分子空间结构与物质性质复习课的教学设计

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.

文章来源：《分子科学学报》 网址: http://www.fzkxxbzz.cn/qikandaodu/2021/0305/616.html