计算，
如：
PCl5中
（2）O、S作为配位原子时按不提供价电子计算，作中心原子时价电子数为6；
（3）离子的价电子对数计算
如：
NH4+：
；SO42-：
例4.计算下列分子或离子中的价电子对数，并根据已学填写下表
物质
价电子对数
中心原子杂化轨道类型
杂化轨道/电子对空间构型
轨道夹角
分子空间构型
键角
气态BeCl2
CO2
BF3
CH4
NH4+
H2O
NH3
PCl3
2.对于ABm型分子的空间构型（分子空间构型指不包括孤对电子对的空间的排布）
（1）价层电子对数=配位原子数时，分子空间构型与杂化轨道空间构型相同
价电子对数
中心原子杂化轨道类型
杂化轨道/电子对空间构型
轨道夹角
实例
分子空间构型
键角
n=2
直线型
气态BeCl2、CO2
n=3
平面三角形
BF3、BCl3
n=4
四面体
CH4、NH4+
n=5
dsp3或
sp3d
三角双锥
90°、120°
PCl5
三角双锥
90°、120°
n=6
d2sp3或sp3d2
八面体
90°、180°
SF6
正八面体
90°、180°
（2）价层电子对数≠配位原子数时（一般存在孤对电子对），分子空间构型与杂化轨道空间构型不同，一般由于价层电子对之间的斥力不同导致。
确定分子的稳定构型时应考虑三种电子对之间的排斥作用：
一般孤对电子对间排斥作用数最少为最稳定构型，其次考虑孤对电子对-成键电子对排斥作用数，最后考虑成键电子对-成键电子对排斥作用数。
如：
XeF4分子空间构型的确定：
价层电子对为6，电子对构型为八面体，Xe的配位原子数为4，存在两对孤对电子对，分子空间构型可能存在以下两种：
（a）（b）
构型：
（a）（b）
孤对电子对-孤对电子对排斥作用数：
01
孤对电子对-成键电子对排斥作用数：
86
成键电子对-成键电子对排斥作用数：
45
构型（a）比构型（b）的孤对电子对-孤对电子对排斥作用数少，因此，构型（a）是XeF4较稳定的空间构型。
说明：
电子对空间构型与分子构型既有区别又有联系，分子构型可根据价层电子对互斥理论从电子对空间构型推导而得，此规律一般不适用于推测过渡金属化合物的几何构型，对极少数化合物判断也不准，如：
CaF2、SrF2、BaF2，是弯曲型而不是预期的直线型。
表2部分分子的空间构型与价层电子对空间构型
价电子对数
杂化轨道/电子对空间构型
轨道夹角
实例
成键电子对数
孤对电子对数
分子空间构型
键角
n=3
平面三角形
120°
SO2、
PbCl2
2
2
1
1
V型
V型
119.5°
----
n=4
正四面体
109°28′
H2O、NH3
2
3
2
1
V型、
三角锥型
104.5°、107°18′
*n=5
三角双锥
90°、120°
XeF2
2
3
直线型
180°
*n=6
正八面体
90°、180°
XeF4
XeOF4
4
5
2
1
正方形
四方锥形
90°
-----
例5：
用价层电子对互斥理论推测下列分子的空间构型
①CS2②NCl3③SO42-
④NO3-⑤SO3⑥H3O+
五、等电子原理
1.规律内容：
具有相同和相同的分子或离子具有相同的结构特征，某些物理性质也相似。
如：
CO与N2，SiCl4、SiO44-与SO42-
2.等电子原理的应用
（1）判断一些简单分子或离子的立体构型；
（2）利用等电子体在性质上的相似性制造新材料；
如、、、是良好半导体材料。
（3）利用等电子原理针对某物质找电子体；
例5：
1994年度诺贝尔化学奖授予为研究臭氧做出特殊贡献的化学家。
O3能吸收有害紫外线，保护人类赖以生存的空间。
O3分子的结构如图，呈V型，键角116．5℃。
三个原子以一个O原子为中心，与另外两个O原子分别构成一个非极性共价键；中间O原子提供2个电子，旁边两个O原子各提供1个电子，构成一个特殊的化学键——三个O原子均等地享有这4个电子。
请从下列选项中选择合适的答案：
中心原子与臭氧的中心氧原子的杂化轨道类型相同的有：
。
与O3分子构型最相似的是。
A．H2OB．CO2C．SO2D．BF3E.NO2-
2019-2020年高中化学《分子间作用力分子晶体》教案1苏教版选修3
[教学目标]
1．掌握三种不同类型晶体的结构和性质特点；掌握分子间作用力的概念,理解分子间作用力和化学键的区别,理解分子间作用力对物质的物理性质的影响.
2．通过晶体的结构和性质的关系的讨论，认识本质和现象的关系。
3．由典型晶体的代表物归纳出晶体的基本结构特点和性质特点，学会归纳推理的思维
方法，通过对比不同类型晶体的结构和性质特点，理解晶体结构和性质的关系，学会类比推理。
[重点]三种不同类型晶体的结构和性质特点；分子间作用力的概念
[难点]离子晶体中阴、阳离子个数比的计算；分子间作用力与化学键的区别
[教学过程]
教师活动
学生活动
[引入]
[展示]各种类型晶体的实物
氯化钠、胆矾、石英、硅晶体、碘、硫黄
提问：
什么是晶体
[讲解]晶体具有三维有序的结构
观察，思考
回答：
晶体是物质经过结晶过程而形成的具有规则几何外形的固体。
[板书]
一、离子晶体
阴、阳离子间通过离子键结合所形成的晶体
如：
NaCl，CsCl
笔记，理解
（1）构成微粒：
阴、阳离子
（2）相互作用：
离子键
[展示]氯化钠晶体结构模型
[提问]请同学们观察氯化钠的晶体模型，观察它的形状、每个钠离子周围有几个氯离子、每个氯离子周围有几个钠离子?
观察:
（1）基本形状:
立方体
（2）每个钠离子周围有6个氯离子,每个氯离子周围有6个钠离子
[软件演示]
计算机三维动画模拟演示氯化钠的晶体结构,突出显示每个钠离子周围有6个氯离子,每个氯离子周围有6个钠离子
观察,理解
[讲解]氯化钠晶体中,钠离子和氯离子的个数比为1:
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