资源简介

4.1分子的空间结构(第2课时)
一、核心素养发展目标
1、了解价层电子互斥模型，通过对价层电子互斥模型的探究，建立判断分子空间结构的思维模型；
2、了解等电子体的概念及判断方法，能用等电子体原理解释物质的结构和某些性质。
二、教学重点及难点
重点 价层电子互斥模型
难点 分子空间结构的判断
三、教学方法
讲授法、讨论法
四、教学工具
PPT、视频、相关的球棍模型
五、教学过程
【展示】二氧化碳、水、氨气和甲烷的空间结构图及相关数据。
【问】CH4、NH3、H2O分子中，中心原子形成什么类型的杂化轨道？请写出氨气中N的电子轨道式及杂化过程。
【生】独立完成N的电子轨道式及杂化过程。
【展示】氮原子sp3杂化过程
【讲述】氮原子的3个sp3杂化轨道与3个氢原子的1s原子轨道重叠形成3个N-H σ键，其中1个sp3杂化轨道中占有孤电子对。
孤电子对：未用于形成共价键的电子对
【问】请写出水中氧原子的电子轨道式及杂化过程。
【生】独立完成氧原子的电子轨道式及杂化过程。
【展示】氧原子sp3杂化过程
【讲述】氧原子的2个sp3杂化轨道与2个氢原子的1s原子轨道重叠形成2个O-H σ键，其中2个sp3杂化轨道中占有孤电子对。
【展示】水、氨气和甲烷的电子式、空间结构图
【讲述】由于中心原子的孤电子对占有一定空间，对其他成键电子对存在排斥力，影响其分子的空间结构。
分子的空间结构除了和中心原子与结合原子间的电子对有关，还和中心原子的孤电子对有关。
一、价层电子对互斥(VSEPR models)模型
【讲述】内容:分子的空间结构是中心原子的“价电子对”相互排斥的结果。
分子中的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）由于相互排斥作用，而趋向于尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间结构
二、价电子对的计算
ABm型分子的价电子对计算方法
对于ABm型分子（A是中心原子，B是配位原子），分子的价电子对数可以通过下式确定：
n=（中心原子的价电子数+每个配位原子提供的价电子数×m）/2
其中：中心原子的价电子数：
对于主族元素，等于原子的最外层电子数，如：C为4个，N为5个；
对于阳离子，等于价电子数-离子电荷数，如：NH4+为5-1=4个；
对于阴离子，等于价电子数+|离子电荷数|，如：PO43- 为5+3=8个。
每个配位原子提供的价电子数：
作为配位原子，卤素原子、氢原子提供1个价电子，氧原子和硫原子按不提供价电子计算；
作为中心原子，卤素原子按提供7个价电子计算，氧族原子按提供6个价电子计算；
为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，H为1，
其他原子＝ 8－该原子的价电子数。 如：O为2、N为3（化合价数）
【展示】价电子对数、空间结构、价电子对（n）分布的几何构型对应图。
【讲述】价电子对互斥模型（VSEPR模型）的用途
预测分子或离子的空间构型
步骤：价层电子对数＝σ键电子对数+孤电子对数，判断VSEPR理想模型，略去孤电子对得到分子空间结构。
中心原子无孤电子对的分子：VSEPR理想模型就是其分子的空间结构。
若有：先判断VSEPR理想模型，后略去孤电子对，便可得到分子的空间结构
【问】思考：CO2为什么不是直角形状，而是直线型呢？
【生】CO2分子的价电子对数：n=（4+0×2）/2=2
CO2分子价电子对为2。这2对价层电子对之间彼此排斥，便得到了直线型的VSEPR模型，也就是二氧化碳分子的空间构型。
【讲述】具有相同价电子对数的分子，中心原子的杂化轨道类型相同，价电子对分布的几何构型也相同。
CH4、NH3和H2O分子的价电子对数都是4，中心原子均采取sp3杂化，价电子对分布的几何构型均为正四面体。
如果分子中中心原子的杂化轨道上存在孤电子对，由于孤电子对比成键电子对更靠近中心原子的原子核，因而价电子对之间的斥力大小顺序为：
孤电子对与孤电子对之间的斥力>孤电子对与成键电子对之间的斥力>成键电子对与成键电子对之间的斥力。
随着孤电子对数目的增多，孤电子对对成键电子对的排斥作用增强，使得成键电子对与成键电子对之间的键角也被“压缩”而减小。
CH4分子中C原子的杂化轨道上没有孤电子对，NH3分子中N原子的杂化轨道上有1对孤电子对，H2O分子中O原子的杂化轨道上有2对孤电子对，因此CH4、NH3和H2O分子中键角依次减小。
【展示】常见分子或离子的分子或离子的空间结构判断过程。
常见分子的价电子对互斥模型和空间结构图。
三、等电子原理
【讲述】1、等电子体：具有相同价电子数和相同原子数的分子或离子；
2、等电子体原理：具有相同的结构特征，性质相近
【展示】氮气和一氧化碳的结构式及相关性质
【讲述】3、等电子原理应用：可以判断一些简单分子或离子的立体结构。
核外电子总数不一定相同； 等电子体可以拓展到离子。
常见等电子体：
等电子原理应用：制造新材料等
晶体硅、锗是良好的半导体材料，它们的等电子体磷化铝（AlP）、砷化镓（GaAs）也都是良好的半导体材料。
【课堂小结】师生一起回顾和总结。
1、价层电子对互斥理论
分子(或离子) 构型，主要取决于价电子对数
价层电子对数= σ键个数 + 孤对电子对数
2、常见分子、离子立体构型
价层电子对数→VSEPR模型→中心原子有无孤对电子→决定分子立体构型
3. 等电子体
原子总数、价电子总数相同的分子。
具有相似的化学键特征，许多性质相近。
【课堂练习】
1、多原子分子的立体结构有多种，三原子分子的立体结构有 形和 　　 形，大多数四原子分子采取 　　 　　 形和 　 形两种立体结构，五原子分子的立体结构中最常见的是 　 形。
答案：直线 V 平面三角 三角锥 正四面体
2 、下列分子或离子中，不含有孤对电子的是 。 　　
A、H2O、 B、H3O+、 C、NH3、 D、NH4+
答案：D
3 、下列分子①BCl3、②CCl4、③H2S、④CS2中,其键角由小到大的顺序为 。 　　
答案：③ ② ① ④
4、在BrCH=CHBr分子中,C—Br键采用的成键轨道是(　　)
A.sp-p B.sp2-s
C.sp2-p D.sp3-p
答案：D

展开更多......

收起↑