归纳与整理优秀说课稿

[教学设计•高中AP化学]

杂化轨道理论与分子构型

姓 名：何明泽

区(县): 碑林区

学 校：西安市铁一中学

联系方式：13679127287 邮 编：710054

§杂化轨道理论与分子构型 教学设计

【教材依据】

本节课出自AP化学（普林斯顿版），第二章，第三节内容杂化轨道与分子构型。

【设计思路】

1.指导思想：价层电子对互斥理论（VSEPR）是分子构型预测的基础，原子和原子在结合的过程中，轨道相互重叠，轨道中填充的电子之间会有相互排斥作用力。斥力分为三种，分别为成键电子和成键电子，成键电子和孤对电子，孤对电子和孤对电子的作用力。会对整个原子形成的分子构型造成影响。而杂化轨道理论（Hybridization）是原子要成键需要轨道进行重组和合并，这样的轨道为简并轨道，电子就在简并轨道上成键，构建出形形色色的分子模型。可以将这样难以理解的内容生活化：可以把分子构型比喻成盖房子，建房分三步，第一需要设计房屋，房屋的构造形状等可以与杂化轨道理论相联系，第二需要计算房屋的面积可以与分子的路易斯结构或孤对电子数的计算构建联系，第三需要评估房屋是否稳定，可以与价层电子对互斥理论相联系。

2.教学目标： a-掌握VSEPR理论，并会用杂化轨道理论进行分子和应用

b-学会用上述理论预测分子构型

3.教学重难点

重点：分子构型的预测

难点：VSEPR理论和Hybridization理论

【教学准备】

准备分子模型中的球棍教具，并将相应的球棍教具打散装在信封内，信封表面上写有要预测的分子的分子式。

【教学过程】

一．新课导入

盖一座房子需要分几步，第一需要对房子进行设计，设计过程中需要考虑设计后的稳定性，安全性。第二需要计算房屋的面积，比如每个房间的比例，第三需要在设计和计算的基础上进行评估，主要评估房屋的稳定性。

DESIGN CALCULATE EVALUTE 二．新课讲授

1.[思考]不同的分子有不同的结构，每个分子都有特定的骨架，这些骨架在化学中被称为化学键，化学键是由每个原子的最外层电子组成的，而最外层电子在成键过程中，有形成共用电子对（成键电子），也有没有参与成键的电子（孤对电子），这些电子之间存在斥力，且不同的电子，斥力的类型各不相同，有大小之分。

Repulsion

Molecular Skeleton

Chemical bond

Valence electrons

Bonging pairs &Lone pairs

2.[推测]既然电子之间存在斥力，那么斥力包括三种，分别是成键电子之间，孤对电子之间，以及成键电子与孤对电子之间的斥力，且孤对电子之间的作用力大于孤对和成键电子的作用力大于成键电子之间的作用力。然后介绍价层电子对互斥理论，并给出互斥的类型。

3.[过渡]如果在分子的内部存在孤对电子，由于孤对电子间有作用力，与成键电子件也有作用力，就会导致分子构型发生畸化。

.. ..

4. [思考]甲烷中中心原子碳原子的原子核外排布是1s22s2p2可以看到p轨道中有两个电子，根据洪特规则，这两个电子以单电子的形式填充在p轨道内部，碳的配体是四个氢原子，氢原子个数大于p轨道内单电子数，怎么成键呢

5. [分析]既然碳的单电子不够，可以从较低能级的轨道上将已经配对的电子拆开，并将不同能级的轨道进行合并（杂化）这样可以得到一个介于两个能级之间的轨道（简并轨道）这些轨道的能量均相同，且被拆散的两个能量较低轨道的两个电子与原先的两个电子结合刚好是4个单电子可以与氢原子的单电子形成成键电子。在杂化中中心原子采取了sp3杂化类型。

6. [结论]原子要成键，中心原子需要对自己核外的电子进行杂化后再与其他原子结合。杂化轨道类型与简并轨道个数相关。

7.[回答]水分子和氨气分子的杂化轨道类型，

在氨气分子中采取sp3杂化类型，且中心原子杂化后还有一对孤对电子，孤对电子的存在会占据相应的简并轨道并且影响整个分子的结构，使分子结构畸化。

在水分子中采取sp3杂化类型，且中心原子杂化后还有二对孤对电子，孤对电子的存在会占据相应的简并轨道并且影响整个分子的结构，使分子结构畸化。

8.[思考]分子结构中的孤对电子数越多，对键角会有什么样的影响？另外考虑VSEPR理论，甲烷，氨气，水分别是什么样的结构

9.[回答]孤对电子数越多，则对成键电子的斥力越大，会使得成键电子被挤压，导致键角越小，所以从甲烷，氨气，水，键角分别逐渐减小。为了使电子间的斥力减小的最大程度，甲烷-正四面体，氨气-三角锥，水-V字型

10.[总结]可见分子构型和分子中的孤对电子数和配体的个数相关，简并轨道的个数=配体个数+孤对电子数，因为孤对电子要占据简并轨道，并且对分子的构型会造成畸化。

11.[思考] 配体个数可以直接通过观察分子式得到，那么如何计算分子中的孤对电子呢？

12.[回答]孤对电子数的计算，可以通过书写Lewis dot structure，但是在书写过程中，需要计算每个原子的核外的最外层电子数，并且在书写中要分析成键电子的分布，会占据大量的时间，有没有一种简便的计算方法呢。

13.[信息]给出计算公式：

V.P.=(CentralV.P.+CoordinateV.P.+Charge number)/2 L.P. = V.P.- Coordinate atom number 14.[练习]利用公式分别计算出甲烷，氨气，水中的孤对电子数

通过计算这三种分子的孤对电子数分别为0，1,2 Coordinate atom number Lone pairs 15.[总结] +

16.[提出]已知配体个数，算出孤对电子数就可以得到简并轨道个数，继而推出杂化轨道数。

①先计算孤对电子数，因为孤对电子的存在会导致分子结构的构型畸化使分子不对称

计算方法

（1）价电子对数=（中心原子的价电子数+配体提供的电子数+离子的电荷量）/2 （2）配体提供的电子数

卤族元素&H 提供1个电子，

O提供0个电子

孤对电子数的计算=价电子数-配体个数

比如PCl5

lone pairs = （5+5）/2 -5=0 Hybridization type Degenarate orbital numbers Molecular Geometry

NH3

lone pairs = （5+3）/2-3 =1 若不会计算孤对电子数，可以用画路易斯结构的方法确定孤对电子数。

②熟记杂化和分子构型的对应关系

分子构型

杂化类型

孤对电子几何构型

数

AX2

sp 0 Linear AX3

sp2

0 Trigonal AX2E sp2

1 Bent AX4

sp3

0 Tetrahedral AX3E sp3

1 Trigonal Pyramidal AX2E2

sp3

2 Bent AX5

sp3d 0 TrigonalBipyramidal AX4E sp3d 1 Seesaw AX3E2

sp3d 2 T-shaped AX6

sp3d2

0 Octahedral AX5E sp3d2

1 Square Pyramidal AX4E2

sp3d2

2 Square Planar

乙烯 乙炔

那中心原子是多原子的分子通过计算的方法是行不通的，比如乙烯分子，中心原子是两个碳原子，在两个碳原子间是碳碳双键，双键包括一个σ键和一个π键，而π键的形成是因为原子轨道中p轨道肩并肩重叠而形成的。所以双键的形成必须留下一个空的p轨道进行杂化所以是sp2杂化。

所以乙炔中的三键代表两对空的P轨道重叠，所以是sp杂化

③根据化学键的个数判断

单键

sp3

双键sp2

三键sp 17.[练习]

请小组合作，预测下列分子的结构，并用球棍模型进行分子结构的组装，每个小组派一名代表到讲台领取信封，信封是有相应的分子式，最快完成的小组获胜，并排出代表进行讲解和分析。

+

NH4BF3 I3-

PCl5 SO32- SF6 18.[总结]通过杂化轨道理论和价层电子对互斥理论可以顺利的推理出任意的分子的杂化轨道类型，并通过推理预测分子结构。这样的方法可以帮助我们更加深入的理解分子的空间结构，为分离提纯，相似相溶原理的学习奠定了基础。也希望同学们能够掌握相关的公式计算为预测分子构型提供帮助。

三．作业

Question 1-4

(A) Covalent Bonding

(B) Dipole-Dipole Forces (C) Ionic Bonding

(D) London Dispersion Forces (E) Hydrogen Bonding

1.

The force that occurs between neutral, polar molecules. 2.

The bonding makes ice less dense than water. 3.

The force that is created by the random motions of electrons on atoms, which gives instantaneous polarity. 4.

This kind of bonding makes network solid poor conductors of electricity. Question 5-7 (A) Seesaw(Folded Square)

(B) T-Shaped (C) Trigonal Bipyramidal (D) Tetrahedral (E) Trigonal Planar 5.

The molecule that has 5 electron pairs and among them there are two lone pairs. 6. SF4 is an example of this molecular structure. 7.The structure that has sp3 hybridization with bond angle about 109.5. Question 8-10 (A) C2H4 (B) H2O (C) PH3

(D) CH4

(E) NO2 8.The molecule that has tetrahedral geometry. 9.The molecule that can be shown with either of two resonance forms. 10.The molecule that has the largest dipole moment. 11.The reason why diamond, compared with other allotropes of carbon, has the highest hardness is: (A) Diamond has the tetrahedral network structure form by carbon atoms, which are in sp3 hybridization.

(B) The elections of the carbon atoms are free to move about the lattice in the structure as a whole. (C) Diamond consists of ions that are strongly attracted to each other. (D) Strong attractions occur by the random motions of electrons. (E) Every two carbon atoms are bonded by a strong double bond. 12.Which of the following is a non-polar molecule that contains polar bonds? (A) H2

(B) O2

(C) CO2

(D) H2S (E) CH2F2

13.Boiling points are lowest for which of the following gases under the same conditions of temperature and pressure: (A) He

(B) Ne

(C) Xe (D) H2

(E) F2 14.Which of the following statement best explain why the melting points of the elements increase in sulfur, chlorine, and argon in that order? (A) The dipole-dipole forces increase

(B) The London dispersion forces increase

(C) Electronegativity increase (D) Number of hydrogen bonds increase (E) Metallic bonding increase

15.A molecule whose basic shape is bent can have which of the following hybridization? Ӏ

.

sp2

II . sp3

III . dsp3 (A)Ӏ

only (B)II only

(C)Ӏ

and II only (D)III only

(E) All of them above 16.

Which of the following list of species is in the right order of decreasing melting point? (A) H2, F2, HCl, HF (B) HF, HCl, F2, H2

(C) HF, HCl, H2, F2

(D) HF, H2, F2, HCl (E) H2, HF, HCl, F2

17.

Which of the following statements about ,melting points is (are) correct? I . H2O ,melts at a higher temperature than Krypton. II . Argon melts at a higher temperature than Krypton. III . Sodium melts at a higher temperature than Potassium.

(A) I only (B) I and II only (C) I and III only

(D) II and III only

(E) I, II and III

18.The structure below exhibits which following types of hybridization?

I . sp 2 II . sp

3 III . sp(A) I and II only

(B) II and III only (C) I and III only (D) I, II, and III

(E) None 19.Both folded square and T-shaped structure can be formed with which form of orbital hybridization? (A) sp (B) sp2

(C) sp3

(D) dsp3

(E) d2sp3

20.Which of the following has a non-bonding pair of electrons on the central atom? (A) BCl3

(B) PH3

(C) XeF4 (D) SF6

(E) SO42- 21.There is a progressive decrease in the bond angel in the series of molecules CCl4, PCl3, H2O. According to the WSEPR model, this is best explained by: (A) Increasing polarity of bonds (B) Increasing electronegativity of the central atom

(C) Increasing number of unbounded electrons (D) Decreasing size of the central atom

(E) Decreasing bond strength

板书设计 Molecular Geometry Bonding pairs Lone pairs 1.VSEPR-valence shell electron pair repulsion valence shell electron

repulsion

repulsion

Lone-Lone Lone-Bonding Bonding-Bonding 2.Hybrid Orbital Theory

V.P.=(CentralV.P.+CoordinateV.P.+Charge number)/2

L.P. = V.P.- Coordinate atom number

3.summary According to VSEPR&HYBRIDIZATION predict the molecular structure

【教学反思】

本节课的内容属于比较偏难的内容，而且理论分析内容多，课容量大，一节课的时间掌握全部的内容对于高中学生来说比较困难，所以采用类比法和生活中的楼房的建筑相联系，可以达到学生认知的良好的效果。另外整个内容在设计上一定要注重相互之间的联系，不然学生在认知上不会将两个重要的理论结合在一起使用。所以中间的过度环节非常的重要。最后就是公式的给出，一定要强调公式是为了服务于简便计算节省时间，但不是必须要掌握公式，也可以用传统的画出路易斯结构式进行计算，所以方法灵活多样，一定要根据自己的合适情况而定。对于多原子的杂化理论重在理解，尤其是以乙烯，乙炔为例的杂化类型的判断。直接总结出结论。本节课的最后一定要总结出分子构型的判断方法，让学生一目了然并突出本节课的重难点，让学生做到心中有数，不会感到一头雾水。本节课对老师的要求高，对学生要求更好，上好了，学生会觉得大有裨益，如果上不好，学生会颗粒无收。双刃剑的课程是教师成长进步的最大的动力和源泉。