资源简介

共价键
教学目标
1.认识原子间通过原子轨道重叠形成共价键，从微观结构认识分子的产生原因，培养宏观辨识与微观探析的核心素养。
2.根据原子轨道的重叠方式，了解共价键可分为σ键和π键等类型；结合原子轨道的伸展方向，了解共价键具有饱和性和方向性。
教学重难点
重点：σ键和π键的形成和特征
难点：σ键和π键的形成和特征
教学过程
一、导入新课
在古希腊，化学还没有从自然哲学中分离的时代，原子论者对化学键有了最原始的设想，恩培多克勒（Empedocles）认为，世界由“气、水、土、火”这四种元素组成，这四种元素在“爱”和“恨”的作用下分裂并以新的排列重新组合时，物质就发生了质的变化。这种作用力可以被看成是最早的化学键思想。
随后，原子论者德谟克利特设想，原子与原子间，存在着一种“钩子”，也可以说是粗糙的表面，以致它们在相互碰撞时黏在一起，构成了一个稳定的聚集体。德谟克利特对化学键的设想相比于之前的自然哲学家，是更加先进的，他剔除了此类设想中的唯心主义因素。
中世纪的J.R.格劳伯则提出了物质同类相亲、异类相斥的思想。其后还出现了关于物质结合的亲和力说，认为物质的微粒具有亲和力，由此互相吸引而结合在一起。总之，人们关于化学键朦胧的认识，启发了后来的化学家。
二、新课讲授
1、共价键
【师】共价键的定义：原子间通过共用电子对所形成的相互作用叫做共价键。
【提问】所有原子间形成的共价键都是相同的吗？
【学生活动】讨论回答
【师】σ键
π键
【提问】二者有什么异同点呢？
【学生】讨论回答
【师】
共价键类型
σ键
π键
原子轨道重叠方式
“头碰头”重叠
“肩并肩”重叠
原子轨道重叠部位
两原子核之间，在键轴处
键轴上方和下方，键轴处不重叠
原子轨道重叠程度
大
小
键的强度
较大
较小
活泼性
不活泼
活泼
【师】共价单键是σ键；共价双键中有1个σ键，1个π键；共价三键中有1个σ键，2个π键
【师】共价键的饱和性：按照共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个自旋方向相反的电子配对成键，这就是共价键的饱和性。
【师】共价键的方向性：在形成共价键时，两个参与成键的原子轨道总是尽可能沿着电子出现机会最大的方向重叠成键，因此，一个原子与周围的原子形成的共价键就表现出方向性。
2、键参数——键能、键长与键角
【师】键能
①概念：气态基态原子形成1
mol化学键释放的最低能量。键能通常取正值，单位是kJ/mol。
②键能的应用
判断共价键的稳定性。共价键的键能越大，共价键越稳定。
判断分子的稳定性。一般来说，结构相似的分子中，共价键的键能越大，分子越稳定。如：HF>HCl>HBr>HI
【师】键长
概念：形成共价键的两个原子的原子核间的距离。
键长与键的稳定性的关系：键长越短，往往键能越大，共价键越稳定。
【师】键角
概念：两个共价键之间的夹角。
意义：键角可反映分子的立体构型，是描述分子立体结构的重要参数，可进一步帮助我们判断分子的极性。
常见分子的键角
板书设计
共价键
1、共价键
2、键参数
键能、键长、键角
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1
-分子的空间结构
教学目标
1.认识物质的空间结构可以借助某些实验手段，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提供依据。
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预测，培养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；杂化轨道类型的判断
难点：分子空间结构；杂化轨道类型的判断
教学过程
一、导入新课
展示教材图片——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】随着科技的飞速发展，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】讨论回答
【PPT】展示红外光谱图
【师】许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】展示图片
【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——正四面体形。
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'
正四面体形
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周围的“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
正四面体形
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周围的空间,并互相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】根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判断的，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略孤电子对后的形状。
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
正四面体形
实例
CO2、C2H2
BF3、CH2O
CH4、CCl4
【提问】举例说明，中心原子采取sp3杂化的分子的空间结构是否都是正四面体形。
【教师提示】不是。CH4、NH3、H2O分子中的中心原子都是sp3杂化，CH4是正四面体形，NH3是三角锥形，H2O是角形(或V形)。
【总结延伸】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、杂化类型的判断
因为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,再由杂化轨道数判断杂化类型。例如:
代表物
杂化轨道数
杂化轨道类型
CO2
0+2=2
sp
CH2O
0+3=3
sp2
CH4
0+4=4
sp3
SO2
1+2=3
sp2
NH3
1+3=4
sp3
H2O
2+2=4
sp3
板书设计
分子的空间结构
1、分子结构的测定
2、多样的分子空间结构
3、价层电子对互斥模型
4、杂化轨道理论简介
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5
-分子结构与物质的性质
教学目标
1.了解分子可以分为极性分子和非极性分子
2.熟悉两种常见的分子间作用力：范德华力和氢键；了解分子内氢键和分子间氢键在自然界中的广泛存在及重要作用，培养宏观辨识与微观探析的核心素养。
3.结合实例初步认识分子的手性以及手性分子在生命科学和药物合成中的应用，培养科学态度和社会责任方面的核心素养。
教学重难点
重点：
极性分子和非极性分子的判断；分子间作用力、氢键及其对物质性质的影响
难点：
极性分子和非极性分子的判断；手性分子的概念
教学过程
一、导入新课
气体在加压或降温时为什么会变成液体或固体？学生联系实际生活中的水的结冰、气体的液化，讨论、交流。
二、新课讲授
1、共价键的极性
【师】由相同或不同原子形成的共价键、共用电子对在两原子出现的机会是否相同？
【学生活动】讨论回答
【师】一般说来，同种原子形成的共价键中的电子对不发生偏移，是非极性键。而由不同原子形成的共价键，电子对会发生偏移，是极性键。
【提问】共价键有极性和非极性；分子是否也有极性和非极性？
【学生活动】讨论回答
【师】由极性键形成的双原子、多原子分子，其正电中心和负电中心重合，所以都是非极性分子。如：H2、N2、C60、P4。
含极性键的分子有没有极性，必须依据分子中极性键的极性向量和是否等于零而定。当分子中各个键的极性的向量和等于零时，是非极性分子。如：CO2、BF3、CCl4。当分子中各个键的极性向量和不等于零时，是极性分子。如：HCl、NH3、H2O。
【总结】
分子
共价键的极性
分子中正负电荷中心
结论
举例
同核双原子分子
非极性键
重合
非极性分子
H2、N2、O2
异核双原子分子
极性键
不重合
极性分子
CO、HF、HCl
异核多原子分子
分子中各键的向量和为零
重合
非极性分子
CO2、BF3、CH4
分子中各键的向量和不为零
不重合
极性分子
H2O、NH3、CH3Cl
2、分子间的作用力
【师】降温加压时气体会液化，降温时液体会凝固，这些事实表明，分子之间存在着相互作用，称为范德华力。
【提问】影响范德华力的因素有哪些呢？
【学生活动】讨论回答
【师】①
一般来说，组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增大，范德华力逐渐增强；
②
相对分子质量相同或相近时，分子的极性越大，范德华力越大。
③
分子组成相同但结构不同的物质（即为同分异构体），分子的对称性越强，范德华力越小。
【师】范德华力主要影响物质的熔、沸点等物理性质。范德华力越大，物质的熔、沸点越高。
【过渡】大家是否知道，常见的物质中，水是熔、沸点较高的液体之一？冰的密度比液态的水小？为了解释水的这些奇特性质，人们提出了氢键的概念。
【师】氢键是由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子（如水分子中的氢）与另一个电负性很大的原子（如水分子中的氧）之间形成的作用力。
氢键分为分子间氢键和分子内氢键。
【师】氢键对物质性质的影响
①
氢键对物质熔、沸点的影响
分子间存在氢键时，物质在熔化或汽化时，除需破坏范德华力外，还需破坏分子间氢键，消耗更多的能量，所以存在分子间氢键的物质一般具有较高的熔、沸点。
ⅤA~ⅦA族元素的氢化物中，NH3、H2O和HF的熔、沸点比同主族相邻元素氢化物的熔、沸点高，这种反常现象是由于它们各自的分子间形成了氢键。
互为同分异构体的物质，能形成分子内氢键，其熔、沸点比能形成分子间氢键的物质的低。
②
氢键对物质溶解度的影响
如果溶质与溶剂之间能形成氢键，则溶质的溶解度增大。如NH3与H2O间能形成氢键，且都是极性分子，所以NH3极易溶于水。
【师】相似相溶规律
非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂。如蔗糖和氨易溶于水，难溶于四氯化碳。萘和碘易溶于四氯化碳，难溶于水。
3、分子的手性
【师】手性异构体：具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手和右手一样互为镜像，却在三维空间里不能叠合，互称手性异构体。
有手性异构体的分子被称为手性分子。
【师】手性碳原子：连接四个互不相同的原子或基团的碳原子称为手性碳原子。
用
C来标记。具有手性的有机物，是因为其含有手性碳原子。
板书设计
分子结构与物质的性质
1、共价键的极性
2、分子间的作用力
3、分子的手性
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