資源簡介

人教版（2019）高中化學選擇性必修2
第二章第三節分子的空間結構
第3課時 雜化軌道理論 教學設計
【教材分析】
本節內容選自人教版（2019）高中化學選擇性必修2物質結構與性質第二章第三節原子的空間結構雜化軌道理論部分，雜化軌道理論位于共價鍵和價層電子對互斥理論之后，對價鍵理論進行了完善和豐富。三部分知識結合將能很好地說明原子之間的成鍵方法，闡釋多原子分子的空間構型，并對后續晶體的結構及其性質奠定空間想象基礎，因此雜化軌道理論在物質結構與基礎的學習中起著承上啟下的作用。
【學情分析】
知識分析：學生已經學習了原子結構與相關性質、價鍵理論、價層電子對互斥理論，具有學習雜化軌道理論的知識基礎。通過價層電子對互斥理論可以判斷簡單分子的空間構型，但不能解釋甲烷的正四面體構型。
能力分析：高二學生好奇心強、思維能力敏捷，但空間想象能力教弱。
【教法分析】
針對以上學情擬采取問題驅動法結合動畫演示、圖表對比歸納和小組討論的形式進行重難點突破。
【課程目標及學科核心素養】
課程目標 化學學科核心素養
1.結合實例了解雜化軌道理論的基本內容、要點和類型（sp3、sp2、sp）。 2.在理解雜化軌道理論的基礎上，對簡單共價分子和離子的空間構型進行解釋和預測。 1.通過鮑林提出雜化軌道模型的過程，激發學生的科學精神與社會責任； 2.通過雜化軌道理論的學習,從微觀角度理解中心原子的雜化類型對分子空間結構的影響培養學生的科學探究與創新意識； 3.通過雜化軌道理論的學習,掌握中心原子雜化軌道類型判斷的方法,建立分子空間結構分析的思維模型培養學生證據推理與模型認知能力。
【教學重難點】
1.應用雜化軌道理論解釋分子的空間結構，尤其是含有孤電子對的分子的空間結構。
2.VSEPR模型與雜化軌道理論的關聯。
【教學流程】
教學 目標 教學目標1 教學目標2 教學目標3 教學目標4
教學 環節 回顧甲烷分子分子構型，依據原子結構和價鍵理論的相關知識推出矛盾點 了解甲烷分子雜化軌道的形成過程，熟記雜化軌道要點 清楚sp 、sp 、sp雜化軌道的含義及對應的價層電子對數和VSEPR 模型名稱 利用價層電子對互斥理論和雜化軌道理論預測共價分子或離子的雜化類型
回顧舊知識，找出分子空間結構的矛盾點 利用原子軌道雜化動畫，演示雜化過程 引導學生，根據雜化過程和定義找出規律 利用典型性代表性的試題，完成分析評價
設計 意圖 激發學習興趣，復習鞏固舊知識，引出鮑林提出雜化軌道理論的原因 幫助學生形成雜化過程的系統認識，建立雜化軌道的形成過程的模型 調動學生的主觀能動性，進行知識的分析總結，得出雜化軌道相關規律 幫助學生加深對雜化軌道理論和價層電子對互斥理論的理解和認識
素養 養成 科學精神與社會責任、證據推理與模型認知 證據推理與模型認知 宏觀辨識與微觀探析、 證據推理與模型認知 科學探究與創新意識、證據推理與模型認知
【教學組織框架】
目標落實 任務 環節 問題線 活 動 線
教學目標1 推導甲烷分子空間結構的矛盾點，引出雜化軌道理論 回顧舊知識，找出分子空間結構的矛盾點 為什么甲烷分子的空間結構是正四面體形 引導學生借助價鍵理論和價層電子互斥理論分析甲烷分子的結構，推出結構的矛盾點，引出雜化軌道理論
教學目標2 利用電子軌道排布和雜化軌道動畫演示sp 雜化軌道的形成過程 利用原子軌道雜化動畫，演示雜化過程 sp 雜化軌道是
如何形成的 分析甲烷中心原子碳原子的價層軌道表示式和演示sp 雜化軌道形成的動畫，了解整個雜化的過程
教學目標3 根據sp 雜化軌道的形成過程，推導分析sp 、sp雜化軌道的形成過程，并總結雜化規律 引導學生，根據雜化過程和定義找出規律 分析sp 、sp雜化軌道有什么特點 是如何形成的 分析sp 雜化軌道的形成過程，總結雜化規律。順勢分析甲醛分子和二氧化碳以此來講解sp 、sp雜化軌道的形成過程，
教學目標4 分析常見共價分子或
者離子的雜化類型 利用典型性例子，完成雜化分析 怎樣分析常見
共價分子或者
離子的中心原
子的雜化類型 分析sp 、sp 、sp雜化軌道的形成過程，總結雜化類型的分析方法
【教學過程】
教學環節 教師活動 學生活動 核心 素養
環節1 回顧舊知識，找出分子空間結構的矛盾點，分析sp
雜化軌道雜化過程，引出雜化軌道理論 1.通過以下表格，復習價層電子對互斥模型相關知識 完成表格中的相關內容
2.根據甲烷結構模型，提問學生甲烷分子的結構特點 學生回答與甲烷相關的空間結構，積極思考解決矛盾的方法。 科學精神與社會責任、證據推理與模型認知
3.根據碳原子的電子排布式畫出軌道表示式
4.由σ鍵成鍵方式得出缺少孤電子，引出電子躍遷
5.價層電子對互斥模型預測CH4空間結構為正四面體形，且實驗測得甲烷分子中的4個C-H鍵鍵長相同，H-C-H的鍵角為109°28′。依據價鍵理論，C的4個價層原子軌道是3個相互垂直的2p軌道和1個球形的2s軌道，用它們與4個氫原子的1s原子軌道重疊，不可能得到正四面體形的甲烷分子。由以上矛盾，引出鮑林的雜化軌道理論。
6.利用軌道表示式解釋甲烷分子中心原子sp 雜化軌道雜化過程
7.利用動畫演示sp 雜化軌道雜化過程
8.進一步學習雜化軌道理論內容，分析雜化要點
環節2分析雜化軌道理論，總結雜化規律 1.回顧sp 雜化軌道雜化過程 根據雜化軌道的含義，判斷各種雜化類型中，字母及數字的含義 證據推理與模型認知、科學探究與創新意識、宏觀辨識與微觀探析
2.解釋sp 雜化軌道的含義：
s表示1個s軌道，p 表示3個p軌道
3.推導sp 雜化軌道重疊成鍵后可容納4對電子 思考并回答成鍵軌道能容納的電子對數
4.通過價層電子對互斥理論推導出甲烷分子中心原子的價層電子對數為4
5.【學以致用1】應用VSEPR模型和雜化軌道理論，確定NH3、H2O的空間結構，以及中心原子的雜化軌道類型，分析雜化過程并利用價層電子對互斥理論解釋NH3及CH4的鍵角問題。 （1）請用雜化軌道理論解釋NH3的空間結構。 【提示】在形成NH3時，N的1個2s軌道和3個2p軌道發生了sp3雜化，形成了4個sp3雜化軌道，它們在空間的分布呈正四面體形。其中3個sp3雜化軌道與3個H的1s軌道重疊形成3個N-H σ鍵；另一個sp3雜化軌道中已有兩個電子，不能再與H的1s軌道重疊。由于NH3中存在在孤對電子，它對成鍵電子對的排斥作用較強，所以NH3呈三角錐，鍵角為107°。 （2）請用雜化軌道理論解釋H2O的空間結構。 【提示】在形成H2O時，O的1個2s軌道和3個2p軌道發生了sp3雜化，形成了4個sp3雜化軌道，它們在空間的分布呈正四面體形。其中2個sp3雜化軌道與2個H的1s軌道重疊形成2個O-H σ鍵；另兩個sp3雜化軌道中已各有兩個電子，不能再與H的1s軌道重疊。由于H2O中存在在2對孤對電子，它們對成鍵電子對的排斥作用較強，所以H2O呈V形，鍵角為105°。 根據價層電子互斥理論思考并回答問題
6.經對比推導出中心原子的價層電子對數為4時，雜化軌道數量也為4,雜化類型為sp 雜化 自主整理并得出結論：雜化軌道數=價層電子對數=中心原子孤電子對數+中心原子的σ鍵數
7.對比sp 雜化軌道的含義，書寫sp 、sp雜化軌道的含義和對應的中心原子的價層電子對數及軌道夾角
8.總結得出：雜化軌道數=價層電子對數=中心原子孤電子對數+中心原子的σ鍵數
9.分析價層電子對數的含義，得出雜化軌道只能用于形成σ鍵或者用來容納未參與成鍵的孤電子對
10.以CH4、NH3、H2O為例，介紹等性雜化與不等性雜化 理解兩種雜化方式的差異
環節3 根據分析 sp 雜化軌道雜化過程，推導sp 、sp雜化軌道雜化過程 1.【學以致用2】應用所學知識，分析并確定BF3、BeCl2的空間結構，預測中心原子的雜化軌道類型。 依據價層電子對互斥理論及雜化軌道與價層電子對數的對應關系判斷BF3及BeCl2的雜化方式
2.以BF3為例介紹sp2雜化 當B與3個F形成BF3時，B的2s軌道和2個2p軌道會發生混雜，混雜后得到3個新的能量相同、方向不同的軌道，各指向平面三角形的3個頂角，夾角120°。當B跟3個F結合時，B以3個sp2雜化軌道分別與3個F的2p軌道重疊，形成3個B-F σ鍵，sp2雜化軌道由1個s軌道和2個p軌道雜化而得。sp2雜化軌道得到三個夾角為120°的平面三角形雜化軌道。因此呈平面三角形的空間結構。 sp2軌道雜化過程示意圖 B的sp2雜化軌道與F的2p軌道重疊成σ鍵示意圖 根據sp 雜化軌道的雜化過程模仿回答sp2及sp雜化過程
3.以BeCl2為例介紹sp雜化 當Be與2個Cl形成BeCl2時，Be的2s軌道和1個2p軌道會發生混雜，混雜后得到2個新的能量相同、方向不同的軌道，各指向直線段的2個頂點，夾角180°。 當Be跟2個Cl結合時，Be以2個sp雜化軌道分別與2個Cl的3p軌道重疊，形成2個Be-Cl σ鍵，因此呈直線形的空間結構。 軌道雜化過程示意圖 Be的sp雜化軌道與Cl的3p軌道重疊成σ鍵示意圖
4.【課堂練習】雜化軌道類型與VSEPR模型、分子的立體構型的關系 根據價層電子對互斥模型及雜化軌道理論完成表格中的內容 科學探究與創新意識、證據推理與模型認知
5.【學以致用3】用雜化軌道理論分析乙烯、乙炔成鍵軌道 思考并解答問題
6.課堂小結---四問雜化軌道 總結本節課知識
7.成果展示 完成表格中的內容
8.隨堂訓練及延伸閱讀 解決隨堂訓練的問題
【板書設計】
第3課時 雜化軌道理論
1、雜化的定義
2、雜化的條件
3、深度理解雜化軌道理論
4、雜化類型的判斷方法
雜化軌道理論教學反思與評價
本節課的教學以 “學生為主體，老師為主導”的原則為前提，學生 “主”，老師 “導”，突出學生的主體地位，在知識點的學習上，老師大多以問題的形式，把思考的空間留給學生，讓學生自己去構建知識模型，力圖使學生變“被教”為“會學”，大量的探究和多媒體模擬等教學方式的運用，則是力圖實現教學的多樣化，將抽象枯燥的理論結合動畫具體化。從而達到提高學生學習的興趣，培養化學學科核心素養的目的。
我認為本節授課有如下亮點：
1、知識層面：本節課利用復習價層電子對互斥模型的相關知識引入新課，通過甲烷的結構與現有知識的矛盾引出鮑林的雜化軌道理論，讓新知識在熟悉的環境中慢慢過度而來，通過學習讓學生找到雜化軌道理論與價層電子對互斥模型之間的關系。
本節課重難點突出，以學生復習價層電子對互斥模型時所呈現的實際問題，帶領學生沿著科學家的邏輯辨析思路，攻克了三個難題：（1）怎么理解和記憶常見的雜化軌道的伸展方向和形狀？（2）雜化軌道構型和分子的空間構型有什么聯系和區別？（3）如何確定雜化軌道數目？在攻堅克難的同時，理順了知識脈絡，幫助學生建立了微觀粒子的模型認知，學會了用雜化軌道理論解釋簡單分子的空間構型以及依據空間構型反推雜化類型的方法。
2、方法層面：利用了多媒體展示的方法，通過教師演示等活動明確了常見雜化軌道的構型，同時培養了證據推理與模型認知、科學探究與創新意識、宏觀辨識與微觀探析及科學精神與社會責任等化學學科核心素養。
3、授課效果層面：課堂容量大，但氣氛活躍，學生思路順暢，課堂效果好，最終學生總結收獲時，對這節課的知識總結的較全面，隨堂訓練部分，能較好的用所學知識解決實際問題，說明學生對這節課內容的掌握程度較好。
不足之處：
選擇性必修2物質結構及性質部分內容，大多數知識都比較晦澀難懂，很多知識及理論都是推理假設，不只是學生在學習時存在很大的困難，就算老師第一次接觸，也會在理解上存在較大障礙。這是我工作以來第一次教授該部分知識，自身的知識水平有限，導致對課堂的駕馭能力降低，為保障知識的完整性，課堂上存在趕進度的情況，與學生的互動僅僅停留在學生解決問題的過程中，使得部分預先設定的環節沒有完成，課堂的完整性受到影響。

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