2.2.1多样的分子空间结构及测定教学设计-2025-2026学年高二化学人教版（2019）选择性必修2

教学设计 2.2.1多样的分子空间结构及测定 基本课程信息 年级 高二 课题 多样的分子空间结构及测定 课时 1课时 授课教师 学情分析 学生已系统掌握共价键的形成、类型及键参数的意义，知道键角是描述分子空间结构的重要参数，能书写常见分子的结构式，具备了本节课的知识基础。但学生对分子的三维空间结构缺乏直观认知，容易将平面结构式与立体空间结构混淆；对红外光谱、质谱等现代仪器分析方法陌生，难以理解其测定原理和谱图解读；对特殊分子的空间结构容易产生认知误区，空间想象能力有待提升。 教材分析 本节课是《物质结构与性质》模块分子空间结构主题的开篇内容，承接前序 “共价键与键参数” 的知识，首次系统介绍分子的三维空间结构及现代测定方法，是连接共价键微观结构与分子宏观性质的关键桥梁。它既是对键角、键长等键参数知识的应用延伸，又为后续学习分子空间结构理论及分子的性质奠定了直观的结构基础，在整个模块中起到了承上启下的核心作用。教材编排遵循 “方法介绍→实例认知→规律总结” 的逻辑：以分子式相同但结构不同的乙醇和二甲醚为问题驱动，引入分子结构的现代测定方法，重点讲解红外光谱和质谱的基本原理及应用；再按照分子中原子数目的递增，依次介绍三原子、四原子、五原子及其他多原子分子的空间结构，通过球棍模型和空间结构示意图直观展示分子的三维形态；最后通过环己烷的椅式和船式结构，说明分子空间结构与稳定性的关系。教材融入大量直观的模型和仪器图片，注重培养学生的空间想象能力和证据推理能力，落实 “宏观辨识与微观探析” 的核心素养。 教学目标 证据推理与模型认知：能根据红外光谱图中的特征吸收峰推理分子中含有的化学键或官能团，能根据质谱图中的最大质荷比确定分子的相对分子质量；通过球棍模型建立常见分子的空间结构模型，发展模型认知能力。 宏观辨识与微观探析：能从分子的三维空间结构出发，理解分子结构的多样性，建立 “共价键的方向性→键角→分子空间结构→分子性质” 的认知逻辑。 科学态度与社会责任：了解现代仪器分析方法在分子结构测定中的应用，感受科技进步对化学研究的推动作用；认识分子结构与药物研发、材料科学的密切联系，增强化学服务社会的责任感。 教学重难点 重点 红外光谱和质谱的基本原理及应用。 常见三原子、四原子、五原子分子的空间结构和键角。 分子空间结构与稳定性的关系。 难点 红外光谱图的解读及官能团的判断。 不同类型正四面体结构的差异。 分子空间结构的三维想象与模型构建。 教学方法 讲授法、讨论法、多媒体辅助教学法 教学过程 【导入】 教师活动：写出分子式，提问：根据这个分子式，你能画出几种可能的结构式？引导学生写出乙醇和二甲醚的结构式。提出问题：这两种物质的分子式相同，但化学性质差异很大，乙醇能与钠反应，二甲醚不能，我们如何通过实验方法确定某未知物是乙醇还是二甲醚？结合学生的回答，引出本节课的内容：分子的空间结构及现代测定方法。 学生活动：思考并书写的两种可能结构式，对比两者的结构差异；思考区分乙醇和二甲醚的实验方法，产生探究分子结构测定技术的兴趣，明确本节课的学习任务。 【活动1——分子结构的测定】 教师活动：首先简单介绍早年科学家测定分子结构的方法：主要通过物质的化学性质进行系统总结，推测分子结构，但这种方法耗时且误差大。然后讲解现代分子结构测定方法，重点介绍红外光谱和质谱。 红外光谱：讲解测定原理： 展示分子式为的未知物的红外光谱图，引导学生观察图中的 O-H、C-H、C-O 吸收峰，推测该未知物是乙醇，因为二甲醚没有 O-H 键。 质谱法：讲解测定原理：用高能电子流轰击样品分子，使分子失去电子变成带正电荷的分子离子和碎片离子，这些离子因质荷比（相对质量与电荷数之比）不同，在磁场中运动轨迹不同，被分离并记录得到质谱图。 强调：质谱图中最大的质荷比就是分子的相对分子质量。展示甲苯的质谱图，指出质荷比为 92 的峰是分子离子峰，因此甲苯的相对分子质量为 92。 学生活动：了解早年和现代分子结构测定方法的差异；理解红外光谱和质谱的基本原理；观察红外光谱图，根据特征吸收峰判断分子中的官能团；观察质谱图，根据最大质荷比确定分子的相对分子质量。 【活动2——多样的分子空间结构】 教师活动：说明大多数分子由两个以上原子构成，因此具有特定的空间结构，即分子中原子的几何学关系和形状。展示球棍模型，按照原子数目分类讲解常见分子的空间结构。 三原子分子：展示和的球棍模型，讲解：三原子分子的空间结构主要有直线形和 V 形两种。的结构式为 O=C=O，键角 180°，是直线形分子；的结构式为 H-O-H，键角约 105°，是 V 形分子。 四原子分子：展示 和的球棍模型，讲解：大多数四原子分子采取平面三角形和三角锥形两种结构。甲醛（）分子中 C 原子与 3 个原子成键，键角约 120°，是平面三角形分子；氨（）分子中 N 原子与 3 个 H 原子成键，还有一对孤电子对，键角约 107°，是三角锥形分子。展示白磷（）的球棍模型，强调特殊情况：也是四原子分子，4 个 P 原子位于正四面体的四个顶点，键角为 60°，与的正四面体结构不同。 五原子分子：展示和 的球棍模型，讲解：五原子分子最常见的是四面体形，如甲烷分子的键角为 109°28′，是正四面体形；如果甲烷中的 1~3 个 H 原子被其他原子取代，分子仍为四面体形，但不是正四面体形，如。 其他多原子分子：展示 P₄O₆、P₄O₁₀、S₈、C₆₀、环己烷的椅式和船式结构模型，说明分子空间结构的多样性。讲解：分子的空间结构与其稳定性有关，如椅式环己烷比船式环己烷稳定，因为椅式结构中原子间的排斥力更小。 组织学生分组活动：利用球棍模型搭建 的分子结构，观察并对比它们的空间构型和键角差异。 学生活动：观察球棍模型，记录常见分子的空间结构和键角；对比和的正四面体结构，找出两者的差异；分组搭建分子模型，直观感受分子的三维空间结构，加深对空间构型的理解 板书设计 多样的分子空间结构及测定 一、分子结构的测定 传统方法：化学性质推测 现代方法：红外光谱、质谱、晶体 X 射线衍射 二、多样的分子空间结构 三原子分子：直线形、V 形 四原子分子：平面三角形、三角锥形、正四面体形 五原子分子：正四面体形 其他多原子分子 作业设置 1. 完成教材课后习题，整理常见分子的空间结构和键角； 2. 查阅资料，了解核磁共振氢谱的基本原理和应用； 3. 利用球棍模型搭建环己烷的椅式和船式结构，对比两者的稳定性差异。 教学反思 课后 反思 优点： 不足： 改进措施： 课堂 评价 学科网（北京）股份有限公司 $