2.2.2 价层电子对互斥模型 教学设计-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修2

该高中化学教学设计聚焦价层电子对互斥模型，课堂导入展示缤纷物质结构情境，承接学生已学的分子空间结构多样性知识，以“探究结构差异原因”为支架，引导从电子对排斥角度建立模型，连接前后知识脉络。 特色在于融合模型建构与技术辅助，通过气球模型、彩泥拼插（如NH₃、H₂O）等直观手段培养模型认知，小组合作探究与火花学院软件验证体现科学探究与实践，结合高考题提升科学思维，助力学生抽象思维发展，为教师提供重难点突破的有效路径。

第二章 分子结构与性质 第二节 分子的空间结构 第2课时 价层电子对互斥模型 益阳市箴言中学 谢瑶 一、课标要求 “价电子对互斥模型”是《普通高中化学课程标准（2017年版2020年修订）》中模块2物质结构与性质的分子结构与性质主题中分子的空间结构的内容。 1、内容要求 结合实例（如H2O、NH3、CH4）了解共价分子具有特定的空间结构，体会分子结构的多样性和复杂性； 借助球棍模型、比例模型和气球模型，帮助学生理解价电子对在空间是如何彼此远离排斥，从而达到能量最低状态的； 理解价电子对互斥理论模型的内容，学会利用价电子对互斥理论模型预测分子的空间结构。 2、学业要求 能根据给定的信息分析常见分子的空间结构，并利用价电子对互斥理论模型预测简单分子的空间结构。 二、教材分析 本节内容是高中化学人教版（2019版）选择性必修二第二章第二节《分子的空间结构》内容，该内容是高中选修课程中，研究分子空间结构与分子性质的承上启下之课。在前面一部分的内容中，教材已经介绍了多样的分子结构以及分子结构的测定，本节内容则在前面的基础上进一步解释和预测分子的结构。 基于CO2、H2O、CH2O和NH3等分子的空间结构各异，教材提出任务：探究不同分子的空间结构不一样的原因，从而引出了价层电子对互斥模型。本部分内容详细介绍了运用价层电子对互斥模型如何预测分子的空间结构，主要内容包括： (1)确定分子中的中心原子，根据化学式确定中心原子的σ键电子对数；(2)确定中心原子上的孤电子对数。这须通过计算得出，教材给出了具体的确定方法，并通过具体例子进行了说明； (3)确定分子的VSEPR模型。由于价层电子对的相互排斥，根据分子中的中心原子上的价层电子对数（σ键电子对数+孤电子对数），便可推测出分子结构的VSEPR模型；(4)确定分子的空间结构。略去VSEPR模型中的中心原子上的孤电子对后，便得到分子的空间结构。关于上述内容，教材中通过图片和表格的方式进行了详细的介绍。 教材中涉及两种类型的分子或离子，即AXn型和AXnEm型。AXn型分子的中心原子A周围只有n个以单键邻接的原子X(即n个单键电子对)，而没有孤电子对存在时，一般只要知道n的数目（仅限n为1~4的分子或离子，不涉及n为5或6的分子或离子），就可以预测分子的空间结构和相应的键角，即AX2为直线形、AX3为平面三角形、AX4为正四面体形。AXnEm型分子的中心原子A周围不仅有n个邻接原子(X)的成键电子对，还有m个孤电子对(E)。由于孤电子对的存在，孤电子对只受中心原子一个原子核的束缚，电子云偏向中心原子一侧，从而对邻接的成键电子有较强的排斥作用，使邻近键角发生变化。教材中仅给出了H2O的键角为105°，NH3的键角为107°，但没有说明这是由于孤电子对对键角影响的结果。 教材在本节内容的素养功能是培养学生的“证据推理与模型认知”核心素养中的模型认知能力，知道VSEPR模型预测分子空间结构的流程。 三、学情分析 学生已经在上节课了解到不同分子具有不同的空间结构，认识到了分子空间结构的多样性和复杂性；但如何去预测或表示不同分子的空间结构对学生而言是有一定困难的，需要进一步提升。 四、教学目标 1、学会计算分子中的价电子对数和孤电子对数，并利用价电子对互斥理论模型预测分子的空间结构； 2、了解价层电子对互斥理论模型，并利用该模型预测简单分子的空间结构； 3、通过价层电子对互斥理论模型培养学生模型认知的化学学科核心素养。 五、教学重难点 教学重点：应用价层电子对互斥模型预测简单分子或离子的空间结构 教学难点：中心原子上的孤电子对数的计算 六、教学思路 七、教学过程 教学环节 教学内容 设计意图 新课导入 【导】换一种方式打开化学世界，课件展示缤纷多彩的物质结构。 【教师】世界是由物质构成的，而物质又是由各种分子、原子、离子组成，他们的结构缤纷多彩。 情境导入，以多彩的分子结构吸引学生注意，提升学生对化学学习的兴趣。 环节一：价层电子对互斥模型的建立 【思】活动一：不同分子空间结构的预测与解释 【思考1】甲烷分子是平面结构还是立体结构？ 【教师】引导学生从电子成键的角度思考 【学生活动】小组交流讨论，从电子成键角度解释甲烷的形成，书写碳原子和甲烷分子的电子式 【教师】碳原子最外层四个电子，结合四个氢原子形成甲烷分子，中心原子碳原子价层此时有四对电子，那么这四对电子在空间上会如何排布？ 【学生活动】观察气球模型 【结论】由于电子对之间的排斥，电子对会尽量均匀分散，远离，使排斥力最小，整体更稳定。 【思考2】写出BeCl2、BF3的电子式，预测他们的分子结构？ 【议】活动二：H2O和NH3空间结构搭建与解释 【迁移应用】1、写出NH3、H2O的电子式，价层电子对？ 2、根据上节所学，用彩泥牙签分别拼插分子模型，并解释拼插依据，如键角？分子空间构型？ 3、“分子的空间构型”如何确定？与什么因素密切相关？ 【学生活动】展示自制的分子结构模型并解释拼插依据 【结论】中心原子周围价层电子对间的排斥，决定分子的空间构型。 【展】活动三：初步建立价层电子对互斥模型 【学生总结】在中心原子周围2、3、4对电子对，如何分布，整体更稳定？ 【过渡】通过刚刚的活动，我们已经知道了中心原子周围不同对数的价层电子的大致分布模型，对本节课的内容有一个初步的认识了，接下来我们来系统的学习今天的课题，价层电子对互斥模型。 从学生熟悉的分子入手，更符合认知规律。 小组合作学习，培养学生共同解决问题的能力。 通过多个模型类比推理，初步建立价层电子对互斥模型，有利于培养学生证据推理与模型认知的化学学科核心素养，并且将抽象的事物可视化，有助于学生方法认识。 环节二：价层电子对互斥模型的系统认知 【评】活动一：价层电子对互斥模型的基本内容 【教师】 1、分子的空间结构是中心原子的“价层电子对”相互排斥的结果。 2、价层电子对是指分子中的中心原子与结合原子间的σ键电子对和中心原子上的孤电子对。 活动二：中心原子价层电子对数的确定 1、价层电子对数＝ σ键电子对数 + 中心原子上的孤电子对数 2、σ键电子对数=中心原子结合的原子数（以H2O NH3 SO2为例） 3、中心原子上的孤电子对数的确定 方法一：由电子式直接确定 方法二：公式计算 【检】【课堂练习】计算下列微粒的中心原子的孤电子对数。 系统学习有关知识，完善上一环节构建的模型，有利于发展学生科学探究思维 对点训练，通过练习，发现问题，调控课堂，提高效率。 环节三：分子（离子）空间构型的确定 【用】【方法总结】1、计算价层电子对数 2、构建VSEPR模型 3、构建分子空间构型：去掉VSEPR模型中的孤电子对 【学生活动】小组合作交流，思考SO2 、H3O+、NH4+、CO32-的空间构型。 【教师】通过火花学院软件验证 进一步完善模型，通过小组合作方式检验课堂学习成果，培养学生合作探究精神病完成相应教学目标 应用虚拟模型软件进行验证，使抽象的概念可视化 环节四：价层电子对互斥模型的应用 【用】【讲授】价层电子对互斥模型的应用 应用一：预测分子的空间结构 “VSEPR模型”与“分子的立体构型”联系 ①当中心原子无孤对电子时，两者的构型一致。 ②当中心原子有孤对电子时，两者的构型不一致。 不足之处：价层电子对互斥模型不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子 应用二：判断分子中键角的大小 ①根据VSEPR模型，直线型键角>平面三角形>四面体形 ②结构相同，孤电子对数目越多，孤电子对与成键电子对之间的斥力增大，键角减小。 【思考】CH4与NH3价层电子对数均为4，VSEPR模型均为空间四面体，为什么CH4键角为109°28′而NH3键角为107° 【结论】价层电子对之间相互排斥作用大小的一般规律： 孤电子对－孤电子对＞孤电子对－成键电子对＞成键电子对－成键电子对。 【课堂练习】【2021年全国乙卷】H2O的键角小于NH3的，分析原因。 通过具体实例解释，有助于学生理解 链接高考 课堂总结 【学生活动】交流分享本节课收获 对课堂学习进行总结，有助于学生将所学知识串联起来形成对应思维模型 课堂达标检测与拓展 1、下列有关价层电子对互斥理论的描述正确的是（ C ） A.价层电子对就是σ键电子对 B.孤电子对数由分子式来确定 C.分子的立体构型是价层电子对互斥的结果 D.孤电子对数等于π键数 2、下列分子或离子的中心原子，带有一对孤电子对的是 ( D　) A.H2O B.BeCl2 C.CH4 D.PCl3 3、运用价层电子对互斥理论推测下列分子或离子的空间结构。 (1) BeCl2 　　 　　　;  (2) SCl2　　　 ;  (3)SO32-___________;  (4) PF3　　 　 ; (5) H2Se　　　 ; (6) BBr3____________; (7) CHCl3　 　　; (8) SiF4____________。  【课后拓展】1940年，希吉维克和坡维尔在总结实验事实的基础上提出了一种简单的理论模型，用以预测简单分子或离子的立体结构。这种理论模型后经吉列斯比和尼霍尔姆在20世纪50年代加以发展，定名为价层电子对互斥模型，简称VSEPR。 该理论模型不能用于预测以过渡金属为中心原子的分子。 晶体X射线衍射仪、红外光谱仪等现代仪器可弥补该理论的不足。 及时巩固、消化所学，促进掌握必备知识，评价教学效果，为后期优化教学方案提供依据，培养分析问题和解决问题等关键能力。 补充相应化学史，有助于培养学生求真探索的科学家精神。 八、板书设计 一、价层电子对互斥模型建立 价层电子对数n=2，直线形 n=3，平面三角形 n=4，空间四面体 二、VSEPR理论 1、基本内容 2、价电子对数确定 价电子对数=σ键电子对数+孤电子对数 σ键电子对数=中心原子结合原子数 孤电子对数=1/2×（a－xb） 三、分子空间构型确定 计算价电子对数→VSEPR模型→分子空间构型 四、VSEPR模型应用 1、预测分子空间结构 2、判断分子中共价键键角大小 九、教学反思 分子的空间构型是从微观的角度认识物质，内容比较抽象难以理解，因此需要学生具有一定的理论知识基础，才能在学习过程中，发现问题、分析问题、并解决问题。“模型”利用简化、抽象和类比等方法，反应研究对象的本质特征，在化学理论的发展和学习中具有重要的意义和使用价值。价层电子对互斥理论是判断分子构型的重要理论，在化学学科的学习中具有重要地位，在对该部分进行教学时，将“相关模型”与“数学公式”紧密结合，引导学生理解化学概念对应的“理论模型”，有利于发展学生抽象思维，培养“证据推理与 模型认知”的化学核心素养。 学科网（北京）股份有限公司 $$