高一化学共价键模型教案_高一化学化学键教案

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主课题：第2章化学键与分子间作用力

课本：物质结构与性质 选修 山东科学技术出版社

知识与技能：

1.通过氢分子的形成过程认识共价键的实质，知道共价键的分类和特征； 2.能用杂化轨道概念初步解释简单分子的构型与性质的关系；

3.认识离子键的实质与特征，了解配位键的形成条件和配位化合物的重要应用，能用金属键理论初步解释金属的导电性和导热性；

4.知道范德华力和氢键的存在并了解其对物质性质的影响。过程与方法：

共价键模型的建立和发展对研究分子空间构型与分子性质的重要作用。情感态度与价值观：

通过本章内容的学习，让学生体会微粒间相互作用对物质性质的重要影响。教学重难点：

1.认识共价键的实质，用杂化轨道概念初步解释简单分子的构型与性质的关系； 2.共价键模型的建立和发展对研究分子空间构型与分子性质的重要作用； 3.通过本章内容的学习，让学生体会微粒间相互作用对物质性质的影响。教学方法：启发，讲解，观察，练习

分课题：第1节共价键模型

课 本：物质结构与性质 选修 山东科学技术出版社

教学目标：

1.认识共价键的形成和实质，了解共价键的特征；

2.了解共价键的主要类型——σ键和π键，能利用电负性判断共价键的极性； 3.能用键能、键长、键角等说明简单分子的某些性质。课 型：新课 课时安排：3课时

（第一课时）

知识与技能：

1.知道共价键的本质是高概率地出现在两个原子核之间的电子与原子核之间的电性作用；

2.知道电负性相同或差值小的非金属元素原子形成的化学键通常为共价键；

3.认识σ键和π键的形成条件，能够分析一些简单分子（如N2、Cl2、HCl等）中存在的σ键和π键。过程与方法：

通过复习必修课程中学习的离子键和共价键的概念基础上进入新课的学习，利用章图、一些栏目中的问题进行引导，激发学生学习动机，并以一些分子为例进行分析和画图等手段，帮助理解。

情感态度与价值观：

初步建立起从宏观到微观的联系，懂得“学无止境”的基本道理。教学过程：

[创设情境] 不论物质具有什么样的外形，还是具有什么样的功能，却都是由110多种元素组成的，是靠原子与原子之间通过相互作用——化学键结合在一起的。大家见过雪吗？在我十一岁以前，我每年都见过，可惜十一岁之后就没见过了。我想现在部分农村的同学应该有见过吧。雪花的形状极多，而且十分美丽。如果把雪花放在放大镜下，可以发现每片雪花都是一幅极其精美的图案，连许多艺术家都赞叹不止。大家可以看P30章图。但是，各种各样的雪花形状是怎样形成的呢？为什么雪花大都是六角形的？

[拓展激发兴趣] 云中雪花“胚胎”的小冰晶，主要有两种形状。一种呈六棱体状，长而细，叫柱晶，但有时它的两端是尖的，样子像一根针，叫针晶。别一种则呈六角形的薄片状，就像从六棱铅笔上切下来的薄片那样，叫片晶。如果周围的空气过饱和的程度比较低，冰晶便增长得很慢，并且各边都在均匀地增长。它增大下降时，仍然保持着原来的样子，分别被叫做柱状、针状和片状的雪晶。如果周围的空气呈高度过饱和状态，那么冰晶在增长过程中不仅体积会增大，而且形状也会变化。最常见的是由片状变为星状。原来，在冰晶增长的同时，冰晶附近的水汽会被消耗。所以，越靠近冰晶的地方，水汽越稀薄，过饱和程度越低。在紧靠冰晶表面的地方，因为多余的水汽都已凝华在冰晶上了，所以刚刚达到饱和。这样，靠近冰晶处的水汽密度就要比离它远的地方小。水汽就从冰晶周围向冰晶所在处移动。水汽分子首先遇到冰晶的各个角棱和凸出部分，并在这里凝华而使冰晶增长。于是冰晶的各个角棱和凸出部分将首先迅速地增长，而逐渐成为枝叉状。以后，又因为同样的原因在各个枝叉和角棱处长出新的小枝叉来。与此同时，在各个角棱和枝叉之间的凹陷处。空气已经不再是饱和的了。有时，在这里甚至有升华过程，以致水汽被输送到其他地方去。这样就使得角棱和枝

叉更为突出，而慢慢地形成了我们熟悉的星状雪花。[复习回顾] 通过已学知识，回答下列问题：

1．氢原子电子式，H2的电子式形成过程

氮原子电子式，N2的电子式形成过程 2．H2与N2是靠什么结合在一起的？

[联想质疑] 从电子在原子轨道上的排布与共价键形成的角度大家能否解释HCl中氢原子与氯原子个数比为1∶

1、H2O中氢原子与氧原子个数比为2∶1的原因？两原子或多个原子可以结合形成稳定的分子，为什么通过共用电子就会形成稳定的分子？共价键究竟是怎样形成的，其特征又是怎样的呢？

[引导提问] 1.学习了原子结构的量子力学模型后，我们怎么来认识共价键的形成？

2.你认为两核间共用电子是运动的还是静止的？

3.大家能否尝试着用所学的电子运动状态的知识进行描述这两核间共用电子的运动？

[学生回答] [过渡] 下面我们进一步以H2的形成为例研究共价键的形成及共价键的本质。[板书] 第1节 共价键模型

一、共价键

1.共价键的形成及本质

[讲解] 根据原子结构的量子力学理论，氢原子核外的一个电子处于1s轨道上。带正电的原子核对核外带负电的电子存在着吸引作用。如果出现2个氢原子这时作用力肯定也增加，肯定有带正电的原子核对原子核的静电排斥，带正电的原子核对带负电的电子的静电吸引，带负电的电子对电子的静电排斥。

[创设情境] 现在大家在头脑里想象这么一个场景：核外都有电子高速绕核运动的氢原子从很远的距离开始接近。

[讲授] 当两个氢原子相距无限远的时候，大家都知道两原子之间的静电作用几乎接近为零，所以可以忽略它们之间的作用力，那此时体系的能量等于两个氢原子的能量之和，此时体系的能量是比较高的。随着两个氢原子的逐渐接近，每个氢原子的原子核都会同时对自身和对方的1s轨道上的电子产生吸引作用，使体系的能量缓慢下降。当两个氢原子继续靠近时，它们的原子轨道会相互重叠，导致两个氢原子的电子在这重叠的区域出现的几率增大。[提问] 氢分子内两原子相互靠近，能否无限靠近甚至重叠呢？

[学生] [讲解] 对了，如果无限接近的话，两个带正电的原子核之间的排斥作用又将导致能量上升，自身无法提供这样的能量，除非外界给了这样的能量，也就是我们以前说的，要破坏氢分子使之变为氢原子，需要吸收外界的能量。所以说分子内两原子相互靠近又不能无限靠近，就是这两种力共同作用达到静电平衡的结果。此时体系的能量下降到最低，处于稳定状态。[阅读] 指导阅读图2-1-1氢分子形成示意图，加深理解。

[讲解] 实验和理论计算均表明，两个氢原子的核间距为0.074nm。我们把导致体系能量降低的形成这种作用，成为化学键。通过共用电子形成的化学键成为共价键。高概率出现在两个原子核之间的电子与两个原子核之间的电性作用就是共价键的本质。[板书]a.共价键的定义 b.共价键形成的过程

c.共价键的本质：高概率 核之间的电子与两个原子核 电性作用 [强调] 必须是两个相邻的原子间形成的这种电性作用。[设问] 这种作用跟我们前一章学习的电负性有无关系呢？

[讲解] 电负性相同或者差值小的非金属元素原子形成的化学键为共价键。

[提问] 大家翻到课本P25 图1-3-7元素的电负性示意图，找一找哪些组合会形成共价键？ [学生] 氢原子与卤素原子、氧原子、氮原子，氧原子与碳原子、硫原子。一般是非金属原子与非金属原子形成的。

[讲授] 有的两原子间共用一对电子，有的两原子间共用两对电子，有的甚至共用三对电子。为了简便，人们常用一条短线来表示一对共用电子形成的共价键。如H-Cl，O=C=O，N≡N等分别为共价单键、共价双键和共价叁键。[板书] d.共价单键、共价双键和共价叁键

[交流研讨] 你已经了解到，水分子的化学式之所以用H2O表示，是因为氧原子有两个未成对电子，它们分别与氢原子的一个未成对电子配对成键形成水分子。那么，由氮原子构成的氮分子的结构又是怎样的呢？为什么氮气非常稳定，不易发生化学反应呢？ [学生分组讨论然后进行交流] [师生共同归纳小结]这要从它们的价电子排布说起，氧原子的价电子排布是2s22p4，根据洪特规则，氧原子中处于2p轨道的四个电子分别占据2px、2py、2pz三个原子轨道，其中形成一个轨道有成对的电子，还有两个轨道有未成对电子。氢原子的价电子排布是1s，即在1s轨道有1个未成对电子，要使整个体系能量最低，必然要通过相互接近达到一个最终的静电

1平衡，也就是要达到全充满的状态。比如这个氧原子的2py轨道的单电子与一个氢原子的1s轨道上的单电子配对，那2pz轨道的单电子必然与另一个氢原子的1s轨道上的单电子配对，所以形成H-O-H这样的结构。

氮原子的价电子排布是2s22p3。根据洪特规则，氮原子中处于2p轨道的三个电子分别2px、2py、2pz三个原子轨道，是三个未成对电子。当形成氮分子的氮原子相互接近时，若一个氮原子2pz轨道上的一个电子与另一个氮原子2pz轨道上的一个电子配对形成一个共价键，此时它们的2px和2py轨道上的电子也会分别两两配对形成两个共价键，这样便形成氮氮叁键。因此，氮分子中的氮原子间以共价叁键相结合。

[现场设计模型，指导观察这三个共价键形成是否一样] 教师可以利用6根粉笔组成2个三维体系来讲授，学生可以用笔或笔芯来组成模型。[学生发表自己的见解] [归纳总结]当两个氮原子的2pz轨道以“头碰头”的方式相互重叠时，那另外两个2px和2py轨道只能分别采取相互平行的“肩并肩”的方式重叠。大家可以参看课本P33三个轨道的分解图。我们把“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键，将原子轨道以“肩并肩”的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键。也就是说，氮分子中的三个共价键分别为一个键和两个键。原子轨道重叠程度越大，电子在核间出现的概率越大，形成的共价键也就越强。所以氮气的化学性质异常稳定。在合成氨中需要高温、高压并用催化剂才能合成。[板书]2．键与键

键：“头碰头”重叠

键：“肩并肩”重叠

[提问] 那刚才我们分析的H2O分子中以什么键结合呢？

[学生] 1s轨道为球型轨道，与2p纺锤型轨道结合应该是“头碰头”重叠，即键。[练习] 课本p382

C p669 [本节小结] 小结本节课知识 作业:P383、6 p6610(1)(3)

主板书

第1节 共价键模型

一、共价键

1.共价键的形成及本质 a.共价键的定义 b.共价键形成的过程

c.共价键的本质：高概率 核之间的电子与两个原子核 电性作用 d.共价单键、共价双键和共价叁键 2．键与键

键：“头碰头”重叠

键：“肩并肩”重叠

作业:P383、6

p6610(1)(3)

（第二课时）

知识与技能：

1.认识共价键的特征——饱和性和方向性，知道饱和性决定各种原子形成分子时相互结合的数量关系，方向性影响分子的空间构型；

2.知道共价键可以分为极性键和非极性键，能够判断哪些共价键是极性键、哪些共价键是非极性键。过程与方法：

学习饱和性和方向性，可以先给出一般规律，再以具体分子为例展开讨论；对于极性键和非极性键可以以Cl2和HCl为例，引导学生进行讨论实质以及与电负性的关系。情感态度和价值观：

学会应运科学的思维方法对待生活，对待学习。

教学过程：

[昨日回放] 学生像过电影一样回忆上一课时学习到的内容，进一步规范学生的学习习惯。[学生活动，教师可适当引导] 上节课我们学习了共价键的定义、共价键形成的过程、共价键的本质、共价单键、共价双键、共价叁键、键与键„„ [讨论研究] Cl2、HCl、H2S分子中的共价键是键，还是键？ [学生汇报，教师可以适时引导]

[提问] 为什么Cl2是双原子分子，NH3则是1个N原子与3个H原子形成分子？

[学生] Cl原子的价电子排布为3s23p5，在3p轨道上只存在1个未成对的电子，假设3px、3py轨道都为成对电子，那么这个未成对电子就存在于3pz轨道。当两个氯原子相互接近时，在3pz轨道两单电子就会配对形成“头碰头”的方式重叠，从而再也没有未成对电子了，所以不会与其它原子再结合了，注定了Cl2是双原子分子。氮原子的价电子排布为2s22p3，在2p轨道上有3个未成对电子，分别在2px、2py、2pz三个原子轨道上，所以会与3个氢原子形成分子。

[引导] 从刚才的分析来看，每个原子所提供的未成对电子的数目是不是确定的？如果没有未成对电子还会相互配对形成共价键吗？ [学生] 是的。不会。

[讲解] 每个原子中的一个未成对电子与另一个原子中的一个未成对电子配对成键后，一般来说就不能再与其他原子的未成对电子配对成键了。我们把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。[板书] 3.共价键的特征 a.共价键的饱和性

[强调] 每个原子在形成共价键中提供多少个单电子，往往形成多少共价键，即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称之为共价键的饱和性。它决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系。

[讲授] 除s轨道是球形对称外，其他原子轨道都具有一定的空间分布。在形成共价键时，原子轨道重叠得愈多，电子在核间出现的概率愈大，所形成的共价键就愈牢固。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。[提问] 下面请大家以H2S为例进行分析其形成共价键的方向性。

[学生] 硫原子的价电子排布为3s23p4。在3p轨道上只有两个未成对电子，假设存在3py、3pz两个原子轨道上。而氢原子的价电子排布为1s1，硫原子的3py与一个氢原子的1s1轨道

配对，使得电子在此方向出现的概率增大，硫原子的3pz与另一个氢原子的1s1轨道配对，使得电子在此方向出现的概率增大。

[讲授] 所以为什么H2S的构型是折线形的，就是这个原因。不过不是90度，因为成对的电子会对配对形成共价键的电子有所影响。

[指导学生分析] 为什么氨的分子构型为三角锥型？

[归纳讲解] 因为N原子的2px、2py、2pz三个原子轨道都有未成对电子，是一个空间构型的，所以与氢原子配对肯定也是一个空间构型的。

[强调] 在形成共价键时，原子轨道重叠得愈多，电子在核间出现的概率愈大，所形成的共价键就越牢固。因此共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，称之为共价键的方向性，它能决定分子的空间构型。如H2O为折线型，CO2为直线型，NH3为三角锥型。[[板书] b.共价键的方向性

[指导学生进行课后阅读—“学海无涯”] [过渡] 在两个原子配对形成共价键的学习中，我们发现有些是两个相同原子如H-H、Cl-Cl等，有些是两个不同原子如H-Cl、H-F等。那这里头形成的共价键一样吗？这与电负性有关么？ [例子1] Cl-Cl [分析] 两个氯原子以头碰头的形式在3pz轨道重叠，电子在重叠的轨道上出现的概率非常高，两个氯原子对这共用的电子的吸引能力是一模一样的，所以共用的电子不偏向任何一个原子，也就是说电子在每个原子周围出现的概率都是相等的，参与成键的原子都不显电性，这种共价键叫做非极性共价键，简称非极性键。[例子2] H-Cl

[分析] 氢原子的3pz轨道与氢原子的1s轨道以头碰头的形式重叠，氯原子的电负性明显大于氢原子的电负性，使得吸引电子的能力Cl大于H，共用电子对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，而另一个原子则带部分正电荷，这种共价键叫做极性共价键，简称极性键。

[讲授] 形成共价键时，由于电子云偏移程度不同，偏移程度大的极性键为强极性键，偏移程度小的极性键为弱极性键。

[总结] 当电负性相差值为零时，通常形成非极性共价键；差值不为零时，通常形成极性共价键，差值越小，极性就越弱，差值越大，极性就越强。[板书] 4.极性键和非极性键

a.极性键 b.非极性键

[课堂练习]

1．Cl2与H2化合时，为什么只生成HCl而不是H2Cl？ 2．下列微粒中中心原子具有“8电子构型”的是（）A．COB．BFC．PCl

5D．SF6

3．下列为各种元素的原子序数，其中不能组成分子式为XY2型共价化合物的是（）A．12和17

B．6和16

C．16和8

D．13和18 4．结合Cl2的形成，说明共价键形成条件。共价键为什么有饱和性和方向性？

5．设NA代表阿伏加德罗常数，下列说法不正确的是（）

A．每摩尔羟基中含有2NA个共价键 B．每摩尔甲烷分子中含有4NA个共价键 C．每摩尔二氧化硅中含有4NA个共价键 D．每摩尔白磷分子中含有6NA个共价键

[答案]1.氯原子只有一个未成对电子，根据共价键的饱和性，决定只生成HCl而不是H2Cl。2.A 3.D 4.要有未成对电子。每个原子的未成对电子是确定的，注定配对形成共价键的的原子数目也是确定的。原子轨道是具有空间构型的，未成对的电子在不同轨道上，轨道方向是什么样的，配对形成共价键的方向就是什么样的方向。5.A [信息反馈] [作业] P387 p654、6、10（2）

[本节小结]小结本堂课。

主板书

3.共价键的特征 a.共价键的饱和性 b.共价键的方向性 4.极性键和非极性键

a.极性键 b.非极性键

[作业] P387 p654、6、10（2）

（第三课时）

知识与技能：

1.了解键长、键角、键能的概念；

2.知道键长、键能反映了共价键的强弱程度，键长、键角通常用来描述分子的空间构型。过程与方法：

通过联想质疑，激发学习动机，指导阅读，引导分析数据从而获得认识并体会其意义。情感态度和价值观：

认识生活中的化学，从而激发学习兴趣；培养多角度看待事物。教学过程：

[昨日回放] 学生像过电影一样回忆上一课时学习到的内容，进一步规范学生的学习习惯。[学生活动，教师可适当引导] 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称之为共价键的饱和性。它决定了各种原子形成分子时相互结合的数量关系。共价键将尽可能沿着电子出现概率最大的方向形成，称之为共价键的方向性，它能决定分子的空间构型。两个氯原子对这共用的电子的吸引能力是一模一样的，共用的电子不偏向任何一个原子，也就是说电子在每个原子周围出现的概率都是相等的，参与成键的原子都不显电性，这种共价键叫做非极性共价键。共用电子对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，而另一个原子则带部分正电荷，这种共价键叫做极性共价键，简称极性键。

[复习] 练习判断H2O2分子中键的极性。

[学生分析] [联想质疑，激发兴趣] 氯化氢、碘化氢的分子结构非常相似，它们都是双原子分子，分子中都只有一个共价键，但它们表现出来的稳定性却大不一样。例如，在1000℃时，只有0.001%的氯化氢分解生成氢气和氧气，却有高达33%的碘化氢分解为氢气和单质碘，这是为什么？ [阅读] 指导阅读课本p35~p36，明确键能的含义。[板书]

二、键参数 1.键能

[讲解]键能是用来表示化学键的强弱程度。键能愈大，断开时需要的能量就愈多，这个化学键就愈牢固；反之，键能愈小，断开时需要的能量就愈少，这个化学键就愈不牢固。[阅读] 指导阅读课表2-1-1 常见共价键的键能。

[问题] 1.请利用表2-1-1所提供的数据分析HF、HCl、HBr、HI的稳定性为什么越来越差？ 2.分析N2的稳定性。[师生一起总结] [板书] 键能越大化学键越强，形成的物质越稳定；反之相反。

[激发兴趣] 紫外线为什么会对人体有害。导致皮肤癌的重要原因之一是紫外线对人体的伤害。波长为300nm的紫外光的光子所具有的能量约为399KJ/mol，这一能量比蛋白质分子中重要的化学键C-C、C-N和C-S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。

[过渡] 键能是共价键强弱的键参数，也可以从其他的量度来表示共价键强弱，那就是接下来我们要学习的键长。[板书] 2.键长

[讲解] 化学键的键长就是两个成键原子的原子核间的距离。氯气分子中，两个氯原子的原子核间的距离就是Cl-Cl键的键长。

[比较阅读] 指导阅读表2-1-2常见共价键的键长，并与表2-1-1比较，键长越短，还是键长越长，键能越大？ [学生归纳] [板书] 键长越短化学键越强，反之相反。

[过渡] 键长会影响分子空间构型，而我们一般用键角来描述多原子分子的空间构型。[板书] 3.键角

[利用粉笔构筑模型，并且在黑板上画图并讲解]

[归纳总结] 键能与键长都可以度量共价键的强度，一般而言，结构相似的物质，键长越短，键越牢固，键能越大。另外键长会影响分子空间构型，一般是用键角来描述多原子分子的空间构型。

[作业] P381 p652、13

主板书

二、键参数 1.键能

键能越大化学键越强，形成的物质越稳定；反之相反。2.键长

键长越短化学键越强，反之相反。3.键角

[作业] P381 p652、13