分子的空间结构 第1课时 示范教案
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第二节分子的立体结构第一课时教学目标:1.了解一些典型分子的立体结构,认识分子结构的多样性和复杂性,理解价层电子对互斥模型。
2.通过对典型分子立体结构探究过程,学会运用观察、比较、分类及归纳等方法对信息进行加工,提高科学探究能力。
3.通过PowerPoint展示分子的立体结构,激发学习化学的兴趣,感受化学世界的奇妙。
教学重点:价层电子对互斥模型教学难点:能用价层电子对互斥模型解释分子的立体结构教学方法:分组讨论,启发式、多媒体辅助教学教学过程:【黑板练习】 写出C 、H 、N 、O 的电子式,根据共价键的饱和性讨论C 、H 、N 、O 的成键情况。
原子 H CN O电子式 ⋅H⋅⋅..C⋅⋅...N ⋅⋅....O 可形成共用电子对数1 4 32 成键情况1432复习旧知识,培养学生知识归纳的能力【归纳】原子不同,可形成的电子对数目不同,共价键的饱和性不同【黑板练习】 写出CO 2、H 2O 、NH 3、CH 2O 、CH 4的电子式和结构式;根据电子式、结构式描述CO 2、H 2O 、NH 3、CH 2O 、CH 4的成键情况.分析分子内的原子总数、孤对电子数及空间结构。
发挥学生的主观能动性 ,通过学生的亲自动手构建模型,能强化学生对常见分子空间结构的了解和记忆。
【归纳】含有同种原子的分子,因为原子形成的共价键的方向性不同,结构不同学生自主探究CO 2、H 2O 、NH 3、CH 2O 、CH 4的球棍模型,分析其结构不同的原因。
【归纳板书】分子结构多样性的原因 1.构成分子的原子总数不同 2.含有同样数目原子的分子的键角不一样,即共价键方向性的影响。
思考小结 【提出问题】共价键为什么具有方向性呢?。
第二节分子的立体构型(第1课时)【知识与技能】1、认识共价分子的多样性和复杂性2、初步认识价层电子对互斥模型3、能用VSEPR模型预测简单分子或离子的立体结构教学重点:分子的立体结构;利用价层电子对互斥模型预测分子的立体结构教学难点:价层电子对互斥理论知识结构与板书设计第二节分子的立体结构一、形形色色的分子1、三原子分子立体结构:有直线形如C02等,V形如H2O等。
2、四原子分子立体结构:平面三角形:如甲醛(CH20)分子等,三角锥形:如氨分子等。
3、五原子分子立体结构:正四面体形如甲烷、P4等。
4、测分子体结构:红外光谱仪→吸收峰→分析。
二、价层电子对互斥模型1、价层电子互斥模型2、价层电子对互斥理论:对AB n型的分子或离子,中心原子A价层电子对(包括用于形成共价键的共用电子对和没有成键的孤对电子)之间存在排斥力,将使分子中的原子处于尽可能远的相对位置上,以使彼此之间斥力最小,分子体系能量最低。
3、价层电子对互斥模型:(1)中心原子上的价电子都用于形成共价键:分子中的价电子对相互排斥的结果(2)中心原子上有孤对电子:孤对电子也要占据中心原子周围的空间,并参与互相排斥,使分子的空间结构发生变化。
4、价层电子对互斥理论的应用(1)确定中心原子A价层电子对数目(2)价电子对数计算方法(3)确定价层电子对的空间构型(4)分子空间构型确定教学步骤、内容[复习]共价键的三个参数。
[过渡]展示常见分子的球棍模型,我们知道许多分子都具有一定的空间结构,是什么原因导致了分子的空间结构不同,与共价键的三个参数有什么关系?我们开始研究分子的立体结构。
[讲]大多数分子是由两个以上原子构成的,于是就有了分子中的原子的空间关系问题,这就是所谓“分子的立体结构”。
例如:三原子分子的立体结构有直线形和V形两种。
如C02分子呈直线形,而H20分子呈V形,两个H—O键的键角为105°。
[板书]第二节分子的立体结构一、形形色色的分子[板书]1、三原子分子立体结构:有直线形C02等,V形如H2O等。
《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。
《分子的空间结构》学历案(第一课时)一、学习主题本课的学习主题为“分子的空间结构”。
本节课主要探讨分子的几何形态及其与化学性质之间的关系,通过学习,学生将掌握分子空间结构的基本概念和常见分子的空间构型。
二、学习目标1. 知识与理解:掌握分子空间结构的基本概念,了解常见分子的空间构型及其特点。
2. 技能与操作:通过观察模型和实验操作,能够识别和描述分子的空间结构。
3. 情感态度与价值观:培养学生对化学学科的兴趣和好奇心,激发其探索未知的欲望。
三、评价任务1. 概念理解评价:通过课堂提问和课后小测验,评价学生对分子空间结构概念的理解程度。
2. 技能操作评价:通过观察学生在实验操作中的表现和提交的实验报告,评价其识别和描述分子空间结构的能力。
3. 综合应用评价:通过完成课后作业和课堂讨论,评价学生将分子空间结构知识应用于实际问题中的能力。
四、学习过程1. 导入新课:通过回顾之前学习的原子结构和化学键知识,引出分子空间结构的学习主题。
2. 新课讲解:通过PPT、模型、实验等方式,讲解分子空间结构的基本概念和常见分子的空间构型。
3. 实验操作:学生动手操作分子模型,观察不同分子的空间构型,并记录观察结果。
4. 课堂讨论:学生分享观察结果,讨论分子空间结构与化学性质的关系。
5. 巩固练习:完成相关练习题,加深对分子空间结构的理解。
五、检测与作业1. 课堂检测:通过课堂小测验,检测学生对分子空间结构概念的理解程度。
2. 实验报告:学生提交实验报告,评价其识别和描述分子空间结构的能力。
3. 课后作业:布置相关作业,包括选择题、填空题和简答题,巩固所学知识。
4. 作业评讲:教师评讲作业,指出学生存在的问题和不足,提供改进建议。
六、学后反思1. 教师反思:教师反思教学过程,总结经验教训,改进教学方法和手段。
2. 学生反思:学生回顾学习过程,总结所学知识,思考如何将所学知识应用于实际问题中。
3. 学习建议:针对学生的学习情况,提供学习建议和指导,帮助学生更好地掌握分子空间结构知识。
个人信息第二节分子的立体构造(第一课时)授课人学科化学讲课班级上课时间最后学历大学本科毕业院校华师大课题第二节分子的立体构造一、知识与技术1.认识共价分子的多样性和复杂性;2.认识价层电子对互斥模型;教课目的二、过程与方法1.能用VSEPR模型展望简单分子或离子的立体构造;三、感情态度价值观1.培育学生谨慎仔细的科学态度和空间想象能力。
教课要点:分子的立体构造;要点难点教课难点:利用价层电子对互斥模型展望分子的立体构造知识回首教投影展现:林林总总的分子立体构型学引课:请同学们观看大屏幕展现的图片,图片上展现了各种各种的详分子的立体构造 . 大部分分子是由两个以上原子组成的, 于是就有了案分子中原子的空间关系问题, 这就是所谓分子的立体构型。
这节课我们就研究分子的立体构型板书:§ 2-2 分子的立体构型一、林林总总的分子投影展现: 1、三原子分子的立体构型2、四原子分子的立体构型教课过程3、无原子分子的立体构型过渡 :肉眼不可以看到分子 ,那么科学家是如何知道分子的立体构型的呢 ?为了研究其原由发展了很多构造理论,.有一种十分简单的理论叫做价层电子对互斥理论可用来展望分子的立体构型。
板书:二、价层电子对互斥理论投影展现: 1、价层电子对:σ键电子对和未成键的孤电子对学生活动:填写 <表格一 >投影展现:成σ 键电子对数 = 与中心原子联合的原子数中心原子上的孤电子对数=?(a-xb)a:为中心原子的价电子数x:为与中心原子联合的原子数b:为与中心原子联合的原子最多能接受的电子数(H 为 1,其余原子为 8 减去该原子的最外层电子数)学生活动:填写 <表格二 >解说:孤电子对的计算公式不单合用于分子也合用于离子。
关于阳离子 a 为中心原子的价电子减去离子所带的电荷数,阴离子 a 等于中心原子的价电子加上离子所带的电荷数。
过渡:经过以上的学习我们已经认识了什么是价层电子对以及它的计算方法,那么价层电子对互斥呢?议论:中间心原子价层电子对数分别为 2、3、4 时,价层电子对在三维空间如何排布才能使得斥力最小?板书: 2.价层电子对互斥模型 (VSEPR 模型 )投影展现:价层电子对互斥模型板书: 3、价层电子对互斥理论内容投影展现:对 ABx 型的分子或离子,中心原子 A 价层电子对之间因为存在排挤力,将使分子的几何构型老是采纳电子对互相排挤最小的那种构型,以使相互之间斥力最小,分子系统能量最低 ,最稳固。
第二节共价键与分子的空间结构第1课时◆教学目标1.知道常见分子的空间结构。
2.结合实例了解杂化轨道理论的要点和类型(sp3、sp2、sp),从微观角度理解中心原子的杂化类型对分子空间结构的影响。
3.通过杂化轨道理论的学习,掌握中心原子杂化轨道类型判断的方法,建立分子空间结构分析的思维模型,能运用杂化轨道理论解释典型分子的空间结构。
◆教学重难点应用杂化轨道理论解释分子的空间结构。
◆教学过程一、新课导入【知识回顾】根据学案回顾有关原子轨道价电子排布以及共价键知识。
【联想质疑】通常,不同的分子具有不同的空间结构。
例如,甲烷分子呈正四面体形,氨分子呈三角锥形,乙烯分子呈平面结构。
那么,这些分子为什么具有不同的空间结构呢?分子的空间结构对物质的性质会带来怎样的影响?二、讲授新课【交流·研讨】研究证实,甲烷(CH4)分子中的四个C—H键的键角均为109°28’,从而形成非常规则的正四面体形结构。
原子之间若要形成共价键,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。
若碳原子与氢原子结合,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,使碳原子具有四个未成对电子,它与四个氢原子形成的分子也不应当具有规则的正四面体形结构。
那么,甲烷分子的正四面体形结构是怎样形成的呢?杂化轨道理论简介1.杂化轨道理论的提出:鲍林为了解决分子空间结构与价键理论的矛盾,提出了杂化轨道理论。
2.杂化轨道的含义在外界条件影响下,原子内部能量相近的原子轨道重新组合形成新的原子轨道的过程叫做原子轨道的杂化。
重新组合后的新的原子轨道,叫做杂化原子轨道,简称杂化轨道。
3.杂化轨道理论要点(1)原子在成键时,同一原子中能量相近的原子轨道可重新组合成杂化轨道。
(2)杂化前后原子轨道数目不变(参加杂化的轨道数目等于形成的杂化轨道数目),且杂化轨道的能量相同。
第二节分子的立体结构第一课时教学目标:1、认识共价分子的多样性和复杂性;2、初步认识价层电子对互斥模型;3、能用VSEPR模型预测简单分子或离子的立体结构;4、培养学生严谨认真的科学态度和空间想象能力。
重点难点:分子的立体结构;利用价层电子对互斥模型预测分子的立体结构教学过程创设问题情境:1、阅读课本P37-40内容;2、展示CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4分子的球辊模型(或比例模型);3、提出问题:⑴什么是分子的空间结构?⑵同样三原子分子CO2和H2O,四原子分子NH3和CH2O,为什么它们的空间结构不同?[讨论交流]1、写出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的电子式和结构式;2、讨论H、C、N、O原子分别可以形成几个共价键;3、根据电子式、结构式描述CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的分子结构。
[模型探究]由CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的球辊模型,分析结构不同的原因。
[引导交流]引导学生得出由于中心原子的孤对电子占有一定的空间,对其他成键电子对存在排斥力,影响其分子的空间结构。
——引出价层电子对互斥模型(VSEPR models)[讲解分析] 价层电子对互斥模型把分子分成两大类:一类是中心原子上的价电子都用于形成共价键。
如CO2、CH2O、CH4等分子中的C原子。
它们的立体结构可用中心原子周围的原子数来预测,概括如下:另一类是中心原子上有孤对电子(未用于形成共价键的电子对)的分子。
如H2O和NH3中心原子上的孤对电子也要占据中心原子周围的空间,并参与互相排斥。
因而H2O 分子呈V型,NH3分子呈三角锥型。
(如图)课本P40。
[应用反馈]应用VSEPR理论判断下表中分子或离子的构型。
进一步认识多原子分子的立体结构。
[练习]:1、下列物质中,分子的立体结构与水分子相似的是A、CO2B、H2SC、PCl3D、SiCl42、下列分子的立体结构,其中属于直线型分子的是A、H2OB、CO2C、C2H2D、P43、写出你所知道的分子具有以下形状的物质的化学式,并指出它们分子中的键角分别是多少?①直线形②平面三角形③三角锥形④正四面体4、下列分子中,各原子均处于同一平面上的是A、NH3B、CCl4C、H2OD、CH2O5、下列分子的结构中,原子的最外层电子不都满足8电子稳定结构的是A、CO2B、PCl3C、CCl4D、NO26、下列分子或离子的中心原子,带有一对孤对电子的是A、XeO4B、BeCl2C、CH4D、PCl37、为了解释和预测分子的空间构型,科学家在归纳了许多已知的分子空间构型的基础上,提出了一种十分简单的理论模型——价层电子对互斥模型。
分子的空间结构
第1课时
◆教学目标
1. 知道分子的结构是可以测定的,红外光谱技术是测定物质结构的基本方法;能说明红外光谱等实验手段在物质结构研究中的应用。
2. 结合实例了解共价分子具有特定的空间结构,体会共价分子的多样性和复杂性。
能借助实物模型等建立对分子的空间结构的直观认识。
◆教学重难点
1.通过搭建模型类比微观电子对相互排斥,理解2、3、4对电子互相排斥时电子对在空间的形状。
2.理解电子对在空间的分布与分子形状的关联。
◆教学过程
一、新课导入
【科学史话】
我国科学家屠呦呦因成功提取青蒿素而获得2015年诺贝尔生理学或医学奖。
你了解青蒿素分子的组成和结构测定的方法吗?
从青蒿素的结构式中我们可以看到,青蒿素包含的原子多,原子连接关系复杂,还含有过氧键,醚键,酯基等官能团。
我国研究人员从1973年初开始测定青蒿素的组成与结构,研究工作于1976年基本结束,历时四年。
下面让我们一起看看科学家运用了怎样的手段与方法,测定出了这些肉眼看不见的分子结构。
二、讲授新课
一、分子结构的测定
1. 质谱
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,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。
研究人员利用高分辨质谱仪测定出青蒿素的相对分子质量为282.33。
元素分析结果表明,青蒿素分子中含有63.8%的C、7.9%的H和28.3%的O。
结合以上数据可推知,青蒿素的分子式为(C15H22O5)。
2. 红外光谱
有机物的同分异构现象是普遍且复杂的。
知道分子式后需要进一步知道其中含有怎样的官能团。
通过红外光谱的可以得到这一重要信息。
分子中的原子不是固定不动的,而是不断地振动着。
当一束红外线透过分子时,分子会吸收跟它的某些化学键的振动频率相同的红外线,再记录到图谱上呈现吸收峰。
这些吸收峰和化学键种类、振动方式是有对应关系的,利用这种关系,就可以分析出分子中含有的化学键和官能团信息。
【提问】未知物分子式为C2H6O,它的红外光谱如下图所示,那它是乙醇(CH3CH2OH)还是二甲醚(CH3OCH3)?
【讲解】从红外光谱中可以看出,分子中存在C-H、C-O、O-H三种键的振动吸收,据此可推测未知物分子中含有羟基。
故该分子式为C2H6O的未知物为乙醇CH3CH2OH 。
青蒿素分子的红外光谱在831 cm−1、881 cm−1、1115 cm−1和1745cm−1等处有特征吸收峰。
831 cm−1、881 cm−1和1115 cm−1处的吸收峰被科学家指认为过氧键的吸收峰。
1745cm−1处的吸收峰被科学家指认为酯基的吸收峰。
二、多样的分子空间结构
大多数分子是由两个以上原子构成的,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。
例如,三原子分子的空间结构有直线形和V形(又称角型)两种。
CO2呈直线形,而H2O呈V形,两个H-O的键角为105°。
四原子分子的空间结构有平面三角形和三角锥两种。
甲醛(CH2O)呈平面三角形,键角约120°;
NH3呈三角锥形,键角107°
五原子分子的空间结构有多种,最常见的是四面体形。
CH4键角109°28′,其结构式上加的虚线表明氢原子的几何关系。
对于更多原子组成的分子,他们的空间结构更为复杂和丰富,例如
分子空间结构与其稳定性有关。
例如,S8像顶皇冠,如果把其中一个向上的硫原子倒转向下,则不如皇冠式稳定;椅式C6H12比船式C6H12稳定。
三、价层电子对互斥模型
【交流分享】
通过上面对分子空间结构多样性和测定方法的介绍,大家还能提出怎样的问题?
1.CO2和H2O都是三原子分子,为什么CO2呈直线形而H2O呈V形?
2.CH2O和NH3都是四原子分子,为什么CH2O呈平面三角形而NH3呈三角锥形?
3.相同原子的分子空间结构不同,是什么因素决定了不同的结果?
4.人类测量、了解分子的空间结构有何意义?
5.把每个分子或离子都测定一遍,这样的工作量大到难以完成,是否有便捷的方法可以对它们的空间结构做出预测?
【思维启迪】
研究分子的空间结构有助于我们了解分子的性质,进而了解物质的宏观性质。
比如物质的溶解性,蛋白质精密的空间结构对于它发挥生理功能的影响等。
有一种比较简单的理论叫做价层电子对互斥模型(VSEPR),它可以用来预测分子的空间结构。
该理论的的核心观点为:
分子的空间结构是中心原子周围的“价层电子对”相互排斥的结果。
价层电子对是指分子中的中心原子与结合原子间的σ键电子对和中心原子上的孤电子对。
多重键只计算其中的σ键电子对,不计π键电子对。
【模型制作演示】
为什么CH4呈四面体而不是正方形?下面我们通过搭建模型的方式体会、验证。
将4个大小相同的气球系在一起,它会自动排列成什么形状?
四个气球会自动排列成为四面体的形状。
这是由于气球之间相互排斥,彼此要尽可能远离。
CH4中的四根C-H σ键是4对共用电子,电子对均为负电,彼此之间的排斥与气球的排斥类似,因此4对电子也彼此远离,最终CH4呈现出了最稳定的正四面体形。
【模型制作】
请大家运用手头的气球,变换气球的个数分别为2个和3个,观察它们会自然排列成怎样的空间结构。
【总结】
运用类比的方法,总计归纳价层电子对(气球)数量分别为2、3、4时,
电子对在空间的排列分布形状,完成下列表格。
【提问】(1)NH3为什么是三角锥形而不是平面三角形?
【讲解】N原子共5个价电子,其中3个单电子,与3个H形成3个σ键,还有一对孤对电子。
VSEPR中价层电子对除了共用的σ键电子对,还包含中心原子上的孤电子对。
【提问】(2)为什么在考虑分子形状时要先考虑中心孤对电子排斥,但是最终确定分子形状时又要将其略去?
【讲解】因孤对电子独属中心原子,而共用电子对共属于中心原子,它们均在中心原子的周围,它们之间的排斥是客观存在的。
分子形状描述的是组成分子的原子之间的几何学关系,与孤对电子无关。
事实上,在用仪器(如晶体X射线衍射)测定分子形状时,观察到的是原子之间的位置关系,观察不到孤对电子。
【提问】(3)CH4和NH3中中心原子的价电子对数均为4,为何H-C-H的键角为109°28′,而H-N-H的键角为107°?
【讲解】相比成键电子对受到左右两端带正电的原子核的吸引,而孤对电子只受到一端原子核的吸引。
相比之下,孤对电子对较“胖”一些,占据较大的空间;而成键电子对较“瘦”,占据较小的空间。
孤电子对与成键电子对之间的斥力也要大一些。
N上的孤电子对对成键电子对“挤压”的更厉害,使键角减小。
【模型制作】
请利用橡皮泥和牙签制作CH4和NH3的空间结构模型。
注意NH3中孤对电子的影响,正确表示分子中的键角。
与小组的同学分享交流你的成果。
三、课堂小结
1.分子的微观结构是丰富多彩的,分子的空间结构与其性质紧密相连。
2.科学家研究分子结构的典型特征(如共价键的振动),建立了系统的方法,通过诸多现代仪器可以测定分子结构。
3.红外光谱、晶体X射线衍射、质谱都是常用的研究分析手段。
4.价层电子对互斥模型认为分子的空间结构是中心原子周围的“价层电子对”相互排斥的结果。
价层电子对数量不同时,他们在空间最稳定的形状也不同。
2对为直线形,3对为平面三角形,4对为四面体形。
价层电子对中孤对电子在考虑分子形状时要略去。