2.3 分子结构与物质的性质 第1课时（表格型教学设计）化学人教版选择性必修2

第三节 分子结构与物质性质 第1课时 共价键的极性 教学设计 课题 共价键的极性 课型 新授课 教材 选择性必修2第二章第三节第1课时（人教版） 一、教学目标 知识目标 1、通过分析教材实例，能解释键的极性（如与）对分子性质（如羧酸酸性）的影响，概括分子极性的判断依据（极性键向量和或正/负电中心是否重合）。 2、羧酸的数据，分析并归纳不同取代基（如烷基、卤素原子）对羧基中羟基极性及羧酸酸性的影响规律。 素养目标 1.宏观辨识与微观探析：从宏观羧酸酸性差异（数值）入手，探析微观键的极性（如键极性）和分子结构（如基团）对物质性质的决定作用。 2.证据推理与模型认知：根据电负性、键极性等证据，建立“取代基极性→羟基极性→电离能力→酸性强弱”的推理模型，解释三氟乙酸酸性强于三氯乙酸的原因。 3.科学态度与社会责任：通过键的极性与物质性质关系的学习，认识结构决定性质的化学思想，体会化学理论对实际物质性质研究的指导意义。 二、教学重难点 教学重点 1、通过图示分析判断键的极性与分子极性的关系 2、根据极性键向量和判断分子是否为极性分子 3、利用电负性差异解释键的极性对羧酸酸性强弱的影响 教学难点 1、理解分子极性与键极性之间的向量合成关系 2、从微观电子偏移角度分析羧基中键极性变化 3、区分推电子效应与电负性对酸性影响的作用机制 三、教学分析 键的极性和分子的极性这一节是高中化学从微观结构理解物质性质的关键环节，它承接了学生此前学习的原子结构、元素周期律和化学键类型等内容，为后续学习分子间作用力、溶解性及有机物反应活性等打下基础。学完离子键与共价键后，学生进一步从电子对是否偏移来区分非极性键与极性键，并通过分析等实例理解δ+和δ−的含义，再过渡到分子极性的判断，实现了从“键的极性”到“分子极性”的认知跃迁。教材先介绍键的极性概念，再引入分子正负电中心是否重合作为判断依据，然后通过图2-18展示、等典型分子，引导学生结合空间构型分析极性向量和，体现了“结构决定性质”的核心思想。表2-6中羧酸数据的对比则直观呈现了键的极性对酸性强弱的影响，帮助学生建立结构与性质的定量联系。学生常在判断含极性键的分子整体极性时遇到困难，容易误认为只要有极性键就是极性分子，忽视空间对称性的影响，如对和的非极性难以理解，需借助模型和矢量合成强化空间想象。 四、学情分析 学生已经学习过共价键的基本概念，了解原子间通过共用电子对形成化学键，并初步掌握了电负性差异对成键电子分布的影响，这为理解极性键与非极性键的形成本质奠定了基础。同时，在分子空间结构的学习中，学生已接触过VSEPR模型和简单分子的几何构型，具备一定的空间想象能力。但由于“键的极性”与“分子的极性”涉及微观电荷分布与向量叠加的抽象思维，学生在区分等双原子分子与、等多原子分子的极性时容易混淆，尤其难以理解为何含极性键的分子可能为非极性分子。此外，从表2-6中分析取代基对羧酸酸性强弱的影响时，需综合运用诱导效应与键的极性知识，这对学生从宏观数据归纳到微观机理的迁移能力提出较高要求，而烷基推电子效应与电负性变化的趋势也易造成认知冲突，影响对规律的本质理解。 五、教学过程 教学环节 教学内容 设计意图 课堂导入 【引入】《微波炉的加热原理》 微波是一种电磁波，1秒钟内微波产生的电场要变化24.5亿次，当微波遇到食物中的水分子时，会使水分子在来回变化的电场下快速地震荡，把能量传递给它们，使食物温度升高 任务一 键的极性和分子的极性 活动一 键的极性和分子的极性 【问题】为什么水分子在电场作用下可以定向转动呢？ 【学生思考】回答：水分子中正、负电性不均匀，会受到电场影响 【讲解】水分子的正电中心和负电中心不重合在电场作用下可以定向转动，根据正负电中心是否重合，分子可以被分为极性分子（分子内正电中心和负电中心不重合），和非极性分子（分子内正电中心和负电中心重合） 活动二 共价键的极性 【问题1】如何判断共价键是否具有极性？根据极性如何对共价键进行分类？ 【学生活动】阅读教材，归纳共价键极性的微观本质与宏观特征 【学生回答】从微观角度分析，若共用电子对偏移则为极性共价键，若共用电子对不偏移则为非极性共价键；从宏观角度分析，若成键原子不同（A-B）则为极性共价键，若成键原子相同（A-A）则为非极性共价键 【教师讲解】共用电子对是否偏移决定了共价键是否具有极性；成键原子是否相同是判断共价键极性的重要特征 【问题2】画出H2、HCl的结构式，判断共价键的极性 【学生回答】电负性：H-2.1、Cl-3.0 H-H键：非极性键；H-Cl键：极性键， 表达方法： 【问题3】根据共价键极性的本质分析，如何判断极性的强弱？（以H-Cl与H-F为例） 【教学素材】 【学生回答】极性：H-Cl < H-F 【讲解】由于不同的成键原子间电负性的差异，共用电子对会发生偏移，电负性差值越大,偏移的程度越大，即共价键的极性越强，在反应中越容易断裂 【总结归纳】 极性键 非极性键 成键原子 不同元素原子 同种元素原子 电子对 偏移 不偏移 成键原子 的电性 一个原子呈正电性(δ+)、另一个原子呈负电性(δ-) 呈电中性 表示形式 A—B、A=B、A≡B等 A—A、A=A、A≡A等 实例 C—H、C=O、C≡N H—H、C=C、C≡C 【问题4】共价键的极性与分子的极性有什么联系？ 【学生活动】根据电负性差异标出水分子、二氧化碳分子中的电性正负，画出电性向量。 【学生答案】水分子为极性分子，正电中心和负电中心不重合；二氧化硅为非极性分子，正电中心和负电中心重合。 【讲解】成键原子是否一致决定了共价键是否具有极性，键的极性和分子的空间结构共同决定了分子的正负电中心是否重合，进而影响了分子的极性。 【问题5】如何判断分子极性？ 【学生活动】根据白磷、C60、氨气、甲烷、BF3的实例分析，总结分子极性的判断方法 【学生回答】 方法一：一般来说，完全由非极性键组成的多原子分子是非极性分子（同种原子构成的多原子分子大多为非极性分子） 【讲解】臭氧虽然为单质分子，但却是极性分子。臭氧分子的空间结构与水分子相似，分子中的共价键是极性键。臭氧分子有极性，但很微弱 【学生回答】 方法二：极性键构成的多原子分子，需要考虑其空间结构，分析极性向量之和 方法三：VSEPR模型与分子的空间结构，可用以分析判断分子的极性 【讲解】规律总结：若中心原子有孤电子对，则为极性分子；若无孤电子对，则为非极性分子 【设计意图】以真实科学情境导入，通过结构观察、矢量分析、生活应用与预测实践四阶递进，帮助学生从“键”走向“分子”，构建极性判断的认知模型。 【对应训练1】下列物质中，既含有极性键又含有非极性键的是 A．CO2 B．CH4 C．C2H4 D．NH4Cl 【答案】C 【详解】A．中只含有极性键，A不符合题意； B．中只含有极性键，Ｂ不符合题意； C．中含有极性键和非极性键，故Ｃ符合题意； D．中含有极性键和离子键，D不符合题意； 答案选C。 【对应训练2】下列分子中是非极性分子的是 A．O3 B．H2O2 C．BF3 D．PCl3 【答案】C 【详解】A．SO2是极性分子，O3与SO2互为等电子体，则O3是极性分子，故A不符合题意； B．H2O2结构为：，不是中心对称，是极性分子，故B不符合题意； C．BF3是平面正三角形，是非极性分子，故C符合题意； D．PCl3是三角锥形，是极性分子，故D不符合题意。 综上所述，答案为C。 【对应训练3】下列说法正确的是 A．BF3为含极性键的非极性分子，可推测出NF3也为含极性键的非极性分子 B．CH2Cl2为含极性键的非极性分子 C．H2S和CS2分子都是含极性键的极性分子 D．H2O2是含非极性键的极性分子 【答案】D 【详解】A．BF3中含有极性键，为平面正三角形，结构对称，分子中正负电荷重心重叠，为非极性分子；分子为三角锥形结构，正负电荷重心不重合，为含极性键的极性分子，A错误； B．中C－H、C－Cl之间均为极性键，空间构型为四面体型（非正四面体），属于极性分子，B错误； C．为极性分子；而的结构式是S=C=S，仅含极性键，分子空间构型为直线形，结构对称，为非极性分子，C错误； D．中O-O键是非极性键，分子结构不对称，正负电荷重心不重合，是极性分子，D正确； 故选D。 【对应训练4】下列分子中只含有极性键的是 (填序号，下同)，只含有非极性键的是 ，既含有极性键又含有非极性键的是 。 a.    b.    c.    d. e.    f.    g.    h.    i. 【答案】 e、h d、g a、b、c、f、i 【详解】同种元素的原子之间形成的共价键通常为非极性键，不同元素的原子之间形成的共价键通常为极性键；a.中碳碳键为非极性键，碳氢键为极性键； b. 中碳碳键为非极性键，碳氢键、碳氧键为极性键； c. 中碳碳键为非极性键，碳氢键为极性键； d. 中碳碳键为非极性键； e. 中碳氯键为极性键； f. 中碳碳键为非极性键，碳氢键为极性键； g. 中氧氧键为非极性键；    h.中碳氢键为极性键； i. 中碳碳键为非极性键，碳氢键为极性键； 只含有极性键的是e、h；只含有非极性键的是d、g，既含有极性键又含有非极性键的是a、b、c、f、i。 【设计意图】通过生活实例，感受“分子电性不均匀”的特点，初步感知分子的极性，为后续化学键极性与分子极性的学习打下认知基础 任务二 键的极性对化学性质的影响 活动一 共价键极性的影响因素 【问题1】共价键的极性受哪些因素影响？ 【学生回答】共价键的极性受成键原子电负性和相邻原子团的影响。成键原子电负性差值越大，键的极性越强，反应中键越易断裂；有些原子团吸电子、有些原子团推电子，会影响相邻的共价键。 【学生思考】观察硝酸、甲醇的结构式，分析相邻原子团对O-H键极性的影响 【学生回答】-NO2是吸电子基团，可增大共价键的极性；-CH3是推电子基团，减小O-H键极性 【讲解】常见吸电子基团：-NO2 、-CN 、-F 、-Cl 、-Br 、-I 、CC 、-OH 、C=C 常见推电子基团：-CH3(各种烷基，烷基链越长 → 推电子能力越强 ） 【问题2】H2O与乙醇均与钠反应，谁的反应现象更明显？根据键的极性分析原因 【学生回答】乙基是推电子基团，使O-H键极性减小，反应过程中断键难，反应现象不明显。 【讲解】 乙醇分子中的C2H5—是推电子基团，使得乙醇分子中的电子云向着远离乙基的方向偏移， 因此，乙醇中羟基的极性比水分子中的小，因而钠和乙醇的反应不如钠和水的剧烈 【问题3】根据基团对键极性的影响，分析甲酸、乙酸、丙酸的酸性差异 【学生回答】甲基、乙基是推电子基团，碳链越长推电子能力越强，O-H键极性越弱，酸性越弱。因此：酸性：甲酸>乙酸>丙酸 【讲解】 烃基是推电子基团，烃基越长，推电子效应越大，使羧基中的羟基的极性越小，-COOH中H+越难电离，羧酸的酸性越弱 【问题4】根据基团对键极性的影响，分析氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸酸性差异 【学生回答】-Cl是吸电子基团，-Cl数目越多，吸电子能力越强，O-H键极性越大，酸性越强。因此，酸性：三氯乙酸>二氯乙酸>氯乙酸 【讲解】 -Cl是吸电子基团，-Cl越多，吸电子能力越强，导致-COOH中O-H键的极性越强，越易断裂，使H+更易电离，酸性也就越强 【问题5】根据键的极性，比较三氟乙酸与三氯乙酸的酸性 【学生回答】-F与-Cl均为吸电子基团，-F吸电子能力更强，使O-H键极性更大，酸性更强，因此，酸性：三氟乙酸>三氯乙酸 【讲解】 F、Cl是吸电子基团，F的电负性大于Cl ，F的吸电子能力大于Cl，-CF3的极性大于-CCl3，使羧基中的羟基极性更大，更容易电离出H+ 【对应训练1】下列说法正确的是 A．酸性： B．HF酸电离平衡正向移动时，其电离程度一定增大 C．甲基是推电子基团，所以结合氢离子的能力 D．分子：，键角： 【答案】C 【详解】A．氯原子为吸电子基，会使羧酸分子中羧基的极性增强，易电离出氢离子，所以三氯乙酸的酸性强于乙酸，故A错误； B．氢氟酸浓度增大时，溶液中的电离平衡正向移动，但电离程度减小，故B错误； C．甲基是推电子基团，使得分子中氮原子提供孤对电子的能力强于氨分子，所以结合氢离子形成配位键的能力强于氨分子，故C正确； D．由共价键的饱和性可知，分子的结构式为，双键成键电子对之间的斥力大于单键成键电子对之间的斥力，所以分子中的键角大于，故D错误； 故选C。 【对应训练2】下列几种有机羧酸中，按酸性由强到弱的顺序排列正确的是 ①乙酸()②氯乙酸()③三氯乙酸() ④三氟乙酸() A．②①④③ B．①②③④ C．④③②① D．③②④① 【答案】C 【详解】由于电负性：，则键极性：键键键，故三氟乙酸中羧基中的羟基的极性最大，最易电离出氢离子，酸性最强；乙酸中羧基中的羟基的极性最小，酸性最弱，则酸性强弱顺序：，C正确； 故选C。 3．键的极性对化学性质的影响 键的极性对物质的化学性质有重要的影响。例如，羧酸是一大类含羧基(—COOH)的有机酸，羧基可电离出H＋而呈酸性。羧酸的酸性可用 的大小来衡量，pKa ，酸性 。 【答案】 pKa 越小 越强 【详解】羧酸是一大类含羧基(—COOH)的有机酸，羧基可电离出H＋而呈酸性。pKa=-lgKa，羧酸的酸性可用pKa的大小来衡量，pKa越小，Ka越大，羧基更容易电离出H＋，酸性越强。 【对应训练4】有机酸的酸性 羧酸 pKa 丙酸(C2H5COOH) 4.88 乙酸(CH3COOH) 4.76 甲酸(HCOOH) 3.75 氯乙酸(CH2ClCOOH) 2.86 二氯乙酸(CHCl2COOH) 1.29 三氯乙酸(CCl3COOH) 0.65 三氟乙酸(CF3COOH) 0.23 (1)为什么甲酸、乙酸、丙酸的酸性逐渐减弱？ (2)CF3COOH的酸性大于CCl3COOH，解释原因。 (3)试分析羧酸的酸性与分子的组成和结构的关系。 【答案】(1)烃基是推电子基团，烃基越长推电子效应越大，使羧基中的烃基的极性越小，羧酸的酸性越弱。所以，甲酸的酸性大于乙酸的，乙酸的酸性大于丙酸的……随着烃基加长，酸性的差异越来越小 (2)三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸的，这是由于氟的电负性大于氯的电负性，F-C的极性大于C-C的极性，使F3C-的极性大于Cl3C-的极性，导致三氟乙酸的羧基中的羟基的极性更大，更易电离出氢离子。同理，三氯乙酸的酸性大于二氯乙酸的，二氯乙酸的酸性大于氯乙酸的 (3)与羧酸(-COOH)相连的C-X(X为卤素原子)的极性越大，羧酸的酸性越大；C-X的数量越多，羧酸的酸性越大，如酸性：CF3COOH>CCl3COOH>CH3COOH；CCl3COOH>CHCl2COOH>CH2ClCOOH。烃基越长，羧酸的酸性越小，如酸性：C2H5COOH<CH3COOH<HCOOH 【详解】（1）烃基是推电子基团，烃基越长推电子效应越大，使羧基中的烃基的极性越小，羧酸的酸性越弱。所以，甲酸的酸性大于乙酸的，乙酸的酸性大于丙酸的……随着烃基加长，酸性的差异越来越小； （2）三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸的，这是由于氟的电负性大于氯的电负性，F-C的极性大于C-C的极性，使F3C-的极性大于Cl3C-的极性，导致三氟乙酸的羧基中的羟基的极性更大，更易电离出氢离子。同理，三氯乙酸的酸性大于二氯乙酸的，二氯乙酸的酸性大于氯乙酸的； （3）与羧酸(-COOH)相连的C-X(X为卤素原子)的极性越大，羧酸的酸性越大；C-X的数量越多，羧酸的酸性越大，如酸性：CF3COOH>CCl3COOH>CH3COOH；CCl3COOH>CHCl2COOH>CH2ClCOOH。烃基越长，羧酸的酸性越小，如酸性：C2H5COOH<CH3COOH<HCOOH。 【设计意图】以数据驱动探究，层层递进揭示键极性对酸性的影响机制，培养学生“结构决定性质”的化学核心观念和科学推理能力。 六、课堂小结 七、板书设计 一、键的极性 1.判断依据 o成键原子是否相同 o共用电子对是否偏移 2.类型 o非极性键：A－A（如 H₂、O₂） o极性键：A－B（如 HCl、H₂O） 3.极性比较 o电负性差值越大 → 极性越强 二、分子的极性 1.判断方法 o方法一：全为非极性键 → 非极性分子（如 P₄、C₆₀） 特例：O₃（极性分子） o方法二：极性键向量和是否为零 ≠0 → 极性分子（如 H₂O、NH₃） =0 → 非极性分子（如 BF₃、CH₄） o方法三：VSEPR 模型与空间结构 对称结构 → 非极性分子（如 CO₂、BF₃） 不对称结构 → 极性分子（如 H₂O、NH₃） 三、键的极性对化学性质的影响 1.极性越强 → 键越易断裂 2.基团电子效应 o吸电子基团（－NO₂、－F、－Cl…） → 增强极性 o推电子基团（－CH₃、烷基…） → 减弱极性 3.实例分析 o羧酸酸性： CF₃COOH > CCl₃COOH > CH₃COOH （F 吸电子能力强，极性大，酸性强） o醇与钠反应： H₂O > C₂H₅OH（乙基推电子，O－H 极性减弱） 四、小结 结构决定性质：键的极性 → 分子极性 → 物质性质 极性判断：看键型、看空间、看对称 化学影响：极性影响反应活性、酸性强弱等 八、随堂练习 1．下列组合中，属于含有极性键的非极性分子的是 A．、、 B．、、 C．、、 D．、、HCHO 【答案】A 【详解】A．三种物质都含有极性键，结构对称，属于非极性分子，A项符合题意； B．甲烷含有极性键，为正四面体结构，属于非极性分子，三氯甲烷含有极性键，为四面体结构，结构不对称，属于极性分子，三氟化硼是含有极性键的非极性分子，B项不符合题意； C．三种物质都是只有非极性键的非极性分子，C项不符合题意； D．只有氢气是非极性分子，D项不符合题意。 故选A。 2．分子有极性分子和非极性分子之分。下列对极性分子和非极性分子的认识正确的是 A．只含非极性键的分子一定是非极性分子 B．含有极性键的分子一定是极性分子 C．非极性分子一定含有非极性键 D．O2是非极性分子 【答案】D 【详解】 A．空间构型不对称的分子为极性分子，如O3分子的结构如图只含非极性键，空间构型不对称，正负电荷重心不重合，是极性分子，故A错误； B．含有极性键的分子不一定是极性分子，如CO2是非极性分子，故B错误； C．非极性分子中可能只含极性键，如CH4，故C错误； D．O2分子正负电荷重心重合，是非极性分子，故D正确； 故选：D。 3．价层电子对互斥理论可以预测某些微粒的空间结构。下列说法正确的是 A．与的键角相等 B．和均为非极性分子 C．和的空间构型均为平面三角形 D．和的VSEPR模型均为四面体 【答案】D 【详解】A．XeF2中Xe的价层电子对数为2+=5，有3个孤电子对，XeO2中Xe的价层电子对数为2+=4，有2个孤电子对，中心原子的杂化方式不同，键角不同，A错误；   B．CH4为正四面体结构，正负电荷中心重合，为非极性分子；SF4的中心原子S的价层电子对数为4+=5，有1个孤电子对，空间构型为四面体形，正负电荷中心不重合，为极性分子，B错误； C．的孤电子对为1，的孤电子对为0，所以的空间构型为三角锥形，的空间构型为平面三角形，C错误；   D．甲烷分子的中心原子的价层电子对为4，水分子的中心原子价层电子对也为4，所以它们的VSEPR模型都是四面体，D正确； 故选D。 4．磷化氢(PH3)是一种无色剧毒，有类似大蒜气味的气体，微溶于冷水。下列关于PH3的叙述错误的是 A．PH3分子中有未成键的电子对 B．PH3是极性分子 C．PH3分子结构为三角锥形 D．PH3中共价键的键长比NH3的短 【答案】D 【详解】A．PH3中有一个未成键电子对， A正确； B．PH3中心原子孤电子对数=、价层电子对数=3+1=4，故为sp3杂化，空间构型为三角锥形，或者说PH3与NH3是等电子体，分子内的正、负电荷中心不重叠，故其为极性分子，B正确； C．结合选项B可知PH3分子结构为三角锥形，C正确； D．元素周期表中P位于N的下方，其原子半径比N大，PH3中共价键的键长比NH3的长，D不正确。 故选D。 5．下列关于极性键的叙述不正确的是 A．由不同种非金属元素原子形成的共价键 B．共价化合物中必定存在极性键 C．由同种元素的两个原子形成的共价键 D．共用电子必然偏向电负性大的原子一方 【答案】C 【详解】A．两种不同种非金属元素，它们的电负性不同，电子对出现偏移，得到共价键为极性共价键，故A说法正确； B．共价化合物是由不同元素组成，它们电负性不同，因此共价化合物中必定存在极性键，故B说法正确； C．同种元素的电负性相同，电子对不出现偏移，它们的形成共价键为非极性共价键，故C说法错误； D．形成极性键的两原子电负性不同，对成键电子对吸引能力不同，成键电子对偏向电负性大的原子，故D说法正确； 答案为C。 九、教学反思 本节课围绕“共价键的极性”展开，旨在引导学生从微观角度理解键的极性与分子极性的关系，并建立“结构决定性质”的化学观念。整体教学过程中，学生表现出较高的兴趣，尤其在微波炉加热原理的导入环节，能够有效激发学习动机，将抽象概念与生活实际相联系。在教学过程中，通过静电势图、电负性比较、空间结构模型等多种方式，帮助学生理解极性键与非极性键的区别，以及分子极性的判断方法。多数学生能够掌握通过VSEPR模型和向量和分析判断分子极性的方法，但在“极性向量和”的理解上仍存在一定困难，部分学生对空间构型与极性的关系把握不够准确，需要在后续课程中通过更多模型演示和练习加以强化。关于键的极性对化学性质的影响，通过羧酸酸性比较、醇与钠反应等实例，学生能够初步理解电子效应的影响机制，但对“推电子”“吸电子”基团的具体作用机制仍显模糊。今后可适当引入更多有机反应实例，帮助学生建立更系统的电子效应认知体系。总体而言，本节课达成了基本教学目标，但在学生空间想象能力和微观概念转化方面仍需加强引导。今后将在教学中进一步融合可视化工具与探究活动，促进学生从“知识理解”向“能力迁移”的转变。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $