归纳与整理教案教学设计导入整理

第2节

分子的立体结构

一、教学设计

本节以三原子、四原子和五原子分子的立体结构模型为例，介绍典型分子的立体结构；然后从价层电子对互斥模型和杂化轨道理论解释分子结构的多样性和复杂性，并根据上述理论判断简单分子或离子的构型；最后，介绍配合物的概念、成键的条件和表示方法。

教学重点：

1. 分子的立体结构；

2. 价层电子对互斥模型、杂化轨道理论和配位键。

教学难点：

1. 分子的立体结构；

2. 价层电子对互斥模型、杂化轨道理论。

具体教学建议：

1. 从H、C、N、O的原子结构，依据共价键的饱和性和方向性，用电子式、结构式描述CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子结构，为学习本节课的内容做好知识准备。

由CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的球棍模型（或比例模型），对照其电子式采取对比的方法，引导学生对中心原子的共用电子对和未成键电子对与空间结构的关系进行分类，并用下表形式进行归纳。

经分析、比较可知，由于中心原子的孤对电子对占有一定的空间，对其他成键电子对存在排斥力，影响其分子的空间结构——建立价层电子对互斥模型理论。进而应用该理论判断简单分子或离子的构型，认识多原子分子的立体结构。

2. 介绍杂化轨道理论时，可以从甲烷分子中碳原子的价电子构型2s2p及3个2p轨道相互垂直，对照甲烷分子正四面体结构，引出问题——如何解释甲烷正四面体空间结构？

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由于甲烷分子中的4个C—H键是等同的，键角皆为109°28′，由此推出：碳原子具有与4个氢原子电子云重叠的完全相同的4个轨道，进而引入sp杂化轨道——杂化轨道理论。除sp杂化轨道外，还有sp杂化轨道和sp杂化轨道。

结合价层电子对互斥模型理论，下表列举了一些多原子分子中心原子的杂化轨道类型。

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*杂化轨道数：中心原子的孤对电子对数与相连的其他原子个数之和。

3. 介绍配合物理论时，通过观察CuSO4、CuCl2·2H2O、CuBr2等固体及其水溶液颜色的实验，分析得知天蓝色的物质——四水合铜离子，探究其结构，由孤对电子对和空轨道形成的配位键，引出配位键和配合物的概念。再通过形成［Cu(NH3) 4］和［Fe(SCN)］2+2+的实验，进一步介绍一些简单配合物及其成键情况。

教学方案参考

【方案Ⅰ】模型探究学习分子空间结构

创设问题情景：展示CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子的球棍模型（或比例模型），提出问题：（1）什么是分子的空间结构？（2）同样三原子分子CO2和H2O、四原子分子NH3和CH2O，为什么它们的空间结构不同？

讨论交流：从H、C、N、O的原子结构（写出电子式），依据共价键的饱和性和方向性，讨论H、C、N、O的原子分别可形成1、4、3、2个共价键，并用电子式、结构式描述CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4等分子结构。

模型探究：由CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的球棍模型（或比例模型），对照其电子式，运用分类、对比的方法，分析结构不同的原因。引导学生得出由于中心原子的孤对电子对占有一定的空间，对其他成键电子对存在排斥力，影响其分子的空间结构——引出价层电子对互斥模型理论。进一步用表格形式进行分类、归纳（参见具体教学建议1中的表格）。

应用反馈：应用该理论判断下表中分子或离子的构型，进一步认识多原子分子的立体结构。

【方案Ⅱ】问题探究学习杂化轨道理论

提出问题：课前提出要解决的问题，由学生自学并制定活动方案。（1）甲烷分子中碳原子的价电子构型为2s2p，而碳原子的3个2p轨道相互垂直，对照甲烷分子正四面体结构，为什么甲烷分子中的4个C—H键是等同的，键角皆为109°28′？（2）氨分子的空间结构为三角锥形，键角为107°18′，结合氢离子形成铵根离子后的空间结构却是正四面体，为什么铵根离子中的4个N—H键是等同的，键角皆为109°28′？

阅读与思考：（1）阅读教科书相关内容及一些相关的课外资料，理解及解决上述相关问题，并把发现的问题记录下来供课堂讨论；（2）结合价层电子对互斥模型理论，分析CH4、NH3及NH+4等分子或离子成键情况，归纳总结出轨道杂化理论。

讨论交流：应用轨道杂化理论，探究下表中分子的立体结构。

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总结评价：引导学生分析、归纳、总结多原子分子立体结构的判断规律，完成下表。

【方案Ⅲ】实验探究学习配合物理论

实验探究：通过［实验2-1］引导学生观察、分析、归纳实验现象。

归纳总结：由NaCl、K2SO4、KBr的水溶液呈无色，得知Na、K、Cl、Br、SO4++--2-等离子为无色。而CuSO4、CuCl2·2H2O、CuBr2水溶液呈天蓝色，进而分析水分子和铜离子的结构，得出水合铜离子的结构［Cu(H2O)4］，引出配位键、配位化合物的概念。可归纳配位键形成的条件：“电子对给予体”——含有孤对电子对和“接受体”——含有空轨道。

进一步探究：除水外是否还有其他电子给予体？结合［实验2－2］、［实验2－3］引出氨分子、硫氰酸根离子……并说明过渡金属离子对多种配位体具有很强的结合力，因此过渡金属配合物比主族金属配合物多。

由［Cu(H2O)4］到［Cu(NH3)4］，可以探讨配位键强度的大小及络合物的稳定性。可增加在［Cu(NH3)4］溶液中滴加酸液实验，观察溶液的颜色变化。这是由于［Cu(NH3)4］2+2+2+2+2+的配位键被破坏，氨分子与氢离子结合。

归纳小结：结合探究过程引导学生书写相关的化学方程式（或离子方程式），并用结构式表示相关的配离子。如：

Cu(OH)2+4NH3 == ［Cu(NH3)4］+2OH

Fe+SCN == ［Fe(SCN)］

用结构式表示［Cu(H2O) 4］和［Cu(NH3)4］：

2+2+3+-2+2+-

二、活动建议

【实验2-1】

分别取少量固体（约0.1 g）置于3 mL的蒸馏水中，振荡使其溶解，溶液的颜色见教学方案参考【方案Ⅰ】。

【实验2-2】

1. 取1 mL 5 % CuSO4溶液，滴加稀氨水，首先形成难溶的沉淀物；继续滴加氨水，难溶物溶解，得到深蓝色溶液。

2. 向上述溶液中，加入2 mL无水乙醇，析出深蓝色的晶体。

【实验2-3】

三价铁离子（Fe）与硫氰酸根离子（SCN）反应，生成了血红色的配离子［Fe（SCN）］，可用检验Fe的存在。

Fe+SCN == ［Fe(SCN)］

【科学探究】

3+-2+3+3+-2+

2.

23. HCN中的C为sp杂化；CH2O中的C为sp杂化。

4. HCN分子中有2个σ键和2个π键，即C—H和C—N之间各有1个σ键，另外，C—N之间还有2个π键；甲醛分子中C—H之间有2个σ键，C—O之间有1个σ键和1个π键。

【实践活动】

1. 由教师从网站www.acdlabs.com/下载ChemSketch 8.0 Freeware程序，并由教师安装后帮助学生打开该程序的“Chemsketch Window”和“ACD/3D”两个界面，然后根据教科书上的操作步骤就可以制作分子的立体结构模型。

2. （略）

三、问题交流

【思考与交流】

根据各分子或离子的电子式和结构式，分析中心原子的孤对电子对数，依据中心原子连接的原子数和孤对电子对数，确定VSEPR模型如下表。

注：阴影小球为孤对电子对。

四、习题参考答案

1.

2. 在乙炔分子中，2个碳原子各以1个sp杂化轨道与氢原子形成1个碳氢σ键，同时又各以其另1个sp杂化轨道形成1个碳碳σ键，除此之外，每个碳原子通过2个未参加杂化的p轨道（相互垂直）形成了2个π键，因此，乙炔的三键中有1个σ键和2个π键。

3.

甲醛分子的立体结构：

2

碳原子采取sp杂化，甲醛分子中有2个C—H σ键，而C—O之间有1个σ键和1个π键。

4. 氢离子接受水分子中氧原子上的孤对电子以配位键形成H3O，电子对给予体是H2O，接受体是H。

5. 银离子与氯离子形成难溶的氯化银沉淀。加入氨水后，银离子接受氨分子中氮原子给出的孤对电子以配位键形成［Ag（NH3）2］，由于生成了可溶性的［Ag（NH3）2］，继续加入氨水时氯化银就溶解了。

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