“分子空間結構與物質性質”復習課的教學設計

朱燕秋

(江蘇省太倉高級中學 215400)

一、從氨談起，初步認識物質的結構與性質之間的關系

[師] 必修曾學過氨做制冷劑，你能從結構上解釋嗎？

[生1]液氨汽化時吸收大量熱使周圍環境溫度降低，能吸收大量熱是因為氨的沸點高.

[生2]氨分子有氫鍵，所以沸點高，能做制冷劑.

[生3]氨分子中N原子半徑小，N-H鍵長短，N-H鍵能大，所以沸點高，能做制冷劑.

[生4] 氨做制冷劑，沸點高，是因為氨分子與氨分子之間存在氫鍵，必須強調分子間，因為氫鍵是存在于分子間的一種作用力.

[生5] 鍵能是指在101kPa、298K條件下，1mol氣態AB分子生成氣態A原子和B原子的過程中所吸收的能量.鍵能不能影響沸點等物理性質，N-H鍵能大，是指N-H不容易斷，這樣氨分子比較穩定，所以鍵能影響的是穩定性這種化學性質，當我們比較NH3和PH3穩定性大小時，可以比較N-H和P-H鍵能大小.

[師]“生4”和“生5”兩位同學說的非常好.NH3極易溶于水，能從結構上解釋嗎？

[生6]氨分子和水分子之間存在氫鍵.

[生7]氨分子和水分子都是極性分子，相似相容原理.

[生8]氫鍵存在于NH3、H2O、HF之間，可用X—H……Y (N、O、F)，會影響物質的熔沸點、溶解性等物理性質.

[生9]相似相容原理是極性分子易溶于極性溶劑，非極性分子易溶于非極性溶劑.

[生10]氨分子是極性鍵形成的三角錐構型的分子，正電荷中心和負電荷中心不重合，是極性分子，水是極性鍵形成的V型結構的分子，正電荷中心和負電荷中心不重合，是極性分子，所以氨極易溶于水.

課進行到這里，已經喚醒和鞏固了學生已有的知識和經驗，教師沒有采用教師講知識點，或者學生提出問題教師答的復習方式，而是拋出一個從學生已有舊知識出發的新問題，引導學生向結構和分子間的作用力的角度去思考問題，學生大膽的說，拋棄了以往教師問，學生聽或者學生僅能作簡單回答的課堂復習方式，這種情況下，學生的思維被充分調動起來，當學生思維受阻的時候，教師沒有急于補充或者找其他學生回答，而是給學生充分的時間思考和交流討論，在學生自己復習舊知識的同時，找到了“結構決定性質”的學科思想，這樣在解題時會更容易找到方法，例如2017年江蘇高考試卷的21(4)乙醇的沸點高于丙酮，這是因為____.學生會很容易想到，分子間氫鍵，這不是靠背誦題型或者答案解決的，而是一種深植于學生內心的解題思路.

二、從物質結構決定性質的視角，預測物質的有關性質

[師]推測BCl3在有機溶劑中的溶解性？

[生11] 根據前面所學的相似相溶原理，BCl3是非極性分子，易溶于有機溶劑不易溶于極性分子水中.

[生12] BCl3是極性鍵形成的平面三角型結構，結構對稱，正電荷中心和負電荷中心重合，所以為非極性分子，易溶于有機溶劑中.

[師]我展示BCl3的平面三角型模型和百度百科的說明，大家看到與自己推測一樣的結果時，非常激動.大家不熟悉BCl3，可以準確的推測出它的溶解性，研究物質的結構是不是可以看成研究未知物質的一種方法.

此題學生非常容易的作出了正確答案，大家都非常激動，躍躍欲試的想要推測更多未知物質的性質，當然未知物質性質的確定不僅需要推測，還需要大量的理論實驗加以驗證，因為物質結構是極其復雜的，影響物質的性質的因素遠不止課堂所呈現出來的，在這里盡可能科學的教給學生一種認識研究未知物質的方法，讓學生深刻感受物質的結構和物質性質的密切關系，從而明白研究物質結構的價值和意義.

三、判斷簡單分子或離子的空間構型的三種理論

[師]請用三種理論解釋光氣COCl2的立體構型？

[生13]價層電子對互斥理論：分子中的價電子對(成建電子對和孤電子對)由于相互排斥作用，盡可能的趨向彼此遠離，為使價電子斥力最小，盡可能采取對稱結構，當價電子對為4 時，正四面體結構，為3時，平面三角形，為2時，直線形.COCl2(光氣)的分子中，碳原子(C)的價層電子與2個Cl和1個O原子的三個電子形成三對共用電子對，根據價層電子對互斥理論，應是平面三角形，這樣分子最穩定.

[生14] 雜化軌道理論：在同一個原子中,能量相近的不同類型的幾個原子軌道在成鍵時，可以互相疊加重組,成為相同數目、能量相等的新軌道，這種新軌道叫雜化軌道.C原子中 1個2s電子激發到2p后，1個2s軌道和3個2p軌道重新組合成4個sp3雜化軌道，1個2s軌道和2個2p軌道重新組合成3個sp2雜化軌道，1個2s軌道和1個2p軌道重新組合成2個sp雜化軌道，幾種雜化軌道之后的分子空間形態，sp雜化：直線型；sp2雜化：平面三角形(等性雜化為平面正三角形)；sp3雜化：空間四面體(等性雜化為正四面體).光氣中的C采取的是sp2雜化，所以結構為平面三角形.

[生15] 等電子體原理：是指價電子數和原子數相同的分子、離子或原子團.有些等電子體化學鍵和構型類似.運用等電子原理可以推測某些物質的空間構型，光氣C的價電子數為4，向左移動一個變成B，O的價電子數為6，向右移動一個變成F，F向下移動變成Cl(價電子數不變)，左右各移動一個相互抵消變成BCl3，它們具有相似的結構，平面三角形.

[生16] 需要提醒的是價層電子對理論中孤對電子間的排斥(孤-孤排斥)大于孤對電子和成鍵電子對之間的排斥(孤-成排斥)大于成鍵電子對之間的排斥(成-成排斥)，我們在預測分子或者離子的構型時需要考慮孤電子對的斥力對分子構型的影響.例如：氨分子中心原子N和三個H形成三個成建電子對，N原子還有一對孤電子對，因此N原子采用sp3雜化，理想構型為正四面體，但由于孤對電子對成建電子對的斥力要大于成建電子對成建電子對的斥力，略去孤電子對，氨的真實構型為三角錐.

此部分內容也由學生討論交流來完成，教師不講解，課堂氣氛融洽，學生學習情緒高漲，取得了較好的復習效果.當然，本節復習課有很多值得改進的地方，比如，對于四星級學校的學生來說，本節課內容少許有些過于輕松，筆者也考慮過將例子改成難度更大一點的，但無論舉例簡單與否，想達到的教學目標是一樣的，都是培養學生的化學學科思維，各位同仁可根據實際的教學實踐予以調整.