分子结构和性质

第二节 分子的立体结构（3课时）

一、教材分析和教学策略 1.本节的内容体系、地位和作用

学生在化学2中所学习的化学键的初步知识上，知道了离子键和共价键的形成过程。在第二节的内容中，本节首先在第一节对第一节共价键的主要类型（σ键和π键）和特征，键参数??键能、键长和键角等知识的基础上，介绍了分子构复杂性进行了解释，并初步介绍了.起了承上启下的作用。

本节是第二章《分子结构与性质》的关键，中“化学键与物质的性质”这个主题。原子、四原子和五原子的立体结构，为什么这些分子有如此的空间结构，“思考与探究”等简单介绍了简单配合物的成键情况。

同时，重在逐步建立起与现代通过本节的学习，使学生预测物质的有关性质，逐步形 2（1

引导学生要充分利用联想质疑、活动探究、交流研讨等栏目，例如亲手搭建分子模型、用模型形象表示共价键的形成过程和预测分子或离子的空间结构，通过动手.动脑及交流达到调动大脑的积极性，深入理解新旧知识的联系，准确理解基本概念。本节的一个特点理论较深，应注重学习思想方法，再落实到具体的知识点，避免“只见树木，不见森林”，强化概念的自我构建的目的。 (2) 对有关知识应及时分析、归纳

列表比较三原子、四原子和五原子的立体结构，并引导学生充分利用利用价层电子对互斥理论杂化轨道理论来预测分子构型。通过将知识分析、对比、归纳，可以更好地区分概念，把握本质，认识知识之间的联系，从而形成知识规律。

用探究实验说明配合物的形成。 二、教学设计方案 （一）教学目标： 1、知识和技能

（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据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型； （4）配位键、配位化合物的概念 2、过程与方法

能用VSEPR团结协作能力、观察能力、分析能力、解决问题的能力。 3、情感、态度与价值观

使学生感受到：能从物质培养学生严谨认真的科学态度和空间,并预测物 1.

2.利用价层电子对互斥模型预测分子的立体结构 3.杂化轨道理论

4.配位键、配位化合物的概念 （三）教学难点： 1.分子的立体结构；

3.杂化轨道理论 （四）课时建议：3课时

（五） “活动与探究”项目实施安排

1、讨论：分子或离子的空间结构与价层电子对和中心原子结合的原子的关系。 2、参观、观看影像或资料：分子的结构模型和轨道杂化。 3、阅读与交流：红外光谱分析法。 4、查阅: (六)评价及建议

纸笔测试为主的方式；让学生运用所学知识解决实际问题。

更应重视对学生科学探究能力、使 （七）教学过程设计教学过程

[]：

[学生活动]阅读课本P37-40内容；观察一些典型分子的立体结构

[投影]展示CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4分子的球辊模型（或比例模型）；(见下页)

105 °

[

[

提出问题 ⑵同样三原子分子CO2和H2O，四原子分子NH []

1、讨论H、C、N、O原子分别可以形成几个共价键； 2.、写出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的电子式和结构式；

3、根据电子式、结构式描述CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的分子结构。 [归纳]1.

2.

[模型探究]

由CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的球辊模型，对照其电子式分类对比的方法，分析结构不同的原因。 [引导交流]

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]

二.价层电子对互斥模型

基本观点:分子中的价电子对----成键电子对和孤对电子由于相互排斥作用,尽可能趋向彼此远离，排斥力最小。

CH2O[

[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。

值得注意的是价层电子对互斥模型只能解释化合物分子的空间构形，却无法解释许多深层次的问题，如无法解释甲烷中四个 C?H的键长、键能相同及H?C ?H的键角为109  28′。因为按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个C ? H单键都应该是σ键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。 [理论分析]

个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的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个相同的sp3杂化轨道，夹角109  28

′ ，表示这4个轨道是由1

个s轨道和3个p轨道杂化形成的如下图所示：

资料在线:P50 鲍林的贡献

三.杂化轨道理论简介

一)例：CH422p2

sp3 杂化轨道

激发

sp3

sp3-s

每个杂化轨道占有原s原子轨道的成分。 = 10928

sp3轨道杂化形成示意图

分析:

1. 每一个杂化轨道的能量高于2s轨道能量而低于2p轨道能量；杂化轨道的形状也可以说介于s轨道和p轨道之间。

个顶点。这四个杂化轨道的未成对电子分别与氢原子的1s电子配对成键，这就形成了甲烷分子。

①形成分子时，由于原子间的相互作用，化就形成多少个杂化轨道。

②杂化轨道的电子云一头大，一头小，

可以使电子云重叠

使相互间的排斥能最小，故形成的键较稳定。成键后所形成的分子就具有不同的空间构型。 (二)sp2

sp2 杂化轨道

例：BF3 1s

2s2p

2p

2s

2s 2p2

2

1

2p

sp2

(三

例：Hg [Xe]5d106s2

6s

6p

6s 6

6p

sp-P

6p

2.杂化轨道的应用范围:

杂化轨道只应用于形成σ[学以致用]判断下列分子或离子中,NH4+、NH3、H2O 、CH2O 、

SO2 BeCl2、CO2

[思考与交流]

杂化轨道数=中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数

2.用VSEPR模型对HCN分子和CH2O分子的立体结构进行预测（用立体结构模型表示）；

3.写出这两种分子的中心原子的杂化类型； 4.分析这两种分子的π的键。

四. 配合物理论简介： [实验探究]

共用电子对由一个原子单方向提供给另一原子共用所形成的共价键。 （2） 表示

电子对给予体 电子对接受体

（3）条件：其中一个原子必须提供孤对电子。

[提问]举出含有配位键的离子或分子 举例：H3O+

NH4+

[过渡]什么是配位化合物呢？

[讲解]合物。

实验2-2 [Cu(NH3) 4]2+ ，其

结构简式为：

试写出实验中发生的两个反应的离子方程式？ Cu 2+ +2NH3 H2O= Cu（OH）2 ↓ +2 NH4+

232342蓝色沉淀 深蓝色溶液

[活动与探究] 实验：向试管中加入2mL5%的硫酸铜溶液，再逐滴加入浓氨水，振荡，观察。然后加酒精过滤，将得到的晶体分成三份溶于水，分别进行如下实验：（1）用pH试纸测定酸碱度（2）加入稀NaOH（3）加入BaCl2+HNO3溶液 通过实验探究，分析结论：

结论：溶液中没有NH3，没有Cu2+、但是却有SO42-2+ 和NH3形成了一种复杂的稳定离子。 实验2-3

Fe 3+ +SCN= [Fe (SCN) ]2+

硫氰酸根 血红色

[课堂小结] 依据板书

【例题精析】

【例题1】. ( ) A.每个碳原子的sp2π键 B.2p轨道形成大π键 C.σ键 D.2p轨道与其它形成σ键

sp2杂化轨道分别与两个碳原子和一个氢原子形成同时每个碳原子还有一个未参加杂化的2p轨道 ,他们均有一个未成对电子 2p轨道相互平行,以 “肩并肩”方式相互重叠,形成一个多电子的大∏键. 【答案】BC

【例题2】．试用杂化轨道理论分析为什么BF3的空间构型是平面三角形，而NF3是三角锥形的？

【解析】BF3中B的价电子结构为2s22p1，形成分子时，进行sp2杂化，三个sp2杂化轨道分别与三个F原子的p轨道成键，故BF3分子为平面三角形；NF3中的N

-

为孤对电子占有，另三个电子分别与F成键，故分子结构为三角锥型

【例题3】氮可以形成多种离子，如N3-、NH2-、N3-、NH4+、N2H5-等。已知N2H5-离子的形成过程类似于NH4+的形成过程，N2H5+在碱性溶液中生成电中性的分子和水。填写：

（1）该电中性分子的化学式为_________，电子式为_________，分子中所有原子是否共平面_________（填“是”或“否”）。 （2）N2H5+离子的电子式_______________。 （3）一个N3-共有电子数为________________。 【解析】（1）联系NH4+的形成过程：



NH3HNH4

又因为N2H5+H-和OH-结合而成。故N2H5+在碱性条件下推动H- N2H5OHN2H4H2O

N2H4

可看成NH2中一个H被H2N?NH2。

由于NH3H被-NH2取代后，每个N仍处在锥顶，且两个N

课堂练习:教材 作业 [教学反思]：

性有定性的认识，让学生从低的层次上手来学习，比较容易接受。同时在活动与探究中既锻炼了探究能力、实验能力、观察能力，同时也体现了学生相互合作、相互探讨的精神。在对课本实验进行改进的前提下，更易让学生理解配合物的内界与外界的知识。

2、整个教学里面教师要讲的内容并不多，只是一种引导，大部分环节均由学生自主完成。充分体现了新课程的“过程与方法”的教学目标。为学生提供主动参 3设计了教学用PPT演示文档，足,使学生对分子的空间构型,4选择了一道综合性较强的习题，而且进行了变化，同时考察了学生的应变能力。 附板书设计：

二.

:分子中的价电子对----成键电子对和孤对电子由于相互排斥作用,尽可能趋向彼此远离，排斥力最小。

把分子分成两大类：1.中心原子上的价电子都用于形成共价键。

2.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。

三1.(((2.杂化轨道数=中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数

四. 配合物理论简介 1、配位键

(1)概念:共用电子对由一个原子单方向提供给另一原子共用所形成的共价键。 (2)表示

电子对给予体 电子对接受体

（3）条件：其中一个原子必须提供孤对电子, 2.配位化合物

第二节 分子的立体结构（3课时）

一、教材分析和教学策略 1.本节的内容体系、地位和作用

学生在化学2中所学习的化学键的初步知识上，知道了离子键和共价键的形成过程。在第二节的内容中，本节首先在第一节对第一节共价键的主要类型（σ键和π键）和特征，键参数??键能、键长和键角等知识的基础上，介绍了分子构复杂性进行了解释，并初步介绍了.起了承上启下的作用。

本节是第二章《分子结构与性质》的关键，中“化学键与物质的性质”这个主题。原子、四原子和五原子的立体结构，为什么这些分子有如此的空间结构，“思考与探究”等简单介绍了简单配合物的成键情况。

同时，重在逐步建立起与现代通过本节的学习，使学生预测物质的有关性质，逐步形 2（1

引导学生要充分利用联想质疑、活动探究、交流研讨等栏目，例如亲手搭建分子模型、用模型形象表示共价键的形成过程和预测分子或离子的空间结构，通过动手.动脑及交流达到调动大脑的积极性，深入理解新旧知识的联系，准确理解基本概念。本节的一个特点理论较深，应注重学习思想方法，再落实到具体的知识点，避免“只见树木，不见森林”，强化概念的自我构建的目的。 (2) 对有关知识应及时分析、归纳

列表比较三原子、四原子和五原子的立体结构，并引导学生充分利用利用价层电子对互斥理论杂化轨道理论来预测分子构型。通过将知识分析、对比、归纳，可以更好地区分概念，把握本质，认识知识之间的联系，从而形成知识规律。

用探究实验说明配合物的形成。 二、教学设计方案 （一）教学目标： 1、知识和技能

（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据杂化轨道理论判断简单分子或离子的构型； （4）配位键、配位化合物的概念 2、过程与方法

能用VSEPR团结协作能力、观察能力、分析能力、解决问题的能力。 3、情感、态度与价值观

使学生感受到：能从物质培养学生严谨认真的科学态度和空间,并预测物 1.

2.利用价层电子对互斥模型预测分子的立体结构 3.杂化轨道理论

4.配位键、配位化合物的概念 （三）教学难点： 1.分子的立体结构；

3.杂化轨道理论 （四）课时建议：3课时

（五） “活动与探究”项目实施安排

1、讨论：分子或离子的空间结构与价层电子对和中心原子结合的原子的关系。 2、参观、观看影像或资料：分子的结构模型和轨道杂化。 3、阅读与交流：红外光谱分析法。 4、查阅: (六)评价及建议

纸笔测试为主的方式；让学生运用所学知识解决实际问题。

更应重视对学生科学探究能力、使 （七）教学过程设计教学过程

[]：

[学生活动]阅读课本P37-40内容；观察一些典型分子的立体结构

[投影]展示CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4分子的球辊模型（或比例模型）；(见下页)

105 °

[

[

提出问题 ⑵同样三原子分子CO2和H2O，四原子分子NH []

1、讨论H、C、N、O原子分别可以形成几个共价键； 2.、写出CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的电子式和结构式；

3、根据电子式、结构式描述CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的分子结构。 [归纳]1.

2.

[模型探究]

由CO2、H2O、NH3、CH2O、CH4的球辊模型，对照其电子式分类对比的方法，分析结构不同的原因。 [引导交流]

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]

二.价层电子对互斥模型

基本观点:分子中的价电子对----成键电子对和孤对电子由于相互排斥作用,尽可能趋向彼此远离，排斥力最小。

CH2O[

[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。

值得注意的是价层电子对互斥模型只能解释化合物分子的空间构形，却无法解释许多深层次的问题，如无法解释甲烷中四个 C?H的键长、键能相同及H?C ?H的键角为109  28′。因为按照我们已经学过的价键理论，甲烷的4个C ? H单键都应该是σ键，然而，碳原子的4个价层原子轨道是3个相互垂直的2p轨道和1个球形的2s轨道，用它们跟4个氢原子的1s原子轨道重叠，不可能得到四面体构型的甲烷分子。 [理论分析]

个氢原子形成甲烷分子时，碳原子的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个相同的sp3杂化轨道，夹角109  28

′ ，表示这4个轨道是由1

个s轨道和3个p轨道杂化形成的如下图所示：

资料在线:P50 鲍林的贡献

三.杂化轨道理论简介

一)例：CH422p2

sp3 杂化轨道

激发

sp3

sp3-s

每个杂化轨道占有原s原子轨道的成分。 = 10928

sp3轨道杂化形成示意图

分析:

1. 每一个杂化轨道的能量高于2s轨道能量而低于2p轨道能量；杂化轨道的形状也可以说介于s轨道和p轨道之间。

个顶点。这四个杂化轨道的未成对电子分别与氢原子的1s电子配对成键，这就形成了甲烷分子。

①形成分子时，由于原子间的相互作用，化就形成多少个杂化轨道。

②杂化轨道的电子云一头大，一头小，

可以使电子云重叠

使相互间的排斥能最小，故形成的键较稳定。成键后所形成的分子就具有不同的空间构型。 (二)sp2

sp2 杂化轨道

例：BF3 1s

2s2p

2p

2s

2s 2p2

2

1

2p

sp2

(三

例：Hg [Xe]5d106s2

6s

6p

6s 6

6p

sp-P

6p

2.杂化轨道的应用范围:

杂化轨道只应用于形成σ[学以致用]判断下列分子或离子中,NH4+、NH3、H2O 、CH2O 、

SO2 BeCl2、CO2

[思考与交流]

杂化轨道数=中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数

2.用VSEPR模型对HCN分子和CH2O分子的立体结构进行预测（用立体结构模型表示）；

3.写出这两种分子的中心原子的杂化类型； 4.分析这两种分子的π的键。

四. 配合物理论简介： [实验探究]

共用电子对由一个原子单方向提供给另一原子共用所形成的共价键。 （2） 表示

电子对给予体 电子对接受体

（3）条件：其中一个原子必须提供孤对电子。

[提问]举出含有配位键的离子或分子 举例：H3O+

NH4+

[过渡]什么是配位化合物呢？

[讲解]合物。

实验2-2 [Cu(NH3) 4]2+ ，其

结构简式为：

试写出实验中发生的两个反应的离子方程式？ Cu 2+ +2NH3 H2O= Cu（OH）2 ↓ +2 NH4+

232342蓝色沉淀 深蓝色溶液

[活动与探究] 实验：向试管中加入2mL5%的硫酸铜溶液，再逐滴加入浓氨水，振荡，观察。然后加酒精过滤，将得到的晶体分成三份溶于水，分别进行如下实验：（1）用pH试纸测定酸碱度（2）加入稀NaOH（3）加入BaCl2+HNO3溶液 通过实验探究，分析结论：

结论：溶液中没有NH3，没有Cu2+、但是却有SO42-2+ 和NH3形成了一种复杂的稳定离子。 实验2-3

Fe 3+ +SCN= [Fe (SCN) ]2+

硫氰酸根 血红色

[课堂小结] 依据板书

【例题精析】

【例题1】. ( ) A.每个碳原子的sp2π键 B.2p轨道形成大π键 C.σ键 D.2p轨道与其它形成σ键

sp2杂化轨道分别与两个碳原子和一个氢原子形成同时每个碳原子还有一个未参加杂化的2p轨道 ,他们均有一个未成对电子 2p轨道相互平行,以 “肩并肩”方式相互重叠,形成一个多电子的大∏键. 【答案】BC

【例题2】．试用杂化轨道理论分析为什么BF3的空间构型是平面三角形，而NF3是三角锥形的？

【解析】BF3中B的价电子结构为2s22p1，形成分子时，进行sp2杂化，三个sp2杂化轨道分别与三个F原子的p轨道成键，故BF3分子为平面三角形；NF3中的N

-

为孤对电子占有，另三个电子分别与F成键，故分子结构为三角锥型

【例题3】氮可以形成多种离子，如N3-、NH2-、N3-、NH4+、N2H5-等。已知N2H5-离子的形成过程类似于NH4+的形成过程，N2H5+在碱性溶液中生成电中性的分子和水。填写：

（1）该电中性分子的化学式为_________，电子式为_________，分子中所有原子是否共平面_________（填“是”或“否”）。 （2）N2H5+离子的电子式_______________。 （3）一个N3-共有电子数为________________。 【解析】（1）联系NH4+的形成过程：



NH3HNH4

又因为N2H5+H-和OH-结合而成。故N2H5+在碱性条件下推动H- N2H5OHN2H4H2O

N2H4

可看成NH2中一个H被H2N?NH2。

由于NH3H被-NH2取代后，每个N仍处在锥顶，且两个N

课堂练习:教材 作业 [教学反思]：

性有定性的认识，让学生从低的层次上手来学习，比较容易接受。同时在活动与探究中既锻炼了探究能力、实验能力、观察能力，同时也体现了学生相互合作、相互探讨的精神。在对课本实验进行改进的前提下，更易让学生理解配合物的内界与外界的知识。

2、整个教学里面教师要讲的内容并不多，只是一种引导，大部分环节均由学生自主完成。充分体现了新课程的“过程与方法”的教学目标。为学生提供主动参 3设计了教学用PPT演示文档，足,使学生对分子的空间构型,4选择了一道综合性较强的习题，而且进行了变化，同时考察了学生的应变能力。 附板书设计：

二.

:分子中的价电子对----成键电子对和孤对电子由于相互排斥作用,尽可能趋向彼此远离，排斥力最小。

把分子分成两大类：1.中心原子上的价电子都用于形成共价键。

2.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。

三1.(((2.杂化轨道数=中心原子孤对电子对数＋中心原子结合的原子数

四. 配合物理论简介 1、配位键

(1)概念:共用电子对由一个原子单方向提供给另一原子共用所形成的共价键。 (2)表示

电子对给予体 电子对接受体

（3）条件：其中一个原子必须提供孤对电子, 2.配位化合物