2023-2024学年高中化学苏教版2019选择性必修2同步教案 4-1分子的空间结构（第2课时）

4.1分子的空间结构(第2课时) 一、核心素养发展目标 1、了解价层电子互斥模型，通过对价层电子互斥模型的探究，建立判断分子空间结构的思维模型； 2、了解等电子体的概念及判断方法，能用等电子体原理解释物质的结构和某些性质。 二、教学重点及难点 重点 价层电子互斥模型 难点 分子空间结构的判断 三、教学方法 讲授法、讨论法 四、教学工具 PPT、视频、相关的球棍模型 五、教学过程 【展示】二氧化碳、水、氨气和甲烷的空间结构图及相关数据。 【问】CH4、NH3、H2O分子中，中心原子形成什么类型的杂化轨道？请写出氨气中N的电子轨道式及杂化过程。 【生】独立完成N的电子轨道式及杂化过程。 【展示】氮原子sp3杂化过程 【讲述】氮原子的3个sp3杂化轨道与3个氢原子的1s原子轨道重叠形成3个N-H σ键，其中1个sp3杂化轨道中占有孤电子对。 孤电子对：未用于形成共价键的电子对 【问】请写出水中氧原子的电子轨道式及杂化过程。 【生】独立完成氧原子的电子轨道式及杂化过程。 【展示】氧原子sp3杂化过程 【讲述】氧原子的2个sp3杂化轨道与2个氢原子的1s原子轨道重叠形成2个O-H σ键，其中2个sp3杂化轨道中占有孤电子对。 【展示】水、氨气和甲烷的电子式、空间结构图 【讲述】由于中心原子的孤电子对占有一定空间，对其他成键电子对存在排斥力，影响其分子的空间结构。 分子的空间结构除了和中心原子与结合原子间的电子对有关，还和中心原子的孤电子对有关。 一、价层电子对互斥(VSEPR models)模型 【讲述】内容:分子的空间结构是中心原子的“价电子对”相互排斥的结果。 分子中的价电子对（包括成键电子对和孤电子对）由于相互排斥作用，而趋向于尽可能彼此远离以减小斥力，分子尽可能采取对称的空间结构 二、价电子对的计算 ABm型分子的价电子对计算方法 对于ABm型分子（A是中心原子，B是配位原子），分子的价电子对数可以通过下式确定： n=（中心原子的价电子数+每个配位原子提供的价电子数×m）/2 其中：中心原子的价电子数： 对于主族元素，等于原子的最外层电子数，如：C为4个，N为5个； 对于阳离子，等于价电子数-离子电荷数，如：NH4+为5-1=4个； 对于阴离子，等于价电子数+|离子电荷数|，如：PO43- 为5+3=8个。 每个配位原子提供的价电子数： 作为配位原子，卤素原子、氢原子提供1个价电子，氧原子和硫原子按不提供价电子计算； 作为中心原子，卤素原子按提供7个价电子计算，氧族原子按提供6个价电子计算； 为与中心原子结合的原子最多能接受的电子数，H为1， 其他原子＝ 8－该原子的价电子数。 如：O为2、N为3（化合价数） 【展示】价电子对数、空间结构、价电子对（n）分布的几何构型对应图。 【讲述】价电子对互斥模型（VSEPR模型）的用途 预测分子或离子的空间构型 步骤：价层电子对数＝σ键电子对数+孤电子对数，判断VSEPR理想模型，略去孤电子对得到分子空间结构。 中心原子无孤电子对的分子：VSEPR理想模型就是其分子的空间结构。 若有：先判断VSEPR理想模型，后略去孤电子对，便可得到分子的空间结构 【问】思考：CO2为什么不是直角形状，而是直线型呢？ 【生】CO2分子的价电子对数：n=（4+0×2）/2=2 CO2分子价电子对为2。这2对价层电子对之间彼此排斥，便得到了直线型的VSEPR模型，也就是二氧化碳分子的空间构型。 【讲述】具有相同价电子对数的分子，中心原子的杂化轨道类型相同，价电子对分布的几何构型也相同。 CH4、NH3和H2O分子的价电子对数都是4，中心原子均采取sp3杂化，价电子对分布的几何构型均为正四面体。 如果分子中中心原子的杂化轨道上存在孤电子对，由于孤电子对比成键电子对更靠近中心原子的原子核，因而价电子对之间的斥力大小顺序为： 孤电子对与孤电子对之间的斥力>孤电子对与成键电子对 ... ...