《选修3第二章分子结构和性质》教学案.doc

选修3 第二章 分子结构和性质第一节 共价键（一）教学目标：1、知识和技能（1）复习化学键的概念，能用电子式表示常见物质的离子键或共价键的形成过程。（2）理解键和键的特征和性质(3) 能用键能、键长和键角说明简单分子的某些性质，知道共价键的主要类型键和键，能用键能、键长、键角等键参数判断简单分子的构型和稳定性。（4）简单介绍等电子原理的概念及应用2、过程与方法 学习抽象概念的方法：可以运用类比、归纳、判断、推理的方法，注意各概念的区别与联系，熟悉掌握各知识点的共性和差异性。3、情感、态度与价值观 使学生感受到：在分子水平上进一步形成有关物质结构的基本观念，能从物质结构决定性质的视角解释分子的某些性质，并预测物质的有关性质，体验科学的魅力，进一步形成科学的价值观。（二）教学重点：1.理解键和键的特征和性质2.能用键能、键长和键角说明简单分子的某些性质3. 等电子原理的概念及应用（三）教学难点：1.键和键的特征2.键角（四）课时建议：2课时第一课时复习提问1.(1)化学键 (2)化学键的分类 2.练习:(1).下列各组物质中的化学键类型完全相同的是A.MgCl2和CaO2 B.H2O2和CH3CH3 C.KI和NaOH D.Br2和KBr(2)下列叙述正确的是A.两个非金属原子不可能形成共价键B.非金属原子间不可能形成离子化合物C.离子化合物中可能有共价键 D.共价化合物中可能有离子键 新课教学问题探究:回忆H,Cl的原子轨道,单个的H,Cl能稳定存在吗?形成的分子为什么是H2、HCl、Cl2呢?而不是H3、H2Cl、Cl3一.共价键形成特征与性质 1.定义 2.共价键的形成与表达方式(1).形成过程: 通过形成共用电子对达到饱和结构(2)表达方式 用电子式表达上述物质的形成过程 H2 HCl Cl2 3. 共价键的特征性质共价键价键理论共用电子论理论-原子有几个末成对电子,更可和几个自旋相反的电子配对成键(1).共价键具有 性:决定化合物分子的组成特性(2).共价键具有 性原子轨道最大重叠理论 两个原子轨道重叠部分越大，两核间电子的概率密度越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定。4.共价键的类型 (1)按照共用电子对数目分: , , (2)按照共用电子对是否发生偏移分类: 键的极性强弱的判断方法:成键两个原子 能力越大,共用电子对 偏移程度越大,键的极性就 (3)按照电子云重叠方式分类: 键与键 键键的形成过程:键的特征 键类型 键键的特征 键形成过程小结: 键与键比较键型项目键键成键方向电子云形状牢固程度成键判断规律(4)特殊的共价键:配位键;共用电子对由一方提供,另一方提供空轨道形成的共价键.形成配位键的原子必须具备以上两个条件.科学探究1、已知氮分子的共价键是三键(N三N)，你能模仿图21、图22、图23，通过画图来描述吗?(提示：氮原子各自用三个p轨道分别跟另一个氮原子形成一个键和两个键)2、钠和氯通过得失电子同样是形成电子对，为什么这对电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成离子键呢?你能从原子的电负性差别来理解吗?讨论后请填表。原子Na ClH ClC O电负性电负性之差（绝对值）结论：当原子的电负性相差很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成的将是 键；而 是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。3、乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个键和几个键组成？ 练习: 下列分子既不存在s-p 键，也不存在p-p 键的是 AHCl BHF CSO2 DSCl2 第二课时 键参数 等电子原理过渡方向性决定了分子的空间构型，我们通过下面知识的学习，更好的理解共价键的方向性。下面我们主要研究共价键的参数。二.键参数键能、键长与键角1键能 (1)概念： (2)表示方式为 E ，单位是 kJ/mol (3)规律： (4)利用键能进行计算: H=反应物-生成物 2键长： (1)概念： 。 (2) 规律： 。 3键角： (1) 概念： 。(2) , 决定着分子的空间构型。 (3) 写出下列分子的键角：CO2： H2O： NH3： CH4 还可以列举出其它的常见结构的分子:4等电子体原理 (1) 叫等电子体原理如:N2O和 ,SO2和 ,SO42-和 和 ，4和 等 (2) 互为等电子体的物质其 （填“物理”或“化学”，下同）性质相近，而 性质差异较大。练习: 第二章 分子结构与性质第二节 分子的立体结构（第一课时）教学目标1、认识共价分子的多样性和复杂性；2、初步认识价层电子对互斥模型；3、能用VSEPR模型预测简单分子或离子的立体结构；4、培养严谨认真的科学态度和空间想象能力。重点难点：分子的立体结构；利用价层电子对互斥模型预测分子的立体结构课前预习：写出甲醛的1、化学式： 2、结构式： 3、结构简式： 4、电子式： 5、C、H、O的价电子排布式： 学习过程-创设问题情境：1、阅读课本P35-38内容；展示CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4分子的球辊模型（或比例模型）；3、提出问题：什么是分子的空间结构？分子的结构式能反映出分子的空间构造吗？同样三原子分子CO2和H2O，四原子分子NH3和CH2O，为什么它们的空间结构不同？讨论交流1、写出C、H、N、O的电子式，根据共价键的饱和性和方向性来讨论C、H、N、O的成键情况。原子HCNO电子式可形成共用电子对数成键情况2、根据上述结论写出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的电子式和结构式；分子CO2H2ONH3CH2OCH4电子式结构式3、模型探究根据电子式、结构式与CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的立体结构模型的对比,从空间结构的类型与(ABn,其中A为该分子中的中心原子)中心原子中的共用电子对和未成键的孤对电子对的关系进行分类,分析结构不同的原因。中心原子有无孤对电子代表物空间结构中心原子结合的原子数CO2CH2OCH4H2ONH3一. 形形色色的分子-分子的多样性带领学生认识分子构型见P35-36【问题提出】 分析上表：CO2 和H2O、NH3 和CH2O分子内的原子数相同，为什么具有不同的空间结构呢？ 引导交流 引出价层电子对互斥模型（VSEPR models）二. 价层电子对互斥模型1.原理:分子中的价电子对-成键电子对和孤对电子由于相互排斥作用,尽可能趋向彼此远离，排斥力最小,分子最稳定 2.分类: 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。可用中心原子周围原子数直接来预测， 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。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。总结如下A的电子对数m成键电子对数孤对电子对数VSEPR几何构型实例实例构型2220直线型CO2直线型3330平面三角形CH2O平面三角形321三角形V型4440四面体CH4四面体331四面体NH3三角锥222四面体H2OV型6660八面体SF6八面体442八面体XeF4平面正方形【分析归纳】1.确定ABm中心原子（A）的价层电子对数n其中，中心原子的价电子数为中心原子的最外层电子数，配位原子提供电子数的计算方法：(1) H、卤素只提供1个共用电子；(2) 在形成共价键时，作为配体的氧族可以认为不提供共用电子；(3)当氧族原子作为中心原子时,则可以认为提供6电子 (4)在ABm分子中A与B之间存在共价双键和共价三键当作一对共用电子对来分析。如CO2为直线型。2.离子的空间构型也符合此理论应用反馈 应用VSEPR理论判断下表中分子或离子ABm的构型。进一步认识多原子分子或离子的立体结构。化学式mA的电子对数成键电子对数孤对电子对数结构式VP构型分子空间构型H2SNH2-BF3H3O+SiF4NH4+SO2CH3-CH3+【练习】1、下列物质中，分子的立体结构与水分子相似的是 （ ）A、CO2 B、H2S C、PCl3 D、SiCl42、下列分子的立体结构，其中属于直线型分子的是 （ ）A、 H2O B、CO2 C、C2H2 D、P43、下列分子中，各原子均处于同一平面上的是 （ ）A、NH3 B、CCl4 C、H2O D、CH2O4若ABn的中心原子A上没有未用于形成共价键的的孤对电子，运用价层电子互斥模型，下列说法正确的是（ ）A若n2，则分子的立体结构为V型B若n3，则分子的立体结构为三角锥型C若n4，则分子的立体结构为正四面体型D以上说法都不正确5有关甲醛分子的说法正确的是（ ）A分子中共有三个共价单键 B. 甲醛分子为三角锥结构C分子中C原子存在一对孤对电子 D. 甲醛分子为平面三角形结构6.用价层电子对互斥模型推测下列分子或离子的空间构型。BeCl2 ；SCl2 ；SO32- ；SF6 7.(1)磷和氢能组成一系列的氢化物，如PH3，P2H4，P12H16等。其中最重要的是PH3。PH3称为膦，它是一种无色剧毒的有类似大蒜臭味的气体。它可由NaOH和白磷反应来制备，其制备反应的化学方程式为 ，P2H4的沸点比PH3 (填“高”或“低”)，原因是 。AsH3又称胂，试写出由As2O3制备胂的反应方程式 ，胂的汽化热比膦 (填“大”或“小”)。(2) 根据VSEPR理论，SCl3+和ICl4的空间构型分别是 和 。 SCl3+和PCl3是等电子体，其SCl键键长 (填、或)PCl键键长，原因是 。第二课时 杂化轨道理论教学目标:1、能用杂化轨道理论解释较简单的分子的空间构型；2、逐步理解sp型杂化和分子空间结构的关系；3、能根据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型. 教学重点:用杂化轨道理论判断简单分子或离子的空间构型教学难点: 用杂化轨道理论解释分子空间构型复习:(1)按VP模型甲烷的分子空间构型为 .共价键的个数为 (2)碳原子的价层电子的原子轨道式为 ,按价键理论分析,可以形成的共用电子对数为 .思考根据共价键的饱和性碳原子能否形成四个价键的空间正四面体呢?学生阅读P39 分析与讨论:碳原子的价层电子轨道引入价键理理论的另一重要理论-杂化轨道理论一. 杂化轨道理论简介1. 杂化轨道理论是指在形成分子时，由于原子的相互影响，若干不同类型(主要是s,p轨道)能量相近的原子轨道混合起来，重新组合成一组新轨道，这种轨道重新组合的过程叫做杂化，所形成的新轨道就称为杂化轨道。2.常见的杂化轨道类型: 由于ns,np能级接近，往往采用sp型杂化，而sp型杂化又分为：sp杂化 一个s轨道和一个p轨道间的杂化sp2 杂化 一个s轨道和两个这轨道间的杂化sp3 杂化 一个s轨道和三个p轨道间的杂化3、分子构型与杂化类型的关系(带领学生阅读自习) (1).sp3杂化-四面体形用2s与3个2p轨道混杂,形成四个完全相同的新轨道,称为等性sp3杂化每个sp3 杂化轨道都含有s和p的成分，sp3杂化轨道间的夹角为10928。空间构型为空间正四面体形。如CH4分子的结构如（图224和图225）。而O,N因为有孤对电子采取的是不等性sp3 杂化,故四个轨道成空间四面体,而分子的空间构型则成V形和三角锥形单电子占据的 杂化轨道分别与 H 的1s成键，孤对电子占据的 单独占据四面体的一个顶角. 由于孤对电子的影响, HNH键 角小于 10928, 为 10718. (2). sp2杂化平面三角形：sp2杂化轨道是由一个ns轨道和两个np轨道组合而成的，每个sp2杂化轨道都含有s和p成分，杂化轨道间的夹角为120，呈平面三角形如：BF3分子（图222和图223）。(3)sp杂化直线形：sp型杂化轨道是由一个ns轨道和一个np轨道组合而成的，每个sp杂化轨道含有s和p的成分，轨道间的夹角为180呈直线形。如图221。(4)、几种常见分子中心原子杂化类型小结:中心原子杂化类型的判断方法 1.看中心原子有没有形成双键或三键，如果有1个三键，则其中有2个键，用去了2个p轨道，形成的是sp杂化；如果有1个双键则其中有1个键，形成的是sp2杂化；如果全部是单键，则形成的是sp3杂化。注意：杂化轨道只用于形成键或者用来容纳孤对电子，不会用于形成键。反之键的形成不需杂化轨道 2.根据轨道数来决断: 中心原子孤对电子数代表物分子结构杂化轨道数杂化轨道类型0CO2 +2CH2O +3CH4 +41SO2 +2NH3 +32H2O +2=4则sp3 杂化 =3则sp2 杂化 =2 则sp杂化(1)杂化轨道数=中心原子孤对电子对数(未参与成键)中心原子结合的原子数 (2)对sp3 杂化, 孤对电子对数为0,则为正四面体;如有2孤对电子,则成”V”型,如有1对孤对电子,则成三角锥型 sp2 杂化的平面三角形,如有以对孤对电子对,则成”V”形,SO2 sp杂化都成直线形 2.通过VP模型来判断杂化类型:运用VP原理确定VP模型或分子空间结构后,对照VP模型AY4AY3AY2立体结构正四面体三角锥形V形平面三角直线型V形杂化类型sp3Sp2sp(或等电子体原理结构相似也是判断的重要依据)如:CO2,CNS-,NO2+,N3+,都符合AY2,可知成直线形采用SP杂化思考:CO2-,NO3-SO3符合 可知成直线形采用 杂化 SO2,O3,NO2-符合 可知成直线形采用 杂化SO42-PO43- 符合 可知成直线形采用 杂化注意: 杂化轨道的特性:（1）只有能量相近的轨道才能互相杂化。 常见的有:非过渡元素 ns np （sp型杂化） （2）杂化轨道的成键能力大于未杂化轨道。（3）参加杂化的原子轨道的数目与形成的杂化轨道数目相同。（4）不同类型的杂化，杂化轨道的空间取向不同(5) 孤立的原子不可能发生杂化，只有在形成分子的过程中才会发生。跟踪练习1、CS2分子的空间构型为直线型，可以推测C原子采用的杂化方式为 ，CS2分子为 分子（填“极性”或“非极性”）2、Cl2O分子的空间构型是“V”字型，O原子采取的杂化方式为 3、下列分子中，C原子与H原子键合时采取sp2-s重叠方式的是 A、CH4 B、C2H2 C、C2H4 D、C2H64H2S分子的空间构型、中心原子的杂化方式分别为（ ）。A.直线形、sp杂化； B.V形、sp2杂化；C. 直线形、sp3d杂化； D.V形、sp3杂化。5、下列选项中价电子对数与配位原子数目相等的是A、CS2 B、NH3 C、H2O D、CCl46.分子形成时，由于原子间的相互影响，使同一原子中能量相近的不同类型原子轨道，重新组合为一组新轨道，这些新轨道称为杂化轨道。轨道杂化的方式有多种，与参加杂化的原子以及形成的分子有关。分子的空间构型与中心原子杂化方式有关。一般地说，发生sp3杂化时，形成 构型分子，杂化原子处于中心；如果有一对孤对电子，则分子呈 ，杂化原子处于锥顶；有2对孤对电子，则分子呈 ；发生sp2杂化时，分子呈 ，杂化原子处于正三角形中心，未杂化的电子通常形成键（构成双键）；发生sp杂化时，分子呈 型，未杂化的p电子通常也参与形成键（构成双键或叁键）。第四课时 配合物理论简介教学目标了解配合物的组成、命名和某些性质。能说明简单配合物的成键情况教学重点:配合物的基本概念和配位键的本质。教学难点:配合物和配位键教学过程1配位键共享电子对由一个原子单方面提供而跟另一个原子共享的共价键叫做配位键。（是一类特殊的共价键）如NH的形成：NH3H+ = NH氨分子的电子式是 ，氮原子上有 对孤对电子。当氨分子跟氢离子相作用时，氨分子中氮原子提供一对电子与氢原子共享，形成了配位键。配位键也可以用AB来表示，其中A是提供孤对电子的原子，叫做给予体；B是接受电子的原子，叫做接受体。可见，配位键的成键条件是： 。实验2-1将下表中的少量固体溶于足量的水，观察实验现象并填写表格。固体CuSO4 CuCl22H2O CuBr2白色 绿色 深褐色NaCl K2SO4 KBr白色 白色 白色哪些溶液呈天蓝色实验说明什么离子呈天蓝色，什么离子没有颜色实验证明，上述实验中呈天蓝色的物质是 离子，可表示为 ，叫做 。在四水合铜离子中，铜离子与水分子之间的化学键是由 提供孤对电子对给予 ，铜离子接受水分子的孤对电子形成的，这类“电子对给予-接受键”就是配位键。其结构简式可表示为： （见上右图）2、配位化合物（1）定义： （2）配合物的形成以Cu(NH3)42+的形成为例： 课本第42页实验2-2，学生完成。（略）向硫酸铜溶液里逐滴加入氨水，形成难溶物的原因是按水呈碱性，可与Cu2+形成难溶的氢氧化铜形成难溶的氢氧化铜： 上述实验中得到的深蓝色晶体是 (填化学式)。结构测定实验证明，无论在氨水溶液中还是在晶体中，深蓝色都是由于存在 ，它是Cu2+的另一种常见配离子，中心离子仍然是 ，而配体是 . 加入氨水过量时发生 反应,蓝色沉淀变为深蓝色溶液，在Cu(NH3)42+里，NH3分子的 给出孤对电子对， 接受电子对，以配位键形成了Cu(NH3)42+；实验23在中学化学中，常见的以配位键形成的配合物还有： 、 。3、配合物的组成配合物的内界和外界（1）配位体（简称配体）：配位体是含有孤对电子的分子或离子，如NH3、H2O和C1-、Br-、I-、CNS-离子等。配位体中具有孤对电子的原子，在形成配位键时，称为配体原子。N、O、P、S及卤素原子或离子常作配位原子。如*NH2CH2CH2H2N*（2）中心离子：中心离子也有称为配合物形成体的，一般是金属离子，特别是过渡金属离子。但也有中性原子做配合物形成体的。作为中心原子必须有空轨道.形成配合离子的条件: 金属离子（或原子）一方有空轨道；接受孤对电子；中性分子或者阴离子一方提供孤对电子。（3）配位数：直接同中心原子（或离子）配位的配位原子的数目，为该中心原子（或离子）的配位数。一般中心原子（或离子）的配位数是2，4，6，8。在计算中心离子的配位数时，一般是先在配离子中确定中心离子和配位体，接着找出配位原子的数目。4、配合物的命名1、配合物的命名，关键在于配合物内界（即配离子）的命名。命名顺序：自右向左：配位体数（即配位体右下角的数字）配位体名称“合”字或“络”字中心离子的名称中心离子的化合价。如：Zn(NH3)2SO4内界名称为： （），K3Fe(CN)6内界名称为 ， Zn(NH3)4Cl2 命名为 ，K3Fe(CN)6命名为 ，Cu(NH3)4SO4命名为 ， Ag(NH3)2OH命名为 。若有不同配位体，可按自右向左的顺序依次读出：KPt(NH3)Cl3 读作三氯一氨合铂（）酸钾。配合物溶于水易电离为内界配离子和外界离子，而内界的配体离子和分子通常不能电离。如Co(NH3)5Cl Cl2=Co(NH3)5Cl2+2Cl-，有三分之一的氯不能电离。5、配合物的结构和性质-作为了解性内容(1)配离子Ag(NH3)2+是由通过配位键结合而成的，这种配位键的本质是形成配位键。在Ag(NH3)2+配离子中，中心离子Ag+采用sp杂化轨道接受配位体NH3中配位氮原子的孤电子对形成配键。(2)联想质疑人们发现Pt(NH3)2Cl2有两种不同性质的异构体，如下表配合物颜色极性在水中的溶解性抗癌活性Pt(NH3)2Cl2棕黄色极性0.257 7g/100g H2O有活性Pt(NH3)2Cl2淡黄色非极性0.036 g/100g H2O无活性研究表明四个配体与中心离子结合成本面四边形有两种不同排列方式：顺式为棕黄色，反式为淡黄色。试写出这两种结构式(标出顺,反) 3、关于配合物形成时的性质改变，一般来说主要有下列几点（1）颜色的改变：当简单离子形成配离子时其性质往往有很大差异。颜色发生变化就是一种常见的现象，我们根据颜色的变化就可以判断配离子是否生成。如Fe3+离子与SCN-离子在溶液中可生成配位数为16的铁的硫氰酸根配离子，这种配离子的颜色是血红色的，反应式如下：Fe3+nSCN-=Fe(SCN)n3-n(2)溶解度的改变一些难溶于水的金属氯化物，溴化物，碘化物，氰化物可以依次溶解于过量的Cl-、Br-、I-、CN-离子和氨中，形成可溶性的配合物。如难溶的AgCl可溶于过量的浓盐酸和氨水中。形成配合物。反应分别为：AgCl+HC1(浓)=AgCl2+H+ AgCl+2NH3=Ag(NH3)2+Cl-金和铂之所以能溶于王水中，