《分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》全章復(fù)習(xí)（第3課時(shí)）教學(xué)設(shè)計(jì)

高二選擇性必修2-課序56-§2-4-3《分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》全章復(fù)習(xí)（第3課時(shí)）教學(xué)設(shè)計(jì)【教學(xué)目標(biāo)】1.能夠辨別分子中的共價(jià)鍵類型與數(shù)目2.能夠比較鍵參數(shù)的大小并說明理由3.能夠判斷分子中特定原子的雜化類型4.能夠利用氫鍵說明分子的某些性質(zhì)【教學(xué)過程】【引入】在疫情期間，我們可以通過檢測(cè)核酸來發(fā)現(xiàn)新冠病例從而快速控制疫情。核酸是一種生物大分子，可以發(fā)生水解反應(yīng)，最終生成磷酸、戊糖和堿基，其中腺嘌呤（A）和胸腺嘧啶（T）是其中的兩種堿基，結(jié)構(gòu)簡式如圖所示：胸腺嘧啶（T）腺嘌呤（A）下面請(qǐng)同學(xué)們運(yùn)用本章的學(xué)習(xí)內(nèi)容從結(jié)構(gòu)上來認(rèn)識(shí)這兩種物質(zhì)請(qǐng)同學(xué)們完成例題1的相關(guān)填空【環(huán)節(jié)一】復(fù)習(xí)分子中的共價(jià)鍵【學(xué)生活動(dòng)1】例題1.請(qǐng)根據(jù)胸腺嘧啶分子（T）的結(jié)構(gòu)填空。1.分子含有的σ鍵的數(shù)目為：______，π鍵的數(shù)目為：______。2.分子中含有極性鍵的種類有______種。3.甲基（-CH3）和亞氨基（-NH-）中的鍵長比較：C-H___N-H（填“<”或“>”），判斷的理由是_______________________?！敬鸢浮?.1532.43.>氮的原子半徑比碳的小,對(duì)氫原子的吸引力,比碳原子對(duì)氫原子的吸引力更大【解題過程】第1小題是求算分子中含有的σ鍵和π鍵的數(shù)目，求算σ鍵的數(shù)目需要將所有的共價(jià)鍵展開，尤其是分子中省略的氫原子形成的共價(jià)鍵，分子中共價(jià)鍵展開后的情況如圖所示，1個(gè)單鍵就是1個(gè)σ鍵，1個(gè)雙鍵含有1個(gè)σ鍵和1個(gè)π鍵。因此σ鍵總數(shù)為15個(gè)，分子中含有3個(gè)雙鍵，故π鍵的個(gè)數(shù)為3。第2小題要判斷的是極性鍵的種類，極性鍵是由不同種原子形成的共價(jià)鍵，分子中符合這種條件的共價(jià)鍵，由碳?xì)滏I碳氧雙鍵碳氮單鍵氮?dú)滏I，故分子中極性鍵的類型由4種。第3小題要比較甲基和亞氨基中的鍵長大小，碳和氮原子均為第二周期的原子，氮的原子半徑比碳的小，氮原子對(duì)氫原子的吸引力，比碳原子對(duì)氫原子的吸引力更大，故氮?dú)滏I的鍵長比碳?xì)滏I的更小，因此第一空填大于號(hào)。理由是氮的原子半徑比碳的小，氮原子對(duì)氫原子的吸引力，比碳原子對(duì)氫原子的吸引力更大?！拘〗Y(jié)】1.鍵數(shù)的計(jì)算（1）σ鍵：共價(jià)單鍵是1個(gè)σ鍵,共價(jià)雙鍵中有1個(gè)σ鍵（2）π鍵：共價(jià)雙鍵中有1個(gè)π鍵,共價(jià)三鍵中有2個(gè)π鍵2.共價(jià)鍵的極性：根據(jù)形成的原子種類是否相同即可判斷3.鍵長：根據(jù)構(gòu)成共價(jià)鍵的兩原子的半徑的大小來判斷【鞏固練習(xí)1】某物質(zhì)的結(jié)構(gòu)簡式如圖所示，下列說法正確的是()A.分子中σ鍵和π鍵的個(gè)數(shù)比為5﹕3B.鍵角最大的是180°C.鍵長比較：C-N<C=N<C≡ND.分子中所有原子的最外層均達(dá)到8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)【答案】B【解題過程】A選項(xiàng)要求計(jì)算σ鍵和π鍵的個(gè)數(shù)比，根據(jù)剛才的方法，可將所有的共價(jià)鍵展開，可知σ鍵的數(shù)目為9個(gè)，分子中含有1個(gè)三鍵和1個(gè)雙鍵，所以π鍵的數(shù)目為3，σ鍵和π鍵的個(gè)數(shù)比為9比3，化簡后為3比1，A選項(xiàng)錯(cuò)誤。B選項(xiàng)判斷的時(shí)鍵角的大小，分子中有一個(gè)碳氮三鍵，其中碳原子的雜化類型為sp雜化，鍵角為180度，其他鍵角均小于180度，因此B選項(xiàng)正確。C選項(xiàng)要求比較三種鍵鍵長的大小，一般來說，相同的兩個(gè)原子，在形成不同重鍵的時(shí)候，鍵長大小順序?yàn)椋瑔捂I大于雙鍵，雙鍵大于三鍵，因此選項(xiàng)中的三種鍵的鍵長，由大到小的順序依次為，碳氮鍵碳氮雙鍵碳氮三鍵，因此C選項(xiàng)錯(cuò)誤。D選項(xiàng)要判斷原子的最外層是否達(dá)到，8電子的相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，一般來說在分子中，我們可以通過該原子的成鍵電子對(duì)和，孤電子對(duì)的數(shù)目來判斷，該原子是否達(dá)到8電子的相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。例如，1號(hào)位的氮原子原來的最外層有5個(gè)電子，與碳原子成鍵時(shí)，氮提供3個(gè)電子與碳原子，形成三對(duì)共用電子對(duì)，此時(shí)在碳氮之間有6個(gè)電子。另外氮原子還有兩個(gè)電子，形成一對(duì)孤電子對(duì)，這樣氮原子的周圍總共有8個(gè)電子，其他氮原子也能達(dá)到8個(gè)電子相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，分子中的碳原子和其他原子均是形成4對(duì)共用電子對(duì)，故碳原子最外層也是達(dá)到8電子的相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，而氨基中的氫原子本省只有1個(gè)電子，只能提供1個(gè)電子，與氮原子形成1對(duì)共用電子對(duì)，因此，氫原子周圍只有2個(gè)電子，不能達(dá)到8電子的相對(duì)穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，故D選項(xiàng)錯(cuò)誤。本題答案選B?！经h(huán)節(jié)二】復(fù)習(xí)分子中原子的雜化類型例題2.胸腺嘧啶分子(T)存在以下Ⅰ和Ⅱ兩種互變異構(gòu)體：1.Ⅰ和Ⅱ中碳原子的雜化類型有_____。2.Ⅱ中N原子的雜化類型是_______。3.Ⅰ和Ⅱ分子中含有孤電子對(duì)的原子是：________。【答案】1.sp3、sp22.sp23.O、N【解題過程】例題2主要涉及的是胸腺嘧啶分子兩種互變異構(gòu)體中碳、氮等原子的雜化類型和孤電子對(duì)的判斷。對(duì)于有機(jī)分子中某些原子的雜化類型，我們也是可以根據(jù)分子結(jié)構(gòu)中該原子的價(jià)層電子對(duì)的數(shù)目來初步確定的。首先，可通過展開有機(jī)分子中的共價(jià)鍵情況確定成鍵電子對(duì)數(shù)，主要是成σ鍵的電子對(duì)數(shù)，然后再加上孤電子對(duì)數(shù)，就可以知道價(jià)層電子對(duì)的數(shù)目了，結(jié)合其他信息就可以判斷，某些原子的雜化類型了。第1小題要確定胸腺嘧啶分子兩種互變異構(gòu)體中碳原子的雜化類型有哪些。觀察兩種互變異構(gòu)體的結(jié)構(gòu)簡式可知，分子中的碳原子主要有兩種情況：一種是甲基中的碳原子，形成四對(duì)共用電子對(duì)且形成的都是單鍵σ鍵，3個(gè)碳?xì)滏I1個(gè)碳碳單鍵，也就是成鍵電子對(duì)數(shù)為4，另外這個(gè)碳原子上沒有孤電子對(duì)，因此甲基上的碳原子的雜化類型為sp3雜化。另一種碳原子形成一個(gè)雙鍵和兩個(gè)單鍵，σ鍵數(shù)目為3，π鍵數(shù)目為1，成鍵電子對(duì)數(shù)只計(jì)算σ鍵的數(shù)目，因此成鍵電子對(duì)數(shù)為3，所以I和II中碳原子的雜化類型均為sp2雜化。第2小題考查互變異構(gòu)體II中氮原子的雜化類型。觀察II的結(jié)構(gòu)簡式可知，分子中的氮原子提供3個(gè)電子，分別形成一個(gè)雙鍵和一個(gè)單鍵，成鍵電子對(duì)為2，另外還有一對(duì)孤電子對(duì)，因此，II中的氮原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，其雜化類型為sp2雜化。第3小題考查兩種分子中含有孤電子對(duì)的原子。通過第2小題可知，分子中的氮原子含有一對(duì)孤電子對(duì)，再觀察并分析其他原子：碳、氫、氧三種原子可知，碳原子最外層有四個(gè)電子，均和其他原子形成四對(duì)共用電子對(duì)了，氫原子最外層只有1個(gè)電子，和其他原子形成1對(duì)共用電子對(duì)，碳和氫原子均再無孤電子對(duì)，氧原子最外層有6個(gè)電子，兩個(gè)分子中的氧原子均是提供2個(gè)電子和其他原子，形成兩對(duì)共用電子對(duì)，還有4個(gè)電子形2對(duì)孤電子對(duì)。因此，I和II分子中含有孤電子對(duì)的原子是氮和氧?！拘〗Y(jié)】1.有機(jī)分子中原子的雜化類型計(jì)算σ鍵的鍵數(shù)和孤電子對(duì)數(shù)可求該原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)，從而初步判斷其雜化類型2.判斷是否存在孤電子對(duì)通過原子的最外層電子數(shù)及其實(shí)際形成共用電子對(duì)數(shù)進(jìn)行比較可判斷是否含有孤電子對(duì)【鞏固練習(xí)2】請(qǐng)根據(jù)腺嘌呤分子的結(jié)構(gòu)填空。1.分子中碳原子的雜化類型是_______。2.分子中含有孤電子對(duì)的原子是_______。3.分子中氨基（-NH2）的氮原子的雜化類型是_____；若除氨基的兩個(gè)H原子外，其他所有原子均處于同一個(gè)平面，則環(huán)上的氮原子的雜化類型有_______。【答案】1.sp22.N3.sp3sp2【解題過程】第1小題要求判斷分子中碳原子的雜化類型。觀察腺嘌呤分子結(jié)構(gòu)簡式可知分子中的5個(gè)碳原子均是形成3個(gè)σ鍵，故價(jià)層電子對(duì)數(shù)為3，雜化類型為sp2雜化。第2小題要求判斷分子中含有孤電子對(duì)的原子。類似例題2的分析可知，分子中碳?xì)湓記]有孤電子對(duì)，而氮原子在分子中形成3對(duì)共用電子對(duì)，最外層還有2個(gè)電子形成1對(duì)孤電子對(duì)，因此答案為氮原子。第3小題要求判斷兩種氮原子的雜化類型。氨基中的氮原子利用3個(gè)電子形成三個(gè)σ鍵還有一對(duì)孤電子對(duì)，其價(jià)層電子對(duì)數(shù)為4，因此該氮原子的雜化類型是sp3雜化。若除氨基的兩個(gè)H原子外，其他所有原子均處于同一個(gè)平面，則環(huán)上的氮原子的雜化類型為sp2雜化，否則無法共面。【環(huán)節(jié)三】復(fù)習(xí)分子間的相互作用例題3.DNA呈雙螺旋結(jié)構(gòu)，與堿基的互補(bǔ)配對(duì)有關(guān)。以下是DNA結(jié)構(gòu)中腺嘌呤（A）和胸腺嘧啶(T)兩種堿基的配對(duì)情況，請(qǐng)按要求填空。腺嘌呤（A）和胸腺嘧啶(T)之間存在的相互作用是______。該作用可以用X-H…Y的形式表示。請(qǐng)用這種形式表示右圖結(jié)構(gòu)中所存在的相互作用：____________________________________?！敬鸢浮繗滏IN-H…ON-H…N【解題過程】腺嘌呤和胸腺嘧啶之間存在的相互作用是氫鍵。圖中腺嘌呤和胸腺嘧啶之間形成兩個(gè)氫鍵，它們的表示形式如圖下N-H…ON-H…N。腺嘌呤中電負(fù)性大，并含有孤電子對(duì)的氮原子與胸腺嘧啶中酰胺基上，連在氮原子上的氫原子形成氫鍵，胸腺嘧啶中電負(fù)性大且含有孤電子對(duì)的氧原子與腺嘌呤中的氨基上的氫原子形成氫鍵，這樣腺嘌呤和胸腺嘧啶兩種堿基達(dá)成互補(bǔ)配對(duì)的關(guān)系。實(shí)際上DNA的結(jié)構(gòu)中還有一對(duì)堿基達(dá)成互補(bǔ)配對(duì)的關(guān)系，就是鳥嘌呤和胞嘧啶的配對(duì)，配對(duì)情況如圖所示。DNA的兩條鏈上的堿基通過氫鍵作用，腺嘌呤和胸腺嘧啶配對(duì)，鳥嘌呤和胞嘧啶配對(duì)結(jié)合成堿基對(duì)，從而形成DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)。雙螺旋和堿基以氫鍵配對(duì)的概念具有非常深遠(yuǎn)的意義，它們把遺傳的機(jī)制提高到分子的水平，從而開啟了分子生物學(xué)這門學(xué)科。【鞏固練習(xí)3】1.我國科學(xué)家成功合成了世界上首個(gè)五氮陰離子鹽(N5)6(H3O)3(NH4)4Cl(用R代表)?；卮鹣铝袉栴}:(1)H3O+與NH4+的中心原子的VSEPR模型______(填“相同”或“不同”)H3O+離子的空間結(jié)構(gòu)是____________。(2)R中陰離子(N5-)中的σ鍵總數(shù)為_______。(3)經(jīng)X射線衍射測(cè)得化合物R的晶體結(jié)構(gòu)，其局部結(jié)構(gòu)如圖所示。圖中虛線代表氫鍵，其表示式為(NH4+)N—H…Cl、________________、____________________?！敬鸢浮?.不同三角錐形2.53.(NH4+)N—H…N(N5-)(H3O+)O—H…N(N5-)【解題過程】第1小題是判斷離子的VSEPR模型和離子的空間結(jié)構(gòu)。通過計(jì)算可知，水合氫離子的氧原子和銨根中的氮原子的價(jià)層電子對(duì)數(shù)均為4，由于水合氫離子中的氧原子上還有一對(duì)孤電子對(duì)，氧原子的VSEPR模型為四面體，而銨根中的氮原子形成4對(duì)成鍵電子對(duì)，沒有孤電子對(duì)，所以氮原子的VSEPR模型為正四面體，因此兩者的VSEPR模型是不同的。第2小題是判斷離子中σ鍵的數(shù)目。R中氮5陰離子的五個(gè)氮原子通過五個(gè)單鍵形成五元環(huán)，因此離子中σ鍵的數(shù)目為5。第3小題考查氫鍵的