化学第二节 分子的空间结构优质课第二课时教案设计

课题名

《分子的空间结构 》第二课时

教材分析

本节内容介绍杂化轨道理论，一是介绍了杂化理论的主要内容，二是运用杂化理论去解释分子的空间构型。教材以学生熟悉的甲烷分子空间结构为例，引入杂化轨道理论，通过图片的呈现方式，介绍了sp3、sp2、sp杂化，给出了杂化后杂化轨道的电子云形状。有了杂化轨道理论后，运用该理论可以确定分子的中心原子的杂化轨道类型，从而解释分子的空间结构。

核心素养

宏观辨识与微观探析：通过杂化轨道理论的学习，能从微观角度理解中心原子的杂化类型对分子空间结构的影响。

证据推理与模型认知：通过杂化轨道理论的学习，掌握中心原子杂化轨道类型判断的方法，建立分子空间结构分析的思维模型。

科学探究与创新意识：认识科学探究是进行科学解释和发展、创造和应用的科学实践活动。

教学重点

理解杂化轨道理论，能对分子空间结构进行解释，能判断共价分子或离子中的杂化类型。

教学难点

理解杂化轨道理论，能对分子空间结构进行解释，能判断共价分子或离子中的杂化类型。

教学方法

讲解，举例

教学准备

教师准备：PPT

学生准备：预习课本

教学过程

一、新课导入

1.甲烷的4个C－H单键的形成

教师：我们已经知道，甲烷分子的空间结构呈_________，它的4个C-H的键长_____，键角皆为_____。

学生：

思考：成键电子中，C、H原子提供的是哪个轨道上的电子？

[设计意图]通过甲烷的4个C－H单键的形成过程分析，引出杂化轨道理论。

二、探究新知

1.一、杂化轨道理论

教师：杂化轨道理论是一种价键理论，是鲍林为了解释分子的立体构型提出的。

1.原子轨道的杂化

在外界条件的影响下，原子内部能量相近的原子轨道发生混杂，重新组合成一组新的轨道的过程。

注意：“双原子分子中不存在杂化过程”。

2.杂化轨道

原子轨道杂化后形成的一组新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。

例：CH4轨道杂化过程

  由1个s轨道和3个p轨道混杂并重新组合成4个能量与形状完全相同的轨道，称为 sp3杂化轨道。

为了四个杂化轨道在空间尽可能远离，使轨道间的排斥最小，4个杂化轨道的夹角为109°28′。

3、杂化过程：

4、杂化的特点：

①杂化前后轨道数目不变

②能量相近的原子轨道才能形成杂化轨道，常是同一能级或相近能级的原子轨道。

③杂化后轨道形状、方向发生改变，成键能力增强

④杂化轨道之间要满足最小排斥、最大夹角原理

⑤杂化轨道只用于形成σ键和容纳孤电子对，未参与杂化的p轨道可用于形成π键。

学生：学习杂化轨道理论的内容和杂化特点。

[设计意图]通过学习杂化轨道理论的内容和杂化特点，引人杂化类型的学习。

2.二、杂化的类型

教师：

1、sp3杂化

1个s轨道和3个p轨道杂化而得到4个sp3杂化轨道

sp3杂化轨道间的夹角是_______，空间结构为_________。

2、sp2杂化

1个s轨道和2个p轨道杂化而得到3个sp2杂化轨道

sp2杂化轨道间的夹角是_____，空间结构为_________。

 sp2杂化后，未参与杂化的一个np轨道可以用于形成π键，如：乙烯分子碳碳双键的形成。

乙烯中sp2杂化C原子成键过程：

3、sp杂化

 1个s轨道和1个p轨道杂化而得到2个sp杂化轨道

sp杂化轨道间的夹角是_____，空间结构为_________。

sp杂化后，未参与杂化的两个np轨道可以用于形成π键，如乙炔分子中的碳碳三键的形成。

乙炔中sp杂化C原子成键过程:

价层电子对数＝杂化轨道数(x)，中心原子采取 spx-1 杂化

中心原子的杂化轨道类型与VSEPR模型有什么联系？填写下表，回答问题。

中心原子的杂化轨道模型与VSEPR模型相同。

学生：学习杂化的类型。

[设计意图]掌握杂化的类型。

3.三、判断中心原子的杂化类型

教师：

1、计算价层电子对数=σ键电子对数+中心原子孤电子对数

杂化轨道数(x)＝价层电子对数，中心原子采取 spx-1 杂化

2、根据分子空间构型或键角

四面体形       sp3      109°

三角锥形     sp3         107°

平面三角形   sp2         120°

V形         sp3或sp2         105°

直线形       sp          180°

3、有机物中碳原子杂化类型判断方法

单键碳原子采取sp3杂化；

双键碳原子采取sp2杂化；

三键碳原子采取sp杂化。

思考：苯分子中的碳原子是什么杂化类型？

学生：

练习1、下列分子的空间结构可用sp2杂化轨道来解释的是（    ）

①BF3　②CH2=CH2　③CH≡CH　④NH3　⑤CH4

A.①②          B.①⑤⑥         C.②③④      D.③⑤⑥

练习2、下列说法中正确的是(      )

A.PCl3分子呈三角锥形，是P原子采取sp2杂化的结果

B.sp3杂化轨道是由任意的1个s轨道和3个p轨道混合形成的四个sp3杂化轨道

C.凡中心原子采取sp3杂化的分子，其VSEPR模型都是四面体

D.AB3型的分子立体构型必为平面三角形

练习4、

“三鹿奶粉事件”在社会上引起了人们对食品质量的恐慌，三鹿奶粉中掺杂了被称为“蛋白精”的工业原料三聚氰胺。已知三聚氰胺的结构简式如图所示。三聚氰胺是氰胺(H2N—C≡N)的三聚体，请回答下列问题：

(1) 写出基态碳原子的电子排布式：____________。

(2) 三聚氰胺环状结构中的氮原子和氨基中的氮原子，这三种氮原子的杂化轨道类型分别是_____、______。

(3) 一个三聚氰胺分子中有_____个σ键。

[设计意图]学生能判断中心原子的杂化类型，并能用杂化理论解释粒子的结构。

板书设计

一、杂化轨道理论

二、杂化的类型

1、sp3杂化

2、sp2杂化

3、sp杂化

三、判断中心原子的杂化类型

课后作业

练习册上相关习题。

教学反思

亮点：本节内容介绍杂化轨道理论，一是介绍了杂化理论的主要内容，二是运用杂化理论去解释分子的空间构型。要求学生结合实例了解共价分子具有特定的空间结构，并利用杂化理论进行解释。

课堂教学建议：让学生了解杂化轨道的形成过程，结合具体的共价分子或离子分析中心原子的杂化类型，从而解释分子或离子的构型。