“分子空间结构与物质性质”复习课的教学设计

朱燕秋

(江苏省太仓高级中学 215400)

一、从氨谈起，初步认识物质的结构与性质之间的关系

[师] 必修曾学过氨做制冷剂，你能从结构上解释吗？

[生1]液氨汽化时吸收大量热使周围环境温度降低，能吸收大量热是因为氨的沸点高.

[生2]氨分子有氢键，所以沸点高，能做制冷剂.

[生3]氨分子中N原子半径小，N-H键长短，N-H键能大，所以沸点高，能做制冷剂.

[生4] 氨做制冷剂，沸点高，是因为氨分子与氨分子之间存在氢键，必须强调分子间，因为氢键是存在于分子间的一种作用力.

[生5] 键能是指在101kPa、298K条件下，1mol气态AB分子生成气态A原子和B原子的过程中所吸收的能量.键能不能影响沸点等物理性质，N-H键能大，是指N-H不容易断，这样氨分子比较稳定，所以键能影响的是稳定性这种化学性质，当我们比较NH3和PH3稳定性大小时，可以比较N-H和P-H键能大小.

[师]“生4”和“生5”两位同学说的非常好.NH3极易溶于水，能从结构上解释吗？

[生6]氨分子和水分子之间存在氢键.

[生7]氨分子和水分子都是极性分子，相似相容原理.

[生8]氢键存在于NH3、H2O、HF之间，可用X—H……Y (N、O、F)，会影响物质的熔沸点、溶解性等物理性质.

[生9]相似相容原理是极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂.

[生10]氨分子是极性键形成的三角锥构型的分子，正电荷中心和负电荷中心不重合，是极性分子，水是极性键形成的V型结构的分子，正电荷中心和负电荷中心不重合，是极性分子，所以氨极易溶于水.

课进行到这里，已经唤醒和巩固了学生已有的知识和经验，教师没有采用教师讲知识点，或者学生提出问题教师答的复习方式，而是抛出一个从学生已有旧知识出发的新问题，引导学生向结构和分子间的作用力的角度去思考问题，学生大胆的说，抛弃了以往教师问，学生听或者学生仅能作简单回答的课堂复习方式，这种情况下，学生的思维被充分调动起来，当学生思维受阻的时候，教师没有急于补充或者找其他学生回答，而是给学生充分的时间思考和交流讨论，在学生自己复习旧知识的同时，找到了“结构决定性质”的学科思想，这样在解题时会更容易找到方法，例如2017年江苏高考试卷的21(4)乙醇的沸点高于丙酮，这是因为____.学生会很容易想到，分子间氢键，这不是靠背诵题型或者答案解决的，而是一种深植于学生内心的解题思路.

二、从物质结构决定性质的视角，预测物质的有关性质

[师]推测BCl3在有机溶剂中的溶解性？

[生11] 根据前面所学的相似相溶原理，BCl3是非极性分子，易溶于有机溶剂不易溶于极性分子水中.

[生12] BCl3是极性键形成的平面三角型结构，结构对称，正电荷中心和负电荷中心重合，所以为非极性分子，易溶于有机溶剂中.

[师]我展示BCl3的平面三角型模型和百度百科的说明，大家看到与自己推测一样的结果时，非常激动.大家不熟悉BCl3，可以准确的推测出它的溶解性，研究物质的结构是不是可以看成研究未知物质的一种方法.

此题学生非常容易的作出了正确答案，大家都非常激动，跃跃欲试的想要推测更多未知物质的性质，当然未知物质性质的确定不仅需要推测，还需要大量的理论实验加以验证，因为物质结构是极其复杂的，影响物质的性质的因素远不止课堂所呈现出来的，在这里尽可能科学的教给学生一种认识研究未知物质的方法，让学生深刻感受物质的结构和物质性质的密切关系，从而明白研究物质结构的价值和意义.

三、判断简单分子或离子的空间构型的三种理论

[师]请用三种理论解释光气COCl2的立体构型？

[生13]价层电子对互斥理论：分子中的价电子对(成建电子对和孤电子对)由于相互排斥作用，尽可能的趋向彼此远离，为使价电子斥力最小，尽可能采取对称结构，当价电子对为4 时，正四面体结构，为3时，平面三角形，为2时，直线形.COCl2(光气)的分子中，碳原子(C)的价层电子与2个Cl和1个O原子的三个电子形成三对共用电子对，根据价层电子对互斥理论，应是平面三角形，这样分子最稳定.

[生14] 杂化轨道理论：在同一个原子中,能量相近的不同类型的几个原子轨道在成键时，可以互相叠加重组,成为相同数目、能量相等的新轨道，这种新轨道叫杂化轨道.C原子中 1个2s电子激发到2p后，1个2s轨道和3个2p轨道重新组合成4个sp3杂化轨道，1个2s轨道和2个2p轨道重新组合成3个sp2杂化轨道，1个2s轨道和1个2p轨道重新组合成2个sp杂化轨道，几种杂化轨道之后的分子空间形态，sp杂化：直线型；sp2杂化：平面三角形(等性杂化为平面正三角形)；sp3杂化：空间四面体(等性杂化为正四面体).光气中的C采取的是sp2杂化，所以结构为平面三角形.

[生15] 等电子体原理：是指价电子数和原子数相同的分子、离子或原子团.有些等电子体化学键和构型类似.运用等电子原理可以推测某些物质的空间构型，光气C的价电子数为4，向左移动一个变成B，O的价电子数为6，向右移动一个变成F，F向下移动变成Cl(价电子数不变)，左右各移动一个相互抵消变成BCl3，它们具有相似的结构，平面三角形.

[生16] 需要提醒的是价层电子对理论中孤对电子间的排斥(孤-孤排斥)大于孤对电子和成键电子对之间的排斥(孤-成排斥)大于成键电子对之间的排斥(成-成排斥)，我们在预测分子或者离子的构型时需要考虑孤电子对的斥力对分子构型的影响.例如：氨分子中心原子N和三个H形成三个成建电子对，N原子还有一对孤电子对，因此N原子采用sp3杂化，理想构型为正四面体，但由于孤对电子对成建电子对的斥力要大于成建电子对成建电子对的斥力，略去孤电子对，氨的真实构型为三角锥.

此部分内容也由学生讨论交流来完成，教师不讲解，课堂气氛融洽，学生学习情绪高涨，取得了较好的复习效果.当然，本节复习课有很多值得改进的地方，比如，对于四星级学校的学生来说，本节课内容少许有些过于轻松，笔者也考虑过将例子改成难度更大一点的，但无论举例简单与否，想达到的教学目标是一样的，都是培养学生的化学学科思维，各位同仁可根据实际的教学实践予以调整.