2.1 共价键模型教学设计

skybamboo · 发表于 5 小时前

第二章微粒间相互作用与物质性质
第1节　共价键模型

本节课内容是在原子结构模型知识、核外电子运动状态的理论基础上建立分子中的共价键模型；同时共价键模型的建立，又能为本章第2节内容及后续晶体结构知识的学习提供基础。通过本课时的学习，在进一步深化化学键知识的基础上构建共价键模型，同时深化物质结构与性质之间关系的认识，发展学生"宏戏辨识与微观探析""证据推理与校相认知"化学学科核心素养，引导他们养成实事求是的科学态度。
共价键模型是在必修课程中已经学习了共价键概念的基础上，运用原子结构模型和核外电子运动规律等知识，进一步剖析共价键的本质，尤其是在共价键的本质、构成条件、类型以及特征等方面进行分析，构建较为完整的共价键模型，并运用共价健模型解释物质的性质;同时，以基于电子配对理论的共价键模型不能解释"氧分子具有顺题性"的事实来引发学生思维冲突，认识到其局限性，意识到修正模型或建立新模型的必要性。
教材中以氢分子形成为例，从电子运动状态、体系能量、电子运动规律等入手构建共价键模型;以氮分子中共价键形成过程为例，依据轨道重叠的方式引出共价键的类型，构建σ键、π键模型;从原子轨道在空间取向以及两个原子之间原子轨道重叠程度最大化视角学习共价键的方向性;从原子的未成对电子数是一定的认识共价键的饱和性。

证据推理和模型认知：
通过氢分子中共价键的形成过程分析，能举例说明共价键本质、形成条件、表示方法。宏观辨宏观辨识与微观探析：
通过共价键模型的深度剂析（轨道重叠方问、泡利不相容原理），知道共价键的方向性、饱和性含义，并能解释简单分子中各元素原子的个数比。
通过分析氮气分子中原子轨道重叠方式，能说出σ健、π健含义，并能判新常见分子的共价键类型、氮气分子异常稳定的原因。
知道键能、键长、键角可以用来描述键的强弱和分子的空间结构。认识微观粒子间的相互作用与物质性质的关系。
变化观念与平衡思想：
了解共价键的主要类型，会判断共价键的极性。能从内因和外因、量变与质变等方面较全面地分析物质的化学变化。
科学态度与创新意识：
通过"用共价键模型不能解释氧分子的顺磁性"的事实分析，意识到共价键模型的局限性

共价键的形成和分类、σ健、π健含义、键参数及其对分子性质的影响

课件、学案

【知识回顾】根据学案回顾化学键、离子键、共价键、离子化合物以及共价化合物的概念。
【联想质疑】通过化学必修课程的学习你已经知道，氢气在氧气和氯气中燃烧分别生成水（H2O）和氯化氢（HCl），而且在这两种化合物的分子内部，原子之间通过共用电子形成了共价键。你是否产生过这样的疑问∶氢原子为什么会与氧原子或氯原子结合形成稳定的分子?氢原子与氯原子结合成氯化氢分子时原子个数比为1：1，而氢原子与氧原子结合成水分子时原子个数比却为2∶1，这又是为什么?为什么原子之间可以通过共用电子形成稳定的分子?共价键究竟是怎样形成的，其特征又是怎样的呢?
【引入】原子间通过共用电子形成的化学键为共价键，根据原子结构的量子力学理论，思考氢原子是如何形成氢分子中的共价键的？请同学们阅读教材P37页内容，了解共价键的形成过程和实质。
【板书】一、共价键的形成和特征
【投影】请分子中共价键的形成过程

【讲述】当两个氢原子靠近时，原子轨道相互重叠，导致两个氢原子的电子更多地处于两个原子核之间，即电子在核间区域出现的概率增加。
【投影】

【讲述】电子在两个原子核之间出现的概率增大，使它们同时受到两个原子核的吸引，从而导致体系能量降低，形成共价键。我们把原子间通过共用电子形成的化学键称为共价键。通常，电负性相同或差值小的非金属元素原子之间形成的化学键为共价键。常用一条短线表示由一对共用电子所形成的共价键。
【投影】

【讲述】二氧化碳分子原子间共用两对电子所形成的共价键，称为共价双键；氮气分子中原子间共用三对电子所形成的共价键称为共价三键。
【质疑】为什么不同原子之间形成共价键的数目不相同，不同原子形成分子时相互结合的数量也不相同？
【投影】

【板书】2.共价键的特征
【讲述】按照价键理论，未成对的电子通过相互配对形成共价键，因为每个原子最外层轨道的数目是一定的，所以每个原子所能形成共价键的总数或以单键连接的原子数目是一定的，这称为共价键的饱和性。
【投影】

【讲述】共价键的饱和性决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系。另一方面，除s轨道是球形对称外，其他原子轨道都具有一定的空间取向。在形成共价键时，原子轨道重叠得多，电子在核间出现的概率大，所形成的共价键就牢固。因此，共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，这就是共价键的方向性。共价键的方向性决定着分子的空间结构。
【投影】

【思考】是不是所有的共价键都具有方向性？
【交流研讨】通过“人工固氮”将空气中的氮气转化为含氮化合物用于生产化肥或其他化工产品是人类突破的重要课题。解决这个课题的难点在于氮分子中的共价三键使构成氮分子的两个氮原子紧紧地结合在一起，由此氮气的性质非常稳定。请从轨道重叠的角度解释氮分子中的共价三键是如何形成的。
【板书】二、共价键的类型
1. σ键和Π键
【投影】

【讲述】按电子云的重叠方式，原子轨道以"头碰头"方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键称为σ键；原子轨道以"肩并肩"方式相互重叠导致电子在核间出现的概率增大而形成的共价键为Π键。
【投影】氮分子中的σ键与Π键

【思考】HCl、Cl2、H2中的共价键也都是 σ键，它们的 σ键是如何形成的？
【投影】

【总结】根据形成σ键的轨道类型，可分为s-sσ键、s-pσ键、p-pσ键等。
【交流研讨】如何判断共价键是 σ键，还是π 键？
【讲述】一般规律：共价单键是σ键；共价双键中有一个σ键，另一个是π键；共价三键由一个σ键和两个π键组成。两个s轨道只能形成σ键，不能形成π键。两个原子形成共价键时，其原子轨道尽可能达到最大重叠程度，故两个原子形成共价键时先形成σ键，然后才能形成π键。所以两个原子间可以只形成σ键，但不能只形成π键，即多原子分子中一定有σ键，可能有π键。σ键原子轨道重叠程度较大，电子在核间出现的概率较大，强度较大，不容易断裂；π键原子轨道重叠程度较小，电子在核间出现的概率较小，强度较小，容易断裂。总之，σ键一般比π键强度大，表现在化学性质上的不同，通常含π键的物质的化学性质更活泼，如乙烯比乙烷更活泼。
【过度】根据共用电子对是否发生偏移还可以将共价键分为即兴共价键和非极性共价键。
【板书】2.极性键和非极性键
【讲述】构成分子的是同种元素的两个原子，它们吸引电子的能力相同，所以共用的电子不偏向其中任何一个原子，参与成键的原子都不显电性，这种共价键叫作非极性共价键，简称非极性键。如氢气和氯气中的共价键。
【投影】

【讲述】构成分子的两个原子是不同元素的原子时，由于两个原子吸引电子的能力不同，共用的电子必然偏向吸引电子能力大的原子一方，这个原子因附近电子出现的概率较大而带部分负电荷，而另一原子则带部分正电荷，这种共价键叫作极性共价键，简称极性键。如氯化氢中的共价键为极性键。
【投影】

【讲述】形成机型键的原子由于电负性的不同，对电子吸引能力不同导致电子对发生偏移，电负性强的带部分负电荷，化合价为负价，电负性弱的部分带正电荷，化合价显正价。成键原子电负性差值大，共用电子对偏移程度大，键的极性强，原子的电负性差值越大，形成的共价键极性越强
【思考】如何判断共价键是极性键还是非极性键，如何判断极性键的强弱？
【讲述】同种元素原子之间通常形成非极性键；不同种元素原子之间通常形成极性共价键，且原子电负性差值越大，形成的共价键的极性就越强。
【练习】完成学案“迁移应用”题
【归纳总结】共价键的分类

分类标准	类　型
共用电子对数	单键、双键、三键
共用电子对是否偏移	极性键、非极性键
原子轨道重叠方式	σ键、π键

【投影】氧分子中的共价键与分子轨道（学生阅读教材有关内容）

【板书】三、键参数
【讲述】键参数通常是指表明化学键性质的物理量，包括键能、键长和键角。键长通常指两个成键原子的原子核间的距离（简称核间距）。
【投影】

【讲述】一般而言，化学键的键长愈短，化学键就愈强，键就愈牢固。键长是影响分子空间构型的因素之一。
【投影】

【讲述】在多原子分子中，两个化学键的夹角称为键角，键角多用于描述分子的空间结构。
【投影】

【讲述】在 101.3 kPa、298 K 条件下，断开1mol AB（g）分子中的化学键，使其分别生成气态A原子和气态B原子所吸收的能量称为A—B键的键能。键能通常用来表示化学键的强弱。
键能愈大，断开时需要的能量就愈多，化学键就愈牢固;键能愈小，断开时需要的能量就愈少，化学键就愈不牢固。
【投影】

【归纳总结】键长和键角决定了分子的空间结构，键长和键能决定分子的稳定性。
【投影】

【迁移应用】完成学案相关练习
【讲述】波长为 300 nm 的紫外光的光子所具有的能量约为 399 kJ·mol'，这一能量比蛋白质分子中重要的化学键，如C—C键、C—N键和C—S键的键能都大。因此，紫外光的能量足以使这些化学键断裂，从而破坏蛋白质分子。
【投影】

【讲述】防晒霜之所以能有效地减轻紫外光对人体的伤害，其原因之一是它的有效成分的分子中有π 键。这些分子中的 π键的电子在吸收紫外光后被激发，从而能阻挡部分紫外光。
【投影】

【自主学习】阅读教材“化学与技术”了解分子光谱。
【投影】

【课堂小结】

本节课首先通过"联想·质疑"，以化学必修课程中学习过的H2O、HCl为例，使学生回忆共价键，并以他们迫切想了解的问题设疑，激起他们的学习兴趣;展开本节课重点知识的学习。
首先，以简单的氢分子为例进行"共价键的形成与特征"的讨论，便于学生理解。然后，以HCl、Cl2、H2O为例引导学生讨论形成共价键的条件。接着，以N2为例引导学生体会结构与性质的密切关系。最后，结合教材数据、图片和"化学与生命""化学与技术"等栏目，使学生体会键长、键角和键能等键参数的重要作用。

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[鲁科版] 2.1 共价键模型 教学设计

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