2024_2025学年新教材高中化学第二章分子结构与性质2分子的空间结构教案新人教版选择性必修2.doc

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分子的空间结构

教学目标

1.生疏物质的空间结构可以借助某些试验手段，通过这些手段所获得的信息为建立物质结构模型或相关理论解释供应依据。

2.结合实例了解共价分子具有特定的空间结构，并可运用相关理论和模型进行解释和推测，培育证据推理与模型认知的核心素养。

教学重难点

重点：分子空间结构；杂化轨道类型的推断

难点：分子空间结构；杂化轨道类型的推断

教学过程

一、导入新课

展现教材图片——形形色色的分子。为什么这些分子会有如此的立体构型呢？而同样是AB2型分子，为什么CO2为直线形，H2O为V形呢？

二、新课讲授

1、分子结构的测定

【师】随着科技的飞速进展，检测手段也越来越先进，那么我们可以用什么方法来测定分子结构呢？

【学生活动】争论回答

【PPT】展现红外光谱图

【师】很多现代仪器和方法可测定分子结构，如红外光谱、晶体X射线衍射等。红外光谱可以测定分子中含有哪些化学键或官能团。

2、多样的分子空间结构

【PPT】展现图片

【师】三原子分子的空间结构——直线形和V形

化学式

电子式

结构式

键角

分子的空间结构模型

空间

结构

空间充

填模型

球棍

模型

CO2

O=C=O

180°

直线形

H2O

105°

V形

【师】四原子分子的空间结构——平面三角形和三角锥形。

化学式

电子式

结构式

键角

分子的空间

结构模型

空间

结构

空间充

填模型

球棍

模型

CH2O

120°

平面三角形

NH3

107°

三角锥形

【师】五原子分子的空间结构——正四周体形。

化学式

电子式

结构式

键角

分子的空间

结构模型

空间

结构

空间充

填模型

球棍

模型

CH4

109°28”

正四周体形

3、价层电子对互斥模型

【师】价层电子对互斥理论

价层电子对互斥模型认为,分子的空间结构是中心原子四周的“价层电子对”相互排斥的结果。分子中的价层电子对包括σ键电子对和中心原子上的孤电子对，多重键只计其中σ键的电子对，不计π键电子对。

【师】VSEPR模型的两种类型。

①中心原子上的价电子都用于形成共价键的分子。

ABn

n=2

n=3

n=4

价层电子

对数

2

3

4

电子对

排布方式

空间结构

名称

直线形

平面三角形

正四周体形

键角

180°

120°

109°28”

实例

CO2

BF3

CH4

②中心原子上有孤电子对的分子:对于中心原子上有孤电子对(未用于形成共价键的电子对)的分子,中心原子上的孤电子对也要占据中心原子四周的空间,并相互排斥使分子呈现不同的空间结构。

化学式

含孤电子对的

VSEPR模型

分子或离子

的空间结构

分子或离子的

空间结构名称

H2O

V形

NH3

三角锥形

HCN

直线形

化学式

含孤电子对的

VSEPR模型

分子或离子

的空间结构

分子或离子的

空间结构名称

H3O+

三角锥形

SO2

V形

【师】依据价层电子对互斥理论得到的VSEPR模型就是分子的实际空间结构吗?

【学生】不完全是。VSEPR模型是按分子中价层电子对数进行推断的，但是有些分子中的部分价层电子对未形成化学键(孤电子对)，而分子的空间结构是忽视孤电子对后的外形。

4、杂化轨道理论简介

【师】原子轨道杂化与杂化轨道。

【师】杂化轨道类型及分子的空间结构。

杂化类型

sp

sp2

sp3

参与杂化的原子轨道及数目

1个s轨道和1个p轨道

1个s轨道和2个p轨道

个s轨道和3个p轨道

杂化轨道的数目

2

3

4

杂化轨道间的夹角

180°

120°

109°28”

空间结构名称

直线形

平面三角形

正四周体形

实例

CO2、C2H2

BF3、CH2O

CH4、CCl4

【提问】举例说明，中心原子实行sp3杂化的分子的空间结构是否都是正四周体形。

【教师提示】不是。CH4、NH3、H2O分子中的中心原子都是sp3杂化，CH4是正四周体形，NH3是三角锥形，H2O是角形(或V形)。

【总结延长】1、利用VSEPR模型确定粒子空间结构的步骤

中心原子价层电子对数n=σ键电子对数+(a-xb)。

分子的空间结构——略去中心原子孤电子对后的空间结构。

2、中心原子价层电子对数的计算

(1)a表示中心原子的价电子数。

对主族元素,a=最外层电子数;

对于阳离子,a=价电子数-离子电荷数;

对于阴离子,a=价电子数+|离子电荷数|。

(2)x表示与中心原子结合的原子数。

(3)b表示与中心原子结合的原子最多能接受的电子数,氢为1,其他原子=8-该原子的价电子数。

3、杂化类型的推断

由于杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳孤电子对,而两个原子之间只能形成一个σ键,故有下列关系:

杂化轨道数=中心原子孤电子对数+中心原子结合的原子数,再由杂化轨道数推断杂化类型。例如:

代表物

杂化轨道数

杂化轨道类型

CO2

0+2=2

sp