鲁教版化学选修三第二章
共价键与分子的立体构型
林秀銮永安市第一中学
【教学目标】
（1）知道一些常见简单分子的空间构型（如甲烷、二氯化铍分子、三氟化硼分子、乙炔、乙烯、苯等）。
（2）了解一些杂化轨道理论的基本思想，并能用杂化轨道知识解释二氯化铍分子、三氟化硼分子、甲烷、乙烯、乙炔、苯等分子中共价键的形成原因以及分子的空间构型。
（3）利用分子模型和多媒体辅助教学展现分子的立体结构，并动态演示sp、sp2、sp3型杂化轨道，帮助并加深对杂化轨道理论的理解。
（4）通过具体实例BeCl2、BF3、CH4等中心原子的杂化轨道和分子的空间构型，理解杂化轨道的空间排布与形成分子的立体构型的关系。
（5）利用气球模型来模拟杂化轨道的空间构型，体会模型法在建立和理解杂化轨道理论、研究分子空间构型的重要作用。
（6）通过对鲍林的介绍，学会赞赏科学家的杰出成就，培养崇尚科学的精神。
【学情分析】
通过对本章第1节“共价键模型”学习，学生以轨道重叠为基础，从轨道重叠的视角重新认识共价键的概念和特征。
有了第1节的知识，学生理解发展了的价键理论——杂化轨道理论就有了可能。
但由于轨道重叠知识还未巩固，“杂化轨道理论”是从微观角度建构认识分子的空间构型，学生缺乏相关的经验与直观的认识，因而对部分学生而言，仍感到抽象，还有部分学生空间想像能力较差，给本节教学带来一定难度。
如何帮助学生建立“杂化轨道理论”是本节的重点和难点。
基于以上学情，教学中采用由简单到复杂、由个别到一般、再从一般到个别的思路，分别介绍sp、sp2、sp3杂化轨道的形成原理，进而分析乙烯、乙炔分子和苯分子的空间构型，逐渐实现单个中心杂化——两个中心杂化——多个中心杂化的阶梯式递进，使学生深刻地认识分子的空间构型，全面地了解共价键与分子空间构型的关系。
【重点难点】
重点：杂化轨道概念的基本思想及常见类型。
难点：杂化思想的建立；甲烷、乙烯、乙炔等分子中碳原子杂化轨道成因分析。
【教学设计】
【导入】[环节一]创设情境
碳原子的价电子为2s22p2，根据共价键饱和性，碳原子只有两个未成对电子，在共价键的形成过程中，一个碳原子最多只能与两个氢原子形成两个共价单键；再根据共价键的方
向性，这两个p轨道上的未成对电子的夹角是90°，那么形成的共价键的键角应该是90°。
但是我们发现在甲烷分子中一个碳原子却可以形成四个碳氢共价单键，键角为109.5°；乙烯分子中碳原子可以形成两个碳氢共价单键和一个碳碳双键，键角为120°；乙炔分子中的碳原子可以形成一个碳氢单键和一个碳碳三键，键角为180°，完全颠覆了价键理论。
这是怎么回事呢？
【讲授】[环节二]杂化轨道理论简介
[介绍]伟大化学家鮑林及其贡献
[温故知新]化学研究的基本方法
[过渡]大家可能会觉得杂化轨道理论很深奥，其实不然，这个理论的原型其实就来自于生活。
[问题讨论]周末，有四个小朋友来你家做客，家里只有2个猕猴桃和2个橙子，而每个小朋友都想吃到两种水果，你该怎么办？
[学生讨论]方案1：每个水果都分成2等分，这样就有4份猕猴桃的和4份的橙子，每人一份。
方案2：把2个猕猴桃和2个橙子一起榨汁后，平均分成4杯果汁，每人一杯。
方案3、方案4……
[教师讲解] 2个猕猴桃和2个橙子就分别像碳原子2s和2p上的2个电子，我们也可以把2s和2p轨道上的4个电子进行重新整合后再均分，我想当时鲍林提出杂化轨道理论的时候应该也有受到生活中类似现象的启发吧。
鲍林的杂化轨道理论要点：
1.同一原子中能量相近的原子轨道可以重新组合，形成新的杂化轨道。
2.杂化前后轨道数不变，新形成的几个杂化轨道能量相同。
3.杂化轨道的形状发生了变化，更有利于有效地重叠，成键能力更强。
4.杂化轨道的伸展方向发生变化，杂化轨道在空间力求最大夹角（排斥力最小）。
[展示]气球模型
[提问]根据你杂化轨道理论基本观点的理解，你认为原子轨道在杂化前后哪些发生了变化？哪些是不变的？
[学生讨论、教师总结]不变：轨道数目
变化：轨道的能量、轨道的形状、轨道的空间伸展方向
【活动】[环节三]杂化轨道的类型：
[交流研讨]Be的价电子是2s2，没有成单，根据价键理论不能形成共价键。
但是BeCl2这种分子又确实存在的。
气态BeCl2分子是直线形，Cl原子位于Be原子的两侧，BeCl2分子中键角为180°。
杂化轨道理论如何解释这个现象？
[投影展示]BeCl2分子的形成过程
[动画模拟] sp杂化轨道的形成
[展示]气球模型
[学生动手]用糖果、牙签制作sp杂化轨道模型
[小结]杂化轨道理论基本思路：基态→激发态→轨道杂化
[交流研讨]B的价电子是2s22p1，只有一个未成对电子，根据价键理论只能形成一个共价键。
但在BF3分子中有三个共价键，BF3分子是平面正三角形，F原子位于正三角形的三个顶点，B原子位于分子中心，分子中键角均为120o，杂化轨道理论如何解释这个现象？
[学生动手]用糖果、牙签制作杂化轨道模型
[讨论] B原子的价电子排布应如何改变？
B原子各用哪几个原子轨道参与杂化？
[学生讨论、教师总结]B的价电子是2s22p1，把2s的一个电子激发到2p上的一个空轨道后有了三个未成对电子，这时一个B原子就可以与三个氟原子结合。
此时这三个未成对电子的原子轨道的能量和形状都不同，而BF3分子中每个B—F键的键角、键长完全相同，如何解决这个矛盾呢？杂化轨道理论提出把2s的一个轨道与2p的两个轨道进行杂化形成了三个能量完全相同的杂化轨道。
我们把这种由一个2s和两个2p轨道进行杂化的方式称为sp2杂化。
杂化之后三个能量完全相同的轨道呈平面正三角形，B原子位于三角形的中心，分子中键角均为120。
[动画模拟]sp2杂化轨道的形成
[展示]气球模型
[投影展示]BF3分子的形成过程
[讨论]C原子的价电子是2s22p2，只有两个未成对电子，根据价键理论只能形成两个共价键。
但在CH4分子中有四个共价键，CH4分子是正四面体形，H原子位于正四面体的四个顶点，C原子位于分子中心，分子中键角均为109.5°，杂化轨道理论如何解释这个现象？
[讨论] C原子的价电子排布应如何改变？
C原子各用哪几个原子轨道参与杂化？
[动画模拟] sp3杂化轨道的形成
[展示]气球模型
[投影展示]甲烷分子的形成过程
[学生动手]用糖果、牙签制作sp3杂化轨道模型
【活动】【环节四】复习巩固
PPT列表对比：sp1 、sp2 、sp3杂化轨道的特征。
【活动】【环节五】问题解决
[问题解决]C2H4分子是直线形，分子中键角为120o 。
试用杂化轨道理论加以说明。
[讨论] 1. 碳原子的价电子排布应如何改变？
2.碳原子各用哪几个原子轨道参与杂化？
3.形成什么类型的杂化轨道？
4.乙烯分子中碳原子的成键方式及化学键类型？
（从原子轨道重叠方式的角度分析）
[动画模拟]碳原子sp2杂化轨道的形成
[展示]气球模型
[投影展示]乙烯分子的形成过程
[问题解决]C2H2分子是直线形，分子中键角为180o 。
试用杂化轨道理论加以说明。
[讨论] 1. 碳原子的价电子排布应如何改变？
2.碳原子各用哪几个原子轨道参与杂化？
3.形成什么类型的杂化轨道？
4.乙炔分子中碳原子的成键方式及化学键类型？
（从原子轨道重叠方式的角度分析）
[动画模拟]碳原子sp杂化轨道的形成
[展示]气球模型
[投影展示]乙炔分子的形成过程
【作业】【环节六】课后思考
1.用杂化轨道理论解释苯分子的空间构型。
2.完成导学案上的课后作业。
温馨提示：根据个人兴趣请从1、2、3题中任选一题完成，4—7题必选。
