陳楠楠 楊明生

摘要：普通高中化學(xué)選修三《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》第二節(jié)“分子的立體構(gòu)型”是高考全國卷選考題經(jīng)?？嫉膬?nèi)容，判斷所給分子或離子的空間構(gòu)型已經(jīng)成為各類考試考查的熱點。本文從教學(xué)的有效性出發(fā)，圍繞“分子的立體構(gòu)型”教學(xué)內(nèi)容的線索問題及教學(xué)中需要重點解決的問題等進(jìn)行了分析和探討。

關(guān)鍵詞：分子? 立體構(gòu)型? 有效教學(xué)

全國卷高考化學(xué)選考內(nèi)容分別涉及兩個模塊，即考生可以在選修三《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》和選修五《有機化學(xué)基礎(chǔ)》等兩個選修模塊的試題中任選一道試題作答。通過對2016年安徽省全國卷高考考生化學(xué)選考試題的得分情況（見表1）分析可見，雖然選考選修五的考生相對比較多，但選考選修三試題的滿分人數(shù)較多。

由于選修三試題難度小，得分容易，再加上教學(xué)內(nèi)容少，所需要的教學(xué)時間短，所以高考中一定會有越來越多的學(xué)生選擇選修三作為高考化學(xué)的選考模塊。以往在很多省份的自主命題中對選修三模塊內(nèi)容不做考試要求或只做部分考試要求，因而選修三的內(nèi)容對于一線化學(xué)教師來說很陌生，對很多老師來說甚至是第一次嘗試教學(xué)，教學(xué)資源相對缺乏，有關(guān)內(nèi)容的教學(xué)經(jīng)驗嚴(yán)重不足。因此，教師只能參照教科書及教學(xué)參考書上的內(nèi)容及知識線索安排教學(xué)，導(dǎo)致教學(xué)中出現(xiàn)了教學(xué)效果不佳、教學(xué)效率不高的情況。現(xiàn)結(jié)合筆者自身的教學(xué)經(jīng)驗及教學(xué)體會，對“分子的立體構(gòu)型”的有效教學(xué)提出一些建議。

一、內(nèi)容線索

人教版選修三《物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)》第二章第二節(jié)“分子的立體構(gòu)型”所安排的主要內(nèi)容線索大致為：形形色色的分子→價層電子對互斥理論→雜化軌道理論→配合物理論。教學(xué)內(nèi)容主要就兩點：一是分子與離子構(gòu)型的判斷，這是高考選考37題中經(jīng)常出現(xiàn)的一道小題;二是配位鍵與配位化合物的知識。關(guān)于分子或離子構(gòu)型判斷，人教版教科書中的內(nèi)容線索為：從列舉出常見的形形色色分子結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)模型出發(fā)，引出價層電子對互斥理論，通過計算與判斷、確定分子的結(jié)構(gòu)模型，再進(jìn)一步引出雜化軌道理論，進(jìn)一步判斷相關(guān)的分子結(jié)構(gòu)模型。這樣的線索，顯然是有必要的，先創(chuàng)設(shè)確定分子構(gòu)型方法的必要性情境，引發(fā)學(xué)生興趣，激發(fā)學(xué)生熱情，進(jìn)而再進(jìn)一步學(xué)習(xí)價電子層互斥理論、雜化軌道理論，以求得到判斷分子構(gòu)型的一般方法。但在實際教學(xué)中，我們發(fā)現(xiàn)這個線索并不是最佳的，判斷起來也不是最為有效的，特別是對離子構(gòu)型的判斷并不是可靠的方法。根據(jù)教學(xué)實踐探索和教學(xué)檢驗結(jié)果，知識內(nèi)容采取以下線索實施教學(xué)，效果比較理想：先以最為常見的分子如二氧化碳分子、甲醛分子、氨分子、水分子、甲烷分子等為例，讓學(xué)生指出它們的鍵角（建立鍵角與分子構(gòu)型的關(guān)系，鞏固鍵角的概念），判斷它們的立體構(gòu)型（這里主要是鞏固前知，為后面的教學(xué)服務(wù)），寫出它們的電子式（區(qū)分結(jié)構(gòu)中電子對的不同，區(qū)分出共用電子對與孤對電子對，比較有無孤對電子對的同類型分子的結(jié)構(gòu)）;再指出中心原子的雜化方式，進(jìn)一步建立鍵角、有無孤對電子對，以及中心原子雜化方式與它們的分子構(gòu)型的關(guān)系;最后再列舉出常見的分子或離子，如二氧化硫、亞硫酸根離子、三氧化硫、硫酸根離子、氯酸根子、高氯酸根離子、碳酸根離子等，讓學(xué)生運用前面的經(jīng)驗判斷它們的模型，最后引出判斷分子構(gòu)型的另一種方法。

二、教學(xué)重點

雖然人教版“分子的立體構(gòu)型”共安排了長達(dá)10頁的教學(xué)內(nèi)容，但實際教學(xué)內(nèi)容主要就兩個方面：一是分子或離子構(gòu)型的判斷，二是配位化學(xué)的簡單知識。顯然，教學(xué)中只要通過典型案例說明什么是配位鍵、形成配位鍵的條件是什么、哪些物質(zhì)中存在配位鍵、配位化合物的組成及命名方式等就行了，因此，這一節(jié)的教學(xué)重難點就是分子或離子構(gòu)型的判斷。而人教版教科書“分子的立體構(gòu)型”在處理這個教學(xué)重難點時，先是在“形形色色的分子”中簡單列舉了常見分子的結(jié)構(gòu)式、結(jié)構(gòu)模型，然后非常隆重地推出在蘇教版、魯科版中只是作為“拓展視野”的所謂的價層電子對互斥理論或模型（VSERP），輕描淡寫地介紹了雜化軌道，對雜化方式與分子構(gòu)型作了簡單的對比。在實際教學(xué)中我們發(fā)現(xiàn)，這種處理重難點的方法不見效，所推出的理論抽象，需要建立的概念和公式多，實用性不強，學(xué)生在實際解題中判斷不準(zhǔn)確，教學(xué)效果不理想。在實際教學(xué)中我們還發(fā)現(xiàn)，如果我們在教學(xué)中從這一節(jié)的開始就貫穿讓學(xué)生學(xué)會如何判斷常見的分子或離子構(gòu)型這項任務(wù)，教學(xué)效果就會截然不一樣。

我們首先需要幫助學(xué)生設(shè)法通過經(jīng)驗建構(gòu)來建立常見的分子類型與空間構(gòu)型的關(guān)系。然后分別從四個方面來安排教學(xué)，也就是讓學(xué)生學(xué)會從四個方面來判斷常見的分子或離子的構(gòu)型。

1.依據(jù)鍵角大小

其實鍵角并不是什么判斷依據(jù)，而只是讓學(xué)生知道某種分子類型的鍵角與分子構(gòu)型之間的關(guān)系。例如，對AB2型分子，如果鍵角為180°，則分子構(gòu)型對稱，呈直線形;如果鍵角為104.5°，則為變形分子，即V形分子。

2.依據(jù)有無孤對電子

分子的中心原子無孤對電子，分子中各原子充分伸展，結(jié)構(gòu)對稱;分子的中心原子有孤對電子，孤對電子對共用電子對產(chǎn)生排斥，結(jié)構(gòu)變形。例如，BeCl2、BF3、CH4等分子的中心原子無孤對電子，結(jié)構(gòu)對稱，分別為直線形、平面三角形和正四面體形。而H2O、NH3等分子中有孤對電子，結(jié)構(gòu)變形，分別為V形和三角錐形結(jié)構(gòu)。這種判斷也非常簡單，只要學(xué)生能把電子式寫正確，把分子組成類型對照準(zhǔn)確，就能判斷分子立體構(gòu)型是對稱還是變形，進(jìn)而確定相關(guān)分子的立體構(gòu)型。

3.依據(jù)雜化方式

實際上雜化方式也不是判斷分子構(gòu)型的依據(jù)，但我們也是希望學(xué)生充分建立雜化方式、雜化軌道伸展方向和分子構(gòu)型之間的關(guān)系，當(dāng)然判斷分子構(gòu)型還需要結(jié)合其他原理加以正確判斷。例如，乙醛分子、乙炔分子、甲烷分子中碳原子分別采取了SP2、SP、SP3雜化，中心原子又無孤對電子，則它們?nèi)砍尸F(xiàn)對稱型結(jié)構(gòu)，即平面三角形、直線形和正四面體形。再如，氨分子中的氮原子也采取的是SP3雜化，充分伸展的雜化軌道之間的夾角為109°28′，如果4條軌道全部有共用電子對，則應(yīng)該是正四面體形，但氨分子中有1對孤電子，則為變形結(jié)構(gòu)，呈三角錐形，當(dāng)NH3結(jié)合一個H+以后，所有電子對都變成了共用電子對，結(jié)構(gòu)則變成了對稱結(jié)構(gòu)，即呈正四面體形。又如，H2O的中心原子氧原子也是SP3雜化，含有兩對孤對電子，結(jié)構(gòu)變形，為V形結(jié)構(gòu)，當(dāng)結(jié)合一個H+以后變成了H3O+，仍含1對孤對電子，結(jié)構(gòu)變形，為三角錐形結(jié)構(gòu)，再結(jié)合一個H+以后變成了H4O2+，結(jié)構(gòu)對稱，為正四面體結(jié)構(gòu)。

4.依據(jù)中心原子化合價

中心原子元素化合價對分子或離子的構(gòu)型判斷有著非常重要的價值。在給出常見

的二氧化硫分子、亞硫酸根離子、三氧化硫分子、硫酸根離子、氯酸根子、高氯酸根離子、碳酸根離子、硝酸根離子等后，讓學(xué)生去判斷，這時候?qū)W生就會產(chǎn)生困惑，此時如果我們因勢利導(dǎo)地帶領(lǐng)學(xué)生分析中心原子元素的化合價，就會發(fā)現(xiàn)這些分子或離子的中心原子元素化合價有的等于價電子數(shù)，有的則不等于價電子數(shù)，于是就有了這么一條規(guī)律：中心原子元素化合價=中心原子的價電子數(shù)，結(jié)構(gòu)對稱;中心原子化合價≠中心原子的價電子數(shù)，結(jié)構(gòu)變形。所以無論是分子或是離子，只要判斷出中心原子元素的化合價，結(jié)合分子組成類型和中心原子價電子數(shù)，就可以準(zhǔn)確做出判斷。因此，二氧化硫分子、亞硫酸根離子、氯酸根子等中心原子元素化合價不等于價電子數(shù)，則它們的結(jié)構(gòu)變形，如亞硫酸根離子為AB3形離子，結(jié)構(gòu)變形，三角錐形;高氯酸根離子、碳酸根離子、硝酸根離子、三氧化硫分子、硫酸根離子等中心原子元素化合價等于它們的價電子數(shù)，則它們的結(jié)構(gòu)對稱，再如，硝酸根離子也為AB3形離子，結(jié)構(gòu)對稱，立體構(gòu)型必然為平面三角形。

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