归纳与整理PPT配套教学设计内容

分子的立体构型一轮复习教学设计

——杂化轨道理论与价电子对互斥理论一体化复习的尝试

陕西师大附中 孔令操 710100 摘要：尝试在高三化学复习中将杂化轨道理论与价电子对互斥理论一体化复习，建立杂化轨道理论和价电子对互斥理论之间的内在联系，高效突破简单分子（或离子）构型、中心原子杂化形式、键角大小的判断等难点。

关键词：高三化学复习；杂化轨道理论；价电子对互斥理论；一体化复习

一、教学设计

1．设计思路：以分子的立体构型判断为主线，问题驱动为方法，学生活动为主体，尝试建立分子的立体构型和杂化轨道理论一体化复习模式。

2．教学过程：从C原子的价电子排布和甲烷的分子立体构型入手、提出问题介绍并利用杂化轨道理论分析并解决问题从N原子的价电子排布和氨分子立体构型入手、提出问题、得出合理解释（氮原子孤电子对也填入杂化轨道）价电子对互斥理论建立杂化轨道理论与价电子对互斥理论的内在联系布置课后思考。

3．教学方法：采用以问题为驱动、以解决问题为目的的教学方法，组织学生开展自主建构、交流合作等学习活动，实现在思考交流活动中提升化学学科核心素养。

二、教学目标

1．知识与技能：①杂化轨道理论；②价层电子对互斥理论；③简单分子和离子的空间构型推测。

2．过程与方法：从CH4、NH3分子立体构型入手，设置具有逻辑关系和思考价值的问题驱动学生对分子立体构型的思考，建立杂化轨道理论和VSEPR之间的内在联系。

3．情感态度与价值观：通过教师引导、合作交流培养学生的证据推理与模型认知的素养、敢于质疑与理性探究的科学品质。

三、教学重难点

1．了解杂化轨道理论及常见杂化轨道类型（sp，sp，sp）。

2．能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测常见的简单分子或者离子的空间构型。

四、教学过程

1．教学流程

教学流程及相应的化学学科核心素养见表1。

表1 “分子的立体构型”教学主要流程

教学环节

环节一：提出问题、激发思考、有效复习杂化轨道理论

环节二：价电子对互斥理论（VSEPR）

23问题（任务）

驱动

问题1

问题2 课堂练习1

教学活动

学生阅读教材、获取信息，学习杂化轨道理论要点并尝试对CH4和NH3分子立体结构的解释。

发展核心素养：培养学生证据推理能力、合作参与意识；运用模型合理解释客观事实、揭示现象和本质。

利用价电子对互斥理论判断课堂练习2 2-+CO2、H2O、SO3、SO2-4、SO3、I3的立体构型，并指出1

复习及应用

课堂练习3

中心原子的杂化方式。

发展核心素养：运用理论模型解决实际问题。

完成表格内容、建立杂化轨道理论模型和价电子对互斥理论

模型之间的内在联系。

发展核心素养：分析、推理，建立模型之间的联系

环节三：建立杂化轨道理论与VSEPR的内在联系

2．教学过程

环节一：提出问题、激发思考、有效复习杂化轨道理论

[引入]原子通过共价键构成分子，由于共价键具有方向性和饱和性，所以分子具有一定的空间构型，分子的空间构型不同，往往具有不同的性质。如今，科学家已经创造了许许多多测定分子结构的现代仪器，红外光谱就是一种，如何对分子的空间构型进行合理的解释以及对简单分子或离子的空间立体构型进行预测，就是我们这一节课要复习的内容。

[板书] 分子的立体构型

[问题1]原子之间要形成共价键，它们的价电子中应当有未成对的电子。碳原子的价电子排布为2s22p2，也就是说它只有两个未成对的2p电子，若与H结合，则应形成CH2；即使碳原子的一个2s电子受外界条件影响跃迁到2p空轨道，使碳原子具有4个未成对电子，它与四个H形成的分子也不应当具有规则的正四面体结构。那么，甲烷分子的正四面体构型是如何形成的呢？

[学生活动1]回忆杂化轨道理论相关知识并尝试结合杂化轨道解释甲烷的正四面体构型。

[投影]1．杂化轨道理论要点及鲍林的简介。

2．sp3杂化轨道及甲烷分子的形成过程。

3．

[板书] 一、杂化轨道理论

1．原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的、能量相同的原子轨道，其过程称为原子轨道的杂化，组合形成的一组新的原子轨道，叫做杂化原子轨道，简称杂化轨道。

2．杂化形式、杂化轨道的空间构型。

1杂化sp3杂化-四面体形

sp2杂化-平面三角形

sp(sp)-直线形

3．杂化轨道只用于形成键或用来容纳未参与成键的孤电子对。

设计意图：提出问题，引导学生思考，完成对杂化轨道理论的复习。并且让学生“看到”杂化轨道理论是在已知理论下无法解决现实问题的背景下提出的，体会科学理论发展的历程。

[问题2]交流研讨：N的价电子排布为2s2p，三个2p轨道中各有一个未成对电子，2

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可分别与一个H形成三个键。如果真是如此，那么三个2p轨道相互垂直，所形成的NH3分子中N-H键间的键角应约为90但是，实验测得氨分子中N-H键间的键角为107.3。试解释原因。

[学生活动2]交流讨论得出：（1）在形成NH3时，N原子的2s和2p原子轨道也参与了杂化，生成的四个sp3杂化轨道中，有三个轨道各含有一个未成对电子，可分别与一个H的1s电子形成一个键，另一个sp3杂化轨道中已有两个电子（孤对电子），不能形成键了。四个sp3杂化轨道在空间的分布呈正四面体形，但由于存在一个未成键的孤对电子，所以，NH3分子呈三角锥形。

（2）成键电子对（bp）与孤电子对（lp）之间的斥力大小顺序定性表示为：

lp-lplp-bp>bp-bp

双键-双键>双键-单键>单键-单键

[课堂练习1]1．分析比较键角的大小：①(H2O)HOH_____(NH3)HNH

②(HCHO)HCO____120

2．根据结构简式判断C原子杂化方式。

设计意图：完善学生对杂化轨道理论的认识，明确分子的立体构型与中心原子的成键电子对孤电子对密切相关，换句话说，成键电子对与孤电子对均填入中心原子的杂化轨道，然后通过2个练习达到学会判断键角大小和根据结构简式判断C原子杂化方式，并为价电子对互斥理论的复习奠定基础。

环节二：价电子对互斥理论（VSEPR）复习及应用

[过渡]杂化轨道理论可以解释或预见分子的空间构型，但是一个分子究竟采取哪种类型的杂化，在不少情况下难以预言，1940年Sidgvick等人在归纳了许多已知分子立体构型后，提出了价电子对互斥理论，利用了该理论可以很好的预测简单分子或离子的空间构型。

[板书]二、价电子对互斥理论（定性预测分子和离子的空间构型）

1．基本观点：分子中的价电子对键电子对（bp）与孤电子对（lp）由于相互排斥作用，尽可能趋向彼此远离。

3

2．价电子对数=键电子对数（端位原子数）+孤电子对数[1(axb)] 25 6 正八面体

[投影]

表2 价层电子对数与VSEPR模型名称

价层电子

2 3 4 对数

VSEPR

模型名称

直线形

平面三角形

四面体

三角双锥

2-+[课堂练习2]利用价电子对互斥理论判断CO2、H2O、SO3、SO2-4、SO3、I3的立体构型。

[提问]

VSEPR模型名称与分子的立体构型名称相同吗？能否得到中心原子的杂化方式？

环节三：建立杂化轨道理论和价电子对互斥理论（VSEPR）的内在联系

[课堂练习3]完成下表

分子式

价电子

对数

BeCl2

bp+lp=2+0 直线形

BF3

SO2

CHCl3

PCl3

H2O

VSEPR模型名称

分子的立体构型名称

中心原子杂化形式

直线形

sp

设计意图：通过对分子、阴离子、阳离子的立体构型判断，使学生熟练掌握并利用价电子对互斥理论，同时建立价电子对互斥理论与杂化轨道理论之间的内在联系。

[归纳]杂化轨道理论可以很好的解释分子的立体构型，但由于很多情况难以得到简单分子或离子中某些原子的杂化方式，因此难以预测分子的立体构型；价层电子对互斥理论可以很好的预测简单分子或离子的立体构型，但对分子的立体构型解释不及杂化轨道理论触及本质，根据价层电子对互斥理论，可以很好的帮助我们得出简单分子或离子中某些原子的杂化方式，从而弥补了杂化轨道理论的“不足”。因此，两个理论既相互独立又相互补充。

四、课堂小结：教师引导，学生自己进行总结。

知识层面：杂化轨道理论及常见杂化轨道类型、价层电子对互斥理论及其应用——分子的立体构型判断。

方法层面：通过对已有知识的再思考，提出问题分析问题解决问题，寻求知识之间的内在联系。

五、课后思考

（1）讨论分子的立体构型有何意义？

（2）分析苯分子的空间结构并思考苯为什么不能和乙烯一样能使酸性KMnO4溶液和溴的四氯化碳溶液褪色？

设计意图：（1）让学生明白讨论分子的立体构型可以干什么，为后续分子的性质复习奠定基础、建立联系。（2）进一步熟悉分子、离子的立体构型判断方法，加深对苯分子结构的4

认识，进一步强化“结构决定性质”这一化学核心思想。

六、教学反思

1．精心设计

高效复习

本节课大胆的将杂化轨道理论和价层电子对互斥理论一体化复习，通过对课程标准的研读，教材内容的整合并结合高考试题，从学生已有的知识出发，精心设计问题和设置合理的课堂练习驱动课堂教学，教学实践表明，这样的设计使得复***大提高，学生反馈很好。

2．注重引导

提升素养

从甲烷分子和氨分子的立体构型出发，引导学生从碳原子和氮原子的价电子排布出发，提出合理的假设，激发学生的求知欲望，然后引导学生应用杂化轨道理论予以合理的解释，并指出杂化轨道理论在预测分子的立体构型方面的缺陷，价层电子对理论便应用而生，两者既相互独立、又相互补充，培养了学生的证据推理与模型认知能力。

最后，通过两个课后思考，进一步帮助学生从宏观和微观相结合的视角解决实际问题，形成“结构决定性质”的化学观念。

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