高三化学一轮复习公开课《第28讲 价层电子对互斥模型 杂化轨道理论及应用》教学设计

中小学教育资源及组卷应用平台
高三一轮复习 第28讲 价层电子对互斥模型 杂化轨道理论及应用 教案
（人教版2019选择性必修2 物质结构与性质）
一、教材及学情分析
教材分析
本课时属于高三一轮复习“物质结构与性质”模块的核心综合内容，对应人教版2019选择性必修2第二章“分子结构与性质”中价层电子对互斥模型、杂化轨道理论的核心考点。教材原章节围绕分子的立体构型展开，分别介绍价层电子对互斥模型（VSEPR）、杂化轨道理论，本复习课聚焦高考命题的“分子立体构型判断、杂化方式推断、与物质性质的关联”综合逻辑，将“价层电子对计算与立体构型预测、杂化轨道类型判断、分子性质的关联应用”进行体系化整合，通过模型构建、真题关联，帮助学生建立“价层电子对→杂化方式→立体构型→分子性质”的完整认知链条。本课时的复习是物质结构模块的重点内容之一，也是高考化学选考题的高频考查载体，贴合《普通高中化学课程标准（2022年版）》中“宏观辨识与微观探析”“证据推理与模型认知”等核心素养的培养要求。
学情分析
学生为高三年级，已掌握价层电子对互斥模型与杂化轨道理论的基础内容，但面对高考中“复杂分子的价层电子对计算、含孤电子对的杂化方式推断、分子立体构型与性质的关联应用”等高频难点时，难以精准计算价层电子对、忽略孤电子对的影响、对杂化轨道理论与分子性质的关联理解不足。为帮助学生克服这些困难，教师以“模型构建-真题演练-综合应用”为教学逻辑，将抽象的模型理论转化为可操作的计算方法与判断逻辑，提升学生的知识迁移与综合应用能力。
二、教学目标
结合《普通高中化学课程标准（2022年版）》及高三一轮复习核心要求，围绕化学学科核心素养制定如下教学目标：
1. 宏观辨识与微观探析：从微观的价层电子对互斥、杂化轨道理论出发，认知宏观的分子立体构型（如直线形、平面三角形、四面体），建立“微观轨道杂化-分子立体构型-分子性质（如极性、稳定性）”的递进认知，深化“结构决定性质”的核心规律。
2. 证据推理与模型认知：构建“分子立体构型分析模型”（价层电子对计算→杂化方式判断→立体构型预测→分子性质关联），能基于价层电子对、杂化方式等证据，准确判断复杂分子的立体构型、推断杂化轨道类型、关联分子性质，提升逻辑推导与问题解决能力。
3. 科学探究与创新意识：通过对高考中价层电子对互斥模型、杂化轨道理论真题的拆解与小组探究，合作分析复杂分子的立体构型、杂化方式及分子性质等综合问题，培养从分子结构信息中提取证据、推导分子性质的探究能力。
4. 科学态度与社会责任：了解价层电子对互斥模型、杂化轨道理论在新材料研发（如有机合成、药物设计）中的应用价值，认识化学结构理论在推动科技发展与社会进步中的重要作用，增强科学服务社会的责任意识。
三、教学重难点
教学重点
价层电子对互斥模型（VSEPR）的计算与应用：
价层电子对数目计算：中心原子价层电子对数目=σ键电子对数目+孤电子对数目
σ键电子对数目=与中心原子结合的原子数目（如NH 中N的σ键电子对为3）
孤电子对数目=（a为中心原子价电子数，x为配位原子数，b为配位原子最多能接受的电子数）
价层电子对数目与立体构型：2→直线形，3→平面三角形，4→四面体，5→三角双锥，6→八面体
杂化轨道理论的类型与判断：
杂化轨道类型：sp杂化（直线形）、sp 杂化（平面三角形）、sp 杂化（四面体）、sp d杂化（三角双锥）、sp d 杂化（八面体）
杂化方式判断：中心原子价层电子对数目=杂化轨道数目（如NH 中N的价层电子对数目为4，为sp 杂化）
分子立体构型与杂化轨道理论的综合应用：
复杂分子的立体构型判断：如COCl （平面三角形，sp 杂化）、H O（V形，sp 杂化）
杂化轨道理论与分子性质的关联：如BF 的平面三角形结构使其为非极性分子，NH 的三角锥形结构使其为极性分子
教学难点
复杂分子的价层电子对计算：如含双键、三键的分子（如CO 、HCN），含配位键的分子（如NH ）
含孤电子对的杂化方式推断：如NH （sp 杂化，含1对孤电子对，立体构型为三角锥形）
分子立体构型与杂化轨道理论的关联应用：如分子极性的判断、分子稳定性的解释
四、教学设计
教学过程 时间分配 教师活动 学生活动 设计意图
导入环节：真实情境任务驱动 5分钟 1. 展示不同分子的立体构型模型（如CO 直线形、NH 三角锥形、H O V形、CH 四面体），提出真实任务：“为什么不同分子具有不同的立体构型？如何通过计算和理论判断分子的立体构型及杂化方式？”
2. 提出问题链：
① 价层电子对互斥模型的核心思想是什么？
② 如何通过价层电子对数目判断杂化方式？
③ 分子立体构型与杂化方式的关联是什么？
3. 梳理学生的初步回答，提炼出“价层电子对、杂化轨道、立体构型”等关键词，引出本节课主题：构建分子立体构型分析模型，突破价层电子对互斥模型与杂化轨道理论的高考考点。 1. 认真观察情境图片，结合已有知识思考问题链
2. 举手发言，分享自己对价层电子对互斥模型、杂化轨道理论的理解
3. 明确本节课的复习目标：掌握价层电子对计算、杂化方式判断、分子立体构型预测及应用，解决高考综合问题。 1. 以分子立体构型模型为情境引入，贴合物质结构模块抽象知识的认知逻辑，激发学生的学习主动性
2. 通过问题链将抽象理论转化为具体计算与判断问题，明确复习方向
3. 建立“分子模型-理论计算-性质预测”的直接关联
讲授环节一：价层电子对互斥模型的计算与应用 12分钟 1. 构建“价层电子对互斥模型（VSEPR）计算模型”：
（1）核心思想：中心原子价层电子对（σ键电子对+孤电子对）相互排斥，使得分子具有最稳定的立体构型
（2）价层电子对数目计算：
① σ键电子对数目：等于与中心原子结合的原子数目（如CH 中C的σ键电子对为4，NH 中N的σ键电子对为3，H O中O的σ键电子对为2）
② 孤电子对数目：，其中a为中心原子价电子数，x为配位原子数，b为配位原子最多能接受的电子数
（3）特殊情况处理：
① 含双键、三键的分子：双键、三键均视为1个σ键电子对（如CO 中C的σ键电子对为2，孤电子对数目，价层电子对为2，立体构型为直线形）
② 含配位键的离子：a为中心原子价电子数±离子电荷数（如NH 中N的价电子数为5-1=4，孤电子对数目，价层电子对为4，立体构型为四面体）
（4）价层电子对数目与立体构型：
2→直线形（如CO ），3→平面三角形（如BF ），4→四面体（如CH ），5→三角双锥（如PCl ），6→八面体（如SF ）；含孤电子对时，立体构型为价层电子对立体构型去掉孤电子对后的结构（如NH 中N的价层电子对为4，立体构型为三角锥形；H O中O的价层电子对为4，立体构型为V形）
2. 强调：价层电子对互斥模型的核心是“电子对的相互排斥”，计算孤电子对数目时需注意特殊情况（含双键、三键、离子）的处理。 1. 跟随教师梳理，在笔记本上绘制价层电子对互斥模型计算模型，标注计算方法、特殊情况处理、价层电子对数目与立体构型的关联
2. 结合案例分析CO 、NH 、H O、NH 的价层电子对数目计算与立体构型预测，标注计算步骤
3. 思考：“为什么NH 中N的价层电子对数目为4，杂化方式为sp ，立体构型为三角锥形？”并举手发言分享思路
4. 总价层电子对互斥模型的计算与应用，重点标注孤电子对数目计算、特殊情况处理、立体构型预测的逻辑。 1. 构建结构化的价层电子对计算模型，帮助学生系统掌握价层电子对数目计算与立体构型预测的逻辑
2. 强调特殊情况处理，解决高考中复杂分子立体构型预测的高频难点
3. 通过案例分析，提升学生对立体构型预测的理解与应用能力
讲授环节二：杂化轨道理论的类型与判断 12分钟 1. 构建“杂化轨道理论类型与判断模型”：
（1）核心思想：中心原子的能量相近的原子轨道混合形成能量相同的杂化轨道，杂化轨道用于形成σ键或容纳孤电子对
（2）杂化轨道类型与杂化方式：
① sp杂化：由1个s轨道与1个p轨道杂化形成2个sp杂化轨道，杂化轨道呈直线形（如CO 中C的杂化方式为sp杂化）
② sp 杂化：由1个s轨道与2个p轨道杂化形成3个sp 杂化轨道，杂化轨道呈平面三角形（如BF 中B的杂化方式为sp 杂化）
③ sp 杂化：由1个s轨道与3个p轨道杂化形成4个sp 杂化轨道，杂化轨道呈四面体（如CH 中C的杂化方式为sp 杂化）
④ sp d杂化：由1个s轨道、3个p轨道、1个d轨道杂化形成5个sp d杂化轨道，杂化轨道呈三角双锥（如PCl 中P的杂化方式为sp d杂化）
⑤ sp d 杂化：由1个s轨道、3个p轨道、2个d轨道杂化形成6个sp d 杂化轨道，杂化轨道呈八面体（如SF 中S的杂化方式为sp d 杂化）
（3）杂化方式判断：中心原子价层电子对数目=杂化轨道数目（如NH 中N的价层电子对数目为4，杂化轨道数目为4，杂化方式为sp 杂化）
2. 强调：杂化轨道理论的核心是“轨道的混合与能量相同的杂化轨道形成”，杂化方式判断的关键是中心原子价层电子对数目等于杂化轨道数目。 1. 跟随教师梳理，在笔记本上绘制杂化轨道理论类型与判断模型，标注杂化轨道类型、杂化方式、杂化轨道数目与立体构型的关联
2. 结合案例分析CO 、BF 、CH 的杂化方式判断，标注计算步骤
3. 思考：“为什么CO 中C的杂化方式为sp杂化，立体构型为直线形？”并举手发言分享思路
4. 总总结杂化轨道理论的类型与判断，重点标注杂化轨道类型、杂化方式判断的逻辑、杂化轨道数目与立体构型的关联。 1. 构建结构化的杂化轨道理论类型与判断模型，帮助学生系统掌握杂化轨道类型与判断的逻辑
2. 强调杂化方式判断的关键，解决高考中复杂分子杂化方式推断的高频难点
3. 通过案例分析，提升学生对杂化方式判断的理解与应用能力
实践环节一：小组合作——分子立体构型与杂化方式真题探究 10分钟 1. 将学生分成4人小组，发放“分子立体构型与杂化方式真题探究任务单”，选取2022年全国卷Ⅰ的真题：
“判断下列分子的价层电子对数目、杂化方式与立体构型：
（1）CO ；（2）NH ；（3）BF ；（4）H O；（5）PCl ”
2. 巡回指导各小组，针对小组的疑问进行点拨，如“PCl 中P的孤电子对数目计算”
3. 请1个小组展示探究结果，其他小组进行补充与评价，最后教师总结：
（1）CO ：价层电子对数目2，杂化方式sp杂化，立体构型直线形；
（2）NH ：价层电子对数目4，杂化方式sp 杂化，立体构型三角锥形；
（3）BF ：价层电子对数目3，杂化方式sp 杂化，立体构型平面三角形；
（4）H O：价层电子对数目4，杂化方式sp 杂化，立体构型V形；
（5）PCl ：价层电子对数目5，杂化方式sp d杂化，立体构型三角双锥。 1. 4人小组分工合作，每人负责1-2个分子的分析，共同完成任务单
2. 小组内讨论争议点，如“PCl 中P的孤电子对数目计算”“BF 中B的杂化方式判断”
3. 小组代表上台展示探究结果，结合价层电子对互斥模型与杂化轨道理论模型讲解判断依据
4. 记录教师总结的核心结论，强化分子立体构型与杂化方式的判断逻辑。 1. 通过小组合作演练高考真题，让学生在真实命题情境中应用价层电子对互斥模型与杂化轨道理论模型，提升知识迁移与合作探究能力
2. 重点突破复杂分子立体构型判断、杂化方式推断的高频难点，及时纠正学生的认知误区
3. 培养学生的合作探究能力与表达能力
讲授环节三：分子立体构型与杂化轨道理论的综合应用 8分钟 1. 构建“分子立体构型与杂化轨道理论综合应用模型”：
（1）分子极性的判断：分子极性取决于分子立体构型的对称性，非对称结构（如NH 的三角锥形、H O的V形）为极性分子，对称结构（如CO 的直线形、CH 的四面体）为非极性分子
（2）分子溶解性的判断：利用“相似相溶”原理，极性分子易溶于极性溶剂（如H O为极性分子，易溶于水），非极性分子易溶于非极性溶剂（如CO 为非极性分子，易溶于CCl ）
（3）分子稳定性的判断：杂化轨道的重叠程度越大，分子越稳定（如sp杂化的CO 比sp 杂化的H O更稳定）
（4）复杂分子的立体构型判断：如COCl （中心原子C的价层电子对数目为3，杂化方式sp 杂化，立体构型平面三角形）
2. 强调：分子立体构型与杂化轨道理论的综合应用的核心是“结构决定性质”，分子的立体构型与杂化方式决定分子的极性、溶解性、稳定性等性质。 1. 跟随教师梳理，在笔记本上绘制分子立体构型与杂化轨道理论综合应用模型，标注分子性质与立体构型、杂化方式的关联
2. 结合案例分析COCl 的立体构型判断，标注计算步骤
3. 思考：“为什么COCl 的立体构型为平面三角形，为极性分子？”并举手发言分享思路
4. 总结分子立体构型与杂化轨道理论的综合应用，重点标注分子性质与立体构型、杂化方式的关联。 1. 构建结构化的分子立体构型与杂
21世纪教育网 www.21cnjy.com 精品试卷·第 2 页 （共 2 页）
21世纪教育网(www.21cnjy.com)