2.2.2 分子的空间结构与分子性质 教学设计

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第二章微粒间相互作用与物质性质
第2节　共价键与分子的空间构型
第2课时　分子的空间结构与分子性质


通过学习鲍林的杂化轨道理论、价电对互斥理论，学生对分子结构有了深入的认识，既能解释简单分子的空间结构的的成因，也能预测简单分子或离子的空间结构。本节课在此基础上进一步讨论了分子空间结构对分子某些性质的影响。通过对分子空间结构与性质（手性，极性）的讨论，有利于发展学生“结构决定性质”的科学思想，提升化学学科核心素养。


证据推理与模型认知：
知道手性分子的概念，会判断不对称碳原子。
理解共价键的极性、分子的空间结构与分子极性的关系，学会判断简单分子极性的方法。

   分子的对称性、手性与分子的极性判断


   课件、分子模型、学案


【知识回顾】学生根据学案回顾常见分子的空间构型以及极性共价键和非极性共价键的含义。
【交流研讨】在日常生活中，你肯定会注意到身边的许多物体如建筑物、汽车、动物、植物甚至某些自然景观等，都显示出一定的对称性，并常常用"美"来描述它们。宏观物体具有对称性，那么，构成它们的微观粒子如分子也具有对称性吗?请你以水、二氧化碳、氨、甲烷等分子为例，分析它们具有怎样的对称性。
【投影】


【板书】二.分子的空间结构与分子性质
1.分子中的原子排布与对称性
【投影】


【讲述】依据对称轴的旋转或借助对称面的反映能够复原的分子称为对称分子，分子所具有的这种性质称为对称性。分子的许多性质如极性、旋光性等都与分子的对称性有关。在光透过某些化合物时，光波振动的方向会旋转一定的角度，这种性质称为旋光性。
【投影】


【讲述】分子本身和它们在镜中的像，就如同人的左手和右手，相似但不能重叠，因而称这类分子表现出手性。具有手性的分子称为手性分子。手性分子是一类对称性比较低的分子，如它们不具有对称面。一个手性分子和它的镜像分子构成一对对映异构体，互为对应异构体的分子的旋光性相反，等物质的量浓度对映异构体溶液，旋光性相互抵消，溶液不表现旋光性。
【展示】CHBrCIF两种分子模型
【质疑】什么样的分子具有手性？如何判断分子是否具有手性呢？
【讲述】对于仅通过单键连接其他原子的碳原子，当其所连接的四个原子或基团均不相同时，这个碳原子称为不对称碳原子。由于大多数的手性分子都含有不对称碳原子，因此有机化学中常用有无不对称碳原子推测分子是否为手性分子。
【投影】



【讲述】在生命的产生和演变过程中，往往对一对对映异构体中的一种手性分子有所“偏爱”，阅读教材“化学与生命”栏目。


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【过度】我们知道，原子在分子中的空间排布会影响分子的性质。类似地，分子中的电荷分布也会对分子性质产生显著的影响。
【观察思考】在酸式滴定管中加入四氯化碳，打开活塞让四氯化碳缓缓流下，可看到四氯化碳呈直线状垂直流入烧杯中。将用毛皮摩擦过的橡胶棒靠近四氯化碳液流，观察四氯化碳的流动方向是否发生变化。再向另一酸式滴定管中加入蒸馏水，进行同样的实验，观察实验现象。
【实验演示】学生观察实验，记录实验现象，完成学案表格
【讨论】（1）使用四氯化碳、水做实验时，观察到的现象是否相同?


【投影】
【讨论】（2）请画图分析四氯化碳和水中的化学键是极性键还是非极性键、电荷在化学键乃至整个分子中如何分布，这对你解释实验现象有什么启示?
【板书】2.分子的电荷分布与极性
【投影】

【讲述】四氯化碳分子中碳氯键为极性键，分子构型为正四面体构型，所有负电荷重心与正电荷重心（碳原子）重合，分子中不存在正、负两极；水分子中碳氧键为极性键但两个正电荷重心和负电荷重心（氧原子）不重合，分子中存在正、负两极为极性分子。分子中存在正、负两极的分子称为极性分子，不存在正、负两极的分子称为非极性分子。例如，氯化氢分子是一种极性分子，而氯分子则是一种非极性分子。
【投影】


【讲述】对于多原子分子，只要正、负电荷重心重合，分子就不具有极性。
【投影】


【交流研讨】分析水、氨、二氧化碳和甲烷等分子中各原子的带电情况，指出其中的极性分子和非极性分子，并说明理由。
【投影】


【讲述】对于双原子分子分子的极性与键的极性是一致的。
【投影】


【讲述】对于多原子分子，分子的极性与分子的空间结构和键的极性有关，如果形成分子的化学键均为非极性键，分子的正、负电荷重心重合，分子为非极性分子。如白磷分子为非极性分子
【投影】


【讲述】由极性键构成的分子若正、负电荷重心重合为非极性分子，如二氧化碳分子和甲烷分子；不重合为极性分子，如水分子和氨分子。
【讲述】分子的极性会影响分子的性质。在相对分子质量相同的情况下，极性分子比非极性分子有更高的沸点。极性分子易溶于极性溶剂，如氨、乙醇等极性分子易溶于水;非极性分子易溶于非极性溶剂，如油脂、石油的成分多不溶于水，而溶于非极性或极性较小的有机溶剂。这就是我们常说的"相似相溶"原理。
【迁移应用】完成学案“迁移应用”题目
【投影】常见分子的极性与非极性判断


【自主阅读】教材“化学与生命”分子的亲水性与疏水性
【投影】

【课堂小结】




    本节课内容主要是了解分子的空间结构对分子性质的影响，通过对分子对称性、手性、极性等的研究，认识物质结构对性质的影响。学习内容只是难度不大，需要学生空间想象能力，因此在授课时可让学生自主阅读了解有关知识，教师结合分子模型和演示实验帮助学生对知识的理解。