化学 选修3 第二章第一节共价键

　　一、教学设计

　　在化学2中学习了化学键的初步知识，知道了离子键和共价键的形成过程。本节将在电子云和原子轨道等概念基础上继续学习共价键的知识，包括共价键的主要类型σ键和π键，以及键能、键长、键角等知识。教学时要注意运用图片引导学生形象思维，理解σ键和π键的特征；充分利用数据和具体例子帮助学生理解键能、键长、键角等与简单分子的某些性质的关系。

　　教学重点：

　　1.σ键和π键的特征和性质；

　　2.用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。

　　教学难点：

　　1.σ键和π键的特征；

　　2.键角。

　　具体教学建议：

　　1.可以通过制作原子轨道模型的方式来帮助学生理解σ键和π键的特征。

　　2.可以引导学生充分利用表2-1和表2-2，从定量的角度理解键能、键长与分子性质的关系。

　　3.键角是本节的一个难点，可以介绍一些学生比较熟悉的分子的键角，如CO2、H2O、CH4NH3等，并引出共价键具有方向性。介绍键角时不要求对具体角度做解释，留待下一节继续学习。

　　4.关于等电子原理，只需以教科书上的CO和N2为例，简单介绍等电子原理的概念即可。还可例举CH4和NH4+，但不要做太多的扩展。

教学方案参考

一．共价键

【学与问】

1、共价键是             通过                  形成的                   。

其实质是                 。

2、核外电子的能级分为                                                   ，S,p能级的轮廓图分别是：              ，             . S,p原子轨道分别有        ,       .

3、电子式是                                             。用电子式表示H2、HCl、Cl2的形成过程                              ，                                     

                                           。在H2、HCl、Cl2中，均存在共价键，即有电子云的重叠，分别是哪个能级电子云的重叠：                ，                  

                    。重叠方向可概括为：               ．以头碰头形成的共价键称为　　　　，说明共价键具有　　　性；为什么不能形成H３、H２Cl、Cl３分子：因为　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　

说明共价键具有　　　性．

４、σ键的成键电子：H2中成键电子是　　　，称为　　　　；HCl中成键电子是　　　　；称为　　　　　；Cl2中成键电子是　　　，称为　　　　．

５、σ键的特征：　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　．

６、写出N2、 CO2、H2O和CH4的结构式：　　　　，　　　　，　　　　．　　　　．

成键电子分别为N2　　　　　，CO2　　　　　，H2O　　　　　，CH4　　　　　电子云

将如何重叠？

７、π键的成键电子：　　　　　　，电子云的重叠方式为　　　　　，π键的特点是　　

８、以上由原子轨道相互重叠形成的　　　　　　　　总称　　　　　　，是分子结构的价键理论中　　　　　　　　　　　　　　　　　　．σ键和π键成键的一般规律是：共价单键是　　　；共价双键中　　　　　　　　　　　　　　　；共价三键　　　　　

【科学探究】

1．已知氮分子的共价键是三键，你能模仿图2-1、2-２、2-３，通过画图来描述么？（提示：氮原子各自用三个ｐ轨道分别跟另一个氮原子一个形成一个σ键和两个π键）

2．钠和氯通过得失电子同样是形成电子对，为什么这对电子不被钠原子和氯原子共用形成共价键而形成离子键呢？你能从原子的电负性差别来理解吗？讨论后填写下表：

　　方案Ⅰ制作模型学习σ键和π键

　　创设问题情景：复习以NaCl为代表的离子键的形成过程；（2复习共价键的概念。

　　提出问题： 1两个H在形成H2时，电子云如何重叠？（2）在HCl、Cl2中，电子云如何重叠？

　　制作模型：学生以小组合作学习的形式，利用泡沫塑料、彩泥、牙签等材料制作s轨道和p轨道的模型。根据制作的模型，以H2、HCl、Cl2为例，研究它们在形成分子时原子轨道的重叠方式，即σ键和π键的成键过程，体会σ键可以旋转而π键不能旋转。

　　归纳总结：σ键是两原子在成键时，电子云采取“头碰头”的方式重叠形成的共价键，这种重叠方式符合能量最低，最稳定；σ键是轴对称的，可以围绕成键的两原子核的连线旋转。π键是电子云采取“肩并肩”的方式重叠，π键的电子云由两块组成，分别位于由两原子核构成平面的两侧，互为镜像，不可以围绕成键的两原子核的连线旋转。在分子结构中，共价单键是σ键；而双键中一个是σ键，另一个是π键；共价三键是由一个σ键和两个π键组成的。

　　反思与评价：组织学生完成教科书中的“科学探究”。

　　方案Ⅱ利用表格与数据学习键能与键长

　　提出问题：N2与H2在常温下很难发生化学反应，必须在高温下才能发生化学反应，而F2与H2在冷暗处就能发生化学反应，为什么？

　　讨论与启示：学生就上述问题展开讨论，认识到化学反应是一个旧键断裂、新键生成的过程，N2与H2在常温下很难发生化学反应，而F2与H2在冷暗处就能反应，说明断开N≡N键比断开F—F键困难。

　　阅读与思考：认真阅读教科书中的表2-1，了解一些共价键的键能，并思考下列问题：（1）键能是共价键强度的一种标度，键能的大小与键的强度有什么关系？（2）键能与化学反应的能量变化有什么联系？怎样利用键能的数据计算反应的热效应？（3）完成“思考与交流”中的第1、2题。

　　归纳总结：在上述学习活动的基础上，归纳键能的概念及其与分子性质的关系，即键能是气态基态原子形成1mol共价键释放的最低能量。键能通常取正值，键能越大，意味着该化学键越稳定。

　　创设问题情景：共价键的强度还有一种描述方法，即用键长来描述，认真阅读教科书中的表2-2，结合键能的概念，你认为键长是什么？它怎样描述共价键的强度？

　　讨论与总结：分子内的核间距称为键长，它是衡量共价键稳定性的另一个参数，键长越短，往往键能越大，共价键越稳定。

　　【方案Ⅲ】制作模型学习键角

　　提出问题：怎样知道多原子分子的形状？

　　讨论与启示：要想知道分子在空间的形状，就必须知道多原子分子中两个共价键之间的夹角，即键角。

　　制作模型：利用泡沫塑料、彩泥、牙签等材料制作CO2、H2O和CH4的分子模型，体会键角在决定分子空间形状中的作用。

　　归纳总结：知道了键角，就能确定分子在空间的形状，键角是描述分子空间立体结构的重要参数。例如，在CO2中，∠OCO为180°，所以CO2为直线形分子；而在H2O中，∠HOH为105°，故H2O为角形分子。

　　反思与评价：完成下表。

　　3.乙烷的分子中，有一个碳碳σ键和六个碳氢σ键；乙烯分子中，有一个碳碳σ键和一个碳碳π键，还有四个碳氢σ键；乙炔分子中有一个碳碳σ键和两个碳碳π键，还有两个碳氢σ键。

　　三、问题交流

　　【学与问】

　　【思考与交流】

　　1.经过计算可知：1molH2与1molCl2反应生成2molHCl放热184.9kJ，而1molH2与1molBr2反应生成2molHBr放热102.3kJ。显然生成氯化氢放热多，或者说溴化氢分子更容易发生热分解。

　　2.从表2-1的数据可知，N—H键、O—H键与H—F键的键能依次增大，意味着形成这些键时放出的能量依次增大，化学键越来越稳定。所以N2、O2、F2与H2的反应能力依次增强。

　　3.简言之，分子的键长越短，键能越大，该分子越稳定。

　　四、习题参

　　1.（略）

　　2.氧原子最外层有6个电子，还差两个电子达到8e-稳定结构，氢原子只有一个电子，差一个电子达到2e-稳定结构，所以一个氧原子只能与两个氢原子成键，氢气和氧气化合生成的分子为H2O。

　　3.二氧化碳的结构为O=C=O，所以其分子中有两个碳氧σ键和两个碳氧π键。

　　4.键能和键长都是对共价键稳定程度的描述，Cl2、Br2、I2的键能依次下降，键长依次增大，表明Cl2、Br22、I2分子中的共价键的牢固程度依次减弱。

　　5.键能数据表明，N≡N键能大于N—N键能的三倍，N≡N键能大于N—N键能的两倍；而C=C键能却小于C—C键能的三倍，C=C键能小于C—C键能的两倍，说明乙烯和乙炔中的π键不牢固，容易被试剂进攻，故易发生加成反应。而氮分子中N≡N非常牢固，所以氮分子不易发生加成反应。

       二、活动建议

      【科学探究】

       1.  

      2.