1、物质结构与性质 第二章 第二节分子空间结构1.以学习者身份与学生教学相长，更容易体会从“新”知到落实过程中的障碍点。2.以终为始，从输出的角度审视和体会输入的核心和重点。备课过程中先参阅高考样题，教材书后习题再阅读教材，课标对应内容及说明。3.在多种辅助资源中（国家中小学课程资源，教参，大学教材）化繁就简，清晰捕捉和梳理教学内容的逻辑主线，方可在课堂教学的呈现方式中灵活选择和驾驭。课 前个人体会课 前(2020.全国卷 .11题节选)磷酸根离子的空间构型为 ，其中P的价层电子对数为 、杂化轨道类型为(2020.全国卷 .11题节选)有机碱CH3NH3+中，N原子的杂化轨道类型是 (2020.全
2、国卷 .11题节选)氨硼烷在催化剂作用下 水解释放氢气： 3NH3BH3+6H2O3NH4+B3O63-+9H2B3O63-，在该反应中，B原子的杂化轨道类型由 变为课 前课程标准结合实例了解，共价分子具有特定的空间结构，并可运用相关理论和模型进行解释和预测。知道分子的结构可以通过波谱，晶体X射线衍射等技术进行测定。课 前 教学内容第二节 分子的空间结构1.分子结构的测定2.多样的分子空间结构3.价层电子对互斥模型4.杂化轨道理论简介高中化学学科教学指导意见课 前结合甲烷等实例了解共价分子具有特定的空间结构，知道分子的结构可以通过波谱等技术进行测定。能运用价层电子对互斥模型预测简单分子或离子的
3、空间结构。能运用杂化轨道理论解释典型分子的空间结构。教学目标本节教学重点：1.应用价层电子对互斥模型预测简单分子或离子的空间结构。2.应用杂化轨道理论解释分子的空间结构，判断中心原子杂化轨道类型。本节教学难点：中心原子的孤电子对数目的计算。高中化学学科教学指导意见课 前知识生长线旧知：甲烷，氨气，乙烯，乙炔等分子的空间结构和键角。通过原子轨道重叠形成共价键， 因成建轨道的方向性而导致共价键具有方向性。共价键的方向性决定了分子具有空间结构。在多原子分子中两个相邻化学键的夹角叫键角。键长、键角用于描述分子的空间结构。承上 如何测定和预测分子的空间结构。启下： 为什么分子呈现不同空间结构新知： 判断
4、分子极性等课 前课 前课时安排第一课时 介绍价层电子对互斥模型 价层电子对计算利用价层电子对互斥模型预测分子空间结构第二课时 介绍杂化轨道理论第三课时 判断中心原子杂化轨道类型引入新课建构模型理解规则模型应用从分子空间结构多样性抛出问题通过CH4气球正四面体模型，构建互斥概念通过改变电子对数目，构建VSEPR模型通过明确研究对象-简单共价分子（存在中心原子的多原子分子），界定VSEPR使用范围识别中心原子如何计算中心原子的价层电子对数目应用VSEPR模型预测不同类别分子或离子的空间结构通过实例讨论得出求算中心原子孤电子对数的公式价层电子对互斥模型课 前课 前突破相关的几个迷思概念 1)中心原子
5、成键时可以不受八电子限制：中心原子形成的共价键数与原子的价层轨道数及价电子数有关，多数原子在形成分子时已经 成对的电子可能会被激发到能量较高的p轨道或d轨道上，从而形成更多的价层轨道。文献：李保山， 教材中价层电子对互斥理论的问题探讨 ，大学化学，2020-12 2) 价层电子对彼此排斥（一说静电斥力，一说泡利斥力），尽可能地远离，最终形成高度对称的空间排布结构。 3) 对于一些简单的共价分子(ABn)，其中A为中心原子，B为周围原子也称配位原子或端位原子。识别中心原子的方法，一是根据分子式或结构式，该原子连接两个或两个以上原子，一般就属于中心原子，对于只连一个原子的端位原子，就不是中心原子。
6、有机物如CH4中氢肯定不是中心原子，它只能形成 一个键，永远在端点上。一个分子中可能有多个中心原子，如甲醇中碳、氧均可看作中心原子。二是根据电负性。电负性较小的原子一般位于中心，电负性大的一般位于端位，比如一氧化二氮中的中心原子为氮原子，而非氧原子。 5) VSEPR之所以只用于主族元素（尤其高中阶段）,不适用于过渡金属化合物构型的预 测，是因为 d 轨道参与成键后，其中心原子杂化轨道与常见的 p 轨道参与形成的杂 化轨道不同，据相应的量子计算，为满足 d 轨道最大程度地参与成键，杂化轨道的形 状易产生畸变形成不规则的构型。4 ) 对于中心原子A与配位原子B之间形成的键是在键头碰头重叠后肩并肩
7、形成的， 所以键的存在像以一定角度“依附”于成建的键，因此对分子骨架结构的影响较 小，所以在计算中心原子价层电子对时中心原子的键并不计入。可红外，晶体X衍射等实验手段测得（构成分子的原子几何学关系和形状）多样性 CH4 NH3 H2O CO2键角： 109 。28、 107 。 105 。 180 。 可通过模型预测价层电子对 互斥 模型（ VSEPR ）n=中心原子 电子对中心原子孤电子对 ABn排斥，最大程度的远离形成平衡作用力从而能量最低，最稳定价层电子对 数价层电子对几何分布 4四面体形 3平面三角形 2直线形计算方法（A的价电子数-A参与成键的电子数)/2（A的价电子数-B原子数B原
8、子最多能接受电子数)/2举例法【e-A最外n（8-e-B最外）】/2第一课时分子空间结构+课 上中心原子周围原子注：价层电子对数为1时，为双原子分子，不存在中心原子，也不存在键角，一般不计入VSEPR模型。第一课时课 上为什么四面体比平面四边形更稳定？为什么四面体位阻更小？若用气球模拟甲烷分子，什么导致产生所谓的“位阻”？最稳定的空间构型，气球间彼此的夹角特点？师生位阻小气球所成角度更大角度最大由氢原子间斥力修正为价层电子对间斥力VSEPR:中心原子周围-价层电子对数目(高中只要求2-4对) 中心原子周围- 价层电子对空间分布状态-键角最大原则果：最稳定 因：最小斥力-最大程度的远离-最大的键
9、角-空间对称分布（构成分子的原子几何学关系和形状）多样性 CH4 NH3 H2O CO2键角： 109 。28、 107 。 105 。 180 。 可通过模型预测价层电子对互斥 模型（ VSEPR ）排斥，最大程度的远离，角度最大形成平衡作用力从而能量最低，最稳定第一课时分子空间结构课 上价层电子对 数价层电子对几何分布 4四面体形 3平面三角形 2直线形可红外，晶体X衍射等实验手段测得中心原子电子对中心原子孤电子对 ABn第一课时+课 上中心原子周围原子中心原子A用于与n 个B所成的共价键键数成键后B一定满足8（H-2）电子结构n 每个B成的共价键所提供电子数n （8-e-B最外）等于NF
10、3中心原子价电子数54中心原子参与成键电子数3周围原子参与成键电子数3（8-7）42(8-6)中心原子孤电子对（5-3）2（4-4）2n =价层电子对问：N2为什么形成共价三键N N？O=C=O价层电子对 互斥 模型（ VSEPR ）n=电子对孤电子对 ABn计算方法（A的价电子数-A参与成键的电子数)/2（A的价电子数-B原子数B原子最多能接受电子数)/2举例法e-A最外n（8-e-B最外）/2第一课时+课 上中心原子周围原子成键后周围原子B一定满足8电子结构NH3价层电子对 数价层电子对几何分布 4四面体形 VSEPR讨论NH3的VSEPR模型？是否与NH3分子空间结构一致？为什么？第二课
11、时电子对 ABn+孤电子对价层电子对-构成分子的原子几何学关系和形状分子空间结构NH3分子空间结构三角锥形 键角107 。讨论NH3键角为什么小于109 。28、 ？相 比键电 子云 受 双核 的吸 引 ， 孤 电 子对 的 电子 云 只 受 单 核 吸 引 ，孤电子对距中心原子近， 所 以 电子 云 要 “ 胖 ” 一 些 ， 对其 他 电 子云 的 斥 力 也要 大 一 些 （对相邻的键电子对具有较大的排斥力）。 故 具有 中 心 原子 孤 电 子 对 越 多 ， 键间 的 键角 便 越小。NH3第二课时第二课时VSEPR分子空间结构略去孤对电子四面体形平面三角形直线形实例分子式类型四面体
12、形三角锥形V形 平面三角形 V形 直线形CH4NH3H2OBF3SO2CO2AB4AB3AB2AB3AB2AB20对1对2对0对1对0对课 上孤电子对 电子对价层电子对VSEPR分子空间结构CO2CH4CH2ONH4+CO32-BF3O3 ( oo2)SO24-2 (8-6)/24-4 (2-1)/24-(2 1+1 2)/2H2ONH36-2 (2-1)/25-3 (2-1)/2(5-1) -4 (2-1)/2(4+2) -3(8-6)/23-3(8-7)/26-2 (8-6)/26-2 (8-6)/24- 1 -1(8-5)/2或4- 1 - 1 3/2CH CH*243234332220
13、+2=20+4=40+3=32+2=41+3=40+4=40+3=30+3=31+2=31+2=30+2=220+2=2直线形正四面体形平面三角形V形（105 。）三角锥形（107 。）正四面体形平面三角形平面三角形V形（小于120 。 ）V形（小于120 。 ）直线形直线形（180 。 ）正四面体形（109 。28、 ）平面三角形（约120 。 ）四面体形四面体形正四面体形（109 。28、 ）平面三角形（120 。 ）平面三角形（120 。 ）平面三角形平面三角形直线形（180 。 ）缺电子分子超价分子可变形处理分子无孤对电子分子有孤对电子分子离子课 上结构式角度电子数角度AB4AB3AB
14、2分子空间结构孤电子对数分子式类型0对1对0对0对1对或2对正四面体形三角锥形平面三角形V形直线形课 上第二课时第三课时杂化轨道特点实例正四面体形键长相等键角相等CH41.在多原子分子中，中心原子杂化，周围原子一般不杂化。（双原子分子不杂化）2.能量相近的轨道方可杂化。3.杂化前后，轨道数目不变，轨道的方向，形状改变。课 上NH3H2O三角锥形V形实例C2H4课 上C2H2课 上直线形杂化轨道解释分子空间结构键电子对孤电子对中心原子和周围原子的空间几何关系决定决定价层电子对VSEPR432sp3sp2sp由价层电子对和VSEPR，确定杂化轨道类型四面体形 平面三角形 直线形价层电子对数分子空间
15、结构略去孤对电子432实例分子式类型四面体形三角锥形V形 平面三角形 V形 直线形CH4NH3H2OBF3SO2CO2AB4AB3AB2AB3AB2AB20对1对2对0对1对0对杂化轨道类 型sp3sp2sp由分子空间结构，确定杂化轨道类型课 上由分子空间结构，确定杂化轨道类型硼的简单氢化物不能游离存在，常倾向于形成下图分子，则B原子的杂化方式为_课 上sp3分子式类 型AB4AB3AB2分子空间结 构杂化轨道类 型孤电子对 数正四面体形三角锥形平面三角形V形直线形0对sp3sp2sp0对1对sp30对sp21对2对sp3由孤电子对，确定杂化轨道类型课 上中心原子杂化轨道类型分子或离子孤电子对
16、数价层电子对数VSEPR理想模型VSEPR理想模型名称分子或离子的空间结构分子或离子的空间结构名称CO2SO2CO32-NH4+BeCl2BF3NH3SO42-H2OCH2O课 上由键角，确定杂化轨道类型有局限性由结构代换，确定杂化轨道类型B(OH)3与BF3构成相似，为sp2杂化课 上需关注学生易混乱的几个知识细节明确价层电子对不是价层电子数的1/2。明确电子对数是由周围原子数决定的（即不包括中心原子与周围原子所成键），但计算中心原子的孤电子对时，中心原子所成 和键电子需都被中心原子价电子数减去。如：CO 2 孤电子对 4-2(8-6)/2VSEPR与分子空间结构是否相同由中心原子的孤电子对
17、决定。VSEPR是经验规律，杂化轨道理论是后验理论，只解释分子空间结构，不预测。注意表达的准确性：“形”“锥”“四面体”“正四面体”。课 后教学实施建议2. 学生的讨论是学生自我知识系统生成的外显，讨论的进展传达了学生知识进阶的速度，教师只要跟随点拨即可。避免了教师纯粹讲授时，由于缺乏学生反馈，导致教师自嗨，而学生理解的半生不熟。课 后1.进行价层电子对互斥模型教学时，建议采用分段的教学方法。先整体后局部，即先介绍VSEPR模型，然后再学习价层电子对数目的计算，分散重点和难点，使学生易于判断自己对于知识内容的掌握情况，即使出现不能良好建立新知识体的情况，也便于针对性的查缺补漏，做到“段段清”。
18、教学实施建议3.在概念教学中，通过先举实例后提取概念内核的方式来搭建认知台阶有利于教学的推进，减弱学生的畏难心理。课 后4.由于在具体习题题目中，往往基于已知的分子式或结构式信息，对分子空间结构和杂化轨道类型进行判断，因此建议加强通过分子式通式ABn进行分子空间结构和杂化轨道判断的教学,并训练学生从不同角度能直接对应出子空间结构和杂化轨道类型。谢谢看观谢谢看观谢谢看观欢迎正指价层电子对 数价层电子对几何分布 4四面体形 3平面三角形 2直线形（ VSEPR ）VSEPR模型是否等同于ABn分子空间结构？第二课时AB4AB3AB2电子对 ABn+孤电子对价层电子对-构成分子的原子几何学关系和形状
19、分子空间结构H2ONH3VSEPR略去孤电子对分子空间结构第二课时确定ABn 中心原子计算A的最外层孤电子对计算A的价层电子对第二课时可红外，晶体X衍射等实验手段测得（构成分子的原子几何学关系和形状）多样性 CH4 NH3 H2O CO2键角： 109 。28、 107 。 105 。 180 。 可通过模型预测价层电子对互斥 模型排斥，最大程度的远离形成平衡作用力从而能量最低，最稳定第一课时分子空间结构课 上为什么四面体比平面四边形更稳定？斥力的提供者是谁？何时才是最稳定的状态？孤电子对 电子对价层电子对VSEPR分子空间结构CO2CH4CH2ONH4+CO32-BF3O3 ( oo2)SO
20、24-2 (8-6)/24-4 (2-1)/24-(2 1+1 2)/2H2ONH36-2 (2-1)/25-3 (2-1)/2(5-1) -4 (2-1)/2(4+2) -3(8-6)/23-3(8-7)/26-2 (8-6)/26-2 (8-6)/24- 1 -1(8-5)/2或4- 1 - 1 3/2CH CH*243234332220+2=20+4=40+3=32+2=41+3=40+4=40+3=30+3=31+2=31+2=30+2=220+2=2直线形正四面体形平面三角形V形（105 。）三角锥形（107 。）正四面体形平面三角形平面三角形V形（小于120 。 ）V形（小于120 。 ）直线形直线形（180 。 ）正四面体形（109 。28、 ）平面三角形（约120 。 ）四面体形四面体形正四面体形（109 。28、 ）平面三角形（120 。 ）平面三角形（120 。 ）平面三角形平面三角形直线形（180 。 ）缺电子分子超价分子可变形处理分子无孤对电子分子有孤对电子分子离子课 上结构式角度8电子角度第二课时VSEPR分子空间结构略去孤对电子四面体形平面三角形直线形实例分子式类型四面体形三角锥形V形 平面三角形 V形 直线形CH4NH3H2OBF3SO2CO2AB4AB3AB2AB3AB2AB20对1对2对0对1对0对课 上
