高中化学人教版 (2019)选择性必修2第二节 分子的空间结构学案设计

这是一份高中化学人教版 (2019)选择性必修2第二节 分子的空间结构学案设计，共6页。

[课标要求目标]1.了解分子结构的测定方法。2.通过对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，了解共价分子结构的多样性和复杂性。
[重点难点]分子结构的多样性和复杂性
[教学过程]
一、分子结构的测定
早年科学家主要靠对物质的__________进行系统总结得出规律后进行推测，现代科学家应用了许多测定分子结构的现代仪器和方法，如__________、____________________等。
1．红外光谱在测定分子结构中的应用
分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。当一束红外线透过分子时，分子会吸收跟它的某些_____的振动频率相同的红外线，再记录到图谱上呈现_____。通过和已有_____比对，或通过_________计算，可以得知各吸收峰是由哪种_____、哪种_____方式引起的，综合这些信息，可分析分子中含有何种_____或_____的信息。
2．质谱法在测定分子相对分子质量中的应用
现代化学常利用质谱仪测定分子的相对分子质量。它的基本原理是在质谱仪中使分子失去电子变成带__________的分子离子和碎片离子等粒子。由于生成的离子具有不同的相对质量，它们在高压电场加速后，通过狭缝进入磁场得以分离，在记录仪上呈现一系列峰，化学家对这些峰进行系统分析，便可得知样品分子的_______________。
二、多样的分子空间结构
单原子分子(稀有气体分子)、双原子分子不存在空间结构，多原子分子中存在原子的几何学关系和形状，即所谓“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
4.其他多原子分子的空间结构
(1)四原子分子一定都是平面三角形或三角锥形( )
(2)正四面体形的键角均为109°28′( )
(3)SiCl4、SiH4、NHeq \\al(＋,4)、CH3Cl均为正四面体结构( )
(4)SF6分子的空间结构为正八面体形( )
(5)椅式C6H12比船式C6H12稳定( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√
[教学后记]
第二章 分子结构与性质
第二节 分子的空间结构（第2课时）
[课标要求目标]通过对价层电子对互斥模型的探究，建立解决复杂分子结构判断的思维模型。
[重点难点]电子对互斥模型
[教学过程]
一、价层电子对互斥模型
1．价层电子对互斥模型(VSEPR mdel)：对ABn型的分子或离子，中心原子A的价层电子对(包括成键的__________和未成键的__________)之间由于存在排斥力，将使分子的空间结构总是采取电子对__________最弱的那种结构，以使彼此之间_____最小，分子或离子的体系能量最低，最稳定。
2．价层电子对的计算
(1)中心原子价层电子对数＝σ键电子对数＋孤电子对数。
(2) σ键电子对数的计算：由化学式确定，即中心原子形成几个σ键，就有几对σ键电子对。如H2O分子中， O有2对σ键电子对。NH3分子中， N有3对σ键电子对。
(3)中心原子上的孤电子对数的计算：中心原子上的孤电子对数＝eq \f(1,2)(a－xb)
①a表示中心原子的价电子数；
对主族元素：a＝__________；
对于阳离子：a＝__________－离子所带电荷数；
对于阴离子：a＝__________＋离子所带电荷数。
②x表示与中心原子结合的原子数。
③b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＝____________________。
3．价层电子对的空间结构(即VSEPR模型)
价层电子对数目：2 3 4
VSEPR模型：__________ __________ __________
4．VSEPR模型的应用——预测分子空间结构
由价层电子对的相互排斥，得到含有孤电子对的VSEPR模型，然后，略去VSEPR模型中的中心原子上的孤电子对，便可得到分子的空间结构。
(1)中心原子不含孤电子对
(2)中心原子含孤电子对

(1)若ABn型分子中，A与B之间通过两对或三对电子(即通过双键或三键)结合而成，则价层电子对互斥模型把双键或三键作为一对电子对看待。
(2)由于孤电子对有较大斥力，含孤电子对的分子的实测键角几乎都小于VSEPR模型的预测值。
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。随着孤电子对数目的增多，成键电子对与成键电子对之间的斥力减小，键角也减小。
(3)价层电子对互斥模型不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子。
(1)分子的VSEPR模型和相应分子的空间结构是相同的( )
(2)所有的三原子分子都是直线形结构( )
(3)SO2与CO2的分子组成相似，故它们分子的空间结构相同( )
(4)由价层电子对互斥模型可知SnBr2分子中Sn—Br的键角小于180°( )
(5)根据价层电子对互斥模型可以判断H3O＋与NH3的分子(或离子)的空间结构一致( )
答案 (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√
分子空间结构的确定思路
中心原子价层电子对数n
⇓
⇓
分子的空间结构——略去孤电子对在价层电子对互斥模型中占有的空间
[教学后记]
第二章 分子结构与性质
第二节 分子的空间结构（第3课时）
[课标要求目标].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.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。
[重点难点]杂化轨道理论
[教学过程]
一、杂化轨道理论简介
1．杂化轨道的含义：在外界条件影响下，原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的原子轨道的过程叫做原子轨道的杂化。重新组合后的新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。
2．杂化轨道理论要点
(1)原子在成键时，同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道。
(2)杂化前后原子轨道数目不变(参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目)，且杂化轨道的能量相同。
(3)杂化改变了原子轨道的形状、方向。杂化使原子的成键能力增加。杂化轨道在角度分布上比单纯的s或p轨道在某一方向上更集中，例如s轨道与p轨道杂化后形成的杂化轨道一头大一头小，如图，成键时根据最大重叠原理，使它的大头与其他原子轨道重叠，重叠程度更大，形成的共价键更牢固。
(4)为使相互间的排斥最小，杂化轨道在空间取最大夹角分布。
二、杂化轨道类型与分子空间结构的关系
1．杂化轨道的类型
(1)sp3杂化轨道——正四面体形
sp3杂化轨道是由________轨道和________轨道杂化而成，每个sp3杂化轨道都含有eq \f(1,4)s和eq \f(3,4)p的成分，sp3杂化轨道间的夹角为__________，空间结构为正四面体形。如下图所示。
(2)sp2杂化轨道——平面三角形
sp2杂化轨道是由_____轨道和_______轨道杂化而成的，每个sp2杂化轨道含有eq \f(1,3)s和eq \f(2,3)p成分，sp2杂化轨道间的夹角都是120°，呈平面三角形，如下图所示。
(3)sp杂化——直线形
sp杂化轨道是由______轨道和_____轨道杂化而成的，每个sp杂化轨道含有eq \f(1,2)s和eq \f(1,2)p的成分，sp杂化轨道间的夹角为180°，呈直线形，如下图所示。
2．杂化轨道类型与分子空间结构的关系
(1)当杂化轨道全部用于形成σ键时，分子或离子的空间结构与杂化轨道的空间结构相同。
(2)当杂化轨道中有未参与成键的孤电子对时，孤电子对对成键电子对的排斥作用，会使分子或离子的空间结构与杂化轨道的形状有所不同。
判断中心原子杂化轨道类型的三种方法
(1)根据杂化轨道数目判断
杂化轨道只能用于形成σ键或者用来容纳未参与成键的孤电子对，而两个原子之间只能形成一个σ键，故有下列关系：杂化轨道数目＝价层电子对数目＝σ键电子对数目＋中心原子的孤电子对数目，再由杂化轨道数目确定杂化类型。
(2)根据杂化轨道的空间分布判断
①若杂化轨道在空间的分布为正四面体或三角锥形，则中心原子发生sp3杂化。
②若杂化轨道在空间的分布呈平面三角形，则中心原子发生sp2杂化。
③若杂化轨道在空间的分布呈直线形，则中心原子发生sp杂化。
(3)根据杂化轨道之间的夹角判断
①若杂化轨道之间的夹角为109°28′，则中心原子发生sp3杂化。
②若杂化轨道之间的夹角为120°，则中心原子发生sp2杂化。
③若杂化轨道之间的夹角为180°，则中心原子发生sp杂化。
提醒 有机物分子中碳原子杂化类型的判断方法：饱和碳原子均采取sp3杂化；连接双键的碳原子均采取sp2杂化；连接三键的碳原子均采取sp杂化。
[教学后记]
化学式
电子式
结构式
键角
空间结构
空间结构名称
CO2
O==C==O
____°
_____形
H2O
____°
_____形
化学式
电子式
结构式
键角
空间结构
空间结构名称
CH2O
约120°
__________形
NH3
107°
__________形
化学式
电子式
结构式
键角
空间结构
空间结构名称
CH4
109°28′
__________形
CCl4
109°28′
_________形
分子或离子
σ键电子对数
孤电子对数
VSEPR模型及名称
分子(或离子)的空间结构及名称
CO2
2
0
直线形
直线形
COeq \\al(2－,3)
3
0
平面三角形
平面三角形
CH4
4
0
正四面体形
正四面体形
分子或离子
价层电子对数
孤电子对数
VSEPR模型及名称
分子的空间结构及名称
NH3
4
1
四面体形
三角锥形
H2O
4
2
四面体形
V形
SO2
3
1
平面三角形
V形
杂化类型
sp
sp2
sp3
轨道夹角
180°
120°
109°28′
杂化轨道示意图
实例
BeCl2
BF3
CH4
分子结构示意图
分子空间结构
__________
__________
__________
ABn型分子
中心原子杂化类型
中心原子孤电子对数
空间结构
实例
AB2
sp2
1
_________
SO2
AB3
sp3
1
_________
NH3、PCl3、NF3、H3O＋
AB2或(B2A)
2
_________
H2S、NHeq \\al(－,2)
杂化轨道数目
2
3
4
杂化类型
sp
sp2
sp3