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2020-2021学年第三节 分子结构与物质的性质教课内容ppt课件
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这是一份2020-2021学年第三节 分子结构与物质的性质教课内容ppt课件，共45页。PPT课件主要包含了内容索引，自主预习·新知导学，合作探究·释疑解惑，课堂小结，问题引领，归纳提升，典型例题，手性分子，答案D等内容，欢迎下载使用。
课标定位 素养阐释1.了解范德华力的实质及对物质物理性质的影响。2.了解氢键的实质、特点、形成条件及对物质物理性质的影响。3.了解分子的手性及其应用。4.通过对范德华力、氢键的认识,从微观视角探析两者对物质物理性质的影响。5.通过分子间范德华力的数据、氢键的键能和键长的数据分析,建立范德华力、氢键对物质物理性质的影响模型。
分子间的作用力 分子的手性1.范德华力及其对物质性质的影响
2.氢键及其对物质性质的影响
3.溶解性(1)“相似相溶”的规律:非极性溶质一般能溶于非极性溶剂,极性溶质一般能溶于极性溶剂。
(2)影响物质溶解性的因素:外界条件—有温度、压强等。↓分子结构—“相似相溶”的规律。↓
【自主思考1】 为什么Cl2、Br2、I2的化学性质相似,但在常温下的状态却分别为气态、液态、固态?提示:因为Cl2、Br2、I2的组成和结构相似,相对分子质量越大,分子间范德华力越大,物质的熔点、沸点通常越高。【自主思考2】 为什么氨气易溶于水,而甲烷难溶于水?提示:氨气是极性分子,甲烷是非极性分子,而水是极性分子,根据“相似相溶”的规律可知,氨气易溶于水,而甲烷难溶于水。并且氨分子与水分子之间还可以形成氢键,使氨气在水中的溶解度极大。
【效果自测】 1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)范德华力与氢键可同时存在于分子之间。( )(2)氢键是一种特殊的化学键,只是键能小一些。( )(3)乙醇的沸点比乙醛的沸点高的原因是乙醇的相对分子质量较大。( )(4)同主族从上到下,元素的气态氢化物的沸点依次升高。( )(5)丁烷易溶于煤油,难溶于水。( )(6)互为手性异构体的分子组成相同,官能团不同。( )(7)互为手性异构体的物质的性质不完全相同。( )(8)由于非金属性F>Cl>Br,所以沸点HF>HCl>HBr。( )
2.下列物质性质的变化规律与分子间作用力无关的是( )。A.在相同条件下,N2在水中的溶解度小于O2B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱C.F2、Cl2、Br2、I2的沸点逐渐升高D.CH3CH3、CH3CH2CH3、(CH3)2CHCH3、CH3CH2CH2CH3的沸点逐渐升高答案:B
解析:A项,N2和O2都是非极性分子,在水中的溶解度都不大,但在相同条件下,O2分子与水分子之间的作用力比N2分子与水分子之间的作用力大,故O2在水中的溶解度大于N2;B项,HF、HCl、HBr、HI的热稳定性与其分子中的极性键的强弱有关,而与分子间作用力无关;C项,F2、Cl2、Br2、I2的组成和结构相似,分子间作用力随相对分子质量的增大而增大,故它们的沸点逐渐升高;D项,一般来说,烷烃分子之间的作用力随相对分子质量的增大而增大,故乙烷、丙烷、丁烷的沸点逐渐升高,在烷烃的同分异构体中,支链越多,分子间作用力越小,沸点越低,故异丁烷的沸点低于正丁烷的沸点。
3.(1)将下列粒子的化学式填入相应的空格内:CO2、H2O、N2、SiCl4、H2S、C2H4、Cl2、C2H2、NH3、HCl、CH3CH2OH、NaOH、CH3Cl。①只含非极性键的非极性分子: ; ②含极性键的非极性分子: ; ③既含极性键,又含非极性键的非极性分子: ; ④含非极性键的极性分子: ; ⑤含极性键的极性分子: ; ⑥既含极性键,又含非极性键的极性分子: 。
(2)用“易溶”或者“不易溶”表示出下列几种物质在水和四氯化碳中的溶解情况:
答案:(1)①N2、Cl2 ②CO2、SiCl4、C2H4、C2H2 ③C2H4、C2H2 ④CH3CH2OH ⑤H2O、H2S、NH3、HCl、CH3CH2OH、CH3Cl ⑥CH3CH2OH(2)易溶 易溶 易溶 不易溶 不易溶 不易溶 不易溶 不易溶 易溶 易溶
阅读下图,回答下列问题:
1.卤素的氢化物的沸点大小顺序是HF>HI>HBr>HCl,试分析其原因。提示:对于组成和结构相似的分子来说,相对分子质量越大,范德华力越大,沸点越高,故沸点大小顺序是HI>HBr>HCl,但由于HF分子间形成氢键增大了分子之间的作用力,虽然相对分子质量小,但沸点最高。2.在第ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的氢化物中,为什么NH3、H2O两者的相对分子质量分别小于同主族其他元素的氢化物,但沸点却比其他元素的氢化物的沸点高?提示:因为NH3、H2O两者的分子间均能形成氢键,同主族其他元素的氢化物分子间不能形成氢键,所以它们的沸点均高于同主族其他元素的氢化物的沸点。
3.为什么CH4、SiH4、SnH4的稳定性逐渐减弱,而它们的沸点逐渐升高?提示:分子的稳定性取决于分子中共价键的键长和键能,CCl4、SiCl4、SnCl4中共价键的键长逐渐变长,键能逐渐减小,分子的稳定性逐渐减弱;由分子构成的物质的沸点取决于分子间作用力的大小,CCl4、SiCl4、SnCl4的组成和结构相似,随相对分子质量的增加,它们分子间的作用力逐渐增大,沸点逐渐升高。4.共价键有方向性,范德华力、氢键也有方向性吗?范德华力、氢键的大小影响分子的稳定性吗?提示:范德华力无方向性,氢键有方向性。范德华力、氢键的大小不影响分子的稳定性。
1.范德华力对物质性质的影响(1)一般来说,组成和结构相似的分子构成的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大,物质的熔点和沸点越高。例如,熔点、沸点:F2
3.范德华力、氢键、共价键的比较
【例题1】 若不断地升高温度,会实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的转化。在转化的各阶段被破坏的主要作用依次是( )。A.氢键、分子间作用力、非极性键B.氢键、氢键、极性键C.氢键、极性键、分子间作用力D.分子间作用力、氢键、非极性键答案:B解析:固态水中和液态水中都含有氢键,“雪花→水→水蒸气”主要是氢键被破坏,属于物理变化,共价键没有被破坏,“水蒸气→氧气和氢气”为化学变化,破坏的是极性共价键,B项正确。
方法技巧氢键和范德华力的比较:(1)氢键和范德华力都属于分子间作用力,不能把氢键当成化学键。(2)分子间氢键和范德华力可以同时存在。(3)分子间作用力主要影响由分子构成的物质的物理性质,而化学键决定分子的稳定性。(4)只有分子间距离接近到一定程度时才有分子间作用力(包括范德华力和氢键)。(5)某些分子间作用力包括范德华力和氢键,所以分子间作用力不等价于范德华力。
【变式训练1】 PH3是一种无色剧毒气体,其分子结构和NH3相似,但P—H键能比N—H键能低。下列判断错误的是( )。A.PH3分子呈三角锥形B.PH3分子是极性分子C.PH3的沸点低于NH3的沸点,因为P—H键能比N—H键能低D.PH3分子的稳定性低于NH3分子的稳定性,因为N—H键能比P—H键能高答案:C解析:PH3与NH3的分子空间结构相同,因中心原子上均有一对孤电子对,均为三角锥形,属于极性分子,A、B项正确;PH3的沸点低于NH3的沸点,是因为NH3分子间存在氢键,C项错误;PH3的稳定性低于NH3的稳定性,是因为N—H键能比P—H键能高,D项正确。
1.有机溶剂CCl4、C6H6、C2H5OH都是非极性溶剂吗?提示:CCl4、C6H6是非极性溶剂,C2H5OH是极性溶剂。2.为什么C2H5OH与H2O互溶?提示:C2H5OH与H2O都是极性分子,且相互之间能形成氢键,故两者互溶。
“相似相溶”规律的理解与应用物质相互溶解的性质十分复杂,受到许多因素的制约,如温度、压强等。通过对许多实验的观察与研究,人们得出了一个经验性的“相似相溶”规律。(1)“相似相溶”规律:非极性溶质一般能溶于非极性溶剂,极性溶质一般能溶于极性溶剂。如蔗糖和氨易溶于水,难溶于CCl4,因为蔗糖、氨、水都是极性分子;而萘和碘易溶于CCl4,难溶于水,因为萘、碘、CCl4都是非极性分子。离子化合物是强极性物质,很多易溶于水。(2)溶剂和溶质之间存在氢键,则溶质在溶剂中的溶解性好;溶质分子不能与水分子形成氢键,溶质在水中的溶解度就比较小。如NH3极易溶于水,甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与水混溶,就是因为它们均与水形成了分子间氢键。
(3)“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。如乙醇分子中的—OH与水分子中的—OH相近,因而乙醇能与水互溶。当然,乙醇分子由于—OH的极性较大,易与H2O分子形成氢键也是两者互溶的原因。而戊醇CH3CH2CH2CH2CH2OH中的烃基较大,烃基是非极性基团,是疏水亲油基团,戊醇在水中的溶解度明显减小。烃基越大的醇在水中的溶解度就越小,羧酸也是如此。(4)如果溶质与水能发生化学反应,也会增大溶质的溶解度。如SO2与水发生反应生成H2SO3,而H2SO3可溶于水,因此SO2的溶解度增大。
【例题2】 用萃取法从碘水中分离碘,所用萃取剂应具有的性质是( )。①不和碘或水起化学反应 ②能溶于水 ③不溶于水④应是极性溶剂 ⑤应是非极性溶剂A.①②⑤B.②③④C.①③⑤D.①③④答案:C解析:本题主要考查“相似相溶”规律。非极性分子I2易溶于非极性溶剂中。
【变式训练2】 下列物质中,属于易溶于水的一组是( )。A.CH4、CCl4、CO2B.NH3、HCl、HBrC.Cl2、H2、N2D.H2S、C2H6、SO2答案:B解析:水是极性溶剂,根据“相似相溶”规律,极性溶质易溶于水。CH4、CCl4、CO2、Cl2、H2、N2、C2H6属于非极性分子,NH3、HCl、HBr、H2S、SO2属于极性分子,B项正确。
回答下列问题:1.什么是手性分子?提示:有手性异构体的分子叫做手性分子。2.手性分子有什么特点?提示:手性分子是具有完全相同的组成和原子排列的一对分子,如同左手与右手一样互为镜像,却在三维空间里不能重叠。
1.手性异构体和手性分子如果一对分子,它们的组成和原子的排列完全相同,但如同左手和右手一样互为镜像,在三维空间里不能重叠,这对分子互称手性异构体,又叫对映异构体。有手性异构体的分子称为手性分子。
3.手性分子的用途(1)常见手性分子:现今使用的药物中手性药物超过50%。两个手性分子的性质不同,且手性有机化合物中必含手性碳原子。(2)手性分子的应用:生产手性药物、生产手性催化剂,其中手性催化剂只催化或主要催化一种手性分子的合成。
方法技巧判断一种有机化合物是否具有手性异构体,要看其是否含有手性碳原子。手性碳原子必须是饱和碳原子,饱和碳原子所连的原子和原子团必须不同。
(1)3-氯-2-丁氨酸分子中含有 个手性碳原子。
解析:根据手性碳原子上连接四个不同的基团或原子这一规律可以判断出该物质分子中与—NH2和—Cl相连的两个碳原子为手性碳原子;参照例子可以知道手性异构体的关系就像我们照镜子一样,某物质的手性异构体就是该物质在镜子中的“镜像”。
课标定位 素养阐释1.了解范德华力的实质及对物质物理性质的影响。2.了解氢键的实质、特点、形成条件及对物质物理性质的影响。3.了解分子的手性及其应用。4.通过对范德华力、氢键的认识,从微观视角探析两者对物质物理性质的影响。5.通过分子间范德华力的数据、氢键的键能和键长的数据分析,建立范德华力、氢键对物质物理性质的影响模型。
分子间的作用力 分子的手性1.范德华力及其对物质性质的影响
2.氢键及其对物质性质的影响
3.溶解性(1)“相似相溶”的规律:非极性溶质一般能溶于非极性溶剂,极性溶质一般能溶于极性溶剂。
(2)影响物质溶解性的因素:外界条件—有温度、压强等。↓分子结构—“相似相溶”的规律。↓
【自主思考1】 为什么Cl2、Br2、I2的化学性质相似,但在常温下的状态却分别为气态、液态、固态?提示:因为Cl2、Br2、I2的组成和结构相似,相对分子质量越大,分子间范德华力越大,物质的熔点、沸点通常越高。【自主思考2】 为什么氨气易溶于水,而甲烷难溶于水?提示:氨气是极性分子,甲烷是非极性分子,而水是极性分子,根据“相似相溶”的规律可知,氨气易溶于水,而甲烷难溶于水。并且氨分子与水分子之间还可以形成氢键,使氨气在水中的溶解度极大。
【效果自测】 1.判断正误,正确的画“√”,错误的画“×”。(1)范德华力与氢键可同时存在于分子之间。( )(2)氢键是一种特殊的化学键,只是键能小一些。( )(3)乙醇的沸点比乙醛的沸点高的原因是乙醇的相对分子质量较大。( )(4)同主族从上到下,元素的气态氢化物的沸点依次升高。( )(5)丁烷易溶于煤油,难溶于水。( )(6)互为手性异构体的分子组成相同,官能团不同。( )(7)互为手性异构体的物质的性质不完全相同。( )(8)由于非金属性F>Cl>Br,所以沸点HF>HCl>HBr。( )
2.下列物质性质的变化规律与分子间作用力无关的是( )。A.在相同条件下,N2在水中的溶解度小于O2B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱C.F2、Cl2、Br2、I2的沸点逐渐升高D.CH3CH3、CH3CH2CH3、(CH3)2CHCH3、CH3CH2CH2CH3的沸点逐渐升高答案:B
解析:A项,N2和O2都是非极性分子,在水中的溶解度都不大,但在相同条件下,O2分子与水分子之间的作用力比N2分子与水分子之间的作用力大,故O2在水中的溶解度大于N2;B项,HF、HCl、HBr、HI的热稳定性与其分子中的极性键的强弱有关,而与分子间作用力无关;C项,F2、Cl2、Br2、I2的组成和结构相似,分子间作用力随相对分子质量的增大而增大,故它们的沸点逐渐升高;D项,一般来说,烷烃分子之间的作用力随相对分子质量的增大而增大,故乙烷、丙烷、丁烷的沸点逐渐升高,在烷烃的同分异构体中,支链越多,分子间作用力越小,沸点越低,故异丁烷的沸点低于正丁烷的沸点。
3.(1)将下列粒子的化学式填入相应的空格内:CO2、H2O、N2、SiCl4、H2S、C2H4、Cl2、C2H2、NH3、HCl、CH3CH2OH、NaOH、CH3Cl。①只含非极性键的非极性分子: ; ②含极性键的非极性分子: ; ③既含极性键,又含非极性键的非极性分子: ; ④含非极性键的极性分子: ; ⑤含极性键的极性分子: ; ⑥既含极性键,又含非极性键的极性分子: 。
(2)用“易溶”或者“不易溶”表示出下列几种物质在水和四氯化碳中的溶解情况:
答案:(1)①N2、Cl2 ②CO2、SiCl4、C2H4、C2H2 ③C2H4、C2H2 ④CH3CH2OH ⑤H2O、H2S、NH3、HCl、CH3CH2OH、CH3Cl ⑥CH3CH2OH(2)易溶 易溶 易溶 不易溶 不易溶 不易溶 不易溶 不易溶 易溶 易溶
阅读下图,回答下列问题:
1.卤素的氢化物的沸点大小顺序是HF>HI>HBr>HCl,试分析其原因。提示:对于组成和结构相似的分子来说,相对分子质量越大,范德华力越大,沸点越高,故沸点大小顺序是HI>HBr>HCl,但由于HF分子间形成氢键增大了分子之间的作用力,虽然相对分子质量小,但沸点最高。2.在第ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的氢化物中,为什么NH3、H2O两者的相对分子质量分别小于同主族其他元素的氢化物,但沸点却比其他元素的氢化物的沸点高?提示:因为NH3、H2O两者的分子间均能形成氢键,同主族其他元素的氢化物分子间不能形成氢键,所以它们的沸点均高于同主族其他元素的氢化物的沸点。
3.为什么CH4、SiH4、SnH4的稳定性逐渐减弱,而它们的沸点逐渐升高?提示:分子的稳定性取决于分子中共价键的键长和键能,CCl4、SiCl4、SnCl4中共价键的键长逐渐变长,键能逐渐减小,分子的稳定性逐渐减弱;由分子构成的物质的沸点取决于分子间作用力的大小,CCl4、SiCl4、SnCl4的组成和结构相似,随相对分子质量的增加,它们分子间的作用力逐渐增大,沸点逐渐升高。4.共价键有方向性,范德华力、氢键也有方向性吗?范德华力、氢键的大小影响分子的稳定性吗?提示:范德华力无方向性,氢键有方向性。范德华力、氢键的大小不影响分子的稳定性。
1.范德华力对物质性质的影响(1)一般来说,组成和结构相似的分子构成的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大,物质的熔点和沸点越高。例如,熔点、沸点:F2
3.范德华力、氢键、共价键的比较
【例题1】 若不断地升高温度,会实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的转化。在转化的各阶段被破坏的主要作用依次是( )。A.氢键、分子间作用力、非极性键B.氢键、氢键、极性键C.氢键、极性键、分子间作用力D.分子间作用力、氢键、非极性键答案:B解析:固态水中和液态水中都含有氢键,“雪花→水→水蒸气”主要是氢键被破坏,属于物理变化,共价键没有被破坏,“水蒸气→氧气和氢气”为化学变化,破坏的是极性共价键,B项正确。
方法技巧氢键和范德华力的比较:(1)氢键和范德华力都属于分子间作用力,不能把氢键当成化学键。(2)分子间氢键和范德华力可以同时存在。(3)分子间作用力主要影响由分子构成的物质的物理性质,而化学键决定分子的稳定性。(4)只有分子间距离接近到一定程度时才有分子间作用力(包括范德华力和氢键)。(5)某些分子间作用力包括范德华力和氢键,所以分子间作用力不等价于范德华力。
【变式训练1】 PH3是一种无色剧毒气体,其分子结构和NH3相似,但P—H键能比N—H键能低。下列判断错误的是( )。A.PH3分子呈三角锥形B.PH3分子是极性分子C.PH3的沸点低于NH3的沸点,因为P—H键能比N—H键能低D.PH3分子的稳定性低于NH3分子的稳定性,因为N—H键能比P—H键能高答案:C解析:PH3与NH3的分子空间结构相同,因中心原子上均有一对孤电子对,均为三角锥形,属于极性分子,A、B项正确;PH3的沸点低于NH3的沸点,是因为NH3分子间存在氢键,C项错误;PH3的稳定性低于NH3的稳定性,是因为N—H键能比P—H键能高,D项正确。
1.有机溶剂CCl4、C6H6、C2H5OH都是非极性溶剂吗?提示:CCl4、C6H6是非极性溶剂,C2H5OH是极性溶剂。2.为什么C2H5OH与H2O互溶?提示:C2H5OH与H2O都是极性分子,且相互之间能形成氢键,故两者互溶。
“相似相溶”规律的理解与应用物质相互溶解的性质十分复杂,受到许多因素的制约,如温度、压强等。通过对许多实验的观察与研究,人们得出了一个经验性的“相似相溶”规律。(1)“相似相溶”规律:非极性溶质一般能溶于非极性溶剂,极性溶质一般能溶于极性溶剂。如蔗糖和氨易溶于水,难溶于CCl4,因为蔗糖、氨、水都是极性分子;而萘和碘易溶于CCl4,难溶于水,因为萘、碘、CCl4都是非极性分子。离子化合物是强极性物质,很多易溶于水。(2)溶剂和溶质之间存在氢键,则溶质在溶剂中的溶解性好;溶质分子不能与水分子形成氢键,溶质在水中的溶解度就比较小。如NH3极易溶于水,甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与水混溶,就是因为它们均与水形成了分子间氢键。
(3)“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。如乙醇分子中的—OH与水分子中的—OH相近,因而乙醇能与水互溶。当然,乙醇分子由于—OH的极性较大,易与H2O分子形成氢键也是两者互溶的原因。而戊醇CH3CH2CH2CH2CH2OH中的烃基较大,烃基是非极性基团,是疏水亲油基团,戊醇在水中的溶解度明显减小。烃基越大的醇在水中的溶解度就越小,羧酸也是如此。(4)如果溶质与水能发生化学反应,也会增大溶质的溶解度。如SO2与水发生反应生成H2SO3,而H2SO3可溶于水,因此SO2的溶解度增大。
【例题2】 用萃取法从碘水中分离碘,所用萃取剂应具有的性质是( )。①不和碘或水起化学反应 ②能溶于水 ③不溶于水④应是极性溶剂 ⑤应是非极性溶剂A.①②⑤B.②③④C.①③⑤D.①③④答案:C解析:本题主要考查“相似相溶”规律。非极性分子I2易溶于非极性溶剂中。
【变式训练2】 下列物质中,属于易溶于水的一组是( )。A.CH4、CCl4、CO2B.NH3、HCl、HBrC.Cl2、H2、N2D.H2S、C2H6、SO2答案:B解析:水是极性溶剂,根据“相似相溶”规律,极性溶质易溶于水。CH4、CCl4、CO2、Cl2、H2、N2、C2H6属于非极性分子,NH3、HCl、HBr、H2S、SO2属于极性分子,B项正确。
回答下列问题:1.什么是手性分子?提示:有手性异构体的分子叫做手性分子。2.手性分子有什么特点?提示:手性分子是具有完全相同的组成和原子排列的一对分子,如同左手与右手一样互为镜像,却在三维空间里不能重叠。
1.手性异构体和手性分子如果一对分子,它们的组成和原子的排列完全相同,但如同左手和右手一样互为镜像,在三维空间里不能重叠,这对分子互称手性异构体,又叫对映异构体。有手性异构体的分子称为手性分子。
3.手性分子的用途(1)常见手性分子:现今使用的药物中手性药物超过50%。两个手性分子的性质不同,且手性有机化合物中必含手性碳原子。(2)手性分子的应用:生产手性药物、生产手性催化剂,其中手性催化剂只催化或主要催化一种手性分子的合成。
方法技巧判断一种有机化合物是否具有手性异构体,要看其是否含有手性碳原子。手性碳原子必须是饱和碳原子,饱和碳原子所连的原子和原子团必须不同。
(1)3-氯-2-丁氨酸分子中含有 个手性碳原子。
解析:根据手性碳原子上连接四个不同的基团或原子这一规律可以判断出该物质分子中与—NH2和—Cl相连的两个碳原子为手性碳原子;参照例子可以知道手性异构体的关系就像我们照镜子一样,某物质的手性异构体就是该物质在镜子中的“镜像”。
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