高中化學(xué) 第二章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)教學(xué)案 蘇教版選修3.doc

1、a第二章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 第一節(jié) 共價鍵【教學(xué)目標】1、復(fù)習(xí)化學(xué)鍵的概念，能用電子式表示常見物質(zhì)的離子鍵或共價鍵的形成過程。2、知道共價鍵的主要類型鍵和鍵。3、說出鍵和鍵的明顯差別和一般規(guī)律。4、認識鍵能、鍵長、鍵角等鍵參數(shù)的概念5、能用鍵參數(shù)鍵能、鍵長、鍵角說明簡單分子的某些性質(zhì)6、知道等電子原理，結(jié)合實例說明“等電子原理的應(yīng)用”【教學(xué)重點、難點】1、價層電子對互斥模型2、鍵參數(shù)的概念，等電子原理【教學(xué)過程】復(fù)習(xí)引入：NaCl、HCl的形成過程 離子鍵：陰陽離子間的相互作用。 共價鍵：原子間通過共用電子對形成的相互作用。使離子相結(jié)合或原子相結(jié)合的作用力通稱為化學(xué)鍵。共價鍵是現(xiàn)代化學(xué)鍵理論的核

2、心。第一節(jié) 共價鍵一、 共價鍵1、定義：原子間通過共用電子對形成的相互作用。練習(xí)：用電子式表示H2、HCl、Cl2的形成過程H2 HCl Cl2 思：為什么H2、Cl2 是雙原子分子，而稀有氣體是單原子分子？2、形成共價鍵的條件：兩原子都有單電子討論：按共價鍵的共用電子對理論，是否有H3、H2Cl、Cl3的分子存在？3、共價鍵的特性一：飽和性講：對于主族元素而言，內(nèi)層電子一般都成對，單電子在最外層。如：H 1s1 、Cl 1s22s22p63s23p5 H、Cl最外層各缺一個電子，于是兩原子各拿一電子形成一對共用電子對共用，由于Cl吸引電子對能力稍強，電子對偏向Cl（并非完全占有），Cl略帶部

3、分負電荷，H略帶部分正電荷。討論：共用電子對中H、Cl的兩單電子自旋方向是相同還是相反？aa 設(shè)問：前面學(xué)習(xí)了電子云和軌道理論，對于HCl中H、Cl原子形成共價鍵時，電子云如何重疊？例：H2的形成1s1 相互靠攏 1s1 電子云相互重疊 形成H2分子的共價鍵（H-H）由此可見，共價鍵可看成是電子云重疊的結(jié)果。電子云重疊程度越大，則形成的共價鍵越牢固。H2里的共價鍵稱為鍵。形成鍵的電子稱為電子。4、共價鍵的種類（1）鍵：（以“頭碰頭”重疊形式）a、特征：以形成化學(xué)鍵的兩原子核的連線為軸作旋轉(zhuǎn)操作，共價鍵電子云的圖形不變，這種特征稱為軸對稱。講：H2分子里的鍵是由兩個s電子重疊形成的，可稱為S-S

4、鍵。下圖為HCl、Cl2中電子云重疊：未成對電子的電子云相互靠攏 電子云相互重疊 形成的共價單鍵的電子云圖像 未成對電子的電子云相互靠攏 電子云相互重疊 形成的共價單鍵的電子云圖像HCl分子里的鍵是由H的一個s電子和Cl的一個P電子重疊形成的，可稱為S-P 鍵。Cl2分子里的鍵是由Cl的兩個P電子重疊形成的，可稱為P-P 鍵。b、種類：S-S 鍵 S-P 鍵 P-P 鍵思考：N2中兩個N電子云如何重疊？結(jié)論：P電子和P電子除能形成鍵外，還能形成鍵, 形成鍵的電子稱為電子。（2）鍵（以“肩并肩”重疊形式） 兩個原子相互接近 電子云重疊 鍵的電子云a特征： 每個鍵的電子云由兩塊組成，分別位于由兩原

5、子核構(gòu)成平面的兩側(cè)，如果以它們之間包含原子核的平面為鏡面，它們互為鏡像，這種特征稱為鏡像對稱。aa由此可見，共價鍵還具有方向性。3、共價鍵的特性二：方向性 （離子鍵沒有飽和性和方向性。）小結(jié)：鍵和鍵比較鍵鍵重疊方式頭碰頭肩并肩強度強度較大不如鍵牢固成鍵電子S-S S-P P-PP-P鍵、鍵總稱價鍵軌道，是分子結(jié)構(gòu)的價鍵理論中最基本的組成部分。分析：哪些共價鍵是鍵，哪些共價鍵是鍵？一般規(guī)律是：共價單鍵是鍵；共價雙鍵中有一個是鍵，另一個是鍵，共價叁鍵中含一個鍵和兩個鍵。練習(xí)：乙烷、乙烯和乙炔分子中的共價鍵分別由幾個鍵和幾個鍵組成？ 【鞏固練習(xí)】1、下列關(guān)于化學(xué)鍵的說法不正確的是 （ D）A化學(xué)鍵是

6、一種作用力 B化學(xué)鍵可以是原子間作用力，也可以是離子間作用力C化學(xué)鍵存在于分子內(nèi)部 D化學(xué)鍵存在于分子之間2、下列物質(zhì)中，屬于共價化合物的是 （ C ）AI2 BBaCl2 CH2SO4 DNaOH3、對鍵的認識不正確的是 （ A ）A鍵不屬于共價鍵，是另一種化學(xué)鍵 BS-S 鍵與S-P 鍵的對稱性相同C分子中含有共價鍵，則至少含有一個鍵D含有鍵的化合物與只含鍵的化合物的化學(xué)性質(zhì)不同5、乙烯分子中C-C之間有 1 個鍵， 1 個鍵。乙烯易發(fā)生加成反應(yīng)是因為分子中C-C之間的一個 鍵易斷裂。過渡：不同原子間的價鍵軌道，其強度、性質(zhì)等也有所不同，如何比較？二、鍵參數(shù)在第一章中討論過電離能，我們知道

7、，原子失去電子要吸收能量。反過來，原子吸引電子，要放出能量。因此，原子形成共價鍵相互結(jié)合，放出能量，由此形成了鍵能的概念。、鍵能（1）概念：氣態(tài)基態(tài)原子形成mol化學(xué)鍵所釋放出的最低能量。（2）單位：kJmol，取正值。閱讀：課本30頁，表2-1思考：鍵能大小與鍵的強度的關(guān)系？鍵能化學(xué)反應(yīng)的能量變化的關(guān)系？（3）意義：鍵能越大，形成化學(xué)鍵放出的能量越大，化學(xué)鍵越穩(wěn)定，越不容易被打斷。aa思考與交流：課本32頁1、2 、鍵長（1）概念：形成共價鍵的兩原子間的核間距。（相同原子的共價鍵鍵長的一半稱為共價半徑）（2）單位： pm（pm10-12m）（3）意義：鍵長越短，往往鍵能越大，共價鍵越牢固，形

8、成的物質(zhì)越穩(wěn)定。小結(jié)：鍵能、鍵長都可以用來衡量共價鍵的穩(wěn)定性。設(shè)問：多原子分子的形狀如何？這就涉及到多原子分子中兩共價鍵之間的夾角的問題。3、鍵角：多原子分子中的兩個共價鍵之間的夾角。 是描述分子立體結(jié)構(gòu)的重要參數(shù)。例如：CO2 結(jié)構(gòu)為，鍵角為180，為直線形分子。 H2O鍵角105 形 CH4鍵角10928 正四面體總結(jié)： 鍵能、鍵長決定了共價鍵的穩(wěn)定性；鍵長、鍵角決定了分子的空間構(gòu)型。三、等電子原理閱讀課本32頁表等電子原理：原子總數(shù)相同，價電子總數(shù)也相同的微粒，其具有相似的化學(xué)鍵特征，使得許多性質(zhì)相近。2等電子體：原子總數(shù)相同，價電子總數(shù)也相同的微粒。如：CO和N2，CH4和NH4+【鞏

9、固練習(xí)】1、能夠用鍵能解釋的是 （ A ）氮氣的化學(xué)性質(zhì)比氧氣穩(wěn)定 常溫常壓下，溴呈液體，碘為固體稀有氣體一般很難發(fā)生化學(xué)反應(yīng) 硝酸易揮發(fā)，硫酸難揮發(fā)2、與NO3-互為等電子體的是 （ AB ）SO3 BF3 CH4 NO23、根據(jù)等電子原理，下列分子或離子與SO42-有相似結(jié)構(gòu)的是 （ B ）APCl5 BCCl4 CNF3 DN24、下列分子中鍵角最大的是 （D）ACH4 BNH3 CH2O DCO2 5、根據(jù)課本中有關(guān)鍵能的數(shù)據(jù)，計算下列反應(yīng)中的能量變化：N2（g）+ 3H2（g）= 2NH3（g）；H = 92kJ/mol 2H2（g）+ O2（g）= 2H2O（g）；H= 482.0

10、7kJ/mol 第二節(jié) 分子的立體結(jié)構(gòu)【學(xué)習(xí)重點】aa 1、分子的立體結(jié)構(gòu)； 2、價層電子對互斥模型、雜化軌道理論和配位鍵?！緦W(xué)習(xí)難點】 1、分子的立體結(jié)構(gòu)； 2、價層電子對互斥模型、雜化軌道理論?！局R要點】一、行行色色的分子1、共價鍵的形成具有方向性。單原子分子（稀有氣體）、雙原子分子不存在立體結(jié)構(gòu)問題。大多數(shù)分子是由兩個以上原子構(gòu)成的，在多原子分子中，原子的空間關(guān)系不同，便形成不同的立體結(jié)構(gòu)。常見典型分子的立體結(jié)構(gòu)ABn立體結(jié)構(gòu)范例雙原子分子n=1直線型H2、HCl等三原子分子n=2直線型CO2、CS2、BeCl2等V形H2O、H2S等四原子分子n=3平面三角形BF3、CH2O等三角錐形

11、NH3、H3O+、PCl3等五原子分子n=4正四面體型CH4、CCl4、NH4等 此外，還有一些結(jié)構(gòu)特殊、更復(fù)雜的常見分子的結(jié)構(gòu)見課本36頁圖212。2、分子的立體結(jié)構(gòu)的測定：見課本P37【科學(xué)視野】 測定分子的立體結(jié)構(gòu)【過渡】：C、O的價電子結(jié)構(gòu)分別為2s22p2、2s22p4，C原子有兩個單電子，2個p軌道垂直，理論上與O原子上的p電子應(yīng)該“頭碰頭”重疊形成，夾角應(yīng)為90，為何是180？二、雜化軌道理論 雜化軌道理論是一種價鍵理論，是 為了解釋分子的立體結(jié)構(gòu)提出的。1、雜化的概念：原子形成分子時，由于原子的相互影響，同一原子中若干能量相近的原子軌道，在外界條件的影響下重新組合形成一組新軌道

12、過程叫做軌道的雜化，產(chǎn)生的新軌道叫 。2、雜化結(jié)果：重新分配能量和空間，組成 和 都相等且成鍵能力更強的原子軌道。3、雜化的過程：雜化軌道理論認為在形成分子時，通常存在 、 和 等過程。例如：基態(tài)碳原子的電子排布為 ，其2s能級上的1個電子躍遷到2p能級上則形成激發(fā)態(tài)1s22s12p3（1s22s12px12py12pz1），此時2s與2p軌道的能量不相同，然后1個2s軌道與3個、2個或1個2p軌道混合而形成4個、3個或2個能量相等、成分相同、電子云形狀（原子軌道的電子云輪廓圖）完全相同的新的原子軌道，此過程即為雜化，形成的新的原子軌道分別稱為sp3、sp2、sp雜化軌道，每個雜化軌道中有1個

13、不成對電子且自旋平行，再與其它原子中的電子發(fā)生電子云重疊而形成鍵，可用下圖表示： 激發(fā) 雜化 2s 2p 2s 2p sp3 基態(tài) 激發(fā)態(tài) 雜化軌道aa此處中心原子的2s和2px，2py，2pz等四條原子軌道發(fā)生雜化，形成一組新的軌道，即四條sp3雜化軌道，這些sp3雜化軌道不同于s軌道，也不同于p軌道。3、雜化軌道類型：（1）sp雜化：sp雜化軌道是由 個s軌道與 個p軌道雜化而得的。sp雜化得到夾角為 的 形雜化軌道。如CO2、BeCl2 、CS2、C2H2等。分析CO2化學(xué)鍵的形成：C、O原子形成CO2時，C原子的一個2s電子激發(fā)到能量相近的2p軌道上，同時原來空的2p軌道與2s軌道發(fā)生

14、了sp雜化，形成了兩個在同一條直線上能量相等的相同軌道，每個軌道上一個單電子，兩個沒有參與雜化的2p軌道保持原狀，與這兩個雜化軌道相互垂直（相當于3個2p軌道的分布，實際上是4個軌道：兩個p軌道，兩個sp雜化軌道）。這樣O原子的一個p軌道先與C的一個雜化軌道重疊時形成鍵，該O原子的另一個p軌道則與C原子的一個p軌道形成鍵。另一個O原子的一個p軌道再與C余下的一個雜化軌道形成鍵，該O原子的另一個p軌道則與C余下的p軌道形成鍵鍵。實際上CO2中的兩個鍵是相互垂直的。同理可得CS2、C2H2的結(jié)構(gòu)。請分析BeCl2 、CS2、C2H2化學(xué)鍵的形成：（2）sp2雜化：sp2雜化軌道表示由 個s軌道與

15、個p軌道雜化而得。sp2雜化得到三個夾角為 的 形雜化軌道。如BF3、C2H4、HCHO等。分析BF3化學(xué)鍵的形成：B、F原子間形成BF3時，B原子的一個2s電子激發(fā)到一個空的2p軌道上，這個2s和2個有單電子的2p軌道發(fā)生sp2雜化，形成三個能量相等、相互間夾角為120的三個相同軌道（每個軌道上有一個單電子）。每個F原子的2p軌道與B的一個雜化軌道形成電子鍵，這樣的三個鍵完全等同，在平面上對稱分布，因而BF鍵間的夾角是120。BF3是平面三角形分子。請分析C2H4、HCHO化學(xué)鍵的形成：注意：sp雜化、sp2雜化這兩種雜化形式還有未參與雜化的p軌道，可用于形成 鍵，而雜化軌道只用于形成 鍵或

16、者用來容納未參與成鍵的孤對電子。（3）sp3雜化：sp3雜化軌道表示由 個s軌道與 個p軌道雜化而得。 sp3雜化aa sp3雜化得到夾角為 的 形雜化軌道。如CH4、CCl4等。分析CH4化學(xué)鍵的形成：C、H原子形成CH4時，C原子的一個2s電子激發(fā)到空的2p軌道上，這個2s 形軌道與3個2p軌道再發(fā)生sp3雜化，形成了4個能量相等的相互夾角是10928，在空間呈正四面體形分布的雜化軌道（每個軌道上一個單電子），4個H原子的s電子與這四個雜化軌道形成4個完全等同的鍵，在空間對稱分布。因而CH4分子的鍵角是10928。請分析CCl4的化學(xué)鍵的形成：【思考】：為何CH3Cl、CH2Cl2、CHC

17、l3不是正四面體？三、價層電子對互斥模型（VSEPR models）不同的分子由于其原子在空間排列方式不同而導(dǎo)致分子的立體結(jié)構(gòu)不同。但對于一些組成相似的分子，如CO2和H2O、NH3和BF3分子等，它們的空間結(jié)構(gòu)并不相同，為什么？ 把分子分成兩大類：一類是中心原子上的價電子都用于形成共價鍵。如CO2、CH2O、CH4等分子中的C原子。 另一類是中心原子上有 （未用于形成共價鍵的電子對）的分子。如H2O和NH3中心原子上的孤對電子也要占據(jù)中心原子周圍的空間，并參與互相排斥。因而H2O分子呈V型，NH3分子呈三角錐型。例如：可用AXna來表示只含一個中心原子的分子或離子的組成。各符號含義：A中心原

18、子 X中心原子結(jié)合的原子（可以是一種，也可以是多種） n中心原子結(jié)合的原子的總數(shù) A的價電子數(shù)X的化合價na 公式： m 2說明：陽離子時相當于中心原子失電子，則“”a，如NH4中，m=0陰離子時相當于中心原子得電子，則“”a，如SO42、PO43、NO3中，m=0 HCN、CH2O中m=0，H3O中m=1 若m為小數(shù)時，則進一步取整數(shù)，如NO2中m0.5，這時應(yīng)當作m=1。 （因為單電子也要占據(jù)一個軌道） m+n指中心原子的孤對電子對數(shù)與相連的其他原子數(shù)之和，稱為價層電子對數(shù)，即雜化軌道數(shù)。m+n23456空間構(gòu)型直線形平面三角形正四面體三角雙錐正八面體雜化類型spsp2sp3如：SO2 m=（622）/21 m+n1+2=3 為sp2雜化化學(xué)式中心原子含有孤對電子對數(shù)中心原子結(jié)合的原子數(shù)雜化軌道數(shù)雜化類型空間構(gòu)型CO2CH4aaCH3ClH2OH2SNH3BF3CH2OC2H4C2H2NH2NH4+SO42寫出HCN分子和CH2O分子的路易斯結(jié)構(gòu)式。 分析：HCN中C原子以 雜化，CH2O中C原子以 雜化；HCN中含有 個鍵和 個鍵；CH2O中含有 個鍵和 個鍵?！眷柟叹毩?xí)】1、關(guān)于原子軌道的說法正確的是 （ D）A、凡是中心原子采取sp3雜化軌道成鍵的分子