課題
《分分子的空間結(jié)構(gòu)》
單元
2
學(xué)科
化學(xué)
年級(jí)
高二
教材
分析
本章內(nèi)容比較系統(tǒng)地介紹了分子的結(jié)構(gòu)與性質(zhì)，內(nèi)容比較豐富。首先，在第一章有關(guān)電子云和原子軌道等概念的基礎(chǔ)上，介紹了共價(jià)鍵的主要類型δ鍵和π鍵，以及鍵參數(shù)——鍵能、鍵長(zhǎng)、鍵角；接著，在共價(jià)鍵概念的基礎(chǔ)上，介紹了分子的立體結(jié)構(gòu)，并根據(jù)價(jià)層電子對(duì)互斥理論和雜化軌道理論對(duì)簡(jiǎn)單共價(jià)分子結(jié)構(gòu)的多樣性和復(fù)雜性進(jìn)行了解釋；最后，介紹了極性分子和非極性分子、分子間作用力、氫鍵等概念，以及它們對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響，并從分子結(jié)構(gòu)的角度說(shuō)明了“相似相溶“規(guī)則、無(wú)機(jī)含氧酸分子的酸性等。本節(jié)教學(xué)內(nèi)容是人教版高中化學(xué)選擇性必修第二冊(cè)第二章《分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》第二節(jié)《分子的空間結(jié)構(gòu)》第一課時(shí)。這一課時(shí)的教學(xué)內(nèi)容主要是分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定方法以及典型分子空間結(jié)構(gòu)。
本節(jié)安排了“分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定方法、多樣的分子空間結(jié)構(gòu)”這部分內(nèi)容。學(xué)生通過(guò)學(xué)習(xí)這部分知識(shí)，了解分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定方法，了解紅外光譜和質(zhì)譜工作原理及應(yīng)用；通過(guò)對(duì)典型分子空間結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)微觀結(jié)構(gòu)對(duì)分子空間結(jié)構(gòu)的影響，了解共價(jià)分子結(jié)構(gòu)的多樣性和復(fù)雜性。學(xué)生能夠在分子水平上，從分子結(jié)構(gòu)的視角認(rèn)識(shí)物質(zhì)的性質(zhì)，進(jìn)一步形成有關(guān)物質(zhì)結(jié)構(gòu)的基本觀念；學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣能得到有效保持，學(xué)生的科學(xué)素養(yǎng)能得到進(jìn)一步提高。
教學(xué)目標(biāo)與核心素養(yǎng)
宏觀辨識(shí)與微觀探析：通過(guò)對(duì)典型分子空間結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)微觀結(jié)構(gòu)對(duì)分子空間結(jié)構(gòu)的影響，了解共價(jià)分子結(jié)構(gòu)的多樣性和復(fù)雜性。
科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任：通過(guò)了解分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定方法，認(rèn)識(shí)到科學(xué)是在不斷發(fā)展的，培養(yǎng)求真務(wù)實(shí)、不斷進(jìn)步的科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任感。
重點(diǎn)
難點(diǎn)
分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定方法、多樣的分子空間結(jié)構(gòu)
教學(xué)過(guò)程
教學(xué)環(huán)節(jié)
教師活動(dòng)
學(xué)生活動(dòng)
設(shè)計(jì)意圖
導(dǎo)入新課
【思考】肉眼不能看到分子，科學(xué)家是怎樣知道分子的結(jié)構(gòu)的呢？
思考問(wèn)題
通過(guò)問(wèn)題，引發(fā)學(xué)生思考，提高學(xué)生學(xué)習(xí)積極性。
講授新課
第二節(jié) 分子的空間結(jié)構(gòu)
第一課時(shí) 分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定
一、分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定
早年的科學(xué)家主要靠對(duì)物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行系統(tǒng)總結(jié)得出規(guī)律后推測(cè)分子的結(jié)構(gòu)。如今，科學(xué)家應(yīng)用了許多測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代儀器和方法，如紅外光譜、晶體X射線衍射等。
下面先介紹紅外光譜，下一章還將介紹晶體X射線衍射。
1.測(cè)定分子結(jié)構(gòu)的現(xiàn)代儀器和方法
紅外光譜：分子中的原子不是固定不動(dòng)的，而是處于不斷振動(dòng)著的。紅外線透過(guò)分子時(shí)，分子會(huì)吸收跟它的某些化學(xué)鍵的振動(dòng)頻率相同的紅外線，再記錄到譜圖上呈現(xiàn)吸收峰。
通過(guò)和已有譜圖庫(kù)比對(duì)，或通過(guò)量子化學(xué)計(jì)算，可以得知分子中含有何種化學(xué)鍵或官能團(tuán)的信息。
紅外光譜儀原理示意圖
測(cè)分子體結(jié)構(gòu)：紅外光譜儀→吸收峰→分析官能團(tuán)、化學(xué)鍵。
例如，通過(guò)紅外光譜儀測(cè)得某未知物的紅外光譜圖如上圖所示，發(fā)現(xiàn)有O—H、C—H、和C—O的振動(dòng)吸收。因此，可以初步推測(cè)該未知物中含有羥基（—OH）。
【思考】紅外光譜幫助我們確定分子中的化學(xué)鍵和官能團(tuán)，還有什么現(xiàn)代化儀器幫我們確定有機(jī)物的結(jié)構(gòu)呢？
現(xiàn)代化學(xué)常利用質(zhì)譜儀測(cè)定分子的相對(duì)分子質(zhì)量。
質(zhì)譜儀的基本原理是：在質(zhì)譜儀中使分子失去電子變成帶正電荷的分子離子和碎片離子等粒子。由于生成的離子具有不同的相對(duì)質(zhì)量，它們?cè)诟邏弘妶?chǎng)加速后，通過(guò)狹縫進(jìn)入磁場(chǎng)得以分離，在記錄儀上呈現(xiàn)一系列峰，化學(xué)家對(duì)這些峰進(jìn)行系統(tǒng)分析，便可得知樣品分子的相對(duì)分子質(zhì)量。
質(zhì)譜：縱坐標(biāo)表示相對(duì)豐度，橫坐標(biāo)表示粒子的相對(duì)質(zhì)量與其電荷數(shù)之比（m/z），簡(jiǎn)稱荷質(zhì)比，化學(xué)家通過(guò)分析得知，被測(cè)物的相對(duì)分子質(zhì)量是92，該物質(zhì)是甲苯。
二、多樣的分子空間結(jié)構(gòu)
在多原子構(gòu)成的分子中，由于原子間排列的空間順序不一樣，于是分子就有了原子的幾何學(xué)關(guān)系和形狀，這就是分子的空間結(jié)構(gòu)。這就是分子的立體構(gòu)型。
1.雙原子分子（直線形）
2.三原子分子的空間構(gòu)型
3.四原子分子的空間構(gòu)型
4.四原子分子其他立體構(gòu)型（直線形、正四面體形）
5..五原子分子的空間構(gòu)型
6.其他多原子分子
【講解】分子空間結(jié)構(gòu)與其穩(wěn)定性有關(guān)。例如，上圖中S8像頂皇冠，如果把其中一個(gè)向上的硫原子倒轉(zhuǎn)向下，盡管也可以存在，卻不如皇冠式穩(wěn)定；又如，椅式C6H12比船式C6H12穩(wěn)定。
【課堂練習(xí)】
1．判斷正誤(對(duì)的在括號(hào)內(nèi)打“√”，錯(cuò)的在括號(hào)內(nèi)打“×”。)
(1)四原子分子一定都是平面三角形或三角錐形( )
(2)正四面體形的鍵角均為109°28′( )
(3)SiCl4、SiH4、NH、CH3Cl均為正四面體結(jié)構(gòu)( )
(4)SF6分子的空間結(jié)構(gòu)為正八面體形( )
(5)椅式C6H12比船式C6H12穩(wěn)定( )
答案： (1)× (2)× (3)× (4)√ (5)√
2.可以準(zhǔn)確判斷有機(jī)物分子中含有哪些官能團(tuán)的分析方法是( )
A．核磁共振氫譜 B．質(zhì)譜
C．紅外光譜 D．紫外光譜
答案：C
3．2002年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)獲得者的貢獻(xiàn)之一是發(fā)明了對(duì)有機(jī)分子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析的質(zhì)譜法。其方法是讓極少量(10－9 g左右)的化合物通過(guò)質(zhì)譜儀的離子化室使樣品分子大量離子化，少量分子碎裂成更小的離子。如C2H6離子化后可得到C2H、C2H、C2H……然后測(cè)定其質(zhì)荷比β。設(shè)H＋的質(zhì)荷比為1，某有機(jī)物樣品的質(zhì)荷比如圖(假設(shè)離子均帶一個(gè)單位正電荷，信號(hào)強(qiáng)度與該離子多少有關(guān))，則該有機(jī)物可能( )

A．CH3OH B．C3H8
C．C2H4 D．CH4
答案：D
4.下列分子的空間結(jié)構(gòu)模型正確的是( )
答案：D
5. (1)硫化氫(H2S)分子中，兩個(gè)H—S的夾角接近90°，說(shuō)明H2S分子的空間結(jié)構(gòu)為_(kāi)_______。
(2)二硫化碳(CS2)分子中，兩個(gè)C==S的夾角是180°，說(shuō)明CS2分子的空間結(jié)構(gòu)為_(kāi)_______。
(3)能說(shuō)明CH4分子不是平面四邊形，而是正四面體結(jié)構(gòu)的是__________(填字母)。
a．兩個(gè)鍵之間的夾角為109°28′
b．C—H為極性共價(jià)鍵
c．4個(gè)C—H的鍵能、鍵長(zhǎng)都相等
d．二氯甲烷(CH2Cl2)只有一種(不存在同分異構(gòu)體)
答案：（1） V形
（2）直線形
（3） ad

認(rèn)真思考
思考
認(rèn)真思考
主動(dòng)探究
檢測(cè)反饋
了解分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定方法。
了解紅外光譜和質(zhì)譜工作原理及應(yīng)用。
通過(guò)對(duì)典型分子空間結(jié)構(gòu)的學(xué)習(xí)，認(rèn)識(shí)微觀結(jié)構(gòu)對(duì)分子空間結(jié)構(gòu)的影響，了解共價(jià)分子結(jié)構(gòu)的多樣性和復(fù)雜性。
課堂小結(jié)

一、分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定
紅外光譜——化學(xué)鍵或官能團(tuán)
質(zhì)譜——相對(duì)分子質(zhì)量
二、多樣的分子空間結(jié)構(gòu)
1.三原子分子的空間結(jié)構(gòu)有直線形和V形（又稱角形）兩種。
CO2 直線形 H2O V形
2.大多數(shù)四原子分子采取平面三角形和三角錐兩種空間結(jié)構(gòu)。
3.五原子分子的形狀更多，最常見(jiàn)的是四面體形，如甲烷，鍵角109°28′
板書(shū)

一、分子結(jié)構(gòu)的測(cè)定
紅外光譜——化學(xué)鍵或官能團(tuán)
質(zhì)譜——相對(duì)分子質(zhì)量
二、多樣的分子空間結(jié)構(gòu)
1.三原子分子的空間結(jié)構(gòu)有直線形和V形（又稱角形）兩種。
CO2 直線形 H2O V形
2.大多數(shù)四原子分子采取平面三角形和三角錐兩種空間結(jié)構(gòu)。
3.五原子分子的形狀更多，最常見(jiàn)的是四面體形，如甲烷，鍵角109°28′

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第二節(jié) 分子的空間結(jié)構(gòu)

版本： 人教版 (2019)

年級(jí)： 選擇性必修2

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