教学设计7：2.2.2杂化轨道理论
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第2课时 杂化轨道理论
一、教材与学情分析
1.教材分析
新教材改革使结构化学成为独立的课本出现在高中化学中，本节内容选自高中化学人教版（新课标）选修3第二章分子与结构第二节第2课时。杂化轨道理论位于共价键和价层电子对互斥理论之后，对价键理论进行了完善和丰富，很好地解释了多原子分子的空间构型，并且形象地解释了原子之间的成键方法、有关物质的空间结构及其稳定性。还对后续配合物和晶胞的学习奠定了空间想象基础。因此杂化轨道理论在高中化学中起着承上启下的作用。
2.学情分析：
知识基础：已经学习了原子的结构与性质，价键理论和价层电子对互斥理论，学会了运用价层电子对互斥理论来判断简单分子的空间构型。
能力基础: 高二学生思维敏捷，好奇心强，动手能力强，但空间想象力弱，而且本节对学生空间想象力和抽象思维能力要求较高。因此我将难点拆分，将其转化为问题抛给学生，再通过模型动画演示和小组合作学习的形式突破教学重难点。
可能遇到的障碍:如果对原子结构和价层电子对互斥理论掌握的不好，空间想象能力欠缺将会影响到对本部分内容的学习。
二、教学目标
根据《普通高中化学课程标准（实验）》的要求，制定以下教学目标：
1.知识与技能：认识共价分子结构的多样性和复杂性，能根据杂化轨道理论解释分子的空间构型。
2.过程与方法：培养分析、归纳能力和空间想象能力
3.情感态度与价值感：通过杂化轨道理论的学习，激发学习兴趣，投身科学追求真理的积极情感；提高学生对探究物质结构的兴趣，感受物质结构与性质的奇妙。
三、教学重难点
重点： 杂化轨道理论的要点
难点：对杂化轨道理论的理解；用杂化轨道理论来解释分子的构型
四、教法学法 教法：讲授法，问题驱动式教学法，对比归纳法，多媒体辅助教学法
学法：自主学习，探究学习，合作学习
五、教学流程
教学过程 教师活动 学生活动 设计意图
环节一
创设教学情景
问题引入
问题一：判断CH4分子中的共价键类型？
问题二：请说出CH4分子的空间构型？
观看甲烷分子空间结构投影，回忆其所含共价键类型和分子空间构型
回答：甲烷的四个C-H键为σ键。4个C-H键的键长相同，键角都是109°28 ′，四个C-H键的性质完全相同；
甲烷分子呈正四面体构型。 图片展示甲烷分子，吸引学生注意力激发学习兴趣，再通过一定的问题情境过渡到新课的学习。
从而引出杂化轨道理论。
环节二
用前面学过的价键理论无法解释甲烷分子的空间构型，产生两级矛盾 思考与交流
1.根据价键理论，甲烷形成四个C-H键都应该是σ键，然而C原子最外层的四个电子分别2个在球形2S轨道、2个在相互垂直2P轨道上，用它们跟氢原子的1S原子轨道重叠，不可能形成正四面体构型的甲烷分子，只能形成CH2
H
C
一级矛盾
思考，理解两级矛盾 通过画价层电子的电子排布图和讲述来激发学生学习兴趣，并建立新旧知识的联系，从而引出杂化CH2 2.虽然当C的2S轨道中的其中一个电子跃迁到2P轨道上，貌似可以和4个H的1S轨道重叠形成CH4.。但是此时4个轨道能量不完全相等，则4个C-H键的键长不完全相等，产生二级矛盾。
二级矛盾
轨道理论
环节三
杂化轨道理论要点
一：穿插化学史：鲍林
二：杂化轨道理论要点
1.原子成键时，参与成键的若干个能级相近的原子轨道相互混杂，重新组合成一组新轨道。这一过程叫原子轨道的杂化
2.杂化前后轨道数目不变
3.杂化轨道比原来未参与杂化的轨道成键能力强，形成的化学键的键能更大，形成的分子也就更稳定 1.观看化学史视频
2.认识杂化轨道理论要点
3.总结出杂化轨道的3个理论要点 1.穿插化学史，感受科学研究的艰苦历程
2.激发学生学习杂化轨道理论的兴趣。
杂化轨道理论
环节四
介绍杂化类型
SP3杂化
SP2杂化
SP杂化
一． SP3杂化：
原子形成分子时,同一原子中能量相近的一个ns轨道与三个np轨道进行混合组成四个新的原子轨道,称其为sp3 杂化轨道.每个杂化轨道的s成分为1/4，p成分为3/4，杂化轨道之间的夹角为109度28分。VSEPR模型为正四面体型
问题一：同学们现在可以解释甲烷分子的形成和他的空间构型了吗？
学生回答：
老师总结点评
给出橡皮泥和牙签让学生发挥动手操作能力，自制CH4分子模型
播放SP3杂化的动画视频，老师附带解说
观看图片并理解
SP3杂化的过程
学生回答：
可以解释
学生整理回答：
展示每种杂化的过程图片，播放视频。化抽象的理论具体化，更容易理解杂化轨道理论。并结合自二．SP2杂化
原子形成分子时，一个ns轨道与两个np轨道杂化，得三个完全相同的sp2杂化轨道，每个杂化轨道的s成分为1/3，p成分为2/3，三个杂化轨道在空间分布是在同一平面上，轨道夹角120º，VSEPR模型为平面三角形。
播放SP2杂化的动画视频，加深理解。
问题二：分析BF3分子的空间构型。 当碳原子与4个氢原子形成甲烷分子时,碳原子的一个2s轨道和3个2p轨道会发生混杂,混杂时保持轨道总数不变,得到4个能量相等、成分相同的sp3杂化轨道,轨道夹角109
28 ′。4个H原子的1S轨道和4个杂化轨道重叠。从而形成正四面体构型的CH4分子
观看SP3杂化的动画视频
制模型理解物质分子构型，提高学生学习化学的兴趣
引导学生做出正确分析
老师对学生的回答进行点评
给出橡皮泥和牙签让学生发挥动手操作能力，自制BeF3分子模型
二． SP杂化：原子形成分子时，1个ns轨道与1个np轨道杂化形成2个sp杂化轨道。每个杂化轨道的s成分为1/2，p成分为1/2，杂化轨道之间的夹角为180度。VSEPR模型为直线型。
播放SP杂化的动画视频，加深理解。
整理回答：解释BF3分子的空间构型。
BF3分子的中心原子是B，其价层电子排布为2s22px1 。在形成BF3分子的过程中，B原子的2s轨道上的1个电子被激发到2p空轨道，价层电子排布为2s12px12py1 ，1个2s轨道和2个2p轨道进行sp2杂化，形成夹角均为1200的3个完全等同的SP2杂化轨道。然后再与3个F原子的2P轨道上含有单电子的PZ轨道重叠，构成平面三角形的BF3分子。
Be原子的价层电子
问题三：试解释BeCl2分子的形成和空间构型
引导学生回答
对学生的回答做出点评
给出橡皮泥和牙签让学生发挥动手操作能力，自制BeCl2分子模型 排布为2s2 。在形成BeCl2 分子的过程中，Be原子的1个2s电子被激发到2p空轨道，价层电子排布变为为2s1 2px1 。这2个含有单电子的2s轨道和2px轨道进行sp杂化，组成夹角为1800 的2个能量相同的sp杂化轨道，然后再与3个Cl原子的3P轨道上含有单电子的PZ轨道重叠，构成平面三角形的BeCl2分子。
环节五：
课堂总结 s-p型的三种杂化比较，完成表格。
思考总结，完成表格 以表格的形式，通过老师问，学生答的形式，调动学习积极性。检验其听课效果
六、板书设计
杂化轨道理论
七、教学反思
本节课的教学以“学生为主体，老师为主导”的原则为前提，学生“主”，老师“导”，突出学生的主体地位，在知识点的学习上，老师大多以问题的形式，把思考的空间留给学生，让学生自己去寻找去构建，力图使学生变“被学”为“会学”，而大量的探究和多媒体模拟等教学方式的运用，则是力图实现教学的多样化，将抽象枯燥的理论结合图片和视频具体化。从而达到提高学生学习的兴趣，培养创新思维能力的目的。
设计亮点：教学中突破抽象概念，采用直观的方式展示，用图片，动画，用易得的材料橡皮泥和牙签自制模型等演示帮助学生构建抽象的概念，变静为动，使抽象的概念具体化、形象化，从而帮助学生理解并自己建构新概念加以应用，并学习中不断对这一知识引入的必要性和重要性加以理解。
