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视频标签：分子的立体构型
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视频课题：人教版高中化学选修3《物质结构与性质》第二章第二节分子的立体构型第一课时-四川省优课
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分子的立体构型 （第1课时）
【教材分析】
本节课选自人教版高中化学选修3《物质结构与性质》第二章第二节分子的立体构型第一课时。本节课是学生在学习了共价键的基础上为进一步解释分子的立体构型而学习“价层电子对互斥理论”，并以此理论为基础认识几种常见分子的立体构型，用VSEPR模型预测简单分子或离子的立体结构。本节课的学习将更有利于学生正确认识分子构型，进一步体会物质结构与性质的内在联系。
【学情分析】
学生在第一节中已经学习了核外电子排布和共价键的相关知识，这些都为本节课的学习打下知识基础。但是分子的立体构型和“价层电子对互斥理论”较为抽象，学生的学科思维较为生疏，因此在本节课的教学中教师要充分利用模型、图片、讨论等多种形式引导学生完成本节课的学习。
【教学目标】
知识与技能：1.正确理解价层电子对互斥理论
2.学会运用价层电子对互斥理论预测分子（离子）的立体构型 过程与方法：1.通过探究分子的立体构型，培养空间想象能力
2.通过价层电子对互斥理论的学习，提升化学理论素养 情感态度价值观：1.体验科学探究的乐趣
2.培养独立思考、积极进取的精神和严谨的科学态度
【重难点】
重点：1.常见分子的立体构型 2.价层电子对互斥理论 难点：价层电子对互斥理论
【教学设计】
引课 三个活动元 小结
活动三：感受分子的立体构型
活动一：探秘分子的立体构型
活动二：理解价层电子对互斥理论
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【引课】由反应停事件引课
正如PPT上所展示的，分子的构型丰富多彩，千变万化。分子是微观的，我们肉眼看不到分子的构型，但它却与我们生活息息相关。
给大家讲一个故事，有关反应停事件：1956年上市的一种名为沙利度胺的镇静剂，它对减轻妇女怀孕早期出现的恶心、呕吐等反应有非常有效的作用。但当时由于孕妇服用了该药物，在美国日本等地诞生了12000多例像海豚一样的婴儿，这种婴儿手脚比正常人短，甚至没有手脚。为什么一种镇定剂能带来如此严重的后果呢？后来人们发现，在这种镇静剂的使用过程中出现了另一种跟它分子式相同，但立体构型非常相似的分子，这种结构的分子就是导致婴儿畸形的罪魁祸首！由此可以看到，分子的立体构型对其性质有着很大的影响。
提问：那如何确定分子的立体构型呢？通过本节课的学习，希望我们能共同解答这个问题！
【活动一】 探秘分子的立体构型
1.运用气球模型感知电子对的互斥 ★探秘CH4的分子构型
问题一、CH4是什么立体构型的分子？
学生拼模型：我先介绍模型的使用方法，让学生拼出CH4的球棍模型，并分析这个模型所代表的含义，同时回答CH4是正四面体形分子。 问题二、CH4是正四面体构型的本质原因是什么？
提问：为什么CH4的立体构型是正四面体形而不是平面正方形呢？学生写出CH4
的电子式。
提问：在CH4分子内一共有多少对共用电子对？学生回答：4对。 提问：这4对共用电子对之间存在什么作用力？学生回答：排斥力。 提问：这4对共用电子对相互排斥的结果是什么？学生思考 那我们先用气球模型来感受一下！
气球模型演示：我们用这个气球模型（正四面体形）代表CH4，C位于这个模型的中间，每个气球代表C、H形成的共用电子对。如果CH4是平面正方形，那它能稳定存在吗？我展示平面正方形的气球模型，并让学生轻轻晃动气球，可以看到平面构型被破坏，取而代之的是正四面体形。让另一位学生晃动正四面体形的气球模型，它不会重新回到平面正方形，依然保持正四面体的结构。
提问：以上现象说明了什么？学生回答：说明CH4的平面正方形结构没有正四面体结构稳定。
提问：为什么正四面体形更稳定呢？是什么作用力使得CH4以正四面体形结构稳定存在？讲：气球之所以由平面正方形变为正四面体形，是因为气球之间会（略停顿，让学生思考）互相（这里也可以略停顿，让学生思考）排挤（或排斥）。
提问：这类似于共用电子对之间的什么作用力？学生回答：排斥力。 提问：要使CH4处于一种最稳定的状态，电子对之间的排斥力要最大还是最小？学生回答：最小。继续提问：那电子对之间的距离就要尽量保持最远还是最近？学生思考后回答：最远。
提问：4对电子相互排斥，怎样的结构才能使电子对之间的距离都达到最远？借助气球模型让学生感受电子对之间的排斥力，并理解要使四对电子的距离都达到
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最远，电子对在空间必然以正四面体的结构排布，且夹角为109。28、
，再次借助平面正方形气球模型分析，从而说明平面正方形不够稳定的原因。 总结：分子的构型是受分子内共用电子对之间排斥力的影响。 提问并总结：
分子内有4对共用电子对时，分子的空间立体构型是正四面体形，如果分子内有3对共用电子相互排斥时，其作用的结果又是什么？ （平面三角形，气球模型展示）
如果2对共用电子相互排斥，稳定结构是什么？（直线形） 2.通过书写电子式理解价层电子 ★探秘NH3的立体构型
问题一、NH3是什么立体构型的分子？
学生用模型拼出NH3的球棍构型，并分析模型所代表的含义，同时回答NH3是三角锥形分子。
问题二、为什么NH3不是平面三角形分子？
提问：又是什么作用力在排斥？学生在学案上写出NH3的电子式，观察到孤电子对的存在：N、H之间一共形成了三对共用电子对，N上还有一对没有参与成键的电子，我们将它称为孤电子对。提问：孤电子对对分子的构型有没有影响？学生回答：有影响。
提问：孤电子对是如何影响分子的构型？提示：如果不考虑孤电子对，NH3应该是什么构型？学生思考并回答。评论学生的回答并分析：根据刚刚的总结，如果不考虑孤电子对，NH3中就只存在3对共用电子对，而3对电子相互排斥所形成的稳定结构应该是平面三角形，事实上NH3却是三角锥形。提问：这说明了什么？说明孤电子对对分子的构型有影响。
提问：这4对电子之间存在什么作用力？学生回答：排斥力。
提问：这4对电子相互排斥，它们在空间以什么构型排布？学生回答：正四面体形。
提问：这4对电子是否完全一样？学生回答：不一样。
提问：这4对电子的空间构型能和CH4的四对电子一样构成正四面体的空间构型吗？学生思考后回答：不能。再次强调NH3内的这4对电子的空间构型是四面体形，而不是正四面体形！
提问：NH3的4对电子形成的空间构型是四面体形，为什么NH3分子的空间构型却是三角锥形？学生思考，稍作引导：分子的构型是由原子在空间的排布决定的，孤电子对的另一端是没有原子的，我们在讨论NH3的空间立体构型时就要在四对电子形成的四面体形的基础上去掉孤电子对，所以我们看到的NH3分子的立体构型就是三角锥形。
总结：分子的构型受分子内共用电子对和中心原子上孤电子对排斥力的共同影响。 问题三：分子的构型是否受所有电子对之间排斥力的影响？
提出该问题，为下面CO2构型的分析埋下伏笔。
★探秘CO2的立体构型
问题一、CO2是什么构型的分子？
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提问：CO2是什么构型的分子？学生回答CO2是直线形分子。
提问：为什么CO2是直线形分子？要解决这个问题，接下来我们应该干什么？学生回答：写电子式。学生写出CO2的电子式，结合电子式加以分析：从CO2的电子式可以看到，每个O周围有两对孤电子对，C与O一共形成了4对共用电子。
提问：CO2的构型是不是受这8对电子排斥力的共同影响呢？学生思考。事实并非如此。O属于非中心原子，它上面的孤电子对对分子的构型几乎不造成影响，不用考虑；C、O之间形成的双键，我们知道双键中一个为σ键，一个为π键，提问：σ键和π键谁更牢固？学生回答：σ键更牢固。为什么呢？因为π键是依附于σ键而存在的（展示图片，帮助学生理解）它对分子的构型也不造成影响，这样分析下来，对CO2构型有影响的就只有几对电子？学生回答：2对。刚刚总结了，两对电子相互排斥电子对在空间以什么构型排布？学生回答：直线形。
总结：通过探秘以上三种分子的立体构型，我们知道分子的构型是受分子内中心原子的孤电子对和σ键电子对排斥力的共同影响（学生总结），我们将这两种电子统称为中心原子的价层电子对。其实早在1940年，英国的一位化学家西奇威克就已经注意到我们刚刚所探讨的这个问题，并且提出了一个理论很好地解释了分子的立体构型，这就是著名的价层电子对互斥理论。
【活动二】 理解价层电子对互斥理论
价层电子对互斥理论（Valence Shell Electron Pair Repulsion theory,简称为VSEPR理论）内容：分子的构型是价层电子对相互排斥的结果，价层电子对包括中心原子上的孤电子对和σ键电子对。为了加深大家对该理论的理解，我们一起来探讨以下几个问题：
问题一、如何判断分子（离子）的中心原子？
提问：你们通常是怎么判断中心原子的？学生思考。在此以一个班级为例，形象比喻所谓的中心，帮助学生理解，并说明：通常把分子中形成化学键最多的原子看做中心原子。给出一些分子（离子）让学生直接判断其中心原子。 问题二、如何判断分子（离子）的中心原子上的孤电子对数？
提出问题，让学生思考并回答。给出判断方法：
方法1：结合已写分子的电子式说明，对于简单熟悉的分子，比如CH4、NH3，可以直接根据电子式进行判断。
方法2：对于较复杂，不方便书写电子式的分子则结合公式进行计算：
中心原子上的孤电子对数 = 1\2（a-xb）,分别解释a、x、b所代表的含义，并举出具体的例子加以分析。同时补充离子中孤电子对数的计算方法。 问题三、如何判断分子（离子）的中心原子的σ键电子对数？
说明：两个原子成键，有且只有一个σ键，所以σ键电子对数=配位原子数，直接数出来即可。
问题四、如何判断分子（离子）的中心原子的价层电子对数？
价层电子对数=孤电子对数+σ键电子对数，二者相加就得到价层电子对数。 问题五、价层电子对数与VSEPR模型和分子（离子）构型的关系？
VSEPR模型：中心原子的价层电子对在空间的排布叫做VSEPR模型。
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价层电子对数为2，VSEPR模型为直线形，这种情况通常没有孤电子对，所以分子的构型也是直线形；
价层电子对数为3，VSEPR模型为平面三角形。如果没有孤电子对，分子的构型为平面正三角形；如果有1对孤电子对，分子的构型为V形；
价层电子对数为4，VSEPR模型为四面体形。如果没有孤电子对，分子的构型为正四面体形；有1对孤电子对，分子的构型为三角锥形；有2对孤电子对，分子的构型为V形。
问题六、如何判断分子（离子）的构型？
首先根据价层电子对数判断VSEPR模型，分子（离子）构型是在VSEPR构型的基础上减去孤电子对。结合下面的例子分析分子（离子）的构型。
中心原子上的 孤电子对数 σ键电子对数 价层电子对数 VSEPR 模型 分子（离子）构型
CH4 NH3 H2O SO2 BF3 BeCl2 CO2 NH4+
再次强调：CH4的VSEPR模型为正四面体形，而NH3和H2O为四面体形。SO2的VSEPR模型为平面三角形， BF3的则为平面正三角形。
【小结】
最后总结运用价层电子对互斥理论判断分子（离子）构型的基本步骤：
算孤对电子对数（怎么算） 看σ键电子对数（看什么）
得价层电子对数
VSEPR模型（2、3、4对）
分子（离子）的构型
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【活动三】 感受分子的立体构型
借助模型感受价层电子对互斥模型与分子的构型。
有了价层电子对互斥理论这个基础，下面我们一起来感受几种常见分子的立体构型。请大家分小组活动，用桌上的模型拼出以下几种分子的立体构型，最后集体展示结果。
BF3 SO2 BeCl2 CCl4
【拓展提升】
提问：对比CH4、NH3、H2O的构型，它们的价层电子对都是4对，VSEPR模型都为四面体形，为什么它们的键角却呈现依次减小的规律？（提示学生结合电子式加以分析）
中心原子上的孤电子对数 σ电子对数 中心原子的价
层电子对数
CH4
0 4 4 NH3 1 3 4 H2O
2
2
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视频来源：优质课网 www.youzhik.com
