共价键高中化学人教版 选修第二册公开课教案
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《分子的空间结构》第一课时教学设计积极性。
讲授新课第二节分子的空间结构第一课时分子结构的测定一、分子结构的测定早年的科学家主要靠对物质的化学性质进行系统总结得出规律后推测分子的结构。
如今,科学家应用了许多测定分子结构的现代仪器和方法,如红外光谱、晶体X射线衍射等。
下面先介绍红外光谱,下一章还将介绍晶体X射线衍射。
1.测定分子结构的现代仪器和方法红外光谱:分子中的原子不是固定不动的,而是处于不断振动着的。
红外线透过分子时,分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线,再记录到谱图上呈现吸收峰。
通过和已有谱图库比对,或通过量子化学计算,可以得知分子中含有何种化学键或官能团的信息。
红外光谱仪原理示意图测分子体结构:红外光谱仪→吸收峰→分析官能团、化学键。
例如,通过红外光谱仪测得某未知物的红外光谱图如上图所示,发现有O—H、C—H、和C—O的振动吸收。
因此,可以初步推测该未知物中含有羟基(—OH)。
认真思考了解分子结构的测定方法。
了解红外光谱和质谱工作原理及应用。
【思考】红外光谱帮助我们确定分子中的化学键和官能团,还有什么现代化仪器帮我们确定有机物的结构呢?现代化学常利用质谱仪测定分子的相对分子质量。
质谱仪的基本原理是:在质谱仪中使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子等粒子。
由于生成的离子具有不同的相对质量,它们在高压电场加速后,通过狭缝进入磁场得以分离,在记录仪上呈现一系列峰,化学家对这些峰进行系统分析,便可得知样品分子的相对分子质量。
质谱:纵坐标表示相对丰度,横坐标表示粒子的相对质量与其电荷数之比(m/z),简称荷质比,化学家通过分析得知,被测物的相对分子质量是92,该物质是甲苯。
思考二、多样的分子空间结构在多原子构成的分子中,由于原子间排列的空间顺序不一样,于是分子就有了原子的几何学关系和形状,这就是分子的空间结构。
这就是分子的立体构型。
1.双原子分子(直线形)2.三原子分子的空间构型3.四原子分子的空间构型4.四原子分子其他立体构型(直线形、正四面体形)5..五原子分子的空间构型6.其他多原子分子认真思考通过对典型分子空间结构的学习,认识微观结构对分子空间结构的影响,了解共价分子结构的多样性和复杂性。
第二章分子结构与性质第二节分子的空间结构2.3.1共价键的极性【教材分析】本节是在学习了共价键和分子的立体构型的基础上,进一步来认识分子的一些性质,包括共价键的极性和非极性,并由此引出一些共价分子的性质及其应用;范德华力、氢键及其对物质性质的影响,特别是物质的熔沸点及溶解性等;教学时要注意引导学生运用“物质结构决定物质性质,性质反映结构”的观念来理解和解释分子的性质。
【课程目标】教学重点:极性分子与非极性分子的判断教学难点:极性分子与非极性分子的判断【教学过程】【情境引入】微波炉的加热原理任务一:分子的极性【讲解】分子的极性(1)极性分子:分子的正电中心和负电中心不重合,使分子的某一部分呈正电性,另一部分呈负电性,这样的分子是极性分子。
如HCl、H2O等。
(2)非极性分子:分子的正电中心和负电中性重合,使分子没有带正电和带负电的两部分,这样的分子是非极性分子。
如P4、CO2等。
【设疑】为什么水分子内部正电中心和负电中心不重合?共用电子对在两原子周围出现的机会是否相同?即共用电子对是否偏移?【讲解】有些共用电子对的两个原子由于电负性不同,那么共用电子对在两原子周围出现的机会便不同,即共用电子对发生偏移。
有些共用电子对的两个原子由于电负性相同,那么共用电子对在两原子周围出现的机会相同,即共用电子对不发生偏移。
根据共用电子对是否偏移,可以将共价键分为极性键和非极性键。
任务二:键的极性【讲解】2.键的极性以HCl分子为例,HCl分子是由不同元素的原子构成的,Cl原子的电负性大于H原子,致使共用电子对发生偏移,那么会使H原子呈正电性、Cl原子呈负电性。
以Cl2分子为例,Cl2分子是由同种元素的原子构成的,每个Cl原子的电负性相同,致使共用电子对不发生偏移,使成键原子呈电中性。
【讲解】判断分子的极性可依据分子中的化学键的极性向量和。
从向量的角度认识分子的极性,若分子中共价键的极性的向量和等于0,则分子中没有带正电和带负电的两部分,为非极性分子,如BF3、CH4等。
共价键第1课时◆教学目标1. 从原子轨道重叠的视角认识共价键的本质,知道共价键具有饱和性和方向性,能用模型、图像、符号等正确表征H2、Cl2、HCl等简单分子中原子轨道的重叠方式。
2. 知道σ键和π键的区别和特征,能说明C2H6、C2H4、C2H2等分子的成键类型。
◆教学重难点1.从原子轨道重叠的视角认识共价键的本质。
2.从原子轨道重叠方式的不同理解σ键和π键的区别和特征。
◆教学过程一、新课导入假如发生了大灾难,人类全部的科学知识只能概括为一句话传诸后世,那么这句话应该是“万物皆原子构成”。
——1965年诺贝尔奖得主,理查德·费曼在之前的学习中,我们已经了解了:宏观物质是由微观粒子组成的。
【分享交流】微观粒子包含哪些种类?它们分别组成了哪些物质?你能各举出一些例子么?这些微粒在形成物质的过程中,形成了怎样的化学键?我们常说形成共价键时“电子成对”,电子是带负电的,两个负电的东西为何会主动靠近?这其中的本质是什么?【思考讨论】写出H2、Cl2、HCl的电子式,通过电子式分析为何它们是稳定的物质?你认为是否存在H3、H2Cl、Cl3这样的物质?说出你判断的理由。
第IV A族的元素与H能形成CH4、SiH4等;第V A族的元素与H能形成NH3、PH3等;第VIA族的元素与H能形成H2O、H2S等;第VIIA族的元素与H能形成HF、HCl等;从中你发现了怎样的规律?用自己的语言总结。
你能从价电子结构的角度解释原因么?二、讲授新课一、共价键共价键是原子间通过共用电子对所形成的相互作用。
两原子之间每共用一对电子,彼此的电子数增加1个。
因此:第IV A族元素的原子价电子为4个,要达到8电子结构,需要共用4对电子;第V A族元素的原子价电子为5个,要达到8电子结构,需要共用3对电子;第VIA族元素的原子价电子为6个,要达到8电子结构,需要共用2对电子;第VIIA族元素的原子价电子为7个,要达到8电子结构,需要共用1对电子;原子通过共用一定数量的电子对即可达到稳定结构,共价键的数量也由此确定,不会一直增加下去。
《共价键的极性》教学设计一、课标解读《共价键的极性》是选择性必修模块2物质结构与性质的主题2:微粒间的相互作用与物质的性质中的内容,课程标准(《普通高中化学课程标准(版修订)》)对这部分内容的要求具体如下:1.内容要求(1)知道共价键可分为极性和非极性共价键;(2)知道分子可以分为极性分子和非极性分子,知道分子极性与分子中键的极性、分子的空间结构密切相关。
2.学业要求(1)能利用电负性判断共价键的极性;(2)能根据分子结构特点和键的极性来判断分子的极性,并据此对分子的一些典型性质及其应用作出解释。
二、教材分析本节内容选自高中化学人教版选择性必修二《物质结构与性质》第2章“分子的结构与性质”第3节分子的性质第一课时。
本节是在学习了共价键和分子的立体构型的基础上,进一步来认识分子的极性,能从共用电子对是否发生偏移的角度认识键的极性的实质是成键原子分别带正电和负电。
掌握分子极性和分子中键的极性、分子的空间结构密切相关。
能从微观角度理解共价键的极性和分子极性的关系,培养学生微观辨识的科学素养,通过键的极性对物质性质的影响的探析,形成“结构决定性质"的认知模型。
鲁科版教材中内容的编排顺序与人教版中不同,在鲁科版中共价键的极性安排在第一节共价键的分类中,而分子的极性安排在第三节,两个内容的学习较为分散。
在鲁科版教材中安排了分子极性的实验:用带静电的橡胶棒分别靠近水流和四氯化碳,观察流向,给学生认识分子极性提供了感性认识,便于学生直观感知。
三、学情分析教学中要充分考虑学生已有的知识基础,已学习了共价键、电负性、酸的电离常数等知识,通过上一节的学习,学生也了解了常见分子的空间构型,这些都为本节课学习共价键的极性和分子的极性做好了知识铺垫。
能力方面,学生从微观角度理解并解释宏观性质的能力比较欠缺,需要进一步通过本节内容的学习进行强化。
四、素养目标【教学目标】1.知道共价键可分为极性共价键和非极性共价键;能利用电负性判断共价键的极性。
《共价键》教学设计一、教学设计框架1.学习目标(1)能认识原子间通过原子轨道重叠形成共价键,能说出共价键的分类、特征。
(2)能用模型、符号、图像等正确表征简单分子中原子轨道的重叠方式。
(3)能理解键参数的含义并用其解释分子的某些性质。
2.流程主要线索环节知识线情境线核心问题线驱动任务活动线需诊断发展的学生学科核心素养1 课程导入水引出问题宏观物质水微观结构如何宏观辨识与微观探析2初识共价键复习回顾从共用电子对角度回忆共价键温故知新3再识共价键H2 HClCl2成键分析原子轨道重叠从原子轨道重叠角度重新认识共价键微观探析4 共价键分类N2成键分析共价键分类按原子轨道重叠方式的不同对共价键分类观察对比分析5 共价键特征共价键特征从轨道重叠角度归纳出共价键的两个特征归纳分析6 共价键形成条件表格导学共价键形成要什么条件根据表格数据分析结论数据分析总结7 键参数表格导学三个键参数的特点关系结合表格数据分析结论数据分析总结8 本课小结本课小结从定性及定量角度总结共价键归纳总结3.练习反馈(1)σ键和π键的对比(2)键参数的基本判断(3)利用键参数相关数据分析物质的相关性质(4)本节内容在生活中的应用。
4.小结即板书设计5.作业(1)归纳整理:阅读教材并整理笔记(2)基础夯实:教材P39 练习与应用1-5(3)课堂延伸:用彩泥、竹签等材料制作电子云模型图,并模拟σ键和π键的形成过程。
6.结语诚实和勤勉,应该成为你永久的伴侣。
第二章分子结构与性质第一节共价键2.1.1 共价键本章比较系统的介绍了分子的结构和性质,内容比较丰富。
首先,在第一章有关电子云和原子轨道的基础上,介绍了共价键的主要类型σ键和π键,以及键参数——键能、键长、键角;接着,在共价键概念的基础上,介绍了分子的立体结构,并根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论对简单共价分子结构的多样性和复杂性进行了解释。
最后介绍了极性分子和非极性分子、键的极性对化学性质的影响、分子间作用力、氢键等概念,以及它们对物质性质的影响,并从分子结构的角度说明了“相似相溶”规则等。
教学重点:σ键和π键的形成及特点教学难点:σ键和π键的形成及特点多媒体调试、讲义分发【新课导入】[学生活动1]钠、氯通过得失电子形成电子对,为什么这对电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成离子键?你能从元素的电负性差别来理解吗?填写下表。
元素的电负性差值很大,化学反应形成的电子对不会被共用,形成离子键,而共价键是电负性差值不大的原子间形成的共价键。
[学生活动2]书写H2、HCl、Cl2的电子式。
[设疑]H2、HCl、Cl2均通过共用电子对相结合,为什么难以形成H3、H2Cl、Cl3等分子?[讲解]化学键是相邻原子间的强烈的相互作用,化学键分为离子键、共价键、金属键。
共价键的本质是原子间形成的共用电子对,共用电子对即电子云重叠,也就是原子间通过电子云重叠而产生强烈的相互作用。
非金属的原子之间、大多数电负性之差小于1.7的金属与非金属之间可形成共价键。
[总结]一个原子有几个未成对电子,便可和几个自旋方向相反的电子配对成键,这就是共价键的饱和性。
[剖析]由于电子对的共用,H2、HCl、Cl2分子中,各原子核外电子达到饱和。
不能再形成H3、H2Cl、Cl3等分子。
【新课讲授】[展示]氢原子形成氢分子的电子云。
[讲解]共价键形成的过程中,两个参与成键的原子轨道沿着轨道伸展的方向进行重叠,且原子轨道重叠越多,电子在两核间出现的概率越大,形成的共价键越牢固。
因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成。
这也说明共价键具有方向性。
[讲解]两原子在成键时,原子轨道按重叠方式不同,将共价键分为σ键和π键。
[展示]H-H的s-s σ键的形成、H-Cl的s-p σ键的形成、Cl-Cl的p-p σ键的形成[讲解]我们可以看到两原子在成σ键时,原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的共价键。
σ键是轴对称的,可以围绕成键的两个原子核的连线进行旋转。
σ键可以分成3种,s-s σ键、s-p σ键、p-p σ键。
以形成氢分子为例,s-s σ键,两个氢原子相互靠拢,即氢原子中的1s轨道相互重叠,形成了s-s σ键。
在形成HCl分子时,氢原子和氯原子中未成对电子的原子轨道相互靠拢,即氢原子中的1s轨道与氯原子中的3p轨道相互重叠,形成了s-p σ键。
在形成Cl2时,两个氯原子相互靠拢,即氯原子中的3p轨道相互重叠,形成了p-p σ键。
[总结]一、共价键(σ键和π键)1.σ键(1)特征:头碰头重叠,轴对称——以形成化学键的两原子核的连线为轴做旋转操作,共价键的电子云的图形不变。
(2)旋转:以形成σ键的两个原子核的连线为轴,任意一个原子可以绕轴旋转,并不会破坏σ键。
(3)稳定性:形成σ键的原子轨道的重叠程度较大,故σ键具有较强的稳定性。
(4)分类:s-s σ键s-p σ键p-p σ键[展示]p-p π键的形成[讲解]p轨道和p轨道除能形成σ键外,还能形成π键。
我们会发现两原子在成π键时,原子轨道以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键。
每个π键的电子云由两块组成,它们互为镜像,这种特征称为镜面对称。
形成π键时,原子轨道重叠程度比σ键的小,通常情况下,π键没有σ键牢固。
以形成π键的两个原子核的连线为轴,任意一个原子不能单独旋转,若单独旋转则会破坏π键。
在分子中,共价单键是σ键,而共价双键含有1个σ键和1个π键,共价三键中有1个σ键和2个π键。
[总结]一、共价键(σ键和π键)2、π键(1)特征:肩并肩重叠,镜面对(2)旋转:形成π键的两个原子核的连线为轴,任意一个原子不能单独旋转,若单独旋转则会破坏π键。
(3)稳定性:形成π键时,原子轨道重叠程度比σ键的小,通常情况下,π键没有σ键牢固。
(4) σ键和π键的判断:①共价单键是σ键,②共价双键含有1个σ键和1个π键③共价三键中有1个σ键和2个π键。
[总结]对比σ键和π键所有共价键都有方向性和饱和性吗?[回答]所有的共价键都有饱和性,但并不是所有的共价键都有方向性,如s-s σ键就没有方向性。
[探究](1)观察乙烷、乙烯和乙炔的分子结构,它们的分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键构成?[回答]乙烷共7个σ键,乙烯共5个σ键、1个π键,乙炔共3个σ键、2个π键。
(2)解释乙烯分子中π键是如何形成的?预测乙炔分子中π键是如何形成的?[回答]乙烯分子:每个碳原子s轨道、2个p轨道分别与3个氢原子形成3个σ键,每个碳原子p轨道均有一个未成对电子,两个p轨道以“肩并肩”相互重叠,形成π键。
乙炔分子:每个碳原子s轨道、1个p轨道分别与2个氢原子形成2个σ键,碳原子中另外两个p轨道与碳原子中的两个p轨道以“肩并肩”相互重叠,形成两个π键。
(3)氮气的化学性质很不活泼,通常很难与其他物质发生化学反应。
请你写出氮分子的电子式和结构式,并分析氮分子中氮原子的轨道是如何重叠形成化学键的。
[回答]氮原子p轨道与氮原子中的p轨道以“头碰头”相互重叠,形成一个σ键;氮原子中另外两个p轨道与氮原子中的两个p轨道以“肩并肩”相互重叠,形成两个π键。
【课堂小结】回顾本节课的内容,本节课需要同学们从原子轨道重叠的视角认识共价键,理解σ键、π键的形成及特征。
1.下列关于化学键的说法,认识错误的是键与键的对称性不同键不能单独存在,一定要和键共存含有键的化合物与只含键的化合物的化学性质不同两个非金属元素的原子之间形成的化学键都是共价键分子中含有共价键,则一定含有一个键成键的原子间已知轨道重叠越多,共价键越牢固个N原子最多只能与3个H原子结合形成分子,是由共价键的饱和性决定的A. B. C. D.【答案】A【解析】键是轴对称,键也是轴对称,对称性相同,故错误;键不能单独存在,一定要和键共存,故正确;含有键的化合物,键易断裂,化学性质相对活泼,与只含键的化合物的化学性质不同,故正确;两个非金属元素的原子之间形成的化学键都是共价键,故正确;分子中含有共价键,则一定含有键,不一定是一个,比如,分子中含有不止一个键,故错误;成键的原子间已知轨道重叠越多,原子间作用力越强,共价键越牢固,故正确;个N原子最多只能与3个H原子结合形成分子,是由共价键的饱和性决定的,故正确。
综上所述错误,故A正确。
故选A。
2.下列分子中,既含有键,又含有键的是A. B. HClC. D.【答案】C【解析】A.中有4个键,都是键;B.HCl中有一个键,是键;C.中存在双键,双键中有一个键和一个键,键都是键;D.中有一个键,是键。
3.已知呈粉红色,呈蓝色,为无色。
现将溶于水,加入浓盐酸后,溶液由粉红色变为蓝色,存在以下平衡:用该溶液做实验,溶液的颜色变化如图:以下结论和解释正确的是A. 等物质的量的和中键数之比为3:2B. 由实验可推知C. 实验是由于增大,导致平衡逆向移动D. 由实验可知配离子的稳定性:【答案】DA、分子中有键,的键为:;的中有键,等物质的量的和中键数之比为18:4,故A错误;B、置于冰水浴由蓝色变为粉红色的溶液,说明的平衡向逆反应方向移动,即降温,平衡逆向移动,说明逆反应为放热反应,则的反应为吸热反应,所以,故B错误;C、是常数,不会改变;应是离子浓度减小引起的,故C错误;D、加入后,生成粉红色的,说明与结合的更易与形成配位键,生成,说明配离子的稳定性强于的稳定性,故D正确;故选:D。
4.氰气的分子式为,结构式为,性质与卤素相似。
下列叙述正确的是A. 分子中原子的最外层均满足8电子结构B. 分子中键的键长大于键的键长C. 分子中含有2个键和4个键D. 不能和氢氧化钠溶液发生反应【答案】A【解析】A.分子中每个C、N原子分别形成4个键、3个键,原子的最外层均满足8电子结构,故A 正确;B.成键原子半径越大,键长越长,N原子半径小于C,故键比键的键长短,故B错误;C.共价单键是键,共价双键中一个是键一个是键,共价三键中一个是键两个是键,所以氰气分子中含有3个键和4个键,故C错误;D.由与卤素性质相似,卤素能和NaOH 溶液反应,可知也可以和NaOH溶液反应,故D错误。
故选A。
5.由短周期前10号元素组成的物质T和X,有如图所示的转化。
X不稳定,易分解。
有关说法正确的是A. T分子中只含有极性键,X分子中既含有极性键又含有非极性键B. 等物质的量的T、X分子中含有键的数目均为C. X分子中含有的键个数是T分子中含有的键个数的2倍D. 为使该转化成功进行,Y可以是酸性溶液【答案】D由球棍模型可知,T为甲醛,X不稳定,易分解,则X为碳酸,则方框内物质为氧化剂。
A.HCHO 与分子中都只含有极性键,故A错误;B.HCHO、分子的物质的量不确定,所以键的数目不确定,故B错误;C.分子中的键个数是5,HCHO分子中的键个数是3,不是2倍关系,故C错误;D.为使HCHO转化为,Y必须是氧化剂,所以Y可以是酸性溶液,故D正确。
故选D。
本节课从微观角度探析共价键的微粒、类型、本质,掌握原子间通过原子轨道重叠形成共价键,知道共价键的特征——具有饱和性和方向性。
能够从不同的角度对共价键分类,会分析σ键和π键的形成及特点,建立σ键和π键的思维模型,判断分子中存在σ键和π键的种类及个数。