資源簡介

第二章 分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)
第一節(jié) 共價鍵
2.1.1 共價鍵
【教材分析】
本章比較系統(tǒng)的介紹了分子的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)，內(nèi)容比較豐富。首先，在第一章有關(guān)電子云和原子軌道的基礎(chǔ)上，介紹了共價鍵的主要類型σ鍵和π鍵，以及鍵參數(shù)——鍵能、鍵長、鍵角；接著，在共價鍵概念的基礎(chǔ)上，介紹了分子的立體結(jié)構(gòu)，并根據(jù)價層電子對互斥模型和雜化軌道理論對簡單共價分子結(jié)構(gòu)的多樣性和復(fù)雜性進行了解釋。最后介紹了極性分子和非極性分子、鍵的極性對化學性質(zhì)的影響、分子間作用力、氫鍵等概念，以及它們對物質(zhì)性質(zhì)的影響，并從分子結(jié)構(gòu)的角度說明了“相似相溶”規(guī)則等。
【課程目標】
課程目標 學科素養(yǎng)
1.認識共價鍵的本質(zhì)，原子間通過原子軌道重疊形成共價鍵。 2.熟知共價鍵的概念與形成，知道共價鍵的特征——具有飽和性和方向性。 3.能夠從不同的角度對共價鍵分類，會分析σ鍵和π鍵的形成及特點。 a．微觀探析：微觀角度探析共價鍵的微粒、類型。 b．模型認知：建立σ鍵和π鍵的思維模型，判斷分子中存在σ鍵和π鍵的種類及個數(shù)。
【教學重難點】
教學重點：σ鍵和π鍵的形成及特點
教學難點：σ鍵和π鍵的形成及特點
【教學過程】
【情境微課堂】
諾貝爾物理學獎得主理查德·費曼曾說過，假如發(fā)生了大災(zāi)難，人類全部的科學知識只能概括為一句話傳諸后世，那么這句話應(yīng)該是“萬物皆由原子構(gòu)成”。
早在19世紀中葉，化學家就已經(jīng)把分子中原子之間的相互作用形象地稱作化學鍵。20世紀初，在原子結(jié)構(gòu)理論的基礎(chǔ)上，建立了化學鍵的電子理論。共價鍵是現(xiàn)代化學鍵理論的核心。分子的空間結(jié)構(gòu)和分子之間的作用力是理解分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)關(guān)系的重要內(nèi)容。
【新課導(dǎo)入】
[學生活動]
NaCl和HCl的性質(zhì)差異大，請用電子式描述NaCl和HCl的形成過程，從微粒間相互作用的角度解釋NaCl和HCl性質(zhì)差異大的原因。你能從元素的電負性差別來理解嗎？填寫下表。
元素 Na Cl H Cl C O
電負性 0.9 3.0 2.1 3.0 2.5 3.5
電負性差值 2.1 0.9 1
[回答]
元素的電負性差值很大，化學反應(yīng)形成的電子對不會被共用，形成離子鍵，而共價鍵是電負性差值不大的原子間形成的共價鍵。
[講解]
化學鍵是相鄰原子間的強烈的相互作用，化學鍵分為離子鍵、共價鍵、金屬鍵。
[思考交流]
如何通過原子軌道進一步理解共價鍵的形成？
[展示]
氫原子形成氫分子的電子云。
[講解]
現(xiàn)代價鍵理論的基本要點：
電子配對原理：按照共價鍵的共用電子對理論，一個原子有幾個未成對電子，便可和幾個 自旋狀態(tài)相反的電子配對成鍵，這就是共價鍵的飽和性。共價鍵的飽和性決定了共價化合物的分子組成。
最大重疊原理：
共價鍵形成的過程中，兩個參與成鍵的原子軌道沿著軌道伸展的方向進行重疊，且原子軌道重疊越多，電子在兩核間出現(xiàn)的概率越大，形成的共價鍵越牢固。因此共價鍵將盡可能沿著電子出現(xiàn)概率最大的方向形成。這也說明共價鍵具有方向性。共價鍵的方向性決定了共價化合物的立體構(gòu)型。
[思考交流]
除了s軌道和s軌道重疊形成共價鍵外，還能找到其他軌道重疊形成共價鍵的例子嗎？
請用橡皮泥制作這些共價鍵的電子云模型。
通過制作電子云模型，你發(fā)現(xiàn)這些共價鍵有什么特征？
[展示]
H－H的s-s σ鍵的形成、H－Cl的s-p σ鍵的形成、Cl－Cl的p-p σ鍵的形成
[學生活動]
請歸納H-H、H-Cl和Cl-Cl的特點。
[講解]
我們可以看到兩原子在成σ鍵時，原子軌道以“頭碰頭”的方式重疊形成的共價鍵。σ鍵是軸對稱的，可以圍繞成鍵的兩個原子核的連線進行旋轉(zhuǎn)。σ鍵可以分成3種，s-s σ鍵、s-p σ鍵、p-p σ鍵。以形成氫分子為例，s-s σ鍵，兩個氫原子相互靠攏，即氫原子中的1s軌道相互重疊，形成了s-s σ鍵。在形成HCl分子時，氫原子和氯原子中未成對電子的原子軌道相互靠攏，即氫原子中的1s軌道與氯原子中的3p軌道相互重疊，形成了s-p σ鍵。在形成Cl2時，兩個氯原子相互靠攏，即氯原子中的3p軌道相互重疊，形成了p-p σ鍵。
[思考交流]
原子軌道除了以“頭碰頭”的方式重疊以外，還有沒有可能以其他的方式重疊成鍵？
[展示]
p- p π鍵的形成
[思考交流]
π鍵與δ鍵相比有何不同點呢？
[講解]
對比兩個p軌道形成的δ鍵和π鍵可以發(fā)現(xiàn)，δ鍵是由兩個原子的p軌道“頭碰頭”重疊形成的。而π鍵是由兩個原子的p軌道“肩并肩”重疊形成的。
π鍵的電子云形狀與δ鍵的電子云形狀有明顯差別：每個π鍵的電子云由兩塊組成，它們互為鏡像，這種特征稱為鏡面對稱。
π鍵與δ鍵的強度不同。例如，乙炔、乙烯分子中的π鍵不如δ鍵牢固，比較容易斷裂。因而含有π鍵的乙烯、乙炔與只有δ鍵的乙烷的化學性質(zhì)不同。
[學生活動]
用電子式表示N2的形成過程，并用原子軌道重疊來解釋其共價鍵的形成過程。
[思考交流]
通過氮氣中氮氮三鍵形成過程的分析，如何判斷共價鍵是σ鍵或是π鍵？
[講解]
氮原子p軌道與氮原子中的p軌道以“頭碰頭”相互重疊，形成一個σ鍵；氮原子中另外兩個p軌道與氮原子中的兩個p軌道以“肩并肩”相互重疊，形成兩個π鍵。
[學生活動]
觀察乙烷、乙烯和乙炔的分子結(jié)構(gòu)，它們的分子中的共價鍵分別由幾個σ鍵和幾個π鍵構(gòu)成？
[講解]
①乙烷中含有1個C-C鍵和6個C-H鍵，所以乙烷中含有7個σ鍵；
②乙烯中含有1個C=C鍵和4個C-H鍵，即含有5個σ鍵和1個π鍵；
③乙炔中含有1個三鍵和2個C-H鍵，即含有3個σ鍵和2個π鍵；
[思考交流]
8、所有共價鍵都有方向性和飽和性嗎？
[講解]
所有的共價鍵都有飽和性，但并不是所有的共價鍵都有方向性，如s-s σ鍵就沒有方向性。
[課堂練習]
1、氰氣的化學式為(CN)2，結(jié)構(gòu)式為NCCN，性質(zhì)與Cl2相似，下列敘述不正確的是(　　)
A．在一定條件下可發(fā)生加成反應(yīng)
B．分子中NC鍵的鍵長大于C—C鍵的鍵長
C．分子只含有2個σ鍵和4個π鍵
D．不和NaOH溶液反應(yīng)
[課堂小結(jié)]
鍵的類型 σ鍵 π鍵
原子軌道重疊方式 兩個原子的成鍵軌道沿著鍵軸的方向以“頭碰頭”的方式重疊 兩個原子的成鍵軌道以“肩并肩”的方式重疊
原子軌道重疊部位 兩原子核之間，在鍵軸處 鍵軸上方和下方，鍵軸處為零
對稱性 軸對稱 鏡面對稱
原子軌道重疊程度 大 小
鍵的強度 較大 較小
化學活潑性 不活潑 活潑
存在 單鍵、雙鍵、三鍵（只有1個σ鍵） 雙鍵中有一個π鍵、三鍵中有兩個π鍵
示意圖

展開更多......

收起↑