人教版高中化学选择性必修二 2.1.1 共价键 教案
文档属性
| 名称 | 人教版高中化学选择性必修二 2.1.1 共价键 教案 |  | |
| 格式 | docx | ||
| 文件大小 | 59.7KB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-06-20 15:40:15 | ||
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文档简介
第二章 分子结构与性质
第一节 共价键
2.1.1 共价键
【教材分析】
本章比较系统的介绍了分子的结构和性质，内容比较丰富。首先，在第一章有关电子云和原子轨道的基础上，介绍了共价键的主要类型σ键和π键，以及键参数——键能、键长、键角；接着，在共价键概念的基础上，介绍了分子的立体结构，并根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论对简单共价分子结构的多样性和复杂性进行了解释。最后介绍了极性分子和非极性分子、键的极性对化学性质的影响、分子间作用力、氢键等概念，以及它们对物质性质的影响，并从分子结构的角度说明了“相似相溶”规则等。
【课程目标】
课程目标 学科素养
1.认识共价键的本质，原子间通过原子轨道重叠形成共价键。 2.熟知共价键的概念与形成，知道共价键的特征——具有饱和性和方向性。 3.能够从不同的角度对共价键分类，会分析σ键和π键的形成及特点。 a．微观探析：微观角度探析共价键的微粒、类型。 b．模型认知：建立σ键和π键的思维模型，判断分子中存在σ键和π键的种类及个数。
【教学重难点】
教学重点：σ键和π键的形成及特点
教学难点：σ键和π键的形成及特点
【教学过程】
【情境微课堂】
诺贝尔物理学奖得主理查德·费曼曾说过，假如发生了大灾难，人类全部的科学知识只能概括为一句话传诸后世，那么这句话应该是“万物皆由原子构成”。
早在19世纪中叶，化学家就已经把分子中原子之间的相互作用形象地称作化学键。20世纪初，在原子结构理论的基础上，建立了化学键的电子理论。共价键是现代化学键理论的核心。分子的空间结构和分子之间的作用力是理解分子结构与性质关系的重要内容。
【新课导入】
[学生活动]
NaCl和HCl的性质差异大，请用电子式描述NaCl和HCl的形成过程，从微粒间相互作用的角度解释NaCl和HCl性质差异大的原因。你能从元素的电负性差别来理解吗？填写下表。
元素 Na Cl H Cl C O
电负性 0.9 3.0 2.1 3.0 2.5 3.5
电负性差值 2.1 0.9 1
[回答]
元素的电负性差值很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成离子键，而共价键是电负性差值不大的原子间形成的共价键。
[讲解]
化学键是相邻原子间的强烈的相互作用，化学键分为离子键、共价键、金属键。
[思考交流]
如何通过原子轨道进一步理解共价键的形成？
[展示]
氢原子形成氢分子的电子云。
[讲解]
现代价键理论的基本要点：
电子配对原理：按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个 自旋状态相反的电子配对成键，这就是共价键的饱和性。共价键的饱和性决定了共价化合物的分子组成。
最大重叠原理：
共价键形成的过程中，两个参与成键的原子轨道沿着轨道伸展的方向进行重叠，且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现的概率越大，形成的共价键越牢固。因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成。这也说明共价键具有方向性。共价键的方向性决定了共价化合物的立体构型。
[思考交流]
除了s轨道和s轨道重叠形成共价键外，还能找到其他轨道重叠形成共价键的例子吗？
请用橡皮泥制作这些共价键的电子云模型。
通过制作电子云模型，你发现这些共价键有什么特征？
[展示]
H－H的s-s σ键的形成、H－Cl的s-p σ键的形成、Cl－Cl的p-p σ键的形成
[学生活动]
请归纳H-H、H-Cl和Cl-Cl的特点。
[讲解]
我们可以看到两原子在成σ键时，原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的共价键。σ键是轴对称的，可以围绕成键的两个原子核的连线进行旋转。σ键可以分成3种，s-s σ键、s-p σ键、p-p σ键。以形成氢分子为例，s-s σ键，两个氢原子相互靠拢，即氢原子中的1s轨道相互重叠，形成了s-s σ键。在形成HCl分子时，氢原子和氯原子中未成对电子的原子轨道相互靠拢，即氢原子中的1s轨道与氯原子中的3p轨道相互重叠，形成了s-p σ键。在形成Cl2时，两个氯原子相互靠拢，即氯原子中的3p轨道相互重叠，形成了p-p σ键。
[思考交流]
原子轨道除了以“头碰头”的方式重叠以外，还有没有可能以其他的方式重叠成键？
[展示]
p- p π键的形成
[思考交流]
π键与δ键相比有何不同点呢？
[讲解]
对比两个p轨道形成的δ键和π键可以发现，δ键是由两个原子的p轨道“头碰头”重叠形成的。而π键是由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成的。
π键的电子云形状与δ键的电子云形状有明显差别：每个π键的电子云由两块组成，它们互为镜像，这种特征称为镜面对称。
π键与δ键的强度不同。例如，乙炔、乙烯分子中的π键不如δ键牢固，比较容易断裂。因而含有π键的乙烯、乙炔与只有δ键的乙烷的化学性质不同。
[学生活动]
用电子式表示N2的形成过程，并用原子轨道重叠来解释其共价键的形成过程。
[思考交流]
通过氮气中氮氮三键形成过程的分析，如何判断共价键是σ键或是π键？
[讲解]
氮原子p轨道与氮原子中的p轨道以“头碰头”相互重叠，形成一个σ键；氮原子中另外两个p轨道与氮原子中的两个p轨道以“肩并肩”相互重叠，形成两个π键。
[学生活动]
观察乙烷、乙烯和乙炔的分子结构，它们的分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键构成？
[讲解]
①乙烷中含有1个C-C键和6个C-H键，所以乙烷中含有7个σ键；
②乙烯中含有1个C=C键和4个C-H键，即含有5个σ键和1个π键；
③乙炔中含有1个三键和2个C-H键，即含有3个σ键和2个π键；
[思考交流]
8、所有共价键都有方向性和饱和性吗？
[讲解]
所有的共价键都有饱和性，但并不是所有的共价键都有方向性，如s-s σ键就没有方向性。
[课堂练习]
1、氰气的化学式为(CN)2，结构式为NCCN，性质与Cl2相似，下列叙述不正确的是( )
A．在一定条件下可发生加成反应
B．分子中NC键的键长大于C—C键的键长
C．分子只含有2个σ键和4个π键
D．不和NaOH溶液反应
[课堂小结]
键的类型 σ键 π键
原子轨道重叠方式 两个原子的成键轨道沿着键轴的方向以“头碰头”的方式重叠 两个原子的成键轨道以“肩并肩”的方式重叠
原子轨道重叠部位 两原子核之间，在键轴处 键轴上方和下方，键轴处为零
对称性 轴对称 镜面对称
原子轨道重叠程度 大 小
键的强度 较大 较小
化学活泼性 不活泼 活泼
存在 单键、双键、三键（只有1个σ键） 双键中有一个π键、三键中有两个π键
示意图
第一节 共价键
2.1.1 共价键
【教材分析】
本章比较系统的介绍了分子的结构和性质，内容比较丰富。首先，在第一章有关电子云和原子轨道的基础上，介绍了共价键的主要类型σ键和π键，以及键参数——键能、键长、键角；接着，在共价键概念的基础上，介绍了分子的立体结构，并根据价层电子对互斥模型和杂化轨道理论对简单共价分子结构的多样性和复杂性进行了解释。最后介绍了极性分子和非极性分子、键的极性对化学性质的影响、分子间作用力、氢键等概念，以及它们对物质性质的影响，并从分子结构的角度说明了“相似相溶”规则等。
【课程目标】
课程目标 学科素养
1.认识共价键的本质，原子间通过原子轨道重叠形成共价键。 2.熟知共价键的概念与形成，知道共价键的特征——具有饱和性和方向性。 3.能够从不同的角度对共价键分类，会分析σ键和π键的形成及特点。 a．微观探析：微观角度探析共价键的微粒、类型。 b．模型认知：建立σ键和π键的思维模型，判断分子中存在σ键和π键的种类及个数。
【教学重难点】
教学重点：σ键和π键的形成及特点
教学难点：σ键和π键的形成及特点
【教学过程】
【情境微课堂】
诺贝尔物理学奖得主理查德·费曼曾说过，假如发生了大灾难，人类全部的科学知识只能概括为一句话传诸后世，那么这句话应该是“万物皆由原子构成”。
早在19世纪中叶，化学家就已经把分子中原子之间的相互作用形象地称作化学键。20世纪初，在原子结构理论的基础上，建立了化学键的电子理论。共价键是现代化学键理论的核心。分子的空间结构和分子之间的作用力是理解分子结构与性质关系的重要内容。
【新课导入】
[学生活动]
NaCl和HCl的性质差异大，请用电子式描述NaCl和HCl的形成过程，从微粒间相互作用的角度解释NaCl和HCl性质差异大的原因。你能从元素的电负性差别来理解吗？填写下表。
元素 Na Cl H Cl C O
电负性 0.9 3.0 2.1 3.0 2.5 3.5
电负性差值 2.1 0.9 1
[回答]
元素的电负性差值很大，化学反应形成的电子对不会被共用，形成离子键，而共价键是电负性差值不大的原子间形成的共价键。
[讲解]
化学键是相邻原子间的强烈的相互作用，化学键分为离子键、共价键、金属键。
[思考交流]
如何通过原子轨道进一步理解共价键的形成？
[展示]
氢原子形成氢分子的电子云。
[讲解]
现代价键理论的基本要点：
电子配对原理：按照共价键的共用电子对理论，一个原子有几个未成对电子，便可和几个 自旋状态相反的电子配对成键，这就是共价键的饱和性。共价键的饱和性决定了共价化合物的分子组成。
最大重叠原理：
共价键形成的过程中，两个参与成键的原子轨道沿着轨道伸展的方向进行重叠，且原子轨道重叠越多，电子在两核间出现的概率越大，形成的共价键越牢固。因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成。这也说明共价键具有方向性。共价键的方向性决定了共价化合物的立体构型。
[思考交流]
除了s轨道和s轨道重叠形成共价键外，还能找到其他轨道重叠形成共价键的例子吗？
请用橡皮泥制作这些共价键的电子云模型。
通过制作电子云模型，你发现这些共价键有什么特征？
[展示]
H－H的s-s σ键的形成、H－Cl的s-p σ键的形成、Cl－Cl的p-p σ键的形成
[学生活动]
请归纳H-H、H-Cl和Cl-Cl的特点。
[讲解]
我们可以看到两原子在成σ键时，原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的共价键。σ键是轴对称的，可以围绕成键的两个原子核的连线进行旋转。σ键可以分成3种，s-s σ键、s-p σ键、p-p σ键。以形成氢分子为例，s-s σ键，两个氢原子相互靠拢，即氢原子中的1s轨道相互重叠，形成了s-s σ键。在形成HCl分子时，氢原子和氯原子中未成对电子的原子轨道相互靠拢，即氢原子中的1s轨道与氯原子中的3p轨道相互重叠，形成了s-p σ键。在形成Cl2时，两个氯原子相互靠拢，即氯原子中的3p轨道相互重叠，形成了p-p σ键。
[思考交流]
原子轨道除了以“头碰头”的方式重叠以外，还有没有可能以其他的方式重叠成键？
[展示]
p- p π键的形成
[思考交流]
π键与δ键相比有何不同点呢？
[讲解]
对比两个p轨道形成的δ键和π键可以发现，δ键是由两个原子的p轨道“头碰头”重叠形成的。而π键是由两个原子的p轨道“肩并肩”重叠形成的。
π键的电子云形状与δ键的电子云形状有明显差别：每个π键的电子云由两块组成，它们互为镜像，这种特征称为镜面对称。
π键与δ键的强度不同。例如，乙炔、乙烯分子中的π键不如δ键牢固，比较容易断裂。因而含有π键的乙烯、乙炔与只有δ键的乙烷的化学性质不同。
[学生活动]
用电子式表示N2的形成过程，并用原子轨道重叠来解释其共价键的形成过程。
[思考交流]
通过氮气中氮氮三键形成过程的分析，如何判断共价键是σ键或是π键？
[讲解]
氮原子p轨道与氮原子中的p轨道以“头碰头”相互重叠，形成一个σ键；氮原子中另外两个p轨道与氮原子中的两个p轨道以“肩并肩”相互重叠，形成两个π键。
[学生活动]
观察乙烷、乙烯和乙炔的分子结构，它们的分子中的共价键分别由几个σ键和几个π键构成？
[讲解]
①乙烷中含有1个C-C键和6个C-H键，所以乙烷中含有7个σ键；
②乙烯中含有1个C=C键和4个C-H键，即含有5个σ键和1个π键；
③乙炔中含有1个三键和2个C-H键，即含有3个σ键和2个π键；
[思考交流]
8、所有共价键都有方向性和饱和性吗？
[讲解]
所有的共价键都有饱和性，但并不是所有的共价键都有方向性，如s-s σ键就没有方向性。
[课堂练习]
1、氰气的化学式为(CN)2，结构式为NCCN，性质与Cl2相似，下列叙述不正确的是( )
A．在一定条件下可发生加成反应
B．分子中NC键的键长大于C—C键的键长
C．分子只含有2个σ键和4个π键
D．不和NaOH溶液反应
[课堂小结]
键的类型 σ键 π键
原子轨道重叠方式 两个原子的成键轨道沿着键轴的方向以“头碰头”的方式重叠 两个原子的成键轨道以“肩并肩”的方式重叠
原子轨道重叠部位 两原子核之间，在键轴处 键轴上方和下方，键轴处为零
对称性 轴对称 镜面对称
原子轨道重叠程度 大 小
键的强度 较大 较小
化学活泼性 不活泼 活泼
存在 单键、双键、三键（只有1个σ键） 双键中有一个π键、三键中有两个π键
示意图