苏教版选修三《分子的空间构型》教学设计

苏教版选修三《分子的空间构型》教学设计一、教材与学情分析1.教材分析本节内容选自高中化学苏教版选修3专题四《分子空间构型与物质的性质》的第一课时，授课内容是分子的空间构型——杂化轨道理论。杂化轨道理论位于共价键理论之后，对价键理论进行了完善和丰富，很好地解释了多原子分子的空间构型，并且形象地解释了原子之间的成键方法、有关物质的空间结构及其稳定性。还对后续配合物的学习奠定了空间想象基础。因此杂化轨道理论在高中化学中起着承上启下的作用。2.学情分析：知识基础：已经学习了原子的结构与性质，价键理论。能力基础:高二学生思维敏捷，好奇心强，动手能力强，但空间想象力弱，而且本节对学生空间想象力和抽象思维能力要求较高。因此我将难点拆分，将其转化为问题抛给学生，再通过模型动画演示和小组合作学习的形式突破教学重难点。可能遇到的障碍:如果对原子结构理论掌握的不好，空间想象能力欠缺将会影响到对本部分内容的学习二、教学目标1.认识共价分子结构的多样性和复杂性，能根据杂化轨道理论解释分子的空间构型。2.了解杂化轨道理论，能从微观角度理解中心原子的杂化轨道类型对分子空间构型的影响。3.通过对杂化轨道理论的学习，掌握中心原子杂化轨道类型的判断方法，建立分子空间构型分析的思维模型4.通过杂化轨道理论的学习，激发学习兴趣，投身科学追求真理的积极情感；提高学生对探究物质结构的兴趣，感受物质结构与性质的奇妙。三、教学重难点重点：杂化轨道理论的要点难点：对杂化轨道理论的理解；用杂化轨道理论来解释分子的构型四、教法学法教法：讲授法，问题驱动式教学法，对比归纳法，多媒体辅助教学法学法：自主学习，探究学习，合作学习五、教学流程[教师]为探究分子的立体构型，发展了许多结构理论，这节课我们来学习一个非常重要的价键理论——杂化轨道理论。请同学们回忆甲烷分析中C原子有几个共价键？分子的立体构型是什么？[学生]四个共价键，正四面体结构。[思考与交流]1.画出碳原子和氢原子的价电子排布图。矛盾1：碳原子只有两个未成对电子，根据共价键的饱和性，为什么不形成CH2却能形成CH4？C原子怎样才能形成四个共价键？[学生]C原子2s轨道上的一个电子跃迁到2p能级上。[教师]矛盾2.虽然当C的2s轨道中的其中一个电子跃迁到2p轨道上，貌似可以和4个H的1S轨道重叠形成CH4。但是此时4个轨道能量不完全相等，不可能得到正四面体结构的甲烷分子，产生二级矛盾。[教师]值得注意的是价层电子对互斥模型只能解释化合物分子的空间构型，却无法解释许多深层次的问题。为了解决这一矛盾，鲍林提出了杂化轨道理论。[板书]杂化轨道理论[投影]它的要点是：当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的2s轨道和3个2p轨道会发生混杂，混杂时保持轨道总数不变，却得到4个相同的轨道，称为sp3杂化轨道，表示这4个轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的。为使轨道间的相互排斥力最小，杂化轨道在空间取最大夹角分布。所得到的立体结构应该是怎样的？夹角是多少？[学生]正四面体，夹角109°28′。[教师]当碳原子跟4个氢原子结合时，碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的ls轨道重叠，形成4个C--Hσ键，因此呈正四面体的分子构型。[学生]1、杂化的概念：在形成多原子分子的过程中，中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合，形成一组新的轨道，这个过程叫做轨道的杂化，产生的新轨道叫杂化轨道。[板书]1、杂化2、杂化过程[设问]在这个含义里有几个关键字？[学生]中心原子、能量相近。[教师]发生轨道杂化的一定是中心原子，我们所说的价层电子对数也是中心原子上的电子对。由于ns和np能级接近，往往采用“sp”型杂化。[演示动画展示模型]sp3杂化轨道形成过程[学生]总结学案上sp3杂化轨道特点。[板书]3、类型（1）sp3杂化正四面体形109°28′。[教师]还有哪些类型的杂化呢？得到的杂化轨道什么构型呢？[学生]sp2杂化对应平面三角形，sp杂化对应直线形。[学生]用杂化轨道理论描述BF3分子形成过程[投影展示]以BF3中B原子sp2杂化轨道形成[学生]总结学案上sp2杂化轨道特点。[板书]（2）sp2杂化平面三角形120°。[应用反馈]用杂化轨道理论分析下列物质的杂化类型、成键情况和分子的空间构型。CH2＝CH2[教师]提醒：画出分子的结构式，计算价层电子对数，判断中心原子杂化轨道类型，思考如何形成π键？[展示][学生]展示sp2杂化模型并解释C原子在形成乙烯分子时发生sp2杂化。每个C原子的2个sp2杂化轨道分别与2个H原子的1s轨道形成2个相同的σ键，各自剩余的1个sp2杂化轨道相互形成一个σ键。各自没有杂化的1个2p轨道则垂直于杂化轨道所在的平面，彼此肩并肩重叠形成π键。所以，在乙烯分子中双键由一个σ键和一个π键构成。[学生]sp杂化，用杂化轨道理论解释BeCl2中分子形成过程。[投影展示][板书]（3）sp杂化直线形180°。[应用反馈]用杂化轨道理论分析下列物质的杂化类型、成键情况和分子的空间构型。（2）CH≡CH[学生]C原子在形成乙炔分子时发生sp杂化。两个碳原子以sp杂化轨道与氢原子的1s轨道结合形成σ键。各自剩余的1个sp杂化轨道相互形成1个σ键，两个碳原子的未杂化2p轨道分别在Y轴和Z轴方向重叠形成π键。所以乙炔分子中碳原子间以叁键相结合。[展示][思考]杂化轨道数和我们前面所学习的价层电子对数有什么关系呢？[学生讨论]得出结论：杂化轨道数=价层电子对数[板书]4、杂化轨道与分子空间构型[练习]代表物质杂化轨道数杂化轨道类型VSEPR模型分子立体构型CH4CO2CH2OSO2NH3H2O[学生]杂化轨道只能用于形成σ键或容纳孤对电子，剩余的未杂化p轨道还可形成π键。中心原子的杂化轨道数=价层电子对数=σ键电子对数（中心原子结合的电子数）+孤电子对数。[交流讨论]1、鲍林为什么要提出杂化轨道理论？2、什么叫杂化？什么叫杂化轨道？3、为什么要杂化？4、任意不同的轨道都可以杂化吗？5、轨道杂化有哪些主要类型？[学生]总结本节课所学内容，教师补充。[课堂练习]1、请预测下列分子或离子的中心原子的杂化方式分子的空间几何构型：CO2____________CO32-____________PH3____________H2S____________2、BF3是平面三角形，而NF3却是三角锥形，试用杂化理论加以说明。SP3正四面体正四面体3+1=4SP3SP3正四面体正四面体3+1=4SP3三角锥