共价键与分子的空间结构+教学设计高二化学人教版（2019）选择性必修2.docxVIP

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第2节共价键与分子的空间构型（第一课时）

【教学目标】

1、通过分析甲烷、乙烯、乙炔、苯、氨分子的空间结构，了解杂化轨道理论和价电子对互斥理论，建立分子空间结构模型的推导方法，发展证据推理与模型认知化学学科核心素养；

2、通过阅读教材，了解分子的对称性、分子的极性及分子极性与分子空间结构、分子性质的联系，了解手性分子在生命科学等方面的应用，形成理论联系实际的观念。

【教学重难点】

重点：杂化轨道理论、价电子对互斥理论

难点：分子的空间结构

【教学用具】

学案、PPT

【教学过程】

【新课引入】

早期用于减轻妇女妊娠反应的药物沙利度胺，曾导致许多胎儿畸形。科学家们对沙利度胺进行了深入的研究，发现沙利度胺有两种对映异构体，其中右旋异构体没有副作用，而左旋异构体则与致畸有关。那么什么样的分子存在对映异构体呢?

【课中讲解】

一.分子空间结构的理论分析

1.杂化轨道理论

（1）杂化轨道的定义

在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的原子轨道的过程叫作原子轨道的杂化，组合后形成的一组新的原子轨道叫作杂化原子轨道，简称杂化轨道。特点：同一组杂化轨道的能量、形状、成分完全。

（2）杂化轨道理论的要点相同，杂化轨道的空间取向一定

能量相近

原子在成键时，同一原子内能量相近的原子轨道重新组合形成新的、能量相同的原子轨道

数目不变

参与杂化的原子轨道数等于形成的杂化轨道数

成键能力增强

杂化改变了原有原子轨道的能量、形状和空间取向，使原子的成键能力增强

排斥力最小

杂化轨道的能量相同，为使相互间的排斥力最小，故在空间取最大夹角分布，不同的杂化轨道空间取向不同，夹角也不同

2.用杂化轨道理论解释分子的空间结构

（1）sp3杂化与甲烷(CH?)分子的空间结构

sp3杂化轨道

1个ns轨道与3个np轨道的杂化称为sp3杂化，所形成的四个杂化轨道称为sp3杂化轨道。四个sp3杂化轨道在空间中均匀分布，轨道间夹角为109°28，其空间结构为正四面体形

CH?中碳原子的杂化过程示意图与成键过程

CH?中的碳原子的四个杂化轨道分别与四个氢原子的1s轨道重叠形成四个共价键。因为这四个共价键的键长、键角相同，所以CH?为正四面体形结构

（2）sp2杂化与乙烯(C?H?)分子的空间结构

sp2杂化轨道

1个ns轨道与2个np轨道的杂化称为sp2杂化，所形成的三个杂化轨道称为sp2杂化轨道。三个sp2杂化轨道在一个平面内均匀分布，轨道间夹角为

120°，其空间结构为平面三角形

C?H?中碳原子的杂化过程示意图与成键过程

C?H?中的碳原子的每个杂化轨道和未参与杂化的p轨道中各有一个未成对电子，两个碳原子各以一个sp2;杂化轨道重叠形成一个σ键，每个碳原子都以另外两个sp2杂化轨道分别与两个氢原子的1s轨道重叠形成两个σ键，两个碳原子各剩下的一个未参与杂化的2p轨道以“肩并肩”的方式重叠，形成一个π键

（3）sp杂化与乙炔(C?H?)分子的空间结构

sp杂化轨道

同一个原子中能量相近的一个ns轨道与一个np轨道进行杂化可形成两个新的、能量相同的sp杂化轨道。两个sp杂化轨道在一条直线上，轨道间夹角为180，其空间结构为直线形

C?H?中碳原子的杂化过程示意图与成键过程

C?H?中的碳原子的杂化轨道各含一个未成对电子，两个碳原子各以一个sp杂化轨道重叠形成一个σ键，每个碳原子再以另一个sp杂化轨道与氢原子的1s轨道重叠形成一个σ键，两个碳原子各剩下的两个未参与杂化的2p轨道以“肩并肩”的方式重叠，形成两个π键

（4）苯分子的杂化类型、空间结构与大π键

苯分子中碳原子的杂化类型

根据杂化轨道理论，形成苯分子时每个碳原子中一个2s轨道和两个2p轨道发生了sp2杂化，由此形成的三个sp2杂化轨道在同一平面内，每个sp2杂化轨道上有一个未成对电子

苯分子中碳原子的成键过程

①每个碳原子的两个sp2杂化轨道分别与邻近的两个碳原子的sp2杂化轨道重叠形成σ键(如图所示)，于是六个碳原子组成一个正六边形的碳环，每个碳原子的另一个sp2杂化轨道均与一个氢原子的1s轨道重叠形成σ键

sp2杂化轨道重叠形成σ键

②每个碳原子还有一个与碳环平面垂直的未参与杂化的2p轨道(如图甲所示)，这六个轨道相互平行且各有一个未成对电子，以“肩并肩”的方式相互重叠，从而形成属于六个碳原子的π键，形象地称为大π键，如图乙所示

垂直于分子平面的2p轨道

甲

苯分子中的大π键

乙

空间结构

在苯分子中，六个碳原子和六个氢原子都在同一平面内，整个分子呈平面正六边形，键角皆为120°，如图所示

苯分子的结构简式

（5）氨分子的杂化类型和空间结构

NH?中氮原子的杂化类型

氮原子的一个2s轨道和三个2p轨道发生sp