江苏省平潮高级中学集体备课化学选修3教案(9份)
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江苏省平潮高级中学集体备课教案:选修3(9份)
江苏省平潮高级中学集体备课教案——选修3 《第一章 原子结构与性质》第一节 原子结构.doc
江苏省平潮高级中学集体备课教案——选修3 第二章《分子结构与性质》第二节 分子的立体结构.doc
江苏省平潮高级中学集体备课教案——选修3 第二章《分子结构与性质》第三节 分子的性质.doc
江苏省平潮高级中学集体备课教案——选修3 第二章《分子结构与性质》第一节 共价键.doc
江苏省平潮高级中学集体备课教案——选修3 《第三章 晶体结构与性质》第二节 分子晶体与原子晶体.doc
江苏省平潮高级中学集体备课教案——选修3 《第三章 晶体结构与性质》第三节 金属晶体.doc
江苏省平潮高级中学集体备课教案——选修3 《第三章 晶体结构与性质》第四节 离子晶体.doc
江苏省平潮高级中学集体备课教案——选修3 《第三章 晶体结构与性质》第一节 晶体常识.doc
江苏省平潮高级中学集体备课教案——选修3 《第一章 原子结构与性质》第二节 原子结构与元素的性质.doc
教 案
课题:第二节 分子的立体结构(1) 授课班级
课 时
教
学
目
的 知识
与
技能 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;
过程
与
方法
情感
态度
价值观 培养学生严谨认真的科学态度和空间想象能力
重 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
难 点 价层电子对互斥理论
知
识
结
构
与
板
书
设
计 第二节 分子的立体结构
一、形形色色的分子
1、三原子分子立体结构:有直线形C02 、CS2等,V形如H2O、S02等。
2、四原子分子立体结构:平面三角形:如甲醛(CH20)分子等,三角锥形:如氨分子等。
3、五原子分子立体结构:正四面体形如甲烷、P4等。
4、测分子体结构:红外光谱仪→吸收峰→分析。
二、价层电子对互斥模型
1、价层电子互斥模型
2、价层电子对互斥理论:对ABn型的分子或离子,中心原子A价层电子对(包括用于形成共价键的共用电子对和没有成键的孤对电子)之间存在排斥力,将使分子中的原子处于尽可能远的相对位置上,以使彼此之间斥力最小,分子体系能量最低。
3、价层电子对互斥模型:
(1)、中心原子上的价电子都用于形成共价键:分子中的价电子对相互排斥的结果
(2)、中心原子上有孤对电子:孤对电子也要占据中心原子周围的空间,并参与互相排斥,使分子的空间结构发生变化。
4、 价层电子对互斥理论的应用
(1)确定中心原子A价层电子对数目
(2) 价电子对数计算方法
(3)确定价层电子对的空间构型
(4) 分子空间构型确定
教学过程
教学步骤、内容 教学方法、手段、师生活动
[复习]共价键的三个参数。
[过渡]我们知道许多分子都具有一定的空间结构,如:……,是什么原因导致了分子的空间结构不同,与共价键的三个参数有什么关系?我们开始研究分子的立体结构。
[板书]第二节 分子的立体结构
一、形形色色的分子
[讲]大多数分子是由两个以上原子构成的,于是就有了分子中的原子的空间关系问题,这就是所谓“分子的立体结构”。例如,三原子分子的立体结构有直线形和V形两种。如C02分子呈直线形,而H20分子呈V形,两个H—O键的键角为105 °。
[投影]
[板书]1、三原子分子立体结构:有直线形C02 、CS2等,V形如H2O、S02等。
[讲]大多数四原子分子采取平面三角形和三角锥形两种立体结构。例如,甲醛(CH20)分子呈平面三角形,键角约120°;氨分子呈三角锥形,键角107°。
[投影]
[板书]2、四原子分子立体结构:平面三角形:如甲醛(CH20)分子等,三角锥形:如氨分子等。
[讲]五原子分子的可能立体结构更多,最常见的是正四面体形,如甲烷分子的立体结构是正四面体形,键角为109°28 。
[投影]
[板书]3、五原子分子立体结构:正四面体形如甲烷、P4等。
[讲] 分子世界是如此形形色色,异彩纷呈,美不胜收,常使人流连忘返. 分子的立体结构与其稳定性有关。例如,S8分子像顶皇冠,如果把其中一个向上的硫原子倒转向下,尽管也可以存在,却不如皇冠式稳定;又如,椅式C6H12比船式稳定。
[投影]
[设问]分子的空间结构我们看不见,那么科学家是怎样测定的呢?
[投影]
[阅读]科学视野—分子的立体结构是怎样测定的?
肉眼不能看到分子,那么,科学家是怎样知道分子的形状的呢?早年的科学家主要靠对物质的宏观性质进行系统总结得出规律后进行推测,如今,科学家已经创造了许许多多测定分子结构的现代仪器,红外光谱就是其中的一种。
分子中的原子不是固定不动的,而是不断地振动着的。所谓分子立体结构其实只是分子中的原子处于平衡位置时的模型。当一束红外线透过分子时,分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线,再记录到图谱上呈现吸收峰。通过计算机模拟,可以得知各吸收峰是由哪一个化学键、哪种振动方式引起的,综合这些信息,可分析出分子的立体结构。
[讲]分子中原子不是固定不动的,而是不断地振动着的。所谓分子立体结构其实只是分子中的原子处于平衡位置时的模型。当一束红外线透过分子时,分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线,再记录到图谱上呈现吸收峰。通过计算机模拟,可以得知各吸收峰是由哪一个化学键、哪种振动方式引起的,结合这些信息,可分析出分子的立体结构。
[板书]4、测分子体结构:红外光谱仪→吸收峰→分析。
[过渡]C02和H20都是三原子分子,为什么CO2呈直线形而H20呈V形?CH20和NH3都是四原子分子,为什么CH20呈平面三角形而NH3呈三角锥形?为了探究其原因,发展了许多结构理论。
[板书]二、价层电子对互斥模型
[讲]在1940年,希吉维克(Sidgwick)和坡维尔(Powell)在总结实验事实的基础上提出了一种简单的理论模型,用以预测简单分子或离子的立体结构。这种理论模型后经吉列斯比(R.J,Gillespie)和尼霍尔姆(Nyholm)在20世纪50年代加以发展,定名为价层电子对互斥模型,简称VSEPR(Valence Shell Electron Pair Repulsion)。
[板书]1、价层电子互斥模型
[讲]分子的空间构型与成键原子的价电子有关。价层电子对互斥模型可以用来预测分子的立体结构。
[讲]应用这种理论模型,分子中的价电子对(包括成键电子对和孤电子对),由于相互排斥作用,而趋向尽可能彼此远离以减 小斥力,分子尽可能采取对称的空间构型。
[问]价电子对间的斥力又是怎么样的呢?
[投影小结]价电子对之间的斥力
1、电子对之间的夹角越小,排斥力越大。
2、由于成键电子对受两个原子核的吸引,所以电子云比较紧缩,而孤对电子只受到中心原子的吸引,电子云比较“肥大”,对邻近电子对的斥力较大,所以电子对之间的斥力大小顺序如下:孤电子对—孤电子对>孤电子对—成键电子>成键电子—成键电子
3、由于三键、双键比单键包含的电子数多,所以其斥力大小次序为三键>双键>单键
[讲]价层电子对互斥模型认为,它们之所以有这样的立体结构是由于分子中的价电子对相互排斥的结果。
[板书] 2、价层电子对互斥理论:对ABn型的分子或离子,中心原子A价层电子对(包括用于形成共价键的共用电子对和没有成键的孤对电子)之间存在排斥力,将使分子中的原子处于尽可能远的相对位置上,以使彼此之间斥力最小,分子体系能量最低。
[讲]这种模型把分子分成以下两大类:一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键,如C02、CH20、CH4等分子中的碳原子,在这类分子中,由于价层电子对之间的相互排斥作用,它们趋向于尽可能的相互远离,成键原子的几何构型总是采取电子对排斥最小的那种结构。它们的立体结构可用中心原子周围的原子数n来预测,概括如下:
[板书] 3、价层电子对互斥模型:
(1)、中心原子上的价电子都用于形成共价键:分子中的价电子对相互排斥的结果
[投影]
ABn 立体结构 范例
n=2 直线型 C02、BeCl2
n=3 平面三角形 CH20、BF3
n=4 正四面体型 CH4、CCl4
n=5 三角双锥形 PCl5
n=6 正八面体形 SF6
[讲]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,如H2O和NH3,对于这类分子,首先建立四面体模型,每个键占据一个方向(多重键只占据一个方向),孤对电子也要占据中心原子周围的空间,并参与互相排斥。例如,H20和NH3的中心原子上分别有2对和l对孤对电子,跟中心原子周围的σ键加起来都是4,它们相互排斥,形成四面体,因而H:O分子呈V形,NH3分子呈三角锥形。
[投影]
[板书](2)、中心原子上有孤对电子:孤对电子也要占据中心原子周围的空间,并参与互相排斥,使分子的空间结构发生变化。
[思考与交流]用VSEPR模型预测下列分子或离子的立体结构。
[汇报]
直线型价电子都用于成键,同CO2; 空间正四面体; 三角锥型; V型; 空间正三角型。
[讲]利用价层电子对互斥理论时,首先要根据原子的最外层电子数,判断中心原子上有没有孤对电子,然后再根据中心原子结合的原子的数目,就可以判断分子的空间构型
[板书]4、 价层电子对互斥理论的应用
[讲]推断分子或离子的空间构型的具体步骤
[板书](1)确定中心原子A价层电子对数目
[讲]中心原子A的价电子数与配体X提供共用的电子数之和的一半,即中心原子A价层电子对数目。计算时应注意:
[投影小结](1)氧族元素原子作为配位原子时,可认为不提供电子,但作为中心原子时可认为它所提供所有的6个价电子
(2) 如果讨论的是离子,则应加上或减去与离子电荷相应的电子数。如PO43-中P原子价层电子数就加上3,而NH4+ 中N原子的价层电子数应减去1
(3) 如果价层电子数出现奇数电子,可把这个单电子当作电子对来看待
[板书](2) 价电子对数计算方法
[讲]对于ABm型分子(A为中心原子,B为配位原子),分子的价电子对数可以通过下式确定
[投影]
n =
[板书](3)确定价层电子对的空间构型
[讲]由于价层电子对之间的相互排斥作用,它们趋向于尽可的相互远离。价层电子对的空间构型与价层电子对数目的关系:
[投影]价层电子对数目与价层电子对构型关系
价层电子对数目 2 3 4 5 6
价层电子对构型 直线 三角形 四面体 三角双锥 八面体
[板书](4) 分子空间构型确定
[讲]根据分子中成键电子对数和孤对电子数,可以确定相应的稳定的分子几何构型。
[思考与交流]请应用VESPR理论,判断下列粒子构型:CH4 、ClO3― 、PCl5
[讲]在CH4 中,C 有4个电子,4个H 提供4个电子,C 的价层电子总数为8个,价层电子对为4对 。C 的价层电子对的排布为正四面体,由于价层电子对全部是成键电子对,因此 CH4 的空间构型为正四面体。
在ClO3― 中,Cl 有7个价电子,O不提供电子,再加上得到的1个电子,价层电子总数为8个,价层电子对为4对。Cl的价层电子对的排布为四面体,四面体的 3 个 顶角被3个O占据,余下的一个顶角被孤对电子占据,因此 为三角锥形。
在 PCl5 中,P 有5个价电子,5 个Cl分别提供1个电子,中心原子共有5对价层电子对,价层电子对的空间排布方式为三角双锥,由于中心原子的价层电子对全部是成键电子对,因此PCl5 的空间构型为三角双锥形。
[讲]利用价层电子对互斥理论,可以预测大多数主族元素的原子所形成的共价化合物分子或离子的空间构型
[投影小结]
[小结] 价层电子对互斥模型对少数化合物判断不准,不能适用于过渡金属化合物,除非金属具有全满、半满或全空的d轨道。根据价层电子对互斥理论:分子的立体结构是由于分子中的价电子对相互排斥的结果,其规律如下:
[投影]
分子类型 中心原子 空间构型
AB2 有孤对电子 V型
无孤对电子 直线形
AB3 有孤对电子 三角锥形
无孤对电子 平面三角形
AB4 无孤对电子 四面体形
[随堂练习]
1、用VSEPR模型预测,下列分子形状与H2O相似,都为V型的是
A.OF2 B.BeCl2 C.SO2 D.CO2
2、用VSEPR模型预测,下列分子中键角不是1200的是
A.C2H2 B.C6H6 C.BF3 D.NH3
3、根据价电子对互斥理论,判断H3O+的空间结构式
A.三角锥形 B.正四面体 C.平面正三角形 D.变形四面体
教 案
课题:第三节 分子的性质(1) 授课班级 [
课 时
教
学
目
的 知识
与
技能 1、了解极性共价键和非极性共价键;
2、结合常见物质分子立体结构,判断极性分子和非极性分子;
过程
与
方法
情感
态度
价值观 培养学生分析问题、解决问题的能力和严谨认真的科学态度
重 点 多原子分子中,极性分子和非极性分子的判断。
难 点 多原子分子中,极性分子和非极性分子的判断
知
识
结
构
与
板
书
设
计 一、共价键及其分类
1、按成键方式分:σ键和Π键
2、按成键的共用电子对情况可分为:单键、双键、三键、配位键
3、按成键原子的电负性差异可分为极性键和非极性键
(1)、极性键:由不同原子形成的共价键。吸电子能力较强一方呈正电性(δ+),另一个呈负电性(δ-)。
(2)、非极性键:由同种元素的原子形成的共价键是非极性共价键。
二、分子的极性
1、极性分子和非极性分子:极性分子中,正电荷中心和负电中心不重合;非极性分子的正电中心和负电中心重合。
2、分子的对称性
(1)定义:具有一定空间构型的分子中的原子会以某一个面成一个轴处于相对称的位置,即分子具有对称性。
(2)关系:非极性分子具有对称性,极性分子中原子不位于对称位置。
3、分子的极性对物质的熔点、沸点的影响
4、ABm型分子极性的判断方法
(1) 化合价法
(2) 物理模型法:
(3) 根据所含键的类型及分子的空间构型判断
(4)根据中心原子最外层电子是否全部成键判断
教学过程
教学步骤、内容 教学方法、手段、师生活动
[引入]在必修II的学习中,我们了解了共价键,共价键是两个或几个原子通过共用电子产生的吸引作用。在上一节,我们又学习了杂化轨道理论,根据杂化轨道理论我们可以将共价键分为σ键和Π键。
[板书]一、共价键及其分类
1、按成键方式分:σ键和Π键
[讲]σ键:对于含有未成对的s电子或p电子的原子,它可以通过s-s、s-p、p-p等轨道“头碰头”重叠形成共价键。σ键构成分子的骨架,可单独存在于两原子间,两原子间只有一个 σ键
Π键:当两个p轨道py-py、pz-pz以“肩并肩”方式进行重叠形成的共价键,叫做Π键。Π键的原子轨道重叠程度不如σ键大,所以Π键不如σ键牢固。Π键不像σ键那样集中在两核的连线上,原子核对电子的束缚力较小,电子能量较高,活动性较大,所以容易断裂。因此,一般含有共价双键和三键的化合物容易发生化学反应。
[板书]2、按成键的共用电子对情况可分为:单键、双键、三键、配位键
[讲]单键一般是σ键,以共价键结合的两个原子间只能有1个σ键。双键是由一个σ键和一个Π键组成的,而单双键交替结构是由若干个σ键和一个大Π键组成的。三键中有1个σ键和2个Π键组成的。而配位键是一种特殊的共价键,如果共价键的形成是由两个成键原子中的一个原子单独提供一对孤对电子进入另一个原子的空轨道共用而成键,这种共价键称为配位键。
[讲]由不同原子形成的共价键,电子对会发生偏移,是极性键,极性键中的两个键合原子,一个呈正电性(δ+),另一个呈负电性(δ一)。
[板书] 3、按成键原子的电负性差异可分为极性键和非极性键
(1)、极性键:由不同原子形成的共价键。吸电子能力较强一方呈正电性(δ+),另一个呈负电性(δ-)。
(2)、非极性键:由同种元素的原子形成的共价键是非极性共价键。
[讲]成键原子的电负性差值越大,键的极性就愈强。当成键原子的电负性相差很大时,可以认为成键电子对完全移到电负性很大的原子一方。这时原子转变成为离子,从而形成离子键。
[讲]分子有极性分子和非极性分子之分。我们可以这样认为,分子中正电荷的作用集中于一点,是正电中心;负电荷的作用集中于一点,是负电中心。在极性分子中,正电荷中心和负电中心不重合,使分子的某一个部分呈正电性(δ+),另一部分呈负电性(δ一);非极性分子的正电中心和负电中心重合。如果正电中心和负电中心重合,这样的分子就是非极性分子
[板书]二、分子的极性
1、极性分子和非极性分子:极性分子中,正电荷中心和负电中心不重合;非极性分子的正电中心和负电中心重合。
[ 投影] 图2—28
[思考与交流]根据图2—28,思考和回答下列问题:
1、以下双原子分子中,哪些是极性分子,分子哪些是非极性分子?H2 02 C12 HCl
2.以下非金属单质分子中,哪个是极性分子,哪个是非极性分子?P4 C60
3.以下化合物分子中,哪些是极性分子,哪些是 非极性分子?
CO2 HCN H20 NH3 BF3 CH4 CH3Cl
[汇报]1、H2、02、C12 极性分子 HCl ,非极性分子。
2、P4、C60都是非极性分子。
3、CO2 BF3 CH4 为非极性分子,CH3Cl HCN H20 NH3为极性分子。
[讲]分子的极性是分子中化学键的极性的向量和。只含非极性键的分子也不一定是非极性分子(如O3);含极性键的分子有没有极性,必须依据分子中极性键的极性的向量和是否等于零而定。如果分子结构是空间对称的,则键的极性相互抵消,各个键的极性和为零,整个分子就是非极性分子,否则是极性分子。
[投影小结]共价键的极性与分子极性的关系
分子 共价键的极性 分子中正负电荷中心 结论 举例
同核双原子分子 非极性键 重合 非极性分子 H2、O2、N2
异核双原子分子 极性键 不重合 极性分子 CO、HF、HCl
异核多原子分子 分子中各键的向量和为零 重合 非极性分子 CO2、BF3、CH4
分子中各键的向量和不为零 不重合 极性分子 H2O、NH3、CH3Cl
[板书]2、分子的对称性
(1)定义:具有一定空间构型的分子中的原子会以某一个面成一个轴处于相对称的位置,即分子具有对称性。
[讲]例如CH4分子,相对于通过其中两个氢原子和碳原子所构成的平面,分子被分割成相同的两部分,这个面即为对称面。
[板书](2)关系:非极性分子具有对称性,极性分子中原子不位于对称位置。
[讲]分子的极性对物质的熔点、沸点有一定的影响。
[板书]3、分子的极性对物质的熔点、沸点的影响
[讲]分子极性越大,分子间的电性作用越强,克服分子间的引力使物质熔化或汽化所需外界能量就越多,故熔点、沸点越高。
[过]结合我们学过的知识,我们总结一下判断分子极性的方法有哪些
[板书]4、ABm型分子极性的判断方法
(1) 化合价法
[讲]ABm型分子中中心原子的化合价的绝对值等于该元素的价电子数时,该分子为非极性分子,此时分子的空间结构对称。若中心原子的化合价的绝对值不等于其价电子数目,则分子的空间结构不对称,其分子为极性分子。
[投影]
化学式 BF3 CO2 PCl5 SO3(g) H2O NH3 SO2
中心原子化合价绝对值 3 4 5 6 2 3 4
中心原子价电子数 3 4 5 6 6 5 6
分子极性 非极性 非极性 非极性 非极性 极性 极性 极性
[板书](2) 物理模型法:
[讲]将ABm型分子的中心原子看做一个受力物体,将A、B间的极性共价键看做作用于中心原子上的力,根据ABm的空间构型,判断中心原子和平衡,如果受力平衡,则ABm型分子为非极性分子,否则为极性分子。
[板书](3) 根据所含键的类型及分子的空间构型判断
[讲]当ABm型分子的空间构型是对称结构时,由于分子中正负电荷重心可以重合,故为非极性分子,如CO2是直线型,BF3是平面正三角型,CH4是正四面体形等均为非极性分子。当ABm型分子的空间构型不是空间对称结构时,一般为极性分子,如H2O为V型,NH3为三角锥形,它们均为极性分子。
[板书](4)根据中心原子最外层电子是否全部成键判断
[讲]中心原子即其他原子围绕它成键的原子。分子中的中心原子最外层电子若全部成键,此分子一般为非极性分子;分子中的中心原子最外层电子未全部成键,此分子一般为极性分子。
[投影小结]空间构型、键的极性和分子极性的关系
类型 实例 两个键之间的夹角 键的极性 分子的极性 空间构型
X2 H2、N2 非极性键 非极性分子 直线形
XY HCl、NO 极性键 极性分子 直线形
XY2(X2Y) CO2、CS2 180° 极性键 非极性分子 直线形
SO2 120° 极性键 极性分子 V形
H2O、H2S 104°30′ 极性键 极性分子 V形
XY3 BF3 120° 极性键 非极性分子 平面三角锥形
NH3 107°18′ 极性键 极性分子 三角锥形
XY4 CH4、CCl4 109°30′ 极性键 非极性分子 正四面体
[自学]科学视野—表面活性剂和细胞膜
[自学提纲]1、什么是表面活性剂?亲水基团?疏水基团?肥皂和洗涤剂的去污原理是什么?
2、什么是单分子膜?双分子膜?举例说明。
3、为什么双分子膜以头向外而尾向内的方式排列?
[汇报]1、分子的一端有极性,称为亲水基团。分子的另一端没有或者几乎没有极性,称为疏水基团。表面活性剂(surfactant)是指具有固定的亲水亲油基团,在溶液的表面能定向排列,并能使表面张力显著下降的物质。表面活性剂在水中会形成亲水基团向外、疏水基团向内的“胶束”,由于油渍等污垢是疏水的,会被包裹在胶束内腔,这就是肥皂和洗涤剂的去污原理。
2、由于表面活性剂会分散在水的液体表面形成一层疏水基团朝向空气的“单分子层”,又称“单分子膜”。双分子膜是由大量两性分子组装而成的,
3、这是由于细胞膜的两侧都是水溶液,水是极性分子,而构成膜的两性分子的头基是极性基团而尾基是非极性基团。
教 案
课题:第二章 第一节 共价键(1) 授课班级
课 时
教
学
目
的 知识
与
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、知道共价键的主要类型δ键和π键。
3、说出δ键和π键的明显差别和一般规律。
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。
情感
态度
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。
重 点 σ键和Π键的特征和性质
难 点 σ键和Π键的特征
知
识
结
构
与
板
书
设
计 第二章 分子结构与性质 第一节 共价键
一、共价键
1、共价键的形成条件:
(1) 两原子电负性相同或相近
(2) 一般成键原子有未成对电子
(3) 成键原子的原子轨道在空间上发生重叠
2、共价键的本质:成键原子相互接近时,原子轨道发生重叠,自旋方向相反的未成对电子形成共用电子对,两原子核间的电子云密度增加,体系能量降低
3、共价键的类型
(1)σ键:以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作,共价键电子云的图形不变,这种特征称为轴对称。如H-H键。
类型:s—sσ、s—pσ、p—pσ等
特点:肩并肩、两块组成、镜像对称、容易断裂。
(2)π键:由两个原子的p电子“肩并肩”重叠形成。
(3)价键轨道:由原子轨道相互重叠形成的σ键和π键
(4)判断共价键类型规律:共价单键是σ键;而共价双键中有一个σ键,另一个是π键;共价三键由一个σ键和两个π键组成
4、共价键的特征
(1)饱和性 (2)方向性
教学过程
教学步骤、内容 教学方法、手段、师生活动
[复习 ]1、必修中学过共价键概念。 2、原子轨道、电子云概念。
[过渡]通过已学过的知识,我们知道元素原子形成共价键时,共用电子对,因为电子在核外一定空间运动,所以电子云要发生重叠,它们又是通过怎样方式重叠,形成共价键的呢?
[板书] 第二章 分子结构与性质
第一节 共价键
[随堂练习]共价键是常见化学键之一,它的本质是在原子之间形成共用电子对你能用电子式表示H2、HCl、C12分子的形成过程吗?
[投影]HCl的形成过程:
[讲]按共价键的共用电子对理论,不可能有H3。、H2Cl和Cl3分子,这表明共价键具有饱和性。我们学过电子云和原子轨道。如何用电子云和原子轨道的概念来进一步理解共价键呢用电子云描述氢原子形成氢分子的过程如图2—l所示
[探究]两个成键原子为什么能通过共用电子对相结合呢?
[板书]一、共价键
[投影]
[板书]1、共价键的形成条件:
(1) 两原子电负性相同或相近
(2) 一般成键原子有未成对电子
(3) 成键 原子的原子轨道在空间上发生重叠
2、共价键的本质:成键原子相互接近时,原子轨道发生重叠,自旋方向相反的未成对电子形成共用电子对,两原子核间的电子云密度增加,体系能量降低
[讲]两个1s1相互靠拢→电子云相互重叠→形成H2分子的共价键H-H。电子云在两个原子核间重叠,意味着电子出现在核间的概率增大,电子带负电,因而可以形象地说,核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁,把带正电的两个原子核“黏结”在一起了。
[投影]氢原子形成氢分子的电子云描述(s—sσ)
[板书]3、共价键的类型
(1)σ键:以形成化学键的两原子核的连线为轴作旋转操作,共价键电子云的图形不变,这种特征称为轴对称。如H-H键。
[设问]H2分子里的σ键是由两个s电子重叠形成的,可称为“s—sσ键”。s电子和p电子,p电子和p电子重叠是否也能形成σ键呢?
[讲]我们看一看HCl和C12中的共价键, HCl分子中的共价键是由氢原子提供的未成对电子ls的原子轨道和氯原子提供的未成对电子3p的原子轨道重叠形成的,而C12分子中的共价键是由2个氯原子各提供土个未成对电子3p的原子轨道重叠形成的。
[投影]
图2—2 H—C1的s—pσ键和C1 一C1的p—pσ 键的形成
[讲]未成对电子的电子云相互靠拢→电子云相互重叠→形成共价键单键的电子云图象。
[板书]类型:s—sσ、s—pσ、p—pσ等。
[讲]形成σ键的原子轨道重叠程序较大,故σ键有较强的稳定性。共价单键为σ键,共价双键和叁键中存在σ键(通常含一个σ键)
[投影]p电子和p电子除能形成σ键外,还能形成π键(如图2-3)
[板书](2)π键:由两个原子的p电子“肩并肩”重叠形成。
[讲]对比两个p电子形成的σ键和π键可以发现,σ键是由两个原子的p电子“头碰头”重叠形成的;而π键是由两个原子的p电子“肩并肩”重叠形成的π键的电子云形状与σ键的电子云形状有明显差别:每 个π键的电子云由两块组成,分别位于由两原子核构成平面的两侧,如果以它们之间包含原子核的平面为镜面,它们互为镜像,这种特征称为镜像对称。π键与σ键不同,σ键的强度较大,π键不如σ键牢固,比较容易断裂。因而含有π键的化合物与只有σ键的化合物的化学性质不同,如我们熟悉的乙烷和乙烯的性质不同。
[板书] 特点:肩并肩、两块组成、镜像对称、容易断裂。
[讲] π键通常存在于双键或叁键中
[讲]以上由原子轨道相互重叠形成的σ键和π键总称价键轨道,是分子结构的价键理论中最基本的组成部分。
[板书](3)价键轨道:由原子轨道相互重叠形成的σ键和π键
(4)判断共价键类型规律:共价单键是σ键;而共价双键中有一个σ键,另一个是π键;共价三键由一个σ键和两个π键组成
[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2—1、图2—2、图2—3,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σ键和两个π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。
3、乙烷、乙烯和乙炔分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键组成?
[交流汇报] 1、
2、
原子 Na Cl H Cl C O
电负性 0.9 3.0 2.1 3.0 2.5 3.5
电负性之差
(绝对值) 2.1 0.9 1.0
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,形成的将是离子键;而共价键是电负性相差不大的原子之间形成的化学键。
3、乙烷:7个σ键 乙烯 :5个σ键一个π键 乙炔:3个σ键两个π键
[小结]电子配对理论:如果 两个原子之间共用两个电子,一般情况下,这两个电子必须配对才能形成化学键
[投影]
[过]下面,让我们总结一下,共价键都具有哪些特征
[板书]4、共价键的特征
[讲]按照共价键的共用电子对理论,一个原子有几个未成对电子,便可和几个自旋方向相反的电子配对成键,这就是共价键的饱和性。H原子、CL原子都只有一个未成对电子,因而只能形成H2、HCl、Cl2分子,不能形成H3、H2Cl、Cl3等分子。
[板书] (1)饱和性
[讲]共价键的饱和性决定了共价化合物的分子组成
[讲]共价键形成时,两个叁数与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现概率最大的方向重叠,而且原子轨道重叠越多,电子在两核间出现概率越多,形成的共价键越牢固。电子所在的原子轨道都是有一定的形状,所以要取得最大重叠,共价键必然有方向性。
[板书](2)方向性
[讲]同种分子(如HX)中成键原子电子云(原子轨道)重叠程度越大,形成的共价键越牢固,分子结构越稳定。如HX的稳定性:HF>HCl>HBr>HI。
[小结]
键型
项目 σ键 π键
成键方向 沿轴方向“头碰头” 平行或“肩并肩”
电子云形状 轴对称 镜像对称
牢固程度 键强度大,不易断裂 x键强度较小,容易断裂
成键判断规律 共价单键全是σ键,共价双键中一个是σ键,另一个是π键;共价叁键中一个σ键,另两个为π键
[随堂练习]
1、关于乙醇分子的说法正确的是 ( )
A.分子中共含有8个极性键 B.分子中不含非极性键
C.分子中只含σ键 D.分子中含有1个π键
(解析)乙醇的结构简式为:CH3CH2OH。共有有8个共价键,其中C—H、C—O、O—H键为极性键,共7个,C—C键为非极性键,由于全为单键,故无π键。 (答案) C
(点评) 通过物质的结构式,可以快速有效地判断键的种类及数目,判断成键方式时,需掌握规律:共价单键全是σ键,共价双键中一个是σ键,另一个是π键;共价叁键中一个σ键,另两个为π键。
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