第三节 化学键 第2课时（教学设计）化学人教版2019必修第一册

该高中化学教学设计聚焦共价键的形成、类型、表示方法及分子间作用力等核心知识，通过生活实例（水、天然气）和科技实例（OLED）导入，在离子键基础上承上启下，构建化学键知识体系。 资料以任务驱动式探究为特色，通过分组讨论（如HCl形成分析）、典例精讲（电子式书写），结合视频、球棍模型等直观手段，落实宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知素养，助力学生深化微观理解，为教师提供结构化教学方案，提升课堂效率。

第三节 化学键 第2课时 共价键 一、知识目标 1.了解共价键、极性键、非极性键的概念，会用电子式表示共价键的形成过程。 2.理解共价化合物的概念，掌握常见共价化合物的类型。 3.掌握共价分子的表示方法，如电子式、结构式、球棍模型等。 4.了解化学反应的实质是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。 5.了解分子间作用力（范德华力和氢键）的概念、特点及对物质性质的影响。 二、核心素养目标 1.宏观辨识与微观探析：能从微观角度理解共价键的形成、类型及共价化合物的结构，从宏观上认识共价化合物的性质特点；能从微观角度解释分子间作用力对物质熔沸点、溶解度等性质的影响。 2.证据推理与模型认知：通过对HCl、(Cl2)等分子形成过程的分析，建立共价键形成的模型；通过对不同物质中化学键类型的判断，培养证据推理能力。 3.科学探究与创新意识：通过分组讨论、实验探究等活动，培养学生的合作探究能力和创新思维，让学生在探究过程中理解化学知识的形成过程。 一、教学重点 共价键的形成及特征。 二、教学难点 用电子式表示共价分子的形成过程。 化学键是高中化学的重要理论知识，它贯穿于整个化学学习过程，对于学生理解物质的性质和化学反应的本质具有关键作用。共价键作为化学键的重要类型之一，是在学习离子键的基础上进一步深入探究的内容，起到了承上启下的作用。 教材首先通过问题驱动，引导学生思考原子结合成分子的原因和方式，进而引出共价键的概念。详细介绍了共价键的形成过程、成键粒子、本质和原因，以及容易形成共价键的物质类型。接着探讨了共价键的类型，包括非极性键和极性键，并通过具体物质进行分析。之后阐述了共价化合物的概念和常见类型，以及共价分子的多种表示方法，如电子式、结构式、球棍模型等。最后介绍了化学反应的本质和分子间作用力，包括范德华力和氢键。教材内容编排由浅入深，符合学生的认知规律，通过实例和讨论任务，培养学生的思维能力和探究精神。 在学习离子键之后，学生对化学键有了初步的认识，具备了一定的知识基础。然而，共价键的概念相对抽象，学生理解起来可能存在一定的困难。 从思维特点来看，高一学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，需要借助具体的实例和直观的模型来帮助理解。他们具有较强的好奇心和探究欲望，但自主学习和归纳总结的能力还有待提高。在学习过程中，可能会对共用电子对的形成、共价键的类型判断以及用电子式表示共价分子的形成过程等内容感到困惑。 因此，在教学过程中，教师应充分利用实验、图片、视频等多种教学手段，将抽象的知识形象化，引导学生积极参与讨论和探究活动，帮助他们逐步建立起共价键的概念和相关知识体系。同时，要注重知识的前后联系，将共价键的知识与之前学过的离子键、原子结构等知识进行对比和整合，加深学生的理解和记忆。此外，还应加强对学生学习方法的指导，培养他们的自主学习能力和归纳总结能力。 教学环节一 新课导入 【播放视频】我们需要化学。 【分享生活实例】同学们，在我们的日常生活中，化学无处不在。比如我们每天都要喝的水，它看似普通，实则蕴含着很多化学奥秘。我们知道，水是由氢元素和氧元素组成的，那你们有没有想过，氢原子和氧原子是怎样结合在一起形成水分子的呢？还有，像我们平时用的天然气，主要成分是甲烷，甲烷分子中的碳原子和氢原子又是如何连接的呢？大家可以先在脑海中思考一下这些问题。 【提出问题】其实，无论是水分子、甲烷分子，还是OLED材料中的有机分子，原子之间都存在着一种相互作用，这种作用使得元素的原子能够结合形成千千万万种物质。就像水分子中，氢原子和氧原子之间就存在着一种特殊的化学键。那这种化学键到底是什么样的，它有什么特点呢？带着这些疑问，让我们一起走进今天的学习——共价键的世界。 【设计意图】 1.激发学生兴趣：通过列举生活中常见的水、天然气以及科技领域的OLED等实例，将抽象的化学知识与学生熟悉的事物和前沿科技联系起来，能够迅速吸引学生的注意力，激发他们对化学知识的好奇心和探索欲望，提高课堂参与度。 2.引发思考：提出关于原子结合方式和化学键的问题，引导学生主动思考，使他们意识到化学知识在生活和科技中的重要性，为新知识的学习做好铺垫。 3.自然导入新课：从生活和科技实例中引出化学键的概念，自然地过渡到本节课的主题——共价键，让学生明确学习方向，带着问题去探索共价键的形成、特征等知识，提高学习的主动性和积极性。 教学环节二 共价键及共价分子的表示方法 任务1：请同学们分组讨论为什么2个氢原子结合成氢分子，2个氯原子结合成氯分子，而不是3个、4个呢？为什么1个氢原子和1个氯原子结合成氯化氢分子，而不是以其他的个数比相结合呢？ 【引入】我们的生活离不开化学物质，一百多种元素可形成千千万万种物质，元素的原子之间通过化学键形成如此丰富的物质。那么水分子中存在什么化学键呢？带着这个问题，我们来探究共价键的奥秘。 【问题】请同学们分组讨论为什么2个氢原子结合成氢分子，2个氯原子结合成氯分子，而不是3个、4个呢？为什么1个氢原子和1个氯原子结合成氯化氢分子，而不是以其他的个数比相结合呢？ 任务2：请同学们分组讨论结合氢和氯的原子结构分析HCl的形成 【问题】请同学们分组讨论结合氢和氯的原子结构分析HCl的形成 【学生活动】分组进行热烈讨论，各小组代表积极发言。有的小组从原子的最外层电子数角度分析，认为氢原子最外层有1个电子，要达到稳定结构需要再获得1个电子，所以2个氢原子各提供1个电子形成共用电子对结合成氢分子；氯原子最外层有7个电子，也需要再获得1个电子达到稳定结构，所以2个氯原子结合成氯分子。对于氯化氢分子，氢原子和氯原子都需要1个电子达到稳定结构，所以以1:1的个数比结合。 【教师讲解】评价学生的发言，给予肯定和补充。强调原子通过共用电子对形成稳定结构，这就是共价键形成的本质原因之一。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。进一步讲解成键粒子是原子，成键本质是共用电子对对两个原子的相互作用，成键原因包括通过共用电子对各原子最外层电子数目一般能达到饱和，由不稳定变稳定；两原子核都吸引共用电子对，使之处于平衡状态；原子通过共用电子对形成共价键后，体系总能量降低。 【设计意图】通过问题驱动，激发学生的思考和探究欲望，让学生自主参与到知识的构建过程中，培养学生的分析和解决问题的能力，同时自然地引出共价键的概念。 【总结讲解】 一、共价键及共价分子的表示方法 1. 共价键概念：原子间通过共用电子对所形成的相互作用叫做共价键。 ⑴ 成键粒子：原子 ⑵ 成键本质：共用电子对对两个原子的相互作用 ⑶成键原因： ①通过共用电子对，各原子最外层电子数目一般能达到饱和。由不稳定变稳定； ②两原子核都吸引共用电子对，使之处于平衡状态； ③原子通过共用电子对形成共价键后，体系总能量降低。 任务3：请同学们讨论那元素周期表中的哪些元素之间容易形成共价键呢？ 【问题】请同学们讨论那元素周期表中的哪些元素之间容易形成共价键呢？ 【学生思考】非金属元素 【总结讲解】 一、共价键及共价分子的表示方法 1. 共价键概念：原子间通过共用电子对所形成的相互作用叫做共价键。 ⑷容易形成共价键的物质 ①多原子单质分子：Cl2、 O3、 P4.... ②非金属氧化物：CO2 、 CO ③非金属氢化物：HCl、 NH3... ④带电原子团：OH-、SO42-、NH4+ ⑤有机化合物：CH4、CH3COOH 任务4： Cl2、HCl中Cl元素的价态是否相同？是否与共用电子对的偏移有关？共价键分为几种？ 【引入】我们已经了解了共价键的概念，那么共价键是否都一样呢？接下来我们探讨共价键的类型。 【问题】请同学们讨论Cl₂、HCl中Cl元素的价态是否相同？是否与共用电子对的偏移有关？共价键分为几种？ 【学生活动】分组讨论，结合教材和之前所学知识进行分析。小组代表发言，指出在Cl₂中，两个氯原子对共用电子对的吸引能力相同，共用电子对不偏移，氯元素的化合价为0；在HCl中，氯原子对共用电子对的吸引能力比氢原子强，共用电子对偏向氯原子，氯元素显 -1价，氢元素显 +1价。由此得出共价键分为非极性键和极性键。 【教师讲解】总结学生的讨论结果，明确非极性键是同种非金属原子间形成的共价键，如O₂、H₂、Cl₂等；极性键是两种不同的非金属原子间形成的共价键，如CO₂、HCl、NaOH等。通过表格形式对比Cl₂和HCl中原子对电子的吸引能力、共用电子对是否偏移、成键原子是否显电性以及键的类型，让学生更清晰地理解两者的区别。 【设计意图】通过对比分析不同物质中共价键的特点，引导学生自主发现共价键的类型差异，培养学生的归纳总结能力和逻辑思维能力。 【总结讲解】 一、共价键及共价分子的表示方法 2. 共价键的类型 ⑴ 非极性键：同种非金属原子间形成的共价键是非极性共价键，简称非极性键。 A－A 型，如：O2 H2O2 Na2O2 ⑵极性键：两种不同的非金属原子间形成的共价键是极性共价键，简称极性键。A－B 型，如：CO2 NaOH Na2SO4 物质 Cl2 HCl 结构式 Cl-Cl H-Cl 原子对电子的吸引能力 相同 Cl强于H 共用电子对是否发生偏移 不偏移 偏向Cl，偏离H 成键原子是否显电性 不显电性 Cl显负电，H显正电 键的类型 非极性键 极性键 典例精讲 【例1】指出下列物质中的共价键类型 O2 CH4 CO2 H2O2 Na2O2 NaOH 【答案】非极性键；极性键；极性键；极性键 非极性键；非极性键；极性键 【例2】判断下列物质哪些存在共价键？ 1. CaBr2 2. HF 3. CO2 4. HCl 5. HNO3 6. C2H5OH 7. O2 8. NaOH 9. NH4Cl 10. Na2SO4 11. Na2O2 【答案】1 不存在；2-11存在 任务5：请同学们通过资料卡片学习共价分子的的电子式 【问题】请同学们思考什么是共价化合物，常见的共价化合物有哪些？并通过资料卡片学习共价分子的电子式、用电子式表示原子形成共价键以及结构式的表示方法。 【学生活动】阅读教材和资料卡片，进行思考和讨论。回答出只含有共价键的化合物才属于共价化合物，常见的共价化合物包括非金属氧化物、非金属氢化物、酸、大多数有机化合物、少数盐等。然后尝试书写一些共价化合物的电子式、用电子式表示原子形成共价键以及结构式。 【教师讲解】对学生的回答进行点评和补充，强调共价化合物液态不能导电、熔沸点低、易挥发等性质特点。详细讲解共价分子的表示方法，包括电子式的书写规则（每个原子一般达到相对稳定结构，不加中括号[ ]，不标正负电荷数，原子周围共用电子对数 = 8 - 原子最外层电子数），用电子式表示原子形成共价键的过程以及结构式的表示方法（分别用“－、═、≡”表示一对、二对和三对共用电子对）。通过具体的例子，如H₂、N₂、H₂O、CO₂、CH₄等，进行示范讲解和练习。 【设计意图】让学生通过自主学习和练习，掌握共价化合物的概念和共价分子的表示方法，培养学生的自学能力和实践操作能力。 【总结讲解】 一、共价键及共价分子的表示方法 3.共价化合物：以共用电子对形成分子的化合物 只含有共价键的化合物才属于共价化合物（即若存在离子键，一定为离子化合物） 4.常见的共价化合物： 物质类别 常见代表物 性质特点 共价化合物 ①非金属氧化物：CO2、H2O ②非金属氢化物：HCl、CH4 ③酸：H2SO4  、HNO3 ④大多数有机化合物：乙醇 、蔗糖等 ⑤少数盐：AlCl3   、FeCl3等 液态不能导电 熔沸点低、易挥发 5.共价分子的表示方法 (1)电子式 ①每个原子一般达到相对稳定结构 ②不加中括号[ ]，不标正负电荷数 ③原子周围共用电子对数=8-原子最外层电子数 ⑵用电子式表示原子形成共价键 氯原子最外层有7个电子，不能通过原子间得失电子达到稳定结构2个氯原子各提供一个电子，形成共用电子对，2个氯原子就都形成了8电子稳定结构 ⑶结构式：分别用“－、═、≡”表示一对、二对和三对共用电子对 典例精讲 【例3】书写共价化合物的电子式 分子 共价化合物电子式 H2 N2 H2O CO2 CH4 【例4】用电子式表示原子形成共价键 分子 用电子式表示原子形成共价键 H2 HCl H2O CO2 NH3 任务6：请同学们观看视频分组探讨球棍模型可以展示出分子什么特征？ 【总结讲解】 一、共价键及共价分子的表示方法 5.共价分子的表示方法 只含有共价键的化合物才属于共价化合物（即若存在离子键，一定为离子化合物） ⑷球棍模型：可以形象的展示出分子的空间结构和成键情况 分子具有一定的空间结构，如CO2是直线形，H2O呈 V形，CH4呈正四面体形等。 通过现代实验手段（如X射 线衍射法等）可以测定某些分子的结构。 ⑸共价键形成的分子及其结构模型 典例精讲 【例5】写出下列物质的电子式 ①Na2O ②Na2O2 ③NaOH ④HClO ⑤H2O2 【答案】；；；； 任务7：请同学们分组探讨一下化学反应的实质 【引入】我们学习了共价键和共价分子的表示方法，那么化学反应与共价键有什么关系呢？接下来探讨化学反应的本质。 【问题】请同学们分组探讨一下化学反应的实质是什么？结合氢气和氯气反应生成氯化氢的例子进行分析。 【学生活动】分组讨论，从微观和宏观两个角度进行思考。小组代表发言，认为从微观角度看，化学反应是旧化学键断裂和新化学键形成的过程，如氢气和氯气反应时，氢气分子和氯气分子中的共价键断裂，氢原子和氯原子之间形成新的共价键；从宏观角度看，是原子间的重新组合。 【教师讲解】总结学生的讨论结果，强调一个化学反应的过程，本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。通过动画演示氢气和氯气反应的过程，让学生更直观地理解化学反应的本质。 【设计意图】通过问题引导和实例分析，让学生深入理解化学反应的本质，培养学生的微观想象能力和对化学变化的认识。 【总结讲解】 一、共价键及共价分子的表示方法 6.化学反应的本质 一个化学反应的的过程，本质上就是旧化学键断裂和新化学键形成的过程。 教学环节三 分子间作用力 任务1：请同学们分组讨论水从液体变为气体的变化过程化学键是否被破坏? 为什么要吸收能量？ 【引入】我们知道分子内相邻的原子之间存在着化学键，那么分子之间是否存在作用力呢？接下来我们探讨分子间作用力。 【问题】请同学们分组讨论水从液体变为气体的变化过程化学键是否被破坏？为什么要吸收能量？ 【学生活动】分组讨论，查阅资料卡片。小组代表发言，认为水从液体变为气体的过程中，水分子之间的距离增大，化学键没有被破坏，吸收能量是为了克服分子之间的作用力。 【教师讲解】引出范德华力的概念：分子间存在的将分子聚集在一起的作用力。讲解范德华力的存在范围（分子之间）、强弱（比化学键弱）以及主要影响（物质的熔沸点和溶解度）。通过举例，如NH₃、Cl₂、CO₂等气体在降低温度、增大压强时能凝结成液态或固态，说明范德华力的存在。进一步讲解组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大、熔沸点越高。 【设计意图】通过生活中常见的水的状态变化现象，引发学生的思考，从而引出范德华力的概念，让学生从熟悉的现象入手，更容易理解抽象的概念。 【总结讲解】 二、分子间作用力 1.范德华力：分子间存在的将分子聚集在一起的作用力。 （1）存在：分子之间 （2）强弱：比化学键弱 （3）主要影响： 物质的熔沸点和溶解度 2.分子间的作用力强弱（范德华力） 组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大、熔沸点越高。 任务2：物质由液态变为固态时，通常是体积变小，但水结冰后体积却变大，原因是什么？ 【引入】我们知道了范德华力，但是物质由液态变为固态时，通常是体积变小，但水结冰后体积却变大，这是为什么呢？ 【问题】请同学们分组讨论物质由液态变为固态时，通常是体积变小，但水结冰后体积却变大的原因是什么？ 【学生活动】分组讨论，结合资料卡片和所学知识进行分析。小组代表发言，认为水分子之间除了范德华力以外还存在其他作用力，使得水分子之间的相互吸引作用变得更强，造成水的熔点和沸点的反常升高，科学家提出了氢键的概念。 【教师讲解】总结学生的讨论结果，详细讲解氢键的概念、强弱（比化学键弱，比分子间作用力强）、主要存在范围（F、O、N与H之间）以及主要影响（熔沸点和溶解度，使物质的熔沸点升高，使某些物质在水中的溶解度增大）。通过图片和动画展示水分子之间氢键的形成过程，让学生更直观地理解氢键。 【设计意图】通过水结冰体积变大这一反常现象，引发学生的好奇心和探究欲望，从而引出氢键的概念，培养学生的质疑精神和科学探究能力。 【总结讲解】 二、分子间作用力 3.氢键：一种特殊的分子间作用力 ⑴强弱: 比化学键弱，比分子间作用力强 主要存在 F、O、N与H之间 ⑵主要影响：熔沸点和溶解度 ①使物质的熔沸点升高（如HF、H2O、NH3） ②使某些物质在水中的溶解度增大（如NH3极易溶于水） 一、共价键及共价分子的表示方法 1.共价键概念 成键粒子：原子 成键本质：共用电子对对两个原子的相互作用 成键原因 达饱和，由不稳定变稳定 两原子核吸引共用电子对达平衡 形成共价键后体系总能量降低 2.共价键的类型 非极性键：同种非金属原子间，如O₂、H₂O₂ 极性键：不同非金属原子间，如CO₂、NaOH 3.共价化合物 定义：只含共价键的化合物 常见代表物 非金属氧化物：CO₂、H₂O 非金属氢化物：HCl、CH₄ 酸：H₂SO₄、HNO₃ 大多数有机化合物：乙醇、蔗糖 少数盐：AlCl₃、FeCl₃ 4.共价分子的表示方法 电子式 规则：达稳定结构，不加中括号，不标电荷 举例：H₂、N₂、H₂O等 用电子式表示原子形成共价键 举例：HCl、H₂O等 结构式 表示方法：“－、═、≡” 举例：H₂、HCl、CO₂等 球棍模型 展示分子空间结构和成键情况 举例：CO₂直线形、H₂O V形、CH₄正四面体形 5.化学反应的本质 微观：旧化学键断裂和新化学键形成 宏观：原子间的重新组合 二、分子间作用力 1.范德华力 存在：分子之间 强弱：比化学键弱 影响：物质的熔沸点和溶解度 2.分子间的作用力强弱 相对分子质量越大，作用力越大、熔沸点越高 3.氢键 强弱：比化学键弱，比范德华力强 存在：F、O、N与H之间 影响 使物质的熔沸点升高 使某些物质在水中的溶解度增大 1.下列数字代表各元素的原子序数，则各组中相应的元素能形成XY₂型共价化合物的是(　　) A．3和8　　　　　　　B．1和16 C．12和17 D．6和16 【答案】D 【解析】A选项，原子序数为3的元素是Li，原子序数为8的元素是O，二者形成的化合物是Li₂O，属于离子化合物，不符合要求；B选项，原子序数为1的元素是H，原子序数为16的元素是S，二者形成的化合物是H₂S，不符合XY₂型；C选项，原子序数为12的元素是Mg，原子序数为17的元素是Cl，二者形成的化合物是MgCl₂，属于离子化合物，不符合要求；D选项，原子序数为6的元素是C，原子序数为16的元素是S，二者形成的化合物是CS₂，属于XY₂型共价化合物，符合要求。 2.下列物质中，只含有极性键的是(　　) A．Na₂O₂ B．Ba(OH)₂ C．HClO D．H₂O₂ 【答案】C 【解析】A选项，Na₂O₂中含有离子键和非极性共价键（O - O键）；B选项，Ba(OH)₂中含有离子键和极性共价键（O - H键）；C选项，HClO的结构式为H - O - Cl，只含有极性键；D选项，H₂O₂的结构式为H - O - O - H，含有极性键（O - H键）和非极性键（O - O键）。 3.下列各组中，化学键类型完全相同的是(　　) A．CaH₂和Na₂S B．Na₂O和Na₂O₂ C．NaOH和CaO D．H₂O₂和CO₂ 【答案】A 【解析】A选项，CaH₂和Na₂S都只含有离子键；B选项，Na₂O只含有离子键，Na₂O₂含有离子键和非极性共价键；C选项，NaOH含有离子键和极性共价键，CaO只含有离子键；D选项，H₂O₂含有极性键和非极性键，CO₂只含有极性键。 4.下列电子式正确的是(　　) 【答案】B 【解析】题目中未给出具体的电子式选项内容，但根据所学知识判断，电子式的书写要符合原子的最外层电子排布以及化学键的特点。如离子化合物要注意离子的电荷和中括号的使用，共价化合物要注意共用电子对的表示等。 5.书写下列物质电子式 ①Cl₂：_____________； ②CO₂：______________； ③NaOH：_______________； ④Na₂S：_______________；⑤H₂O₂：_______________； 【答案】①②③ ④ ⑤ 在本次教学中，通过问题驱动等多种教学方法，引导学生逐步理解共价键和分子间作用力的相关知识。学生在分组讨论环节表现出较高的积极性，对一些问题如HCl的形成、化学反应的实质等有了较好的理解。但在教学过程中也发现了一些问题，比如用电子式表示共价分子的形成过程是教学难点，部分学生掌握不够扎实，需要在后续练习中加强巩固。另外，在讲解分子间作用力和氢键时，概念较为抽象，学生理解起来有一定难度，在今后的教学中可以多结合生活实例，如冰浮在水面上等，帮助学生更好地理解这些抽象概念，提高教学效果。 / 学科网（北京）股份有限公司 $