复习题名师教学实录

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分子结构与性质

一. 教学背景

本章比较系统的介绍了分子的结构与性质，内容比较丰富。首先，在第一章有关电子云和原子轨道的基础上，介绍了共价键的主要类型

σ键和

π键以及键参数

一

键能、键长、键角；接着在共价键概念的基础上，介绍了分子的立体结构并根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论对简单共价分子结构的多样性和复杂性进行了解释。最后介绍了极性分子和非极性分子、分子间作用力、氢键等概念，以及它们对物质性质的影响，并从分子结构的角度说明了“相似相溶”规则、无机含氧酸分子的酸性等。

化学必修二已介绍了共价键的概念，并用电子式的方式描述了原子间形成共价键的过程。本章第一节“共价键”是在化学必修二已有知识的基础上，运用第一章学过的电子云和原子轨道的概念进一步认识和理解共价键，通过电子云图象的方式很形象、生动的引出了共价键的主要类型

σ键和

π键，以及它们的差别，并用一个“科学探究”让学生自主的进一步认识

σ键和

π键。

在第二节“分子的立体结构”中，首先按分子中所含的原子数直接给出了三原子、四原子和五原子分子的立体结构，并配有立体结构模型图。为什么这些分子具有如此的立体结构呢？教科书在本节安排了价层电子对互斥模型和杂化轨道理论来判断简单分子和离子的立体结构。在介绍这两个理论时要求比较低，文字叙述比较简洁并配有图示。还设计了“思考与交流”、“科学探究”等内容让学生自主去理解和运用这两个理论。

在第三节分子的性质中，介绍了六个问题，即分子的极性、分子间的作用力及其对物质性质的影响、氢键及其对物质性质的影响、溶解性、手性和无机含氧酸分子的酸性。除分子的手性外，对其它五个问题进行的阐述都运用了前面的已有知识，如根据共价键的概念介绍了键的极性和分子的极性；根据化学键、分子的极性等概念介绍了范德华力的特点及其对物质性质的影响；根据电负性的概念介绍了氢键的

特点及其对物质性质的影响；根据极性分子与非极性分子的概念介绍了“相似相溶”规则；根据分子中电子的偏移解释了无机含氧酸分子的酸性强弱等；对于手性教材通过图示简单介绍了手性分子的概念以及手性分子在生命科学和生产手性药物方面的应用。

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二. 基本信息

课程名称：高中化学选修（3）

课程类型：普通高中课程标准实验教科书

所属模块：人教版选修模块

适用对象：理科专业的高中三年级学生

三. 概要信息

1. 教学理念

培养学生的好奇心、兴趣，让学生自主学习，提高自身的综合能力。

2. 教学方法



任务驱动法



比较教学法

3.

知识点

4. 教学目标



知识层面：理解共价键的本质；掌握等电子原理以及分子的六个性质。



能力层面：根据价层电子对互斥理论、杂化轨道理论以及配合物理论可以判断分子或离子的空间构型，分子的杂化方式，配合物的形成。

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四.

教学设计

1、分子中相邻原子之间是靠什么作用而结合在一起？这个作用叫什么？

2、什么是离子键？什么又是共价键？共价键的成键本质什么？

一、共价键

1、定义：原子间通过共用电子对形成的化学键

2、价键理论

【讲解】

我们以H2分子为例来说明共价键是如何形成的

【讲解】

电子云在两个原子核间重叠，意味着电子出现在核间的概率增大，电子带负电，因而可以形象的说，核间电子好比在核间架起一座带负电的桥梁，把带正电的两个原子核“黏结”在一起了

价键理论要点：①电子配对原理：两原子各自提供1个自旋方向相反的电子彼此配对

②最大重叠原理：两个原子轨道重叠部分越大，两核间电子的概率密度越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定。

3、σ键

⑴σ键的形成过程

①s-sσ键的形成：成键原子的s电子“头碰头”重叠形成

②s-pσ键的形成：成键原子的s电子与p电子“头碰头”重叠形成未成对电子的原子轨道相互靠拢原子轨道相互重叠形成共价键

③p-pσ键的形成：成键原子的p电子与p电子“头碰头”重叠形成未成对电子的原子轨道相互靠拢原子轨道相互重叠形成共价键

σ

①s－s σ键

②s－p σ键

③p－p σ键

【思考与交流】

两个原子的p轨道以“头碰头”的方式重叠而成的是σ键，那么，两个原子的p轨道以“头碰头”的方式重叠外，还有没有其他的重叠方式？如果有，那又是什么键？

4、π键

⑴π键的形成：两个原子的p轨道以“肩并肩”重叠

【问题探究】

仔细观察π键的电子云图，与σ键比较，它有什么特点？

【讲解】π键的电子云由两块组成，分别位于由两原子核构成平面的两侧，如果以它们之间

包含原子核的平面为镜面，它们互为镜像，这种特征为镜像对称

【讲解】

在我们已知的物质中，含有典型的σ键如烷烃（比如乙烷），通常烯烃、炔烃等的双键或三键中就含有π键。总的来说，烷烃的性质比较稳定，而烯烃、炔烃的双键或三键不稳定，容易断裂而发生化学反应，所以一般来说，π键不如σ键牢固，容易断裂。因此含有π键的乙烯、乙炔比只有σ键的乙烷容易发生化学反应

⑵π键的特征：肩并肩重叠由两块组成

镜像对称

容易断裂（原子轨道重叠程度小）

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5、价键轨道：

由原子轨道相互重叠形成的σ键和π键总称价键轨道

【小结】

1、价键理论要点：

⑴电子配对原理：两原子各自提供1个自旋方向相反的电子彼此配对

⑵最大重叠原理：两个原子轨道重叠部分越大，两核间电子的概率密度越大，形成的共价键越牢固，分子越稳定

2、σ键：

①形成：沿轴方向“头碰头”重叠形成

②特征：轴对称

③类型：s—sσ键、s—pσ键、p—pσ键

3、π键：

形成：由两个原子的p电子“肩并肩”重叠形成

特点：肩并肩、两块组成、镜像对称、容易断裂

4、由原子轨道相互重叠形成的σ键和π键总称价键轨

键参数——键能、键长与键角

【问题探究】

键长也是衡量共价键稳定性的一种依据，请根据P31的表2－2《某些共价键的键长》数据，根据物质的稳定性分析其对应键长的递变规律

规律：键长越短，键越稳定

【思考与交流】

你认为键长、键能对分子的化学性质有什么影响？

【结论】

键长越长，键能越小，键越易断裂，化学性质越活泼

【阅读】请大家阅读《资料卡片》，看看什么是共价半径？它与共价键的键长有什么关系？

共价半径：相同原子的共价键键长的一半

键角

定义：两个共价键之间的夹角

【思考与交流】

共价键要形成键角，需要什么条件？为什么共价键之间会形成键角？

【讲解】

在分子中，共价键之间要形成键角，至少需要两个共价键，也就是说，至少需要三个原子才能形成键角；共价键之间之所以形成键角，原因是共价键本身具有方向性

意义：多原子分子的键角一定，表明共价键具有方向性

等电子原理

【思考与交流】

请分析表2－3的数据，为什么CO与N2的性质有许多相似之处？

【讲解】

从表中来看，CO与N2的熔点、沸点、溶解度以及分子的离解能都非常的相近，这说明它们的性质相似。之所以它们的性质具有一定的相似性，是因为它们就有相等的价电子总数，导致它们具有相似的化学结构，我们把这个叫作等电子原理

⑴等电子体：原子总数相同

价电子总数相同的分子

⑵等电子原理：

原子总数、价电子总数相同的分子具有相似的化学键特征，它们许多性质具有相似性

【科学视野】

请大家仔细阅读教材的《科学视野》，看看科学家在实验室是如何测定分子的结构的

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键参数：键能：键能越大，键越稳定，由该键形成的分子也越稳定键长：键长越短，键越稳定，由该键形成的分子也越稳定键角：决定分子立体结构的重要参数

等电子原理

分子的立体构型

【小结】

1、由于成键电子对、孤电子对的之间的排斥作用，使分子具有一定的立体构型

2、分子中孤电子对的求法：ABx：孤电子对数＝1/2 (a－xb)

分子中：

a：中心原子的价电子数

b：与中心原子结合的原子最多能接受的电子数

x：与中心原子结合的原子数

离子：阳离子：a＝中心原子的价电子数－离子电荷数

阴离子：a＝中心原子的价电子数

+ 离子电荷数

3、价层电子对数＝σ键电子对数

+ 孤电子对数

【科学探究】

如果C原子就以1个2s轨道和2个2p轨道上的单电子，分别与四个Ｈ原子的1s轨道上的单电子重叠成键，所形成的四个共价键能否完全相同？这与CH4分子的实际情况是否吻合？

【讲解】

按照价键理论，CH4的4个C－H单键都应该是σ键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个互相垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，用它们根4个氢原子的的1s原子轨道重叠，不可能得到正四面体的CH4分子

【问题探究】

如何才能使CH4分子中的C原子与四个H原子形成完全等同的四个共价键呢？

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杂化轨道理论——解释分子的立体构型

1、定义：

同一原子中能量相近的某些原子轨道，在成键过程中重新组合成一系列能量相等、数目相同的新轨道，从而改变了原有轨道的状态的过程

2、杂化轨道：原子在重新组合成新的能量相等的新轨道，称为杂化轨道

3、研究对象：非过渡元素，由于其ns、np能级比较接近，往往采用sp型杂化

4、杂化过程：（以C与H形成CH4为例）

配合物理论简介

1、配位键：

⑴定义：成键的两个原子一方提供孤对电子，一方提供空轨道而形成的共价键

⑵形成条件：一个原子提供孤对电子

另一原子提供空轨道

【注意】

配位键是一种特殊的共价键

配位键同样具有饱和性和方向性

表示方法：

可用A→B表示

A：表示提供孤对电子的原子，叫电子给予体或配体

B：表示接受电子的原子，叫接受体，一般为过渡金属

2、配位化合物：把金属离子（或原子）与某些分子或离子（称为配体）以配位键结合形成的化合物，

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简称配合物

【讲解】

配合物种类已超过数百万；配位键的强度有大有小，因而有的配合物很稳定，有的不稳定；许多过渡元素金属离子对多种配体具有很强的结合力，因而过渡金属配合物远比主族金属的配合物多

3、配合物的组成

分子的性质

【讲解】

极性分子一般是由极性键形成的，由极性键形成的分子不一定是极性分子。如CCl4、BF3等分子是由极性键形成的，但由于其中心原子分别以sp3、sp2杂化得到的正四面体和平面正三角形结构，使得正负电荷的重心都处于分子的中心，这样正负电荷的重心就重合在一起，所以是非极性分子；而对于像NH3、H2O等分子，由于其结构不是对称结构，所以其正负电荷的重心不能重合，因此必然有一部分呈正电性，另一部分呈现负电性，所以是极性分子。

【结论】化合物分子：

具有对称结构的一般为非极性分子

不具有对称结构的一般为极性分子

【讲解】

卤素单质的熔沸点都随着其相对分子质量的增大而升高，而随着相对分子质量的增大，分子间作用力——范德华力也会增大，所以，影响物质熔沸点的主要因素是分子间作用力——范德华力的大小

范德华力对物质性质的影响：范德华力越大，物质熔沸点越高

氢键

1、定义：

是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子（如水分子中的氢）与另一个分子中电负性很强的原子(N、O、F)之间的作用力

【讲解】

以HF为例，在HF分子中，由于F原子吸引电子的能力很强，H-F键的极性很强，共用电子对强烈地偏向F原子，亦即H原子的电子云被F原子吸引，使H原子几乎成为“裸露”为质子。这个半径很小、带部分正电荷的H核，与另一个HF分子带部分负电荷的F原子相互吸引。这种静电吸引作用就是氢

【学与问】

氢键是否存在于所有的物质之间？为什么？

【思考与交流】

我们知道共价键是用“—”表示，那么氢键又该如何表示？也用“—”吗？

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溶解性

【讲解】

HCl、NH3等气体极易溶于水，难溶于CCl4，而CH4、I2等却难溶于水易溶于CCl4我们从分子的极性来分析发现：HCl、NH3、H2O等都是极性分子，而CH4、I2、CCl4等都是非极性分子。也就是说，极性的溶质易溶于极性的溶剂中，而非极性的溶质却易溶于非极性的溶剂中。

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

【讲解】

为什么会出现这样的现象呢？

这是由于极性分子间的电性作用，使得极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂；难溶于非极性分子组成的溶剂；非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂。

手性

1、手性异构：

具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左右与右手一样互为镜像，却在三维空间理不能重叠的两个分子

2、手性分子：具有手性异构体的分子

无机含氧酸的酸性

【讲解】

无机含氧酸看成是由氢离子和酸根离子组成的。实际上在它们的分子结构中，氢离子却是和酸根上的一个氧相连接的。

【讲解】

无机含氧酸之所以能显酸性，是因为其分子中含有－OH，而－OH上的H在水分子的作用下能够电H+

而显示一定的酸性。

无极含氧酸显酸性的原因：分子中含有的－OH的H在水分子的作用下能够电离H+ 【讲解】

我们知道，H2SO4和HNO3是强酸，而H2SO3和HNO2是弱酸，即从酸性强弱来看：H2SO3＜H2SO4；HNO2＜HNO3，在氯的含氧酸中也存在类似的情况：HClO＜HClO2＜HClO3＜HClO4

酸性强弱规律

对于同一种元素的含氧酸来说，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强

【讲解】化学上认为，含氧酸的通式可写出(HO)mROn形式，如果成酸元素R相同，则n值越大，R的正电性越高，导致R－O－H中的O的电子向R偏移，因而在水分子的作用下，也就容易电离出H+，即酸性越强

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