杂化轨道理论示范课教案

杂化轨道理论示范课教案（40分钟）

安徽大学化学化工学院

2010-11-03

教学内容：无机化学(武汉大学编第三版，上册)，

第四章第四节共价键理论(§4-2-2杂化轨道理论)。

教学目的：学生会运用杂化轨道理论解释并预测简单分子空间构型。

教学方法：启发式讲授法。

教学重点：1，使学生理解并掌握sp3、sp2、sp三种杂化轨道。

2，从共价键本质(电子云最大交盖)，能量最低原理去解释共价键键角和分子空间构型。

3，培养学生观察和思考习惯，训练学生将抽象理论用简单语言表述的能力。

教学难点：1，突破价键理论(电子配对法)的束缚，初步建立价电子离域概念，为分子轨道理论做铺垫。

2，学会处理多原子分子的中心原子价电子轨道杂化方式，解释不等性杂化分子(NH3，H2O)“偏离”sp3杂化的正常空间构型。

教学步骤：

一，组织教学(0.5分钟)

(集中学生注意力，引入学习状态)，宣布上课。

二，复习旧知导入新课(1.5分钟)

简略回顾上一节课内容(板书课题：共价键理论)。

接着提问：根据价键理论，原子间能形成共价键的基本条件是什么？

带领学生回答并板书(单个价电子；电子云最大交盖。板于黑板右上方)

评价价键理论的成功(阐述了共价键的本质，处理简单分子H2，HCl等很成功)之处，同时指出价键理论解释某些分子(CH4)空间构型遇到困难(板书CH4于黑板中右方) 。

三，讲授内容安排

2杂化轨道理论(课题)

(1) sp3杂化(课题，10分钟)

带领学生分析C原子结构；

写出C原子电子排布式和轨道表示式(板书于黑板左上方)；

陈述CH4结构实验数据(键参数)；

引导学生提出激发概念，(2s电子跃迁到2p轨道)；

提出2s和2p轨道混合思想，引出轨道杂化概念；

(1个s和3个p杂化，概念类比：1斤标准面粉+3斤富强面粉：“杂化面粉”)。

杂化方式：sp3轨化(板书)

轨道形状：(徒手画sp3杂化轨道于黑板左方)

轨道总数：4个sp3杂化轨道(板书，强调：1个s，3个p，总轨道数守恒)

空间分布：正四面体(为什么？能量最低原理，用手演示正四面体)

(徒手画于黑板中右方与CH4对应)

轨道夹角：109°28′(板书)

带领学生画出CH4分子中4个共价C-H 键(在轨道正四面体分布的徒手画上进行)。(此时补上课题，板书：2杂化轨道理论

(1) sp3杂化)

当堂练习(2分钟)：请预测CCl4分子空间构型；

如果sp3杂化的C-C连接是什么结构？(金刚石结构)。

(2) sp2杂化(8分钟)

讲述：sp3杂化轨道理论很好地解释了CH4结构，如何预测CH2CH2(板书)空间构型？带领学生写出C原子电子排布式和轨道表示式(板书于黑板中左上方)；

2s电子激发到2p轨道(板书于黑板中上方)；

1个s和2个p轨道杂化(剩余1个p轨道未参与杂化，且该p轨道有1个电子)；

杂化方式：sp2杂化(板书)

轨道形状：(徒手画sp2杂化轨道于黑板左方)

轨道总数：3个sp2杂化轨道(板书，1个s，2个p，剩余的p轨道垂直于sp2杂化平面) 空间分布：平面正三角形(为什么？能量最低原理，用手演示平面正三角形)

(徒手画于黑板中右方与CH2CH2对应)

轨道夹角：120°(板书)

带领学生画出CH2CH2空间结构(用双手演示C-C，C-H单键，C-C双键形成)

当堂练习(2分钟)：请预测BCl3分子结构。

如果sp2杂化的C-C连接是什么结果？(石墨烯，2010诺贝尔奖)。

(3) sp杂化(6分钟)

请预测CHCH(乙炔)分子结构(板书于黑板右上方)

(教师引领，要求学生写出sp杂化过程)

写出C原子电子排布式和轨道表示式(板书于黑板右上方)；

2s电子激发到2p轨道(板书于黑板右上方) 1个s和1个p轨道杂化；

(剩余2个p轨道未参与杂化，这2个p轨道各有1个电子，且互相垂直)；

杂化方式：sp杂化(板书)

轨道形状：(徒手画sp杂化轨道于黑板左方)

轨道总数：2个sp杂化轨道(板书，1个s，1个p)

空间分布：直线型(为什么？能量最低原理，用手演示)

(徒手画于黑板右方与CHCH对应)

轨道夹角：180°(板书)

带领学生画出CHCH 空间结构(用双手演示C-C，C-H单键，C-C三键形成)

当堂练习(2分钟)：请预测CO2分子结构。(C: sp杂化，补充低碳经济，CO2的利用)

(4) 不等性sp3杂化(6分钟)

请解释NH3为三角锥形，H2O 为V型。(分析步骤与前面sp3杂化相同)

写出N原子电子排布式和轨道表示式；激发；杂化；杂化轨道正四面体分布；

形成三个N-H键；(强调：有1个杂化轨道上是2个电子，孤对电子，这种杂化叫不等性sp3杂化，板书课题)。

因孤对电子存在，压缩其他3个N-H键，使键角成107.3°，所以，NH3分子构型为三角锥形。

类似地，O原子sp3杂化；杂化轨道正四面体分布；有2个杂化轨道上都是2个电子，2对孤对电子。因孤对电子存在，压缩其他2个O-H键，使键角成104.5°，所以，H2O 为V型分子。

四，课堂内容小结(1分钟)

(1) 理论是实验事实的归纳或总结，理论是不断发展的。

(2) 杂化轨道是描述分子形成过程，孤立原子的轨道不发生杂化。

(3) 仅当能级相近的原子轨道才可以发生杂化，且遵守轨道数和能量守恒。

五，课后作业(1分钟)

(1) 根据电子云最大交盖原理，预测sp，sp2，sp3杂化轨道成键能力大小顺序。

(2) 预测NH4+离子空间构型。