本站QQ客服在线 |
视频标签：分子的立体构型
所属栏目：高中化学优质课视频
视频课题：人教版高中化学选修三第二章第二节分子的立体构型-乌
教学设计、课堂实录及教案：人教版高中化学选修三第二章第二节分子的立体构型-乌鲁木齐市第二中学
第二节 分子的立体构型
(第1课时)
一、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
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 难 点：价层电子对互斥理论 二、教学步骤、内容
【引入】我们前面一起学习了构成分子的共价键的相关知识，这节课我们一起来学习分子在三维空间的结构特征，也就是分子的立体构型。请同学们阅读教材35页，找出什么是分子的空间构型。
【资料展示】老师在这里收集了一些常见分子的三维模型，我们一起来看看。
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°，白磷的空间结构：磷原子位于正四面体的体心处，键角为60°，氨气分子为三角锥形，
甲醛分子为平面三角形结构。甲烷分子为正四面体结构。
我们能明显的感受到，随着构成分子的原子个数增加，分子的空间构型呈现出越来越复杂的趋势。
教材的第35和36页展示了许多常见的分子空间构型特征，请大家阅读教材，填写表格，老师请两位同学在黑板上写出这几种物质的电子式。 【多媒体展示】
【讲】这些分子的空间构型是如何获得的呢？教材37页的科学视野中向大家介绍了一种分子立体构型的测定方法：红外光谱分析。
分子中的原子不是固定不动的，而是不断地振动着的。所谓分子立体结构其实只是分子中的原子处于平衡位置时的模型。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。通过计算机模拟，可以得知各吸收峰是由哪一个化学键、哪种振动方式引起的，综合这些信息，可分析出分子的立体结构。
【问】这种方法非常高效，但里离我们有点远，大家接触这种大型仪器的机会很少，那么，有没有什么简单的方法，能够迅速预测一些简单常见的分子的立体构型呢？
【讲】要想预测分子的空间构型，我们首先要了解影响分子空间构型的因素有哪些。在这节课刚开始的时候，我们一起欣赏了许多分子的空间模型图，当时我们有个明显感受，那就是分子空间构型的复杂程度和形成分子的原子个数正相关。 所以我们可以得到结论：影响分子空间构型的第一个因素，是与中心原子结合的原子个数。
【讲】如果把σ键视作骨骼，那么π键可以看作为皮肉，事实上，我们可以简单认为中心原子与其它原子首先通过σ键结合在一起，那么，与中心原子结合的原子有几个，这个分子中就有多少σ键。
【问】知道分子中的σ键个数就能预测分子的空间构型了吗？我们来一起看看C02 和H2O，这两个分子都是三原子分子，与中心原子结合的原子都为两个，但C02是直线型分子，而H2O是”V”字型的。问题出在哪里呢？请同学们注意观察这两个分子的电子式，有什么明显的区别，C02的中心原子周围无孤电子对。而H2O 的中心原子周围有两对孤电子对。
【讲】所以，中心原子周围所含的孤电子对数也会影响到分子的空间构型。 同时考虑这两个因素的影响，预测分子空间构型的方法，被称作价层电子对互斥模型，简称VSEPR（Valence Shell Electron Pair Repulsion）模型。【讲】运用VSEPR模型预测分子的空间构型包括两个步骤： 1）首先是计算分子中心原子的价层电子对数目=σ电子对数
2）然后计算中心原子包含的孤电子对数目=½(Ａ原子价电子数±离子电荷数 －与中心原子结合的原子数目×该原子最多能接受的电子) 3）最后计算价层电子对数=σ电子对数+孤电子对数目
【讲】中心原子的价层电子对数目与分子的空间构型有如下关系：
【讲】我们以甲烷为例：
甲烷分子的σ电子对数=4，孤电子对数=½(4 －4×1)=0； 则甲烷分子的价层电子对数=4+0=4；
对照表格，可知甲烷分子的空间构型为四面体，与甲烷分子的实际空间构型一致。 【问】为什么分子的空间构型与中心原子的价层电子对数呈上述关系？我么还以甲烷为例。我们看甲烷的结构式，看起来是个平面正方形，对称度很高，看起来也很和谐，为什么甲烷分子实际空间构型却是正四面体。我们通过一个小实验来分析一下。
【演示】取四个圆气球，视作为甲烷分子的四个氢原子，将气球扎起来，抛向空中，气球自发得形成正四面体结构。
【问】为什么会这样呢？我们观察一下，气球之间是相互挤压排斥的。现在我们把目光放回到价层电子对互斥理论上。我们看看这个概念：
价层电子对 互斥理论
有两个关键词，价层电子对数，互斥，两个化学键互斥会形成怎样的结果呢？是
彼此间夹角更大，还是更小呢？显然，互斥的结果是化学键的夹角更大。正四面体结构中C-H键的夹角为109°28′，平面正方形结构中C-H键的夹角为90°，显然前者更稳定。
【讲】下面我们来讨论分子的理论空间模型与实际空间模型的关系。请同学们运用刚才所学VSEPR理论分析并填表。
【结论】 中心原子无孤对电子，其分子立体结构与VSEPR模型相同。
【结论】中心原子有孤对电子，其分子立体结构为VSEPR模型略去孤对电子占据位置后的立体结构。
【牛刀小试】请同学们运用今天所学，预测下列分子或离子的空间构型。
【讲】如果讨论的是离子，则应加上或减去与离子电荷相应的电子数。如PO43-中P原子价层电子数就加上3，而NH4＋ 中N原子的价层电子数应减去1 【小结】这节课我们一起学习了价层电子对互斥理论，用于预测分子的空间构型，中心原子的价层电子对数与分子的空间构型存在以下关系。
中心原子无孤对电子，其分子立体结构与VSEPR模型相同。
中心原子有孤对电子，其分子立体结构为VSEPR模型略去孤对电子占据位置后的立体结构。
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
