化学选择性必修2第二节 分子的空间结构优秀第一课时教案

课题名

《分子的空间结构 》第一课时

教材分析

本节内容安排了分子结构的测定方法，多样的分子空间结构，用价层电子对互斥模型预测粒子的结构等内容。通过学习，了解分子结构的测定方法，了解红外光谱和质谱的工作原理及应用。通过典型分子空间结构的学习，认识微观结构对分子空间结构的影响，了解分子结构的多样性和复杂性。学生能应用用价层电子对互斥模型预测粒子的结构，能在分子水平上，从分子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。

核心素养

宏观辨识与微观探析：认识共价分子结构的多样性和复杂性，理解价层电子对互斥理论的含义。能根据有关理论判断简单分子或离子的构型。

证据推理与模型认知：结合价层电子对互斥模型与分子的立体构型，能论证证据与模型建立及其发展之间的关系。

科学探究与创新意识：认识科学探究是进行科学解释和发展、创造和应用的科学实践活动。

教学重点

认识共价分子结构的多样性和复杂性，理解价层电子对互斥理论的含义。

教学难点

能根据有关理论判断简单分子或离子的构型。

教学方法

讲解，举例

教学准备

教师准备：PPT

学生准备：预习课本

教学过程

一、新课导入

1.分子结构的测定

教师：思考：分子的世界形形色色，异彩纷呈，美不胜收，常使人流连忘返。那么分子结构又是怎么测定的呢？

学生：回顾常见分子的结构，思考如何测定分子的结构。

[设计意图]回顾常见分子的结构，引入新课。

二、探究新知

1.一、分子结构的测定

教师：科学家应用了许多测定分子结构的现代仪器和方法，如红外光谱、质谱仪、晶体X射线衍射等。

 分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的，共价键也有细微的伸缩。

分子的空间结构是分子中的原子处于平衡位置时的模型。

1、红外光谱仪

通过红外光谱图，发现未知物中含有O-H、C-H和C-O的振动吸收，可初步推测该未知物中含有羟基。

2、质谱仪

纵坐标表示相对丰度（与粒子的浓度成正比），横坐标表示粒子的相对质量与其电荷数之比（m/z），简称质荷比，化学家通过分析得知，被测物的相对分子质量是92，该物质是甲苯。

最大的质荷比 = 相对分子质量

学生：

总结红外光谱仪工作原理：

质谱仪工作原理：

[设计意图]学习两种仪器红外光谱仪和质谱仪的工作原理，知道测定分子结构的现代仪器和方法。

2.二、多样的分子空间结构

教师：大多数分子是由两个以上原子构成的，于是分子就有了原子的几何学关系和形状，这就是分子的空间结构。

1、三原子分子

2、四原子分子

3、五原子分子

小结：分子的空间结构与键角关系的一般规律

思考：同为三原子分子，为什么CO2 呈直线形而 H2O呈V形？

  同为四原子分子，CH2O呈平面三角形而 NH3 呈三角锥形？

学生：总结分子的空间结构与键角关系的一般规律

[设计意图]掌握常见分子的结构。

3.三、价层电子对互斥模型（预测分子的空间结构）

教师：

1、价电子对互斥模型（VSEPR模型）的内容

有一种比较简单的理论叫价层电子对互斥模型（VSEPR  model），这种简单的理论可以用来预测分子的空间结构。

①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。

②排斥力趋向于尽可能将价电子对之间远离，夹角尽可能张大，这样会使排斥力尽可能小。

③VSEPR的“价层电子对”包括分子中的中心原子与结合原子间的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。

2、价层电子对的计算：

价层电子对→中心原子上的σ键电子对和孤电子对。     

①中心原子(ABn型分子)：

成键数目最多的原子，如CO2中的C，PCl3中的P

②σ键电子对：除中心原子外，其余原子与中心原子均形成一个σ键，故 σ键电子对数=结合的原子数

注意：多重键只计算σ键电子对，不计π键电子对。

即，共价单键、双键、三键计算时，都只计入一个σ电子对

③计算中心原子上的孤电子对数

公式计算，中心原子上的孤电子对数 (a- 1/2 xb)

a=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）

χ=中心原子结合的原子个数

b=与中心原子结合的原子最多所能接受的电子数

如：H为1，其余原子为8-最外层电子数。

氧氮和氮族元素中的N、P等均为3

和氧族元素中的S、Se等均为2，卤族元素均为1

补充：可根据电子式直接判断

思考：C2H2、C2H4、C2H6、苯分子中碳原子的空间构型如何？

注意：多中心原子的分子，中心原子孤电子对的计算公式不适合。

3、价层电子对的空间结构(即VSEPR模型)

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

4、利用VSEPR理论预测粒子的空间结构

①中心原子上无孤对电子:VSEPR理想模型就是其分子的空间结构。

价电子对数  空间结构        范例

2            直线形          CO2、CS2

3            平面三角形      CH2O、BF3

4       正四面体形         CH4、CCl4

②中心原子上有孤对电子

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。

分子的空间结构:

小结：ABn分子空间构型的确定

思考：1、实验测得NH3的键角为107°，H2O的键角为105°，为什么NH3和H2O的键角均小于109°28′？

解析：H2O、NH3的价层电子对均为4，VSEPR模型均为四面体形，H2O中含有两对孤电子对，而NH3中含有一对孤电子对，孤电子对对成键电子对的排斥作用较大，孤电子对越多，孤电子对与成键电子对之间的斥力越大，键角越小。

2、NO2与SO2空间构型均为V形，NO2键角大于120°，SO2键角小于120°，分析原因。

解析：NO2与SO2的价层电子对均为3，VSEPR模型均为平面三角形，但NO2中孤电子是一个单电子，单电子的斥力<电子对的斥力。

价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律：

孤电子对－孤电子对＞孤电子对－成键电子对＞成键电子对－成键电子对>成键电子对－单电子

3、同为三角锥形结构，键角NH3>PH3而NH3>NF3？为什么“中心原子电负性越大，键角越大；配位原子电负性越大，键角越小”试给出合理解释？

解析：因为中心原子的电负性越大，成键电子对更靠近中心原子，成键电子对之间斥力增大，所以键角增大。

      配位原子的电负性越大，成键电子对远离中心原子，成键电子对之间斥力减小，所以键角减小。

4、甲醛分子中键角：∠H—C=O >∠H—C—H，分析原因。

同一粒子中不同共价键的键角，由于斥力：双键间＞双键与单键间＞单键间，则键角大小不同。

学生：

练习1、

1、CO2中O的σ键电子对数是______；

2、SO3中O的σ键电子对数是______；

3、H3O+中O的σ键电子对数是______；

4、NH4+ 中的σ键电子对数是________。

练习2、

注意：对于离子团，所带电荷数计入中心原子的价层电子中。

      即： a = 中心原子价电子数—电荷数

练习3、

(1)计算下列分子中红色字体对应原子的孤电子对数：

①H2S ________；②PCl5________；③BF3________；④NH3________。

(2)计算下列分子中红色字体对应原子的价层电子对数：

①CCl4________；     ②BeCl2________；

③BCl3________；     ④PCl3________。

(3)

练习4：用价层电子对互斥模型推测下列分子或离子的空间结构

(1)HCN________;    (2)BBr3　________;

(3)CHCl3________;  (4)SiF4________。

(5)H3O+_______;   (6)NO2-________。 

练习5、下列分子中键角由大到小的排列顺序是（    ）

①SO2　②NH3　③H2O　④CH4　⑤CO2

A.⑤④①②③    B.⑤①④②③

C.④①②⑤③    D.③②④①⑤

练习6、(1)比较PH3和NH3的键角大小：__________

(2)SO2Cl2和SO2F2分子中，S与O之间以双键结合，S与Cl、S与F之间以单键结合。预测SO2Cl2和SO2F2分子的空间结构：_________，SO2Cl2分子中∠Cl—S—Cl______SO2F2分子中∠F—S—F。

[设计意图]让学生掌握用价层电子对互斥模型预测粒子结构的方法。

板书设计

一、分子结构的测定

1、红外光谱仪

2、质谱仪

二、多样的分子空间结构

1、三原子分子

2、四原子分子

3、五原子分子

三、价层电子对互斥模型（预测分子的空间结构）

1、价电子对互斥模型（VSEPR模型）的内容

2、价层电子对的计算：

3、价层电子对的空间结构(即VSEPR模型)

4、利用VSEPR理论预测粒子的空间结构

课后作业

练习册上相关习题。

教学反思

亮点：本节内容安排了分子结构的测定方法，多样的分子空间结构，用价层电子对互斥模型预测粒子的结构等内容。在教学过程中先介绍常见的分子构型，再学习价层电子对互斥模型，用相应的例子说明如何用VSEPR模型预测粒子的结构。

课堂教学建议：本节内容的重点是用价层电子对互斥模型预测粒子的结构，在教学过程中教师应列举常见的以及一些特殊的粒子和学生探讨如何用VSEPR模型以及其他方法预测其结构。