高二 人教版 化學(xué) 選擇性必修2 第二章《第三節(jié) 分子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì)（第2課時(shí)）》課件

高二—人教版—化學(xué)—選擇性必修2—第二章

第三節(jié)分子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì)（第2課時(shí)）學(xué)習(xí)目標(biāo)認(rèn)識(shí)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(duì)物質(zhì)熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等物理性質(zhì)的影響，形成“結(jié)構(gòu)決定性質(zhì)”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(duì)物質(zhì)熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解性等物理性質(zhì)的影響，能舉例說明氫鍵對(duì)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(xué)鍵。CH4與CH4分子之間是否也有作用力存在？基礎(chǔ)知識(shí)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(xué)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(shí)氣體會(huì)液化，降溫時(shí)液體會(huì)凝固，這些事實(shí)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(xì)的由角蛋白構(gòu)成的納米級(jí)尺寸的毛，壁虎的足與墻體之間的作用力在本質(zhì)上是它的細(xì)毛與墻體之間的范德華力。右圖是仿照壁虎足的結(jié)構(gòu)制作的仿生膠帶。圖片來源于課本（一）認(rèn)識(shí)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(xué)鍵的鍵能小1-2個(gè)數(shù)量級(jí)。分子HClHBrHICOAr范德華力（kJ/mol）21.1423.1126.008.758.50共價(jià)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(luò)一、范德華力（二）范德華力的大小分子HClHBrHI相對(duì)分子質(zhì)量36.581128范德華力(kJ/mol)21.1423.1126.001.結(jié)構(gòu)相似的分子，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大。分子相對(duì)分子質(zhì)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(jié)：范德華力大小的影響因素有相對(duì)分子質(zhì)量和分子極性。1.結(jié)構(gòu)相似的分子，相對(duì)分子質(zhì)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(zhì)F2Cl2Br2I2熔點(diǎn)/℃?219.6?101?7.2113.5沸點(diǎn)/℃?188.1?34.658.78184.4思考：(1)分析鹵素單質(zhì)熔點(diǎn)、沸點(diǎn)有什么變化規(guī)律？(2)解釋鹵素單質(zhì)熔點(diǎn)、沸點(diǎn)的變化規(guī)律？鹵素單質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大而升高。結(jié)構(gòu)相似的分子，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，熔點(diǎn)、沸點(diǎn)越高。表格來源于課本一、范德華力（四）范德華力對(duì)物質(zhì)熔點(diǎn)、沸點(diǎn)的影響思考：請(qǐng)預(yù)測(cè)第ⅣA族元素的簡(jiǎn)單氫化物的沸點(diǎn)情況。第ⅣA族元素的簡(jiǎn)單氫化物從CH4到PbH4的沸點(diǎn)逐漸升高，這是由于他們的組成和結(jié)構(gòu)是相似的，隨著它們的相對(duì)分子質(zhì)量的增大，范德華力也會(huì)增大，因此，沸點(diǎn)逐漸升高。一、范德華力（四）范德華力對(duì)物質(zhì)熔點(diǎn)、沸點(diǎn)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(jiǎn)單氫化物中，為什么NH3、H2O、HF的沸點(diǎn)比同主族的其他元素的簡(jiǎn)單氫化物沸點(diǎn)高？NH3、H2O、HF的沸點(diǎn)比同主族的其他元素的簡(jiǎn)單氫化物沸點(diǎn)高，是因?yàn)樗鼈兊姆肿娱g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(fù)性很大的原子形成共價(jià)鍵的氫原子（如水分子中的氫）與另一個(gè)電負(fù)性很大的原子（如水分子中的氧）之間的作用力。無內(nèi)層電子，原子上電子云密度小電負(fù)性大，半徑小氫鍵OHHδ＋δ＋δ－…H—O鍵極性很強(qiáng)OHHδ－二、氫鍵（一）認(rèn)識(shí)氫鍵小結(jié)氫鍵形成條件：

①與電負(fù)性很大如N、O、F等原子形成共價(jià)鍵的氫原子②電負(fù)性很大的原子如N、O、F當(dāng)氫原子與電負(fù)性很大且含有孤電子對(duì)的X原子(如N、O、F)以共價(jià)鍵結(jié)合成分子時(shí)，氫原子的電子云強(qiáng)烈地偏向X原子，使氫原子帶有較高的正電性(δ+)，此時(shí)，氫原子與另一個(gè)分子中帶有較高負(fù)電性(δ-)的Y原子(如N、O、F)存在一種強(qiáng)烈的電性作用力。二、氫鍵（二）氫鍵的形成條件請(qǐng)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(jià)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(xué)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(duì)羥基苯甲醛熔點(diǎn)、沸點(diǎn)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(nèi)。鄰羥基苯甲醛對(duì)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(nèi)氫鍵(1)當(dāng)形成分子內(nèi)氫鍵時(shí)，物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較低。(2)當(dāng)形成分子間氫鍵時(shí)，物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較高。思考：請(qǐng)推測(cè)鄰羥基苯甲酸和對(duì)羥基苯甲酸的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高低，并說出理由。對(duì)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(nèi)氫鍵，所以前者熔點(diǎn)、沸點(diǎn)高于后者。對(duì)羥基苯甲酸鄰羥基苯甲酸二、氫鍵（六）氫鍵對(duì)物質(zhì)熔點(diǎn)、沸點(diǎn)的影響物質(zhì)相互溶解的性質(zhì)十分復(fù)雜，受許多因素的影響，如溫度、壓強(qiáng)。從分子結(jié)構(gòu)的角度看，存在“相似相溶”的規(guī)律。（1）分子極性。非極性溶質(zhì)一般溶于非極性溶劑，極性溶質(zhì)一般溶于極性溶劑。（2）分子結(jié)構(gòu)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(duì)物質(zhì)溶解性的影響請(qǐng)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(zhì)，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(zhì)在水中的溶解度二、氫鍵（七）氫鍵對(duì)物質(zhì)溶解性的影響圖片來源于課本請(qǐng)分析為什么在一定溫度、壓強(qiáng)下，甲醇與水可以任意比例互溶。（1）甲醇是極性溶質(zhì)，水是極性溶劑，根據(jù)“相似相溶”規(guī)律，極性溶質(zhì)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(jié)構(gòu)羥基，甲醇溶于水。（結(jié)構(gòu)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(duì)物質(zhì)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(tái)電子顯微鏡，在納米尺度對(duì)原子、分子進(jìn)行直接觀測(cè)與表征成為了現(xiàn)實(shí)。進(jìn)入納米時(shí)代。1981年，IBM蘇黎世實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家Binnig和Rohrer利用針尖與樣品間的隧道效應(yīng)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(tái)原子力顯微鏡（AFM）。2009年，人類通過原子力顯微鏡，進(jìn)一步“看見”了分子和分子內(nèi)化學(xué)鍵的形貌。2013年，國(guó)家納米科學(xué)中心裘曉輝研究員、程志海副研究員領(lǐng)導(dǎo)的納米表征與測(cè)量研究團(tuán)隊(duì)與中國(guó)人民大學(xué)物理系季威副教授領(lǐng)導(dǎo)的理論計(jì)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(shí)空間圖像。圖片來源于網(wǎng)絡(luò)二、氫鍵（八）氫鍵的存在和意義氫鍵是蛋白質(zhì)具有生物活性的高級(jí)結(jié)構(gòu)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(nèi)原子之間以很強(qiáng)的共價(jià)鍵結(jié)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(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，這是遺傳基因復(fù)制機(jī)理的化學(xué)基礎(chǔ)。圖片來源于課本二、氫鍵（八）氫鍵的存在和意義堿基互補(bǔ)配對(duì)時(shí)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(xué)鍵弱。分子間作用力主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì)，如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解性等。三、課堂小結(jié)四、評(píng)價(jià)與反饋1.下列物質(zhì)的變化，破壞的主要是范德華力的是(

)。

A.碘單質(zhì)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(píng)價(jià)與反饋2.下列關(guān)于氫鍵X-H···Y的說法中，錯(cuò)誤的是(

)。

A.氫鍵是共價(jià)鍵的一種

B.同一分子內(nèi)也可能形成氫鍵

C.X、Y元素具有強(qiáng)電負(fù)性，是氫鍵形成的基本條件

D.氫鍵能增大很多物質(zhì)分子之間的作用力，導(dǎo)致沸點(diǎn)升高A四、評(píng)價(jià)與反饋3.下列事實(shí)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(píng)價(jià)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(zhì)、鹵素氫化物、鹵素碳化物（如CX4）的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)均隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大而升高。（3）H2O比H2S穩(wěn)定是因?yàn)樗肿娱g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。××××5.請(qǐng)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?yàn)橥恢髯逶兀訡O2和CS2是組成和結(jié)構(gòu)相似的分子。組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，物質(zhì)的沸點(diǎn)越高。由于CS2的相對(duì)分子質(zhì)量比CO2的大，因此，CS2的沸點(diǎn)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(píng)價(jià)與反饋謝謝觀看高二—人教版—化學(xué)—選擇性必修2—第二章

第三節(jié)

分子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì)（第2課時(shí)）答疑為什么水呈現(xiàn)獨(dú)特的物理性質(zhì)水分子之間存在氫鍵，使水的沸點(diǎn)比硫化氫的沸點(diǎn)高139℃，導(dǎo)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(gè)水分子的兩對(duì)孤電子對(duì)和兩個(gè)氫原子沿著四個(gè)sp3雜化軌道的方向分別與相鄰水分子形成氫鍵，因此每個(gè)水分子只能與周圍四個(gè)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(zhì)上就是冰的密度比水的密度小。正是由于冰的這一獨(dú)特結(jié)構(gòu)，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(dú)特的物理性質(zhì)冰中氫鍵的鍵能為18.8kJ/mol，而冰的熔化熱只有5.0kJ/mol。當(dāng)冰融化成水時(shí)，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(tuán)(H2O)n。溫度升高使冰融化為水的過程，實(shí)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(yùn)動(dòng)加快，使水的密度減少。隨著溫度升高，前一過程的作用由強(qiáng)變?nèi)?，后一過程的作用由弱變強(qiáng)，在4℃時(shí)兩種作用達(dá)到平衡。因此，當(dāng)溫度升高時(shí)，由0℃到4℃時(shí)水的密度逐漸增大，4℃時(shí)水的密度達(dá)到最大，4℃后水的密度變小。羊毛織品水洗后為什么會(huì)變形羊毛纖維是由蛋白質(zhì)構(gòu)成的，蛋白質(zhì)分子中的氨基和羰基可能會(huì)形成氫鍵。羊毛在浸水和干燥的過程中，會(huì)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(zhì)的結(jié)構(gòu)，即原先的氫鍵部分可能發(fā)生移動(dòng)，由此引起羊毛織品變