資源簡介

《雜化軌道理論簡介》教學設計
課題 2.2.4雜化軌道理論 課 型 新課
學情分析 學生已經學過原子結構與相關性質、價鍵理論、價層電子對互斥理論，具有一定的知識基礎。根據學生好奇心強、思維能力敏捷，但空間想象力弱的特點，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去突破重難點。
教材分析 雜化軌道理論安排在共價鍵和價層電子對互斥理論之后學習，豐富和完善了價鍵理論，和價層電子對互斥理論，三者結合解釋了分子的空間構型，本節從雜化軌道理論解釋分子結構的多樣性和復雜性，并根據上述理論判斷簡單分子和離子的構型。為后續晶胞和配合物的學習奠定空間想象基礎，具有承上啟下的作用。
設計理念
教學目標 【教學目標】 1．了解雜化軌道形成的過程，熟記雜化軌道的要點 2．能判斷共價分子或離子中原子的雜化類型。 【評價目標】 1．能利用雜化軌道理論解釋常見分子的空間結構 2．結合價層電子對互斥理論分析常見共價分子或離子的雜化類型，在理解雜化軌道理論的基礎上，對分子的空間構型進行解釋和預測。 【素養目標】 1.微觀探析：通過雜化軌道理論的學習,能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。 2.模型認知：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。
教學重點 重點：雜化軌道理論的要點及它與價層電子對互斥模型的對應關系
教學難點 難點：對雜化軌道形成過程的理解，應用雜化軌道理論解釋分子的空間構型
教學方法 教法：講授法、問題驅動法、圖表法、對比歸納法、多媒體輔助教學法。
課前準備 PPT、教科書、相關習題等。
教 學 過 程 教師主導活動 學生主體活動 設計意圖
【創設情境】 甲烷呈正四面體形，它的4個C—H鍵的鍵能、鍵長相同，H—C—H的鍵角109°28′，按照我們已經學過的價鍵理論，甲烷的4個C- H單鍵都應該是σ鍵，然而，碳原子的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，用它們跟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。請解釋原因。 當碳原子與4個氫原子形成甲烷分子時，碳原子的2s軌道和3個2p軌道會發生混雜，混雜時保持軌道總數不變，卻得到4個新的能量相同、方向不同的軌道，各指向正四面體的4個頂角，夾角109°28'，稱為sp3雜化軌道，表示這4個軌道是由1個s軌道和3個p軌道雜化形成的。當碳原子跟4個氫原子結合時，碳原子以4個sp雜化軌道分別與4個氫原子的1s軌道重疊，形成4個C-H σ鍵，因此呈正四面體形的結構。 了解雜化軌道的形成過程，
【過渡】 了解了CH4的雜化方式，接下來我們就來具體學習雜化軌道理論。
【講解】1.雜化軌道理論 (1)雜化軌道理論是一種價鍵理論，是鮑林為了解釋分子的空間結構提出的。 ①軌道的雜化：在外界條件影響下，原子內部能量相近的原子軌道發生混雜，重新組合成一組新的軌道的過程。 ②雜化軌道：原子軌道雜化后形成的一組新的原子軌道，叫做雜化原子軌道，簡稱雜化軌道。 ③軌道雜化的過程：激發→雜化→軌道重疊。 了解雜化軌道理論
(2)雜化軌道理論要點： ①原子在成鍵時，同一原子中能量相近的原子軌道可重新組合成雜化軌道。 ②參與雜化的原子軌道數等于形成的雜化軌道數。 ③雜化改變了原子軌道的形狀、方向。雜化使原子的成鍵能力增加。 ④雜化前后原子軌道數目不變（參加雜化的軌道數目等于形成的雜化軌道數目），且雜化軌道的能量相同。 ⑤原子軌道的雜化只有在形成分子的過程中才會發生，孤立的原子不可能發生雜化。 ⑥雜化軌道用于形成σ鍵或者用來容納未參與成鍵的孤電子對。未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵。分子的空間結構主要取決于原子軌道的雜化類型。 ⑦雜化軌道數=中心原子上的孤電子對數+與中心原子結合的原子數。
2.雜化類型 sp3雜化：CH4是由1個s軌道和3個p軌道雜化形成的，sp3雜化軌道的夾角為109°28′，呈空間正四面體形這種雜化方式我們稱為sp3雜化。 對sp3雜化軌道形成過程的理解
sp2雜化軌道是由一個ns軌道和兩個np軌道雜化而得。sp2雜化軌道間的夾角為120°，呈平面三角形(如BF3)。 2.sp2雜化軌道——BF3分子的形成 對sp2雜化軌道形成過程的理解
sp雜化軌道是由一個ns軌道和一個np軌道雜化而得。sp雜化軌道間的夾角為180°，呈直線形(如BeCl2)。雜化后的2個sp雜化軌道分別與氯原子的3p軌道發生重疊，形成2個σ鍵，構成直線形的BeCl2分子。 sp雜化軌道 對sp雜化軌道形成過程的理解
3.雜化軌道與分子空間構型 雜化軌道用于形成σ鍵或用來容納未參與成鍵的孤電子對，當沒有孤電子對時，能量相同的雜化軌道彼此遠離，形成的分子為對稱結構；當有孤電子對時，孤電子對占據一定空間且對成鍵電子對產生排斥，形成的分子的空間結構也發生變化。 【學生活動】 試分析雜化軌道與分子的空間結構的關系。
【講解】 當雜化軌道中有未參與成鍵的孤電子對時，由于孤電子對參與互相排斥，使分子的空間結構與雜化軌道的形態發生變化。如水分子的氧原子的sp3雜化軌道中有2個被孤電子對占據，其分子不呈正四面體形，而呈V形；氨分子的氮原子的sp3雜化軌道中有1個被孤電子對占據，氨分子不呈正四面體形，而呈三角錐形。 【學生活動】 分析CO2、SO2、SO3、H2O、NH3、CH4的雜化軌道類型、VSEPR模型、空間構型，總結VSEPR模型與中心原子的雜化軌道類型的關系。 能運用雜化軌道理論解釋和預測簡單分子的空間結構 能判斷共價分子或離子中原子的雜化類型。
【總結】 中心原子軌道雜化類型的判斷 (1)根據雜化軌道的立體構型判斷 (2)根據雜化軌道之間的夾角判斷 (3)根據中心原子的價電子對數判斷 如中心原子的價電子對數為4，是sp3雜化，為3是sp2雜化，為2是sp雜化。 運用雜化軌道理論解釋和預測簡單分子的空間結構，了解如何預測共價分子或離子中原子的雜化類型。
【設問】 CH4、NH3、H2O中心原子的雜化類型都為sp3，鍵角為什么依次減小？從雜化軌道理論的角度比較鍵角大小時有什么方法？ 比較鍵角時，先看中心原子雜化類型，雜化類型不同時：一般鍵角按sp、sp2、sp3順序依次減?。浑s化類型相同，中心原子孤電子對數越多，鍵角越小。 CH4、NH3、H2O中心原子都采取sp3雜化，中心原子的孤電子對數依次為0個、1個、2個。由于孤電子對對共用電子對的排斥作用使鍵角變小，孤電子對數越多排斥作用越大，鍵角越小。
【課堂小結】 1.總結理論要點： 能量相近的原子軌道發生雜化 雜化前后軌道總數不變 雜化軌道能量相同、方向不同 體系的能量降到最低 （軌道間的排斥力最?。?2.總結理論應用 中心原子的雜化軌道數 = 價層電子對數 雜化軌道只用于形成σ鍵和容納孤電子對 未參與雜化的p軌道可用于形成π鍵
教學評價 通過對典型分子空間結構的學習，認識微觀結構對分子空間結構的影響，了解共價分子結構的多樣性和復雜性，培養學生宏觀辨識與微觀探析的素養：通過對價層電子對互斥模型的探究，建立解決復雜分子結構判斷的思維模型，培養學生證據推理與模型認知的素養。
作業設計 1．下列分子或離子中含有孤電子對的是（ ） A．NH4+ B．CH4 C．SiH4 D．PH3 2. 應用價層電子對互斥理論推測BF3分子的空間構型（ ） A．平面三角形 B．四面體形 C．直線形 D．“V”形 3. 下列物質的空間結構與NH3相同的是（ ） A．H3O+ B．CH4 C．H2O D．CO2 4. 氯化亞硫(SOCl2)是一種很重要的化學試劑，可以作為氯化劑和脫水劑。下列關于氯化亞硫分子的空間結構說法正確的是（ ） A．直線形 B．四面體形 C．三角錐形 D．“V”形 5. 下列分子或離子中，價層電子對互斥模型與分子或離子的空間結構不一致的是（ ） A．NH3 B．SO3 C．CCl4 D．CO2
板書設計
教學反思 本節課能從價層電子對互斥理論和雜化軌道理論解釋分子結構的多樣性和復雜性，并根據上述理論判斷簡單分子和離子的構型。通過雜化軌道理論的學習,能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，培養學生宏觀辨識與微觀探析的可續素養，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的科學素養。

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