2.1 共价键 教学设计 -2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2

2.1 共价键教学设计 一、教学目标 （一）知识与技能目标 1. 使学生理解共价键的概念，知道共价键的本质是原子间通过共用电子对形成的相互作用。 2. 掌握共价键的类型，包括σ键和π键，能够从原子轨道重叠方式的角度区分二者，并了解它们的特点和性质。 3. 学会用电子式、结构式表示共价分子的结构，能根据共价键的知识判断简单共价分子的稳定性。 4. 理解键能、键长、键角等键参数的概念，认识键参数对共价键和分子性质的影响，能够运用键参数解释一些简单分子的性质差异。 （二）过程与方法目标 1. 通过对共价键形成过程的分析，培养学生的抽象思维和逻辑推理能力，让学生学会从微观角度理解化学反应的本质。 2. 借助动画演示、模型构建等手段，引导学生自主探究共价键的类型和特点，提高学生的观察能力、分析能力和归纳总结能力。 3. 在讨论键参数对分子性质影响的过程中，培养学生运用数据和图表进行分析、解决问题的能力，学会通过定量和定性相结合的方法研究化学问题。 （三）情感态度与价值观目标 1. 让学生体会共价键理论的建立过程是一个不断探索、修正和完善的过程，培养学生严谨的科学态度和勇于创新的精神。 2. 通过了解共价键在生命科学、材料科学等领域的广泛应用，认识化学学科的重要性，激发学生学习化学的兴趣，提高学生的科学素养。 3. 在小组合作学习中，培养学生的团队协作精神和交流表达能力，营造积极向上的学习氛围。 二、教学重难点 （一）教学重点 1. 共价键的概念、本质和形成条件。 2. σ键和π键的特征及区别，常见共价分子中σ键和π键的存在情况。 3. 键能、键长、键角等键参数的概念及其对分子性质的影响。 （二）教学难点 1. 从原子轨道重叠的角度理解σ键和π键的形成过程及本质区别。 2. 运用键参数解释分子的稳定性、空间构型等性质，以及键参数与分子性质之间的内在联系。 三、教学方法 讲授法、讨论法、直观演示法（动画演示、模型展示）、探究法 四、教学过程 （一）导入新课（5分钟） 1. 展示图片：展示水（H₂O）、氧气（O₂）、二氧化碳（CO₂）等常见物质的微观结构模型图片，引导学生观察这些分子中原子的连接方式。 2. 提出问题：“我们知道这些物质都是由分子构成的，分子中的原子是如何结合在一起的呢？为什么氢原子和氧原子结合形成水分子，而不是以其他方式组合呢？”通过这些问题激发学生的好奇心和求知欲，从而导入本节课关于共价键的学习。 （二）新课讲授 1. 共价键的概念和本质（10分钟） 结合氢气（H₂）分子的形成过程讲解：展示氢气分子形成的动画，动画中两个氢原子逐渐靠近，它们的电子云相互重叠。讲解当两个氢原子的电子云重叠到一定程度时，两个氢原子共用这一对电子，使得两个氢原子核都同时受到这对共用电子的吸引，从而形成稳定的氢气分子。由此引出共价键的概念：原子间通过共用电子对所形成的相互作用叫做共价键。 强调共价键的本质：共价键的本质是原子间的静电作用，包括共用电子对与两原子核之间的吸引作用，以及两原子核之间、电子与电子之间的排斥作用，当吸引作用大于排斥作用时，体系能量降低，形成稳定的共价键。 举例说明：以氯化氢（HCl）分子为例，氯原子最外层有7个电子，氢原子最外层有1个电子，氢原子和氯原子各提供1个电子形成共用电子对，从而使双方都达到稳定结构，形成HCl分子中的共价键。 2. 共价键的形成条件（8分钟） 组织学生分组讨论：让学生根据前面学习的共价键形成过程，结合元素的电负性知识，讨论共价键形成的条件。 小组汇报与总结：每组选派代表发言，阐述小组讨论结果。教师进行总结归纳，指出共价键一般形成于非金属元素的原子之间，且成键原子的电负性差值较小。当电负性差值小于1.7时，原子间一般形成共价键；电负性差值大于1.7时，原子间一般形成离子键。但这只是一个大致的判断标准，存在一些特殊情况，如氯化铝（AlCl₃），虽然铝是金属元素，但由于铝和氯的电负性差值较小，AlCl₃中存在的是共价键。 3. 共价键的类型——σ键和π键（15分钟） 动画演示σ键的形成：利用动画展示s - s、s - p、p - p等不同类型的原子轨道重叠形成σ键的过程。讲解σ键是原子轨道以“头碰头”的方式重叠形成的共价键，其特点是电子云呈轴对称分布，重叠程度较大，键能较大，稳定性较高。 动画演示π键的形成：接着展示p - p原子轨道以“肩并肩”的方式重叠形成π键的动画。讲解π键是原子轨道以“肩并肩”的方式重叠形成的共价键，其电子云分布在两原子核连线的两侧，呈镜面对称，重叠程度比σ键小，键能较小，稳定性相对较低。 对比σ键和π键：通过表格对比的方式，让学生清晰地掌握σ键和π键的区别，包括原子轨道重叠方式、电子云形状、重叠程度、键能、稳定性等方面。 举例分析：以乙烯（C₂H₄）分子为例，分析乙烯分子中碳原子之间的共价键。乙烯分子中含有碳碳双键，其中一个是σ键，由两个碳原子的sp²杂化轨道“头碰头”重叠形成；另一个是π键，由两个碳原子未参与杂化的p轨道“肩并肩”重叠形成。让学生从微观角度理解乙烯分子的结构和性质，以及σ键和π键在分子中的存在形式。 4. 用电子式和结构式表示共价分子（10分钟） 讲解电子式的书写方法：以氢气（H₂）、氯气（Cl₂）、氨气（NH₃）等分子为例，详细讲解共价分子电子式的书写规则。首先写出原子的电子式，然后将共用电子对放在两个原子之间，注意每个原子周围的电子数要满足稳定结构。强调书写时要注意电子的排列顺序和成对情况。 介绍结构式的表示方法：在电子式的基础上，引出结构式的概念。结构式是用一条短线表示一对共用电子对，省略未参与成键的电子的式子。以水（H₂O）分子为例，其电子式为     ，结构式为H - O - H。通过多个实例，让学生练习用电子式和结构式表示常见的共价分子，如二氧化碳（CO₂）、甲烷（CH₄）等。 对比两种表示方法的优缺点：组织学生讨论电子式和结构式的优缺点。电子式能够直观地展示原子的最外层电子分布和共用电子对情况，但书写较为繁琐；结构式简洁明了，能够清晰地表示分子中原子的连接方式，但不能反映电子的分布情况。让学生根据不同的需求选择合适的表示方法。 5. 键参数——键能、键长、键角（15分钟） 键能的讲解：展示一些常见共价键的键能数据表格，如H - H键键能为436kJ/mol、Cl - Cl键键能为243kJ/mol等。讲解键能是指气态基态原子形成1mol化学键释放的最低能量，键能越大，意味着形成该化学键时放出的能量越多，化学键越稳定。以氢气和氯气反应生成氯化氢为例，分析反应过程中化学键的断裂和形成与能量变化的关系，让学生理解键能与化学反应热效应的联系。 键长的讲解：展示一些共价键的键长数据，如H - H键键长为74pm、Cl - Cl键键长为198pm等。讲解键长是指形成共价键的两个原子之间的核间距。一般来说，键长越短，原子轨道重叠程度越大，键能越大，共价键越稳定。通过对比不同共价键的键长和键能数据，让学生认识到键长与键能之间的内在联系。 键角的讲解：利用球棍模型展示一些常见分子的空间构型，如甲烷（CH₄）是正四面体结构，键角为109°28′；氨气（NH₃）是三角锥形结构，键角为107°18′；水（H₂O）是V形结构，键角为104.5°。讲解键角是指在多原子分子中，两个共价键之间的夹角。键角是描述分子空间构型的重要参数，它决定了分子的空间形状和极性。通过分析不同分子的键角，让学生理解键角对分子性质的影响，如分子的极性、溶解性等。 综合分析键参数对分子性质的影响：组织学生讨论键能、键长、键角这三个键参数是如何共同影响分子的性质的。以乙烯和乙烷为例，乙烯分子中含有碳碳双键，键能较大，键长较短，使得乙烯比乙烷更活泼，更容易发生加成反应；同时，乙烯分子的键角决定了其平面结构，使其具有不同于乙烷的物理和化学性质。通过这样的实例分析，让学生建立起键参数与分子性质之间的紧密联系。 （三）课堂小结（5分钟） 1. 引导学生回顾本节课的主要内容：共价键的概念、本质、形成条件，共价键的类型（σ键和π键），用电子式和结构式表示共价分子，以及键能、键长、键角等键参数的概念和对分子性质的影响。 2. 重点强调本节课的核心知识点：如共价键的本质是共用电子对形成的静电作用；σ键和π键的区别在于原子轨道重叠方式；键参数是衡量共价键性质和分子结构的重要物理量等。 3. 提问学生：“通过本节课的学习，你对共价键有了哪些新的认识？共价键的知识对你理解物质的性质和化学反应有什么帮助？”鼓励学生积极发言，巩固所学知识，培养学生将微观结构与宏观性质相联系的化学观念。 （四）课堂练习（10分钟） 1. 通过PPT展示8 10道与本节课知识点紧密相关的练习题，涵盖共价键的概念判断、σ键和π键的识别、电子式和结构式的书写、键参数对分子性质的影响等方面。例如：判断下列物质中存在哪些类型的共价键（HCl、N₂、C₂H₂）；写出H₂S、CO₂的电子式和结构式；根据键能数据比较H - F、H - Cl、H - Br、H - I键的稳定性等。 2. 要求学生独立完成练习题，教师巡视课堂，及时发现学生存在的问题并进行个别辅导。练习结束后，邀请学生回答问题，对每道题进行详细讲解，不仅要让学生知道正确答案，还要理解解题思路和相关知识点，确保学生掌握本节课的重点内容，提高学生运用知识解决问题的能力。 （五）布置作业 1. 基础作业 完成教材课后习题中关于共价键的部分，通过书面作业巩固共价键的概念、类型、电子式和结构式书写以及键参数等基础知识，加深对本节课重点内容的理解和掌握。 写出下列分子的电子式和结构式：H₂O₂、CCl₄、N₂H₄，强化学生对共价分子结构表示方法的练习。 2. 拓展作业 查阅资料，了解共价键在生物体内的作用，如蛋白质、核酸中存在的共价键对生物大分子结构和功能的影响，撰写一篇500 - 800字的小论文，下节课分享交流。通过这个作业拓宽学生的知识面，让学生了解化学与生命科学的紧密联系，激发学生对化学学科的探索兴趣。 利用废旧物品（如塑料球、牙签等）制作一些简单共价分子（如甲烷、乙烯、氨气等）的模型，通过模型制作加深学生对分子空间构型和共价键特点的理解，培养学生的动手能力和创新思维。 五、教学反思 在本节课的教学过程中，通过动画演示、模型展示等直观教学手段，有效地帮助学生理解了共价键的抽象概念和微观结构，如σ键和π键的形成过程、分子的空间构型与键角的关系等。小组讨论和探究活动也充分调动了学生的学习积极性，培养了学生的合作探究能力和科学思维方法。然而，在讲解键参数对分子性质的影响时，部分学生对键能、键长、键角之间的相互关系理解不够深入，在运用键参数解释复杂分子性质时存在困难。后续教学中，可以增加更多具体的实例分析，引导学生从多个角度思考问题，加强对键参数概念的理解和应用能力的训练。同时，在课堂练习和作业反馈中，要更加注重对学生解题思路的指导，及时发现学生的知识漏洞并进行针对性辅导，以提高教学效果。 学科网（北京）股份有限公司 $$