《第二節分子的立體結構》學歷案姓名：班級：學號：【主題與課時】【課標要求】1、認識共價分子結構的多樣性和復雜性。2、能根據有關理論判斷簡單分子或離子的立體結構。3、了解分子立體結構測定的實驗方法。【學習目標】1、在1節課結束的時候，能夠說出常見分子（如水、二氧化碳、氨、甲烷等）的立體結構，像說自己家有幾口人一樣熟練。2、給定一些簡單分子或離子的化學式，能夠像小偵探一樣根據價層電子對互斥理論判斷出它們的立體結構。3、能簡單描述分子立體結構測定的實驗方法，就像講一個有趣的故事一樣。【評價任務】1、通過課堂提問和小組討論，看看同學們能不能快速準確地說出常見分子的立體結構，以此來檢測目標1是否達成。2、給大家出一些簡單分子或離子的化學式，讓大家寫出來判斷立體結構的過程和結果，要是大部分同學都能做對，那就說明目標2達成啦。3、讓同學們分組討論分子立體結構測定的實驗方法，然后每組派個代表來講講，要是講得有模有樣，那目標3就沒問題了。【學習過程】一、情境導入同學們，咱們先來講個小故事。我呀，去參加了一個科學展覽。在展覽上看到了好多分子結構的模型，那些模型看起來就像各種各樣的小建筑，特別有趣。其中有一個水的分子結構模型，我一開始還以為是個簡單的小玩意兒，但是仔細一看，發現它的結構很特別呢。從那時候起，我就想啊，這些分子的結構就像一個個神秘的小世界，今天咱們就一起去探索分子的立體結構這個神秘小世界吧。二、任務一：常見分子的立體結構1、水（H?O）咱們先從水開始。大家都知道水是生命之源，那你們知道水的分子結構長啥樣嗎？水的中心原子是氧原子，它周圍連著兩個氫原子。這三個原子可不是在一條直線上的哦，而是像一個小“V”字，這個“V”字的夾角大約是104.5°。就好像兩個小伙伴站在中間小伙伴的兩邊，還稍微有點傾斜呢。那為啥是這樣的結構呢？這就和氧原子的電子結構有關啦。氧原子最外層有6個電子，它和兩個氫原子形成共價鍵后，還剩下兩對孤對電子。這兩對孤對電子就會把兩個氫原子“擠”得往一塊兒靠了點兒，就形成了這個“V”字形的結構。現在大家閉上眼睛，想象一下水的這個小“V”字結構。然后睜開眼睛，同桌之間互相描述一下這個結構。2、二氧化碳（CO?）再來看二氧化碳。二氧化碳大家也很熟悉，咱們呼出的氣體里就有它。二氧化碳的中心原子是碳原子，它兩邊各連著一個氧原子。這三個原子呢，是在一條直線上的，就像一根小棍兒似的。這是因為碳原子最外層有4個電子，它和兩個氧原子分別形成了兩個雙鍵，沒有孤對電子，所以分子就是直線型的結構。咱們來玩個小游戲。我在黑板上畫一些簡單的圖形，要是你覺得這個圖形能表示二氧化碳的結構，你就舉手。3、氨（NH?）氨這種物質也很有意思。氨分子的中心原子是氮原子，氮原子周圍連著三個氫原子。這個結構就像一個三角錐，氮原子在錐頂，三個氫原子在錐底。為啥是這樣呢？因為氮原子最外層有5個電子，它和三個氫原子形成共價鍵后，還剩下一對孤對電子。這對孤對電子就會把三個氫原子“擠”得往一塊兒靠，就形成了三角錐的結構。咱們分組來畫氨分子的結構，然后每組選一個代表把畫的結構拿上來展示，給大家講講為什么這么畫。4、甲烷（CH?）最后看看甲烷。甲烷是天然氣的主要成分哦。甲烷的中心原子是碳原子，碳原子周圍連著四個氫原子。這四個氫原子均勻地分布在碳原子周圍，就像一個正四面體一樣。每個氫原子和碳原子之間的夾角都是109°28′。這是因為碳原子最外層有4個電子，它和四個氫原子形成了四個相同的共價鍵，所以就形成了這種對稱的正四面體結構。現在我來考考大家。我說出一個分子的名字，大家馬上告訴我它的立體結構是什么樣的。三、任務二：根據價層電子對互斥理論判斷分子或離子的立體結構1、價層電子對互斥理論基礎同學們，現在咱們要學習一個很厲害的理論，叫價層電子對互斥理論。這個理論就像一個魔法規則，可以幫助我們判斷分子或者離子的立體結構。這個理論的核心就是，分子中的中心原子周圍的價層電子對（包括成鍵電子對和孤對電子）之間會互相排斥，就像小朋友們在操場上玩，都想離得遠一點，這樣就會讓分子形成特定的立體結構。咱們先來講講怎么計算價層電子對數。對于AB?型的分子或者離子（A是中心原子，B是配位原子，n是配位原子的個數），價層電子對數＝中心原子的價電子數＋配位原子提供的電子數（如果是離子，還要加上或者減去離子的電荷數）÷2。這個公式看起來有點復雜，其實就像做一道簡單的數學題一樣。咱們舉個例子，比如二氧化硫（SO?）。硫原子是中心原子，它的價電子數是6，氧原子是配位原子，每個氧原子提供2個電子，那價層電子對數＝（6＋0）÷2＝3。這里要注意哦，氧原子不提供電子是因為它和硫原子形成的是雙鍵，雙鍵就相當于它自己的電子已經用了。2、判斷實例再來看個例子，銨根離子（NH??）。氮原子是中心原子，它的價電子數是5，氫原子是配位原子，每個氫原子提供1個電子，因為是銨根離子帶一個正電荷，所以要減去1，價層電子對數＝（5＋41）÷2＝4。那根據這個價層電子對數，銨根離子的立體結構就是正四面體結構，就和甲烷的結構很像呢。現在大家自己來做做練習。我給大家幾個分子或者離子的化學式，像三氟化硼（BF?）、硫化氫（H?S）、磷酸根離子（PO?3?），大家按照剛才講的方法計算價層電子對數，然后判斷它們的立體結構。做完之后同桌之間互相檢查一下。四、任務三：分子立體結構測定的實驗方法1、實驗原理同學們，咱們現在要像科學家一樣來探索分子立體結構測定的實驗方法啦。有一種方法叫X射線衍射法。這個方法的原理就像是用很細很細的小針去戳分子，這個小針就是X射線。當X射線照射到分子上的時候，會發生衍射現象，就像水波遇到障礙物會擴散一樣。根據衍射的圖案，科學家們就能推算出分子的立體結構了。我給大家打個比方。假如分子是一個很神秘的小城堡，X射線就是我們的小探子。小探子進入城堡后，會在不同的地方產生反射和散射，就像在城堡里跑來跑去然后從不同的門出來一樣。我們根據這些小探子出來的方向和強度，就能畫出城堡的內部結構啦，也就是分子的立體結構。2、實驗儀器那進行這個實驗需要用到哪些儀器呢？首先得有X射線源，這就是產生X射線的地方，就像一個小太陽一樣發出X射線。然后要有樣品架，把我們要研究的分子樣品放在上面。還有探測器，探測器就像一個小耳朵，專門聽X射線傳來的消息，也就是接收衍射的信號。大家想象一下，這些儀器就像一個小團隊，每個成員都有自己的任務，一起合作來揭開分子立體結構的秘密。3、實驗步驟那這個實驗具體怎么做呢？首先，我們要把準備好的分子樣品放在樣品架上，要放得整整齊齊的哦。然后打開X射線源，讓X射線照射到樣品上。這時候探測器就開始工作了，它會收集X射線衍射的信號。收集完信號之后，我們要把這些信號進行處理，就像整理情報一樣。最后根據處理后的結果，通過一些復雜的計算和分析，就能得到分子的立體結構了。咱們分組討論一下，如果讓你們來做這個實驗，你們會怎么確保每個步驟都不出錯呢？每組討論完之后派個代表來說說你們組的想法。【作業與檢測】1、寫出下列分子的立體結構：水（H?O）二氧化碳（CO?）氨（NH?）氯化鈹（BeCl?）2、根據價層電子對互斥理論判斷下列分子或離子的立體結構：碳酸根離子（CO?2?）二氯化硫（SCl?）四氯化碳（CCl?）3、