高中化学 第二章 第二节 分子的空间结构 第3课时 杂化轨道理论简介 教案1.docx

优秀教案系列

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第二节分子的空间结构

第3课时杂化轨道理论简介

教学分析

教学分析

教学目标

课标要求

素养要求

1.了解杂化轨道理论的基本内容。

2.在理解杂化轨道理论的基础上,对分子的空间结构进行解释和推测。

1.宏观辨识与微观探析:通过杂化轨道理论的学习,能从微观角度理解中心原子的杂化类型对分子空间结构的影响。

2.证据推理与模型认知:通过杂化轨道理论的学习,掌握中心原子杂化轨道类型判断的方法,建立分子空间结构分析的思维模型。

评价目标

1.通过问题设计与分析,诊断学生对杂化轨道类型的判断的掌握。

2.通过问题设计与分析,诊断学生能否用杂化轨道理论解释分子的空间结构。

教学重难点

杂化轨道类型的判断。

教学方法

启发—掌握式,讲授式教学。

课时安排

1课时。

教学准备

印发学案,制作多媒体课件。

教学

教学设计

教学内容

教学

策略

学生活动

[复习]共价键类型:σ键、π键,价层电子对互斥模型。

[质疑]我们已经知道,甲烷分子呈正四面体形,它的4个C—H的键长相同,H—C—H的键角为109°28。按照我们已经学过的价键理论,甲烷的4个C—H单键都应该是σ键,然而,碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道,用它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠,不可能得到正四面体形的甲烷分子。为什么?

[讲]碳原子具有四个完全相同的轨道与四个氢原子的电子云重叠成键。

[引入]碳原子的价层电子排布式为2s22p2,是由1个2s轨道和3个2p轨道组成的,为什么有这四个相同的轨道呢?为了解释这个空间结构,鲍林提出了杂化轨道理论,得出杂化的概念。

[板书]1.杂化的概念

在形成多原子分子的过程中,中心原子的若干能量相近的原子轨道重新组合,形成一组新的轨道,这个过程叫做轨道的杂化,产生的新轨道叫杂化轨道。

[讲]杂化轨道理论是一种价键理论,是鲍林为了解释分子的空间结构提出的。为了解释甲烷分子的正四面体形的空间结构,鲍林提出了杂化轨道理论,它的要点:当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时,碳原子的2s轨道和3个2p轨道会发生混杂,混杂时保持轨道总数不变,却得到4个新的能量相同、方向不同的轨道,各指向正四面体的4个顶角,夹角109°28,称为sp3杂化轨道,表示这4个轨道是由1个s轨道和3个p轨道杂化形成的。当碳原子跟4个氢原子结合时,碳原子以4个sp3杂化轨道分别与4个氢原子的1s轨道重叠,形成4个C—Hσ键,因此呈正四面体形的空间结构。

[投影]

[讲]杂化轨道理论认为:在形成分子时,通常存在激发、杂化、轨道重叠等过程。但应注意,原子轨道的杂化,只有在形成分子的过程中才会发生,而孤立的原子是不可能发生杂化的。同时只有能量相近的原子轨道才能发生杂化,而1s轨道与2p轨道由于能量相差较大,是不能发生杂化的。

[讲]我们需要格外注意的是,杂化轨道只用于形成σ键或者用来容纳孤电子对,剩余的p轨道可用于形成π键。

[投影]sp3杂化轨道。

[板书]2.杂化轨道的类型

(1)sp3杂化:同一个原子的1个ns轨道和3个np轨道发生混杂,得到4个相同的轨道,夹角109°28,称为sp3杂化轨道。

[讲]价层电子对互斥模型使我们知道,H2O和NH3的VSEPR模型跟甲烷分子一样,也是四面体形的,因此它们的中心原子也是采取sp3杂化的。所不同的是,水分子的氧原子的sp3杂化轨道中有2个被孤电子对占据,而氨分子的氮原子的sp3杂化轨道中有1个被孤电子对占据。

[板书]空间结构:四面体形或V形或三角锥形。

[讲]凡属于VSEPR模型的AY4的分子,中心原子A都采取sp3杂化类型,例如CH4、NH3、H2O等。其中像CH4这类与中心原子键合的是同一种原子,因此分子呈高度对称的正四面体形的空间结构,其中的4个sp3杂化轨道没有差别,这种杂化类型叫做等性杂化。而像NH3、H2O这类物质的中心原子的4个sp3杂化轨道用于构建不同的σ键或孤电子对,这样的4个杂化轨道显然有差别,叫做不等性杂化。

问答式复习。

【引导学生】多媒体展示探究思考题。

给学生解释轨道杂化的过程。

强调:能量相近的原子轨道才能发生杂化。

多媒体展示模型。

学生回答。

学生讨论。

学生记笔记。

学生记笔记。

续表

教学内容

教学

策略

学生活动

[讲]除sp3杂化轨道外,还有sp杂化轨道和sp2杂化轨道。sp2杂化轨道由1个s轨道和2个p轨道杂化而得。

[板书](2)sp2杂化:同一个原子的1个ns轨道与2个np轨道杂化