第二章第三节分子的性质第二课时 2024年高二选择性必修2《物质结构与性质》精品课件

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第三节 分子结构与物质性质第二章 分子结构与性质第2课时 分子间作用力学习目标1、认识分子间存在相互作用，知道范德华力是常见的分子间作用力；能说明范德华力对物质熔点、沸点等性质的影响，形成“结构决定性质”的基本观念。2、知道氢键是常见的分子间作用力；能说明氢键对物质熔点、沸点等性质的影响，能举例说明氢键对于生命的重大意义。壁虎为什么能紧紧贴着墙壁？近年来，有人用计算机模拟，证明壁虎的足与墙体之间的作用力在本质上是它的细毛与墙体之间的范德华力。 科学•技术•社会——壁虎与范德华力【新课导入】教材：P56下雪不冷，化雪冷；水变成水蒸气(100℃)；3000℃时，水会分解生成氢气和氧气。这说明了什么？2H2O(l) = 2H2(g)+O2(g) H2O(s)=H2O(l)H2O(l)=H2O(g)1.冰融化\水沸腾发生的是物理变化，水的分解发生的是化学变化。2.冰融化\水沸腾和分解都需要破坏微粒间的作用力。冰融化\水沸腾破坏的是分子间的某种作用力，而水的分解是分子内H—O共价键被破坏。冰融化\水沸腾的温度远比水分解的温度低，说明这种分子间作用力很弱。比化学键的键能小。∆H>0【新课导入】一、 范德华力1、概念：把分子聚集在一起的作用力，称为范德华力范德华(1837-1923)：荷兰物理学家，最早研究分子间普遍存在作用力。1910年因研究气态和液态方程获诺贝尔物理学奖。实质：分子间的一种静电作用2、特点：①范德华力很弱，比化学键的键能小1~2数量级②范德华力一般没有方向性和饱和性。只要分子周围空间允许，总是尽可能多的吸引其他分子。3、存在：①大多数共价化合物：例如：CO2、HI、H2SO4、AlCl3、各种有机化合物（如CH4）等②大多数非金属单质：例如：H2、P4、S8、C60等③各种稀有气体：例如Ar、Kr等等范德华力是分子之间普遍存在的一种相互作用力。但只有分子间充分接近（300-500pm）时才有分子间的相互作用力。注意：金刚石(C)、单质硅(Si)、二氧化硅（SiO2)等内部只有共价键，不存在分子。石墨层与层之间存在分子间作用力。4、影响因素：①组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大②分子的极性越大，范德华力越大卤素单质都是都是双原子分子，组成和结构相似，从F2到I2相对分子质量逐渐增大，范德华力逐渐增大，所以，熔沸点逐渐升高。【思考与讨论】怎样解释卤素单质从的熔点和沸点越来越高？气态液态固态常温下5、范德华力对物质性质的影响：范德华力主要影响物理性质，主要包括物质的熔、沸点及溶解性等（1）范德华力对物质的熔、沸点的影响——范德华力越大、熔沸点越高。①组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，物质熔、沸点越高②相对分子质量相同或相近时，分子的极性越大，物质熔、沸点越高③在同分异构体中，一般来说，支链数越多，范德华力越小，物质熔、沸点就越低（2）范德华力对物质溶解性的影响——溶质分子与溶剂分子间的范德华力越大，则溶质的溶解性越大。例如;稀有气体在水中的溶解度从氦到氡依次增大。课堂练习1：下列关于范德华力的叙述中，正确的是(　　)A．范德华力的实质也是一种电性作用，所以范德华力是一种特殊的化学键B．范德华力与化学键的区别是作用力的强弱问题C．任何分子间在任意情况下都会产生范德华力D．范德华力非常微弱，故破坏分子间的范德华力不需要消耗能量B课堂练习2：填写下列空格：(1)N2的沸点比CO的沸点___(填“高”或“低”)，其原因是_______________________________________________________________________________。(2)BCl3的沸点比BF3的___(填“高”或“低”)，其原因是_________________________________________________________。低N2为非极性分子，CO为极性分子，且二者相对分子质量相近，极性分子间的范德华力较强高BCl3与BF3的结构相似，BCl3的相对分子质量大，范德华力强(3)下列变化或事实与范德华力无关的是___(填字母)。A.CO2气体加压或降温时变成干冰 B.碘溶于四氯化碳C.CS2的沸点高于N2 D.食盐熔化D思考与讨论第ⅣA族氢化物请大家预测第ⅣA族氢化物随着相对分子质量的增大，它们的沸点如何变化？那第ⅥA族呢？思考与讨论为什么第ⅥA族元素的氢化物的沸点中，水的沸点出现“反常”，水的沸点是最高的。这是为什么？除范德华力之外的另一种特殊的分子间作用力——氢键。H—O键极性很强无内层电子，几乎成为“裸露”的质子，有空轨道。电负性大，半径小氢键δ＋δ＋δ－δ－…①部分裸露的氢原子核 ②电负性很大且半径小的原子提供孤电子对2.形成的条件孤电子对1.氢键的形成二、氢键由已经与电负性很大的原子(如N、F、O)形成共价键的氢原子与另一分子中电负性很大的原子之间的作用力。通常用“X—H…Y”表示“—”表示共价键“…”表示形成的氢键“X、Y”可以相同可以不同3.氢键的概念4.氢键的表示O—H…ON—H…NF—H…F氢键、范德华力、化学键的比较①介于化学键与范德华力间，不属于化学键。5.氢键的特征②具有方向性和饱和性。a、方向性b、饱和性X—H ‧‧‧ Y三个原子尽可能在同一条直线上。 X—H…Y 在同一直线上时，氢键最强。 每个裸露的氢原子核只能形成一个氢键。 每个孤电子对也只能形成一个氢键。③有键长、键能。表2-9 某些氢键的键能和键长**氢键键长一般定义为A—H···B的长度，而不是H···B的长度。F原子电负性最大，F—H• • •F是最强的氢键；氢键强弱变化顺序为： F—H• • •F > O—H • • • O > O—H • • • N > N—H • • • N 6.氢键的强弱X—H • • •Y强弱与X和Y的电负性有关。 电负性越大，则氢键越强C原子吸引电子能力较弱，一般不形成氢键。思考与讨论邻羟基苯甲醛和对羟基苯甲醛的熔点和沸点为什么两者的熔点和沸点不同？分子内氢键分子间氢键7.氢键的种类(1)分子间氢键 氢键普遍存在于已经与N、O、F形成共价键的氢原子与另外的N、O、F原子之间。如：HF、H2O、NH3 相互之间C2H5OH、CH3COOH、H2O相互之间某些物质在分子内也可形成氢键，当苯酚在邻位上有—CHO、—COOH、—NO2和 —OH时，可形成分子内的氢键,组成“螯合环”的特殊结构.(2)分子内氢键这里的氢键，不属于分子间作用力,属于分子内官能团之间的作用力。邻羟基苯甲醛邻羟基苯甲酸邻羟基硝基苯注：氢键具有方向性，分子间氢键常是直线形的，分子内氢键多是折线形易形成平面环，环的大小以五或六原子环最稳定。分子内氢键可以使分子更稳定。且分子内氢键会削弱分子间氢键形成.8.氢键对物质性质的影响（1）对物质熔、沸点的影响邻羟基苯甲醛（熔点-7 ℃）对羟基苯甲醛（熔点115 ℃）分子间氢键增大了分子间作用力，使物质熔、沸点升高。分子内氢键降低了分子的极性，使分子间作用力减小，物质的熔、沸点降低。 在冰的晶体中，每个水分子周围只有4个紧邻的水分子。氢键（具有方向性）的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引。这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙。故冰的体积大于等质量的水的体积，冰的密度小于水的密度。（2）氢键对水密度的影响解释冰的密度比液态水的密度小的原因（3）氢键对相对分子质量测定的影响解释接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比按化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些的原因。接近水的沸点的水蒸气中存在相当量的水分子因氢键而相互缔合形成所谓的缔合分子(H2O)n。与水分子间能形成氢键的物质在水中的溶解度增大氨气极易溶于水、乙醇、乙醛、乙酸与水互溶而乙烷不溶于水（4）氢键对溶解度的影响课本P58 科学•技术•社会——生物大分子中的氢键没有氢键就没有生命【归纳小结】【归纳小结】①氢键的形成都会使物质的熔、沸点升高。 (　　)②氢键是一种特殊的化学键,它广泛存在于自然界中的物质中。(　　)③HF的沸点较高,是因为H—F键的键能很大。(　　)④每个水分子内含有两个氢键( )⑤在水蒸气、水和冰中都含有氢键( )⑥分子间形成氢键能使物质的熔点和沸点升高( )⑦HF的稳定性很强,是因为其分子间能形成氢键( )⑧邻羟基苯甲醛的熔点比对羟基苯甲醛的熔点高( )课堂练习3：判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)×××√××××课堂练习4：下列现象与氢键有关的是 (　　)①HF的熔、沸点比ⅦA族其他元素氢化物的高②乙醇可以和水以任意比互溶③冰的密度比液态水的密度小 ④水分子高温下也很稳定⑤ 邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低A．②③④⑤ 　B．①②③⑤ C．①②③④ D．①②③④⑤B课堂练习5：人们熟悉的影片《蜘蛛侠》为我们塑造了一个能飞檐走壁、过高楼如履平地的蜘蛛侠，现实中的蜘蛛能在天花板等比较滑的板面上爬行，蜘蛛之所以不能从天花板上掉下的主要原因是( 　　)A．蜘蛛脚的尖端锋利，能抓住天花板B．蜘蛛的脚上有“胶水”，从而能使蜘蛛粘在天花板上C．蜘蛛脚上的大量细毛与天花板之间的范德华力这一“黏力”使蜘蛛不致坠落D．蜘蛛有特异功能，能抓住任何物体C课堂练习6：①常温下，在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷，原因是_______________________________________________。乙醇与水形成分子间氢键而氯乙烷不能与水形成氢键②在常压下，甲醇的沸点(65 ℃)比甲醛的沸点(－19 ℃)高。主要原因是 ___________________。甲醇分子间存在氢键③在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2=CH3OH＋H2O)中，所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为 _______________________，原因是_________________________________________________________H2O>CH3OH>CO2>H2H2O与CH3OH均为极性分子，水分子间含氢键比甲醇中多；CO2与H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力较大课堂练习7：回答下列问题(1)尿素[CO(NH2)2]易溶于水，其原因除尿素和水都是极性分子外，还有______________________________。(2)已知A、B的结构如图：A的熔、沸点高于B的原因为_______________尿素与水分子之间可以形成氢键A分子间存在氢键(3)已知邻羟基苯胺的结构为 ，邻羟基苯胺的沸点 ______对羟基苯胺的沸点(填“低于” “高于”或“不确定”)；其原因是：____________________________________________________________低于邻羟基苯胺容易形成分子内氢键，沸点降低，对羟基苯胺容易形成分子间氢键，沸点升高，因此邻羟基苯胺的沸点低于对羟基苯胺的沸点