2024届高考化学一轮复习共价键离域大Π键相关问题讲义

离域大Π键的相关问题教学设计学科核心素养1、从宏观分子结构探析微观成键特点，进一步认识共价键的本质，了解离域Π键对分子结构的影响。（宏观辨识与微观探析）2、依据离域Π键的成键要求，结合VSEPR模型和共价键理论，能够正确分析微粒中离域Π键的形成。（证据推理与模型认知）3、拓展教材以外的知识，解决课堂中的疑难问题，培养自己追根究底的科学意识。（科学态度与社会责任）教学内容及学情分析离域Π键在结构化学分子结构部分内容中，教材涉及到苯环大Π键的简单知识，较容易理解和接受，但是核心内容较为浅显，就目前而言，学生在离域Π键问题上有以下几个问题：1、概念理解不清，何为离域Π键，与双键、三键中的Π键有何不同？2、无法对其他存在离域Π键的微粒正确分析其成键原理，近两年高考却有涉及，矛盾突出。3、原子结构部分的原子轨道内容的外延不够，学生仅能把握单点原子结构知识，无法运用该知识解决分子结构中的实际问题。综上所述，本课内容稍难，对学生有较高的空间思维能力和建模能力要求。本课设计为离域Π键的简介，重点突出对于离域Π键的理解、能对常见微粒中的离域Π键进行正确合理的分析。实例多，但抽象化，多以图片、模型展示，主要目的还是为了解决学生存在的知识问题，培养提高学生结构化学的学习思维能力，为学生进入高等化学的学习做好铺垫。基于学课核心素养的教学目标1、用键参数数据展示让学生感受离域Π键与定域Π键的不同之处，链接宏观结构和微观成键，加深微观影响宏观的认识；2、结合实例分析讲解，能运用共价键理论、杂化轨道理论、VSEPR模型等知识正反向推理解决离域Π键的相关问题；3、通过本课学习养成刨根问底的学习习惯和思维。微视频内容问题一：离域Π键和定域Π键的区别Π键：原子轨道垂直于键轴以“肩并肩”方式重叠所形成的共价键称为Π键。形成Π键时，原子轨道的重叠部分对等地分布在包括键轴在内的平面上、下两侧，形状相同，符号相反，呈镜面反对称。因为Π键电子云的轨道对称性与p轨道相同，故p轨道通常参与形成Π键，但d轨道也能参与形成。相较于“头碰头”方式进行轨道重叠的σ键，Π键电子云重叠程度小，没有σ键牢固。定域Π键：又叫孤立Π键，习惯性被堪称是定域键，即组成Π键的一对电子近似于成对地固定在成键原子之间，例如乙烯分子中C原子之间的Π键就是定域Π键。离域Π键：又称共轭大Π键，参与共轭体系的所有Π电子不仅局限在两个原子之间，而是扩展到组成共轭体系的所有成键原子之间，这种现象就叫离域，我们最熟悉的就是苯分子中的Π66大Π键，它是一个拥有六个C原子中心的六个Π电子的多中心离域Π键。苯分子中离域Π键的形成，导致电子的高度离域，从而使得键长平均化，也即苯分子六个碳碳键完全一致的原因。问题二：离域Π键形成的基本要求1、所有参与离域Π键的原子都必须在同一平面内，即中心原子只能采取sp杂化或sp2杂化（若提供d轨道则中心原子应为sp3d杂化）；2、所有参与形成离域Π键的原子都必须提供1-2个相互平行的p轨道（偶有d轨道）；3、参与形成离域Π键的p电子总数应小于p轨道数的2倍。问题三：常见微粒中离域Π键的分析思路判断微粒中是否存在离域Π键，实际上要求我们解决两个关键问题：①中心原子杂化方式；②参与形成Π键的电子总数。往往考试当中涉及离域Π键也是考查这两个点。1、判断中心原子杂化方式中心原子杂化数=中心原子孤电子对数+成键电子对数（σ键）；其中σ键数目可以直接根据配原子数得到，孤电子对数=（中心原子价电子数-配原子数目×配原子所需电子）/2。需要注意的是，离子电荷应算在中心原子价电子数目中。一般来讲，杂化数=2为sp杂化，=3为sp2杂化，=5为sp3d杂化。满足这些杂化方式，即满足了形成离域Π键的一个条件。2、假设微粒中含有离域Π键，计算Π电子数目先假设有离域Π键，在微粒中有如下关系：价电子总数（参与Π键的所有原子）=σ键电子数+Π键电子数+孤对电子数可以计算得到Π电子数目，若Π电子数目<参与形成离域Π键的p轨道数的2倍，综合1中所述，可以判断微粒中确有离域大Π键的存在。a、丁二烯中的Π44所有C原子均采取sp2杂化，1、4号C原子的两个sp2杂化轨道分别与H原子的1s轨道成键，一个sp2杂化轨道与2、3号C原子的sp2杂化轨道成键，这样4个C原子具有一个含一个孤电子的未参与杂化的2p轨道，它们是相互平行的，故丁二烯分子中是一个Π4b、二氧化碳分子中的两个ΠC-O键长介于C=O和C≡O的键长之间。二氧化碳是一个直线型分子，中心C原子采取sp杂化，两个sp杂化轨道与O原子的2p轨道成键，剩余的未参与杂化的有两个含1个孤电子的2p轨道（2py、2pz），O原子也有暂未成键的两个2p轨道对称性与其一致，故而可在y方向上和z方向上均形成一个Π3c、CO32-中的Π46（Π44+2）/NO3-中的与二氧化碳不同，中心C原子采取sp2杂化，周围三个O原子的未成对电子的2pz轨道优先参与形成Π键，各提供一个2p电子，再加上得到两个电子，即Π4同理，硝酸根离子中中心N原子也采取sp2杂化，三个杂化轨道与O原子形成σ键，还剩一个含孤电子对的2pz轨道，周围三个O原子各提供一个2pz电子，加上得到的一个电子，即Π4d、SO3分子中的Π4S-O键长为142pm，比S-O单键键长稍短。三氧化硫中S激发一个3s电子进入3d轨道（以保证S的sp2杂化轨道中有三个单电子），中心原子未杂化的3pz轨道有两个电子。中心S原子的sp2杂化轨道和3个O原子的2p轨道各形成一个σ键，此外O原子的2pz轨道有单电子，与S原子未杂化的3pz轨道平行，加上激发到3d轨道的一个电子，形成一个四中心六电子离域Π4小结：1、利用VSEPR模型计算中心原子杂化方式：中心原子杂化轨道数=（中心原子价电子数+配位原子孤电子数）/2-中心原子Π键数或中心原子杂化轨道数=成键电子对数+中心原子孤电子对数2、Π电子总数计算：价电子数-σ键电子总数-孤对电子总数课后作业：判断SO2、NO2-、SO42-中有无大Π键。教学反思容量较大，对学生能力要求较高，学生观看微课视频自己学习需要较长时间自我消化，应当再降低门槛，课前应先对学生杂化轨道理论，VSEP