苏教版高中化学选择性必修3专题2专题总结探究课学案

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这是一份苏教版高中化学选择性必修3专题2专题总结探究课学案，共4页。

项目任务　有机化合物的空间几何构型

【项目情境】

素养解读

碳原子成键方式与分子空间构型

1．碳原子的结构特点和成键特点

2．常见典型分子的空间构型

①甲烷甲烷分子为正四面体型结构。甲基上的四个原子不共面。碳原子采取sp3杂化，键角109°28′。

②乙烯乙烯分子为平面形结构。乙烯分子中双键碳原子和与之相连的4个氢原子在同一平面上。烯烃分子中双键碳原子和与双键碳原子直接相连的4个原子在同一平面上。碳原子采取sp2杂化，键角120°。

③乙炔H—C≡C—H乙炔分子为直线形结构。乙炔分子中三键碳原子和与之相连的2个氢原子在同一直线上。炔烃中三键碳原子和与三键碳原子直接相连的2个原子在同一直线上。碳原子采取sp杂化，键角180°。

④苯苯分子为平面形结构。苯分子中6个碳原子与6个氢原子在同一平面上。芳香烃中苯环上的6个碳原子和与其直接相连的6个氢原子一定在同一平面上。碳原子采取sp2杂化，键角120°。

1．核心素养

(1)宏观辨识与微观探析：能从原子分子水平入手对物质及其反应进行分类和表征，能联系物质的组成和结构解释宏观现象。

(2)证据推理与模型认知：能识别化学中常见的物质模型和化学反应的理论模型，能将化学事实和理论模型之间进行关联和合理匹配。

(3)科学态度与社会责任：具有理论联系实际的观念，逐步养成严谨求实的科学态度。

2．素养目标：通过课题的探究学习，掌握有机化合物的空间几何构型相关知识，能预测未知有机化合物的空间构型，提高化学学习兴趣，增强社会责任感。

【探究过程】

素养评价

【探究任务一】　碳原子的杂化方式与空间结构及官能团的关系

有机物M(结构如图)，是一种重要的化工中间体

1．有机物M中共有几种杂化方式的碳原子？

[提示]　端位碳原子为sp3杂化，碳碳双键两端碳原子和苯环上碳原子为sp2杂化，碳碳三键两端碳原子为sp杂化。

2．有机物M中最多几个碳原子共线？最多几个碳原子共面？最多几个原子共面？

[提示]　该有机物结构如图：

由结构可知，最多6个碳原子共线，最多12个碳原子共面，最多20个原子共面。

3．有机物结构与碳原子杂化方式有什么关系？常见的官能团中，哪些具有特殊结构？

[提示]　碳原子sp杂化常出现直线形结构，如碳碳三键；碳原子sp2杂化常出现平面结构，如碳碳双键、苯环、醛基、羰基、羧基、酯基；碳原子sp3杂化常出现四面体结构，如烷烃。

1．宏观辨识与微观探析—水平3

能从物质的宏观特征入手，对其进行分类和表征；能联系物质的组成和结构解释宏观现象。

2．证据推理与模型认知—水平1

能识别化学中常见的物质模型和化学反应的理论模型。

【探究任务二】　碳原子的共线、共面问题

1．分子中，处于同一平面的原子最多是几个？

[提示]　苯环、—CHO、碳碳双键均为平面结构，碳碳三键为直线结构，甲基为四面体结构，则甲基上2个H与其他原子不共面，共面原子最多为12个C、8个H，1个O，共21个

2．有机物分子中最多有几个碳原子在同一平面内？与苯环共面的碳原子至少有几个？最多有几个碳原子在同一直线上？

[提示]　以碳碳双键为中心，根据乙烯、苯、乙炔、甲烷的结构，可以画出如图所示的结构

由于碳碳单链可以绕轴自由旋转，炔直线一定在苯平面内，苯平面和烯平面可能共面，也可能不共面。因而该有机物分子中的所有碳原子均可能共面，最多有5＋6＝11个碳原子共面，至少有6＋2＋1＝9个碳原子在苯平面内。由于苯分子、乙烯分子的键角均为120°，炔直线与所在苯环正六边形对角线上的碳原子共线，因而5个碳原子共线，共5个。