湖北省黄石市第二中学人教版高中化学选修三第二章第二节分子的立体构型-优质课教案

选修三第二章第二节分子的立体构型黄石二中陶娟一、教材分析1．教材所处的地位和作用：本节内容在共价键概念的基础上，介绍了分子的立体结构，并根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论对简单共价分子结构的多样性和复杂性进行了解释。在此之前学生已在化学2中学习了共价键基础，又在本章第一节“共价键”学习了共价键的主要类型σ键和π键，以及它们的差别。这都为过渡到本节的学习起着铺垫作用。在第二节“分子的立体结构”中，首先按分子中所含的原子数直间给出了三原子、四原子和五原子分子的立体结构，并配有立体结构模型图。为什么这些分子具有如此的立体结构呢？教科书在本节安排了“价层电子对互斥模型”和“杂化轨道理论”来判断简单分子和离子的立体结构。在介绍这两个理论时要求比较低，文字叙述比较简洁并配有图示。还设计了“思考与交流”、“科学探究”等内容让学生自主去理解和运用这两个理论。本节内容在基础结构化学中，占据非常重要的地位。并为其他学科和今后的学习打下基础。2．教育教学目标：（1）知识目标：①了解一些典型分子的立体结构，认识分子结构的多样性和复杂性；②通过对典型分子立体结构探究过程，学会运用观察、比较、分类及归纳等方法对信息进行加工，提高科学探究能力；③初步认识价层电子对互斥模型；④能用VSEPR模型预测简单分子或离子的立体结构。（2）能力目标：通过教学培养学生严谨认真的科学态度和空间想象能力；培养学生收集处理信息，分析问题，解决实际问题的能力；通过师生双边活动，培养学生团结协作，语言表达能力；初步培养学生运用知识的能力，培养学生加强理论联系实际的能力。（3）情感目标：通过本节的教学引导学生理论联系实际，通过电脑展示分子的立体结构，激发学习化学的兴趣，感受化学世界的奇妙。3．重点、难点以及确定依据：重点：价层电子对互斥模型难点：能用价层电子对互斥模型解释分子的立体结构二、教学策略1．教学手段：教学方法：“构建数学立体模型与合作探究”。①创设问题情景，让问题推动学生思考。②运用启发式教学方法，以思维教学代替单纯的记忆教学，使教学过程真正成为学生的学习过程；③利用数学立体模型引导学生发挥其空间想象能力，认识价层电子对互斥模型并能用VSEPR模型预测简单分子或离子的立体结构。2．学情分析：（1）学生特点分析：高二的学生已经过了高一时刚进高中对事物的好奇，他们慢慢沉稳下来，对事物有更强的理性思维能力，但空间想象能力发展不足。抓住学生这些特点，积极采用形象生动，形式多样的教学方法和学生广泛的积极主动参与的学习方式，能激发学生兴趣，有效地培养学生能力，促进学生个性发展。（2）知识障碍上：知识掌握上，学生原有的知识并不完整，许多学生出现知识遗忘，所以应全面系统的去讲述；学生学习本节课的知识障碍就是空间想象能力发展不足，数学中基础的立体几何知识还没有完全掌握。因此有关空间结构的知识学生不易理解，所以教学中老师应予以简单明白，深入浅出的分析。三、教学过程教师活动学生活动设计意图【投影】展示O2、HCl、CO2、、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子的比例模型图或实物模型展示CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子的球辊模型（或比例模型）阅读课本P35-36内容；观察一些典型分子的立体结构，观察，分析。让学生对分子的空间结构有直观的认识【思考】1.同为三原子分子，CO2和H2O分子的空间结构却不同，什么原因？2.同为四原子分子，CH2O与NH3分子的的空间结构也不同，什么原因？【课前预习展示1】表一：写出C、H、N、O的电子式，根据共价键的饱和性讨论C、H、N、O的成键情况。【归纳】原子不同，共价键的饱和性不同，可形成的电子对数目不同。复习旧知识，培养学生知识归纳的能力【课前预习展示2】表二：写出常见分子CO2、H2O、NH3、CH4的电子式、结构式，根据电子式、结构式描述他们的成键情况，分析分子内的原子总数及分子的中心原子。分子CO2H2ONH3CH4电子式结构式共价键键角180°104.5°107°18＇109°28＇原子总数3345中心原子CONC中心原子成键σ键电子对数2234中心原子未成键孤电子对数0210价层电子对数2444【归纳】含有同种原子的分子，因为原子形成的共价键的方向性不同，结构不同。学生自主探究CO2、H2O、NH3、CH4的球棍模型，分析其结构不同的原因。【归纳板书】分子结构多样性的原因1．构成分子的原子总数不同2．含有同样数目原子的分子的键角不一样，即共价键方向性的影响。思考【提出问题】共价键的键角为什么不同呢？（共价键为什么具有方向性呢？）【引导交流】引导学生得出由于中心原子的电子对占有一定的空间，对其他电子对存在排斥力，影响其分子的空间结构。——引出价层电子对互斥模型（VSEPRmodels）思考得出结论【问题分析】分析CO2和H2O分子内的原子数相同，但具有不同的空间结构的原因。（展示这些分子的空间结构模型）得出基本观点：分子中中心原子的价电子对——成键电子对和孤对电子由于相互排斥作用，尽可能趋向彼此远离，排斥力最小。讨论，归纳，回答提出问题，得出基本观点【板书】二、价层电子对互斥理论对ABn型的分子或离子，中心原子A价层电子对之间由于存在排斥力，将使分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的那种构型，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低，最稳定。【提问】什么是价层电子对？价层电子对是指分子中的中心原子的电子对，包括成键σ键电子对和未成键的孤电子对。【模型展示】构建VSEPR几何构型用一根小棍代表一个价层电子对，分别演示：两对价层电子对时出现的空间结构，三对价层电子对时出现的空间结构，四对价层电子对时出现的空间结构……学生自己动手，可用笔做模型。分析：因为相同电荷之间存在排斥，所以尽可能的远离，使分子的几何构型总是采取电子对相互排斥最小的那种构型，以使彼此之间斥力最小，分子体系能量最低，最稳定。价层电子对数为2对时：直线形价层电子对数为3对时：平面三角价层电子对数为4对时：四面体形价层电子对数为6对时：八面体形通过模型的构建让学生了解价层电子互斥理论的最基本原理。【小结】中心原子A的价电子对数VSEPR几何构型2直线型3平面三角形4四面体形【过渡】因此我们想要知道所给分子的空间构型就必须知道分子的中心原子的价层电子对。那么我们如何得到分子的中心原子的价层电子对数呢？对于熟悉的分子我们可以分析分子中心原子电子的排布情况，如H2O、NH3、CH4分子等的，但如果是不太熟悉的呢？如SO3。【讲解】分子中的中心原子的价层电子对数的确定（通过实例NH3讲解）i.成键σ键电子对数的确定：与中心原子结合的原子（配原子）的个数（存在共价双键和共价三键的处理办法：将双键或三键当作一对共用电子对来分析）ii.未成键的孤电子对数的计算（通过实例H2O讲解学生更容易明白）孤电子对数=1/2（a-xb）a：分子中的中心原子的价电子数x：与中心原子结合的原子数b：与中心原子结合的原子最多能接受的电子数价层电子对=成键σ键电子对数＋未成键的孤电子对数【练习1】分子CO2H2ONH3CH4SO2SO3（中心原子）孤电子对数axb1/2（a-xb）中心原子的σ键电子对数中心原子的价层电子对数VSEPR模型名称空间立体结构【发现问题】同样是中心原子的价层电子对数为4的甲烷分子和水分子，它们的VSEPR模型相同但分子立体构型却不同，为什么？发现孤电子对的作用通过表格，发现不同，引导学生发现问题从而解决问题【动画演示】各种分子CO2、H2O、NH3、CH4的VSEPR模型，及在VSEPR模型的基础上隐去中心原子的孤电子对后所形成的分子立体构型。让学生更清楚的认识到VSEPR模型与分子立体构型的联系。【小结】由价层电子对的相互排斥，得到含有孤电子对的VSEPR模型，然后略去VSEPR模型中的中心原子上的孤电子对，便可得到分子的立体构型。【发现问题】同样有4对价层电子对的H2O、NH3、CH4分子，为何共价键的夹角不同呢？思考引出价层电子对相互排斥力大小情况【板书】价层电子对相互排斥力大小情况：①孤电子对－孤电子对孤电子对－成键电子成键电子－成键电子；②三键双键单键。小结：CH4分子中没有孤电子对，其4个成键σ键电子对相互作用相同，所以C—H键之间均为109°28＇；NH3分子中有1个孤电子对，孤电子对－成键电子的排斥作用大于成键电子－成键电子，孤电子对就会将N—H键向下挤压，因此N—H键之间的夹角就变成了107°18＇；（同理分析H2O分子的键角）同为平面三角形的甲醛和三氟化硼BF3中B—F间的夹角均为120°，而CH2O中C=O与C—H之间的夹角为121°，C—H与C—H之间的夹角为118°【综述小结】分子的立体构型是（分子中的中心原子上）“价层电子对”相互排斥的结果。分析后得出结论。【练习2】离子H3O＋NH4＋CO32－SO32－ClO3－原子总数中心原子中心原子的σ键电子对数（中心原子）孤电子对数axb1/2（a-xb）中心原子的价层电子对数VSEPR模型名称空间立体结构注意：在离子中中心原子的孤电子对数的计算：阳离子a=离子中的中心原子的价电子数－离子所带电荷阴离子a=离子中的中心原子的价电子数＋离子所带电荷（绝对值）【总结】中心原子A的价电子对数VSEPR几何构型实例成键电子对数孤电子对数实例构型2直线形CO220直线形3平面三角形CH2O30平面三角形SO221V形4四面体形CH440正四面体形NH331三角锥形H2O22V形6八面体形SF660八面体XeF442平面正方形【练习】通过习题巩固这节课所学的知识【板书设计】一、形形色色的分子二、价层电子对互斥理论分子的立体构型是“价层电子对”相互排斥的结果。价层电子对=成键σ键电子对数＋未成键的孤电子对数i.成键σ键电子对数的确定：与中心原子结合的原子（配原子）的个数ii.未成键的孤电子对数的计算孤电子对数=1/2（a-xb）a：分子中的中心原子的价电子数x：与中心原子结合的原子数（配原子数）b：与中心原子结合的原子最多能接受的电子数