高中化学选修三-教师用书(人教版)

本书根据教育部制订的《普通高中化学课程标准（实验）》和人民教育出版社、课程教材研究所化学课程教材研究开发中心编著的《普通高中课程标准实验教科书物质结构与性质（选修3）》的内容和要求编写的，供使用该书的高中化学教师教学时参考。全书按教科书的章节顺序编排，每章包括本章说明、教学建议和教学资源三个部分。本章说明是按章编写的，包括教学目标、内容分析和课时建议。教学目标指出本章在知识与技能、过程与方法和情感态度与价值观等方面所要达到的目标要求；内容分析从地位和功能、内容的选择与呈现以及内容结构等方面对全章内容做出分析；课时建议则是建议本章的教学课时。教学建议是分节编写的，包括教学设计、活动建议、问题交流和习题参考答案。教学设计对各节的内容特点、重点和难点、具体教学建议等作了较详细的分析，并提供了一些教学方案供参考。活动建议是对“科学探究”“实验”等学生活动提出具体的指导和建议。问题交流是对“学与问”“思考与交流”等栏目所涉及的有关问题给予解答或提示。习题参考答案则是对各节后的习题和每章的复习题给予解答或提示。教学资源是按章编写的，主要编入一些与本章内容有关的教学资料、疑难问题解答，以及联系实际、新的科技信息和化学史等内容，以帮助教师更好地理解教科书，并在教学时参考。由于时间仓促，本书的内容难免有不妥之处，希望广大教师和教学研究人员提出意见和建议，以便修订改进。本书编写者：吴国庆、李俊、徐伟念、王建林、郑忠斌、胡晓萍、陈学英、王乾（按编写顺序）本书审定者：李文鼎、王晶责任编辑：李俊责任绘图：李宏庆人民教育出版社课程教材研究所化学课程教材研究开发中心2005年6月第一章原子结构与性质本章说明教学建议第一节原子结构第二节原子结构与元素的性质教学资源第二章分子结构与性质本章说明教学建议第一节共价键第二节分子的立体结构第三节分子的性质教学资源第三章晶体结构与性质本章说明教学建议第一节晶体的常识第二节分子晶体与原子晶体第三节金属晶体第四节离子晶体教学资源第二章分子结构与性质单元一、教学目标1.知道共价键的主要类型σ键和π键，能用键参数——键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质；能举例说明“等电子原理”的含义及应用。2.认识共价分子结构的多样性和复杂性，能根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型；能说明简单配合物的成键情况。3.了解极性共价键和非极性共价键、极性分子和非极性分子；能举例说明化学键和分子间作用力的区别、分子间作用力对物质性质的影响、氢键对物质性质的影响，以及了解“手性分子”在生命科学等方面的应用。4.知道“相似相溶”规则的实际应用和运用分子结构的知识解释无机含氧酸分子的酸性。5.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。二、内容分析1.地位与功能本章比较系统地介绍了分子的结构和性质，内容比较丰富。首先，在第一章有关电子云和原子轨道等概念的基础上，介绍了共价键的主要类型σ键和π键，以及键参数——键能、键长、键角；接着，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；最后，介绍了极性分子和非极性分子、分子间作用力、氢键等概念，以及它们对物质性质的影响，并从分子结构的角度说明了“相似相溶”规则、无机含氧酸分子的酸性等。通过本章的学习，学生能够在分子水平上，从分子结构的视角认识物质的性质，进一步形成有关物质结构的基本观念；学生的学习兴趣能得到有效保持，学生的科学素养能得到进一步提高。2.内容的选择与呈现根据课程标准对“物质结构与性质”模块的要求，本章依据“主题2化学键与物质的性质”内容标准中的第3、4、5、6条，以及“主题3分子间作用力与物质的性质”内容标准中的第1、2、3条的要求选取内容，同时注意与第一章知识的衔接。化学2已介绍了共价键的概念，并用电子式的方式描述了原子间形成共价键的过程。本章第一节“共价键”是在化学2中已有知识的基础上，运用第一章学过的电子云和原子轨道的概念来进一步认识和理解共价键，通过电子云图像的方式，很形象生动地引出了共价键的主要类型σ键和π键，以及它们的差别，并用一个“科学探究”让学生自主地进一步认识σ键和π键。在共价键概念的基础上，接着介绍键参数——键能、键长、键角，并描述了这些参数对分子性质的影响，很简洁地用表格形式列出了某些共价键的键能和键长，通过“思考与交流”中的具体问题让学生解释键参数对分子性质的影响。在已知N2的结构与性质的基础上，根据CO和N2都有10个价电子，它们是等电子体，再比较CO和N2的某些性质，引出了等电子原理的概念；教科书中提到了等电子体“具有相似的化学结构”，但只知道N2的结构，没有介绍CO的结构，这是由于CO中的三重键与N2的不同，相对复杂而不作介绍。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接给出了三原子、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”来判断简单分子或离子的立体构型；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。最后，根据课程标准的要求，把简单配合物的成键情况也安排在本节介绍。在第三节“分子的性质”中，共介绍了六个问题，即分子的极性、分子间作用力及其对物质性质的影响、氢键及其对物质性质的影响、溶解性、手性和无机含氧酸分子的酸性。除分子的手性外，对其他五个问题进行的阐述都运用了前面的已知知识，如根据共价键的概念，介绍了键的极性和分子的极性；根据化学键、分子的极性等概念介绍了范德华力的特点及其对物质性质的影响；根据电负性的概念介绍了氢键的特点及其对物质性质的影响；根据极性分子与非极性分子的概念介绍了“相似相溶”规则；根据分子中电子的偏移解释了无机含氧酸分子的酸性强弱；等等。对于手性，教科书通过图示简单介绍了手性分子的概念，以及手性分子在生命科学和生产手性药物方面的应用。关于章图和节背景图的说明：①本章章图由一幅主图和三幅小图组成，主图为合成ATP分子的模拟图；三幅小图分别是一个复杂分子的结构模型图；一对手性分子（反应停）；雪、冰、水和北极熊。②节背景图是B12分子模型图。3.内容结构三、课时建议第一节共价键2课时第二节分子的立体结构3课时第三节分子的性质3课时复习与机动2课时第一节共价键一、教学设计在化学2中学习了化学键的初步知识，知道了离子键和共价键的形成过程。本节将在电子云和原子轨道等概念基础上继续学习共价键的知识，包括共价键的主要类型σ键和π键，以及键能、键长、键角等知识。教学时要注意运用图片引导学生形象思维，理解σ键和π键的特征；充分利用数据和具体例子帮助学生理解键能、键长、键角等与简单分子的某些性质的关系。教学重点：1.σ键和π键的特征和性质；2.用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。教学难点：1.σ键和π键的特征；2.键角。具体教学建议：1.可以通过制作原子轨道模型的方式来帮助学生理解σ键和π键的特征。2.可以引导学生充分利用表2-1和表2-2，从定量的角度理解键能、键长与分子性质的关系。3.键角是本节的一个难点，可以介绍一些学生比较熟悉的分子的键角，如CO2、H2O、CH4、NH3等，并引出共价键具有方向性。介绍键角时不要求对具体角度做解释，留待下一节继续学习。4.关于等电子原理，只需以教科书上的CO和N2为例，简单介绍等电子原理的概念即可。还可例举CH4和NH4+，但不要做太多的扩展。教学方案参考【方案Ⅰ】制作模型学习σ键和π键创设问题情景：（1）复习以NaCl为代表的离子键的形成过程；（2）复习共价键的概念。提出问题：（1）两个H在形成H2时，电子云如何重叠？（2）在HCl、Cl2中，电子云如何重叠？制作模型：学生以小组合作学习的形式，利用泡沫塑料、彩泥、牙签等材料制作s轨道和p轨道的模型。根据制作的模型，以H2、HCl、Cl2为例，研究它们在形成分子时原子轨道的重叠方式，即σ键和π键的成键过程，体会σ键可以旋转而π键不能旋转。归纳总结：σ键是两原子在成键时，电子云采取“头碰头”的方式重叠形成的共价键，这种重叠方式符合能量最低，最稳定；σ键是轴对称的，可以围绕成键的两原子核的连线旋转。π键是电子云采取“肩并肩”的方式重叠，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，互为镜像，不可以围绕成键的两原子核的连线旋转。在分子结构中，共价单键是σ键；而双键中一个是σ键，另一个是π键；共价三键是由一个σ键和两个π键组成的。反思与评价：组织学生完成教科书中的“科学探究”。【方案Ⅱ】利用表格与数据学习键能与键长提出问题：N2与H2在常温下很难发生化学反应，必须在高温下才能发生化学反应，而F2与H2在冷暗处就能发生化学反应，为什么？讨论与启示：学生就上述问题展开讨论，认识到化学反应是一个旧键断裂、新键生成的过程，N2与H2在常温下很难发生化学反应，而F2与H2在冷暗处就能反应，说明断开N≡N键比断开F—F键困难。阅读与思考：认真阅读教科书中的表2-1，了解一些共价键的键能，并思考下列问题：（1）键能是共价键强度的一种标度，键能的大小与键的强度有什么关系？（2）键能与化学反应的能量变化有什么联系？怎样利用键能的数据计算反应的热效应？（3）完成“思考与交流”中的第1、2题。归纳总结：在上述学习活动的基础上，归纳键能的概念及其与分子性质的关系，即键能是气态基态原子形成1mol共价键释放的最低能量。键能通常取正值，键能越大，意味着该化学键越稳定。创设问题情景：共价键的强度还有一种描述方法，即用键长来描述，认真阅读教科书中的表2-2，结合键能的概念，你认为键长是什么？它怎样描述共价键的强度？讨论与总结：分子内的核间距称为键长，它是衡量共价键稳定性的另一个参数，键长越短，往往键能越大，共价键越稳定。【方案Ⅲ】制作模型学习键角提出问题：怎样知道多原子分子的形状？讨论与启示：要想知道分子在空间的形状，就必须知道多原子分子中两个共价键之间的夹角，即键角。制作模型：利用泡沫塑料、彩泥、牙签等材料制作CO2、H2O和CH4的分子模型，体会键角在决定分子空间形状中的作用。归纳总结：知道了键角，就能确定分子在空间的形状，键角是描述分子空间立体结构的重要参数。例如，在CO2中，∠OCO为180°，所以CO2为直线形分子；而在H2O中，∠HOH为105°，故H2O为角形分子。反思与评价：完成下表。二、活动建议【科学探究】1.2.3.乙烷的分子中，有一个碳碳σ键和六个碳氢σ键；乙烯分子中，有一个碳碳σ键和一个碳碳π键，还有四个碳氢σ键；乙炔分子中有一个碳碳σ键和两个碳碳π键，还有两个碳氢σ键。三、问题交流【学与问】【思考与交流】1.经过计算可知：1molH2与1molCl2反应生成2molHCl放热184.9kJ，而1molH2与1molBr2反应生成2molHBr放热102.3kJ。显然生成氯化氢放热多，或者说溴化氢分子更容易发生热分解。2.从表2-1的数据可知，N—H键、O—H键与H—F键的键能依次增大，意味着形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越来越稳定。所以N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强。3.简言之，分子的键长越短，键能越大，该分子越稳定。四、习题参考答案1.（略）2.氧原子最外层有6个电子，还差两个电子达到8e-稳定结构，氢原子只有一个电子，差一个电子达到2e-稳定结构，所以一个氧原子只能与两个氢原子成键，氢气和氧气化合生成的分子为H2O。3.二氧化碳的结构为O=C=O，所以其分子中有两个碳氧σ键和两个碳氧π键。4.键能和键长都是对共价键稳定程度的描述，Cl2、Br2、I2的键能依次下降，键长依次增大，表明Cl2、Br22、I2分子中的共价键的牢固程度依次减弱。5.键能数据表明，N≡N键能大于N—N键能的三倍，N≡N键能大于N—N键能的两倍