高二 人教版 化學 選擇性必修2 第二章《第三節(jié) 分子結構與物質的性質（第2課時）》課件

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第三節(jié)分子結構與物質的性質（第2課時）學習目標認識分子間存在相互作用，知道范德華力是常見的分子間作用力。能說明范德華力對物質熔點、沸點等物理性質的影響，形成“結構決定性質”的基本觀念。知道氫鍵是常見的分子間作用力；能說明氫鍵對物質熔點、沸點、溶解性等物理性質的影響，能舉例說明氫鍵對于生命的重大意義。CH4分子中C原子與H原子存在作用力——化學鍵。CH4與CH4分子之間是否也有作用力存在？基礎知識回顧圖片來源于課本CH4分子與CH4分子之間存在作用力，我們把這類存在于分子之間的作用力叫做分子間作用力?？茖W家范德華最早研究分子間作用力，因而把這類分子間作用力也稱范德華力。范德華力不僅適用于CH4分子，也適用于其它分子。降溫加壓時氣體會液化，降溫時液體會凝固，這些事實也表明分子之間存在相互作用力。壁虎為什么能在天花板上爬行自如？壁虎的四足覆蓋著幾十萬條纖細的由角蛋白構成的納米級尺寸的毛，壁虎的足與墻體之間的作用力在本質上是它的細毛與墻體之間的范德華力。右圖是仿照壁虎足的結構制作的仿生膠帶。圖片來源于課本（一）認識范德華力一、范德華力范德華力：分子之間的相互作用力，很弱，比化學鍵的鍵能小1-2個數(shù)量級。分子HClHBrHICOAr范德華力（kJ/mol）21.1423.1126.008.758.50共價鍵鍵能(kJ/mol)431.8366298.71071.1無表格數(shù)據(jù)來源于課本和網(wǎng)絡一、范德華力（二）范德華力的大小分子HClHBrHI相對分子質量36.581128范德華力(kJ/mol)21.1423.1126.001.結構相似的分子，相對分子質量越大，范德華力越大。分子相對分子質量分子的極性范德華力(kJ/mol)CO28極性8.75Ar40非極性8.502.分子的極性越大，范德華力越大。一、范德華力（三）范德華力大小的影響因素小結：范德華力大小的影響因素有相對分子質量和分子極性。1.結構相似的分子，相對分子質量越大，范德華力越大。2.分子的極性越大，范德華力越大。一、范德華力（三）范德華力大小的影響因素單質F2Cl2Br2I2熔點/℃?219.6?101?7.2113.5沸點/℃?188.1?34.658.78184.4思考：(1)分析鹵素單質熔點、沸點有什么變化規(guī)律？(2)解釋鹵素單質熔點、沸點的變化規(guī)律？鹵素單質的熔點、沸點隨著相對分子質量的增大而升高。結構相似的分子，相對分子質量越大，范德華力越大，熔點、沸點越高。表格來源于課本一、范德華力（四）范德華力對物質熔點、沸點的影響思考：請預測第ⅣA族元素的簡單氫化物的沸點情況。第ⅣA族元素的簡單氫化物從CH4到PbH4的沸點逐漸升高，這是由于他們的組成和結構是相似的，隨著它們的相對分子質量的增大，范德華力也會增大，因此，沸點逐漸升高。一、范德華力（四）范德華力對物質熔點、沸點的影響圖片來源于課本圖片來源于課本圖中第ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的簡單氫化物中，為什么NH3、H2O、HF的沸點比同主族的其他元素的簡單氫化物沸點高？NH3、H2O、HF的沸點比同主族的其他元素的簡單氫化物沸點高，是因為它們的分子間能形成氫鍵。二、氫鍵概念：氫鍵是除范德華力之外的另一種分子間作用力，它是由已經(jīng)與電負性很大的原子形成共價鍵的氫原子（如水分子中的氫）與另一個電負性很大的原子（如水分子中的氧）之間的作用力。無內層電子，原子上電子云密度小電負性大，半徑小氫鍵OHHδ＋δ＋δ－…H—O鍵極性很強OHHδ－二、氫鍵（一）認識氫鍵小結氫鍵形成條件：

①與電負性很大如N、O、F等原子形成共價鍵的氫原子②電負性很大的原子如N、O、F當氫原子與電負性很大且含有孤電子對的X原子(如N、O、F)以共價鍵結合成分子時，氫原子的電子云強烈地偏向X原子，使氫原子帶有較高的正電性(δ+)，此時，氫原子與另一個分子中帶有較高負電性(δ-)的Y原子(如N、O、F)存在一種強烈的電性作用力。二、氫鍵（二）氫鍵的形成條件請問下列哪些分子的分子間存在氫鍵？Cl2CH4HFNH3 CH3OHCH3OH中全部氫原子都能形成氫鍵嗎？

···OCH3HOCH3H√√√二、氫鍵（二）氫鍵的形成條件通常用“X?H···Y”表示氫鍵，其中“?”表示共價鍵，“···”表示氫鍵。如：O?H···N二、氫鍵（三）氫鍵的表示氫鍵的鍵能一般不超過40kJ/mol，比范德華力的鍵能大一些，但比化學鍵的鍵能小得多。O-H鍵的平均鍵能為467kJ/mol，而冰中O-H···O氫鍵的鍵能只有18.8kJ/mol。二、氫鍵（四）氫鍵的大小思考：為什么對羥基苯甲醛熔點、沸點都比鄰羥基苯甲醛高？氫鍵不僅存在于分子之間，也存在于分子內。鄰羥基苯甲醛對羥基苯甲醛圖片來源于課本分子間氫鍵二、氫鍵（五）氫鍵的分類分子內氫鍵(1)當形成分子內氫鍵時，物質的熔點、沸點較低。(2)當形成分子間氫鍵時，物質的熔點、沸點較高。思考：請推測鄰羥基苯甲酸和對羥基苯甲酸的熔點、沸點高低，并說出理由。對羥基苯甲酸之間形成分子間氫鍵，鄰羥基苯甲酸形成分子內氫鍵，所以前者熔點、沸點高于后者。對羥基苯甲酸鄰羥基苯甲酸二、氫鍵（六）氫鍵對物質熔點、沸點的影響物質相互溶解的性質十分復雜，受許多因素的影響，如溫度、壓強。從分子結構的角度看，存在“相似相溶”的規(guī)律。（1）分子極性。非極性溶質一般溶于非極性溶劑，極性溶質一般溶于極性溶劑。（2）分子結構的相似性。乙醇與水互溶，而1-戊醇在水中的溶解度明顯減小。1-戊醇CH3CH2CH2CH2CH2-OH乙醇CH3CH2-OH水 H-OH二、氫鍵（七）氫鍵對物質溶解性的影響請分析影響氨氣在水中溶解度的因素有哪些？（1）氨氣是極性溶質，易溶于極性溶劑水。（2）氨氣分子和水分子形成氫鍵，使氨氣在水中的溶解度增大。形成氫鍵可增大物質在水中的溶解度二、氫鍵（七）氫鍵對物質溶解性的影響圖片來源于課本請分析為什么在一定溫度、壓強下，甲醇與水可以任意比例互溶。（1）甲醇是極性溶質，水是極性溶劑，根據(jù)“相似相溶”規(guī)律，極性溶質一般溶于極性溶劑。（分子極性）（2）根據(jù)“相似相溶”規(guī)律，甲醇和水都具有相似的結構羥基，甲醇溶于水。（結構的相似性）（3）甲醇和水形成分子間氫鍵，增大甲醇在水中的溶解度。（分子間氫鍵）圖片來源于課本二、氫鍵（七）氫鍵對物質溶解性的影響1931年，恩斯特·魯斯卡成功研制了世界上第一臺電子顯微鏡，在納米尺度對原子、分子進行直接觀測與表征成為了現(xiàn)實。進入納米時代。1981年，IBM蘇黎世實驗室的科學家Binnig和Rohrer利用針尖與樣品間的隧道效應成功研制了掃描隧道顯微鏡（STM），人類第一次真正“看見”了原子。1986年，Binnig、Quate和Gerber發(fā)明了世界上第一臺原子力顯微鏡（AFM）。2009年，人類通過原子力顯微鏡，進一步“看見”了分子和分子內化學鍵的形貌。2013年，國家納米科學中心裘曉輝研究員、程志海副研究員領導的納米表征與測量研究團隊與中國人民大學物理系季威副教授領導的理論計算小組合作，利用非接觸原子力顯微鏡（NC-AFM），在世界上首次得到了8-羥基喹啉分子間氫鍵的實空間圖像。圖片來源于網(wǎng)絡二、氫鍵（八）氫鍵的存在和意義氫鍵是蛋白質具有生物活性的高級結構的重要原因。圖片來源于課本圖片來源于課本二、氫鍵（八）氫鍵的存在和意義DNA分子有兩條鏈，鏈內原子之間以很強的共價鍵結合，鏈之間則是通過兩條鏈上的堿基以氫鍵為主要作用維系在一起，兩條鏈在許多的氫鍵及其他相互作用下形成獨特的雙螺旋結構，這是遺傳基因復制機理的化學基礎。圖片來源于課本二、氫鍵（八）氫鍵的存在和意義堿基互補配對時形成氫鍵示意圖（虛線表示氫鍵）分子間作用力包括范德華力和氫鍵。分子間作用力比化學鍵弱。分子間作用力主要影響物質的物理性質，如熔點、沸點、溶解性等。三、課堂小結四、評價與反饋1.下列物質的變化，破壞的主要是范德華力的是(

)。

A.碘單質的升華

B.NaCl溶于水

C.將水加熱變?yōu)闅鈶B(tài)

D.NH4Cl受熱分解A四、評價與反饋2.下列關于氫鍵X-H···Y的說法中，錯誤的是(

)。

A.氫鍵是共價鍵的一種

B.同一分子內也可能形成氫鍵

C.X、Y元素具有強電負性，是氫鍵形成的基本條件

D.氫鍵能增大很多物質分子之間的作用力，導致沸點升高A四、評價與反饋3.下列事實可用氫鍵解釋的是(

)。

A.氯氣易液化

B.氨氣極易溶于水

C.HF的酸性比HI弱

D.水加熱到很高的溫度都難以分解B四、評價與反饋4.判斷正誤。（1）乙醇分子和水分子間只存在范德華力。（2）鹵素單質、鹵素氫化物、鹵素碳化物（如CX4）的熔點、沸點均隨著相對分子質量的增大而升高。（3）H2O比H2S穩(wěn)定是因為水分子間存在氫鍵。（4）可燃冰（CH4·8H2O）中甲烷分子與水分子間形成了氫鍵?！痢痢痢?.請解釋下列現(xiàn)象:(1)同樣是直線形非極性分子，常溫下二氧化碳是氣體而二硫化碳是液體。由于氧和硫為同一主族元素，所以CO2和CS2是組成和結構相似的分子。組成和結構相似的分子，相對分子質量越大，范德華力越大，物質的沸點越高。由于CS2的相對分子質量比CO2的大，因此，CS2的沸點比CO2的高，所以常溫下CO2是氣體而CS2是液體。(2)碘易溶于四氯化碳而難溶于水。I2和CCl4為非極性分子，而H2O為極性分子，根據(jù)相似相溶原理，碘易溶于四氯化碳而難溶于水。四、評價與反饋謝謝觀看高二—人教版—化學—選擇性必修2—第二章

第三節(jié)

分子結構與物質的性質（第2課時）答疑為什么水呈現(xiàn)獨特的物理性質水分子之間存在氫鍵，使水的沸點比硫化氫的沸點高139℃，導致在通常狀況下水為液態(tài)，地球上因此有了生命。冰中的水分子之間最大限度地形成氫鍵。每個水分子的兩對孤電子對和兩個氫原子沿著四個sp3雜化軌道的方向分別與相鄰水分子形成氫鍵，因此每個水分子只能與周圍四個水分子接觸。水分子之間形成的孔穴造成冰晶體的微觀空間存在空隙，反映在宏觀性質上就是冰的密度比水的密度小。正是由于冰的這一獨特結構，才能使冰可以浮在水面上，從而使水中生物在寒冷的冬季得以在冰層下的水中存活。為什么水呈現(xiàn)獨特的物理性質冰中氫鍵的鍵能為18.8kJ/mol，而冰的熔化熱只有5.0kJ/mol。當冰融化成水時，即使熔化熱全部用于破壞氫鍵，也只能使大約13%的氫鍵遭到破壞，水中仍存在著許多由氫鍵作用而形成的小集團(H2O)n。溫度升高使冰融化為水的過程，實際上包括兩種過程：水分子間的氫鍵減少，使水的密度變大；水分子的熱運動加快，使水的密度減少。隨著溫度升高，前一過程的作用由強變弱，后一過程的作用由弱變強，在4℃時兩種作用達到平衡。因此，當溫度升高時，由0℃到4℃時水的密度逐漸增大，4℃時水的密度達到最大，4℃后水的密度變小。羊毛織品水洗后為什么會變形羊毛纖維是由蛋白質構成的，蛋白質分子中的氨基和羰基可能會形成氫鍵。羊毛在浸水和干燥的過程中，會在這些氫鍵處納入水和去除水，而且其變化往往是不可逆的，從而改變了原先蛋白質的結構，即原先的氫鍵部分可能發(fā)生移動，由此引起羊毛織品變