第34讲(一) 分子的性质-【精梳精讲】2024年高考化学大一轮精品复习课件(新教材)
展开1、全面、系统复习回顾基本知识。了解知识规律的来龙去脉,透彻理解概念的内涵外延,让学生经历教材由薄变厚的过程。要正确理解基础,不是会做几个简单题就叫基础扎实。对于一轮复习,基础就是像盖房子一样,需要着力做好两件大事:一是夯实地基,二是打好框架。2、扎实训练学科基本技能、理解感悟学科基本方法。一轮复习,要以教材为本,全面细致的回顾课本知识,让学生树立“教材是最好的复习资料”的观点,先引导学生对教材中所涉及的每个知识点进行重新梳理,对教材中的概念、定理、定律进一步强化理解。3、培养学生积极的学习态度、良好的复习习惯和运用科学思维方法、分析解决问题的能力。落实解题的三重境界:一是“解”,解决问题。二是“思”,总结解题经验和方法。三是“归”,回归到高考能力要求上去。解题上强化学生落实三个字:慢(审题),快(书写),全(要点全面,答题步骤规范)。 4、有计划、有步骤、有措施地指导学生补齐短板。高三复习要突出重点,切忌主次不分,无的放矢。要在“精讲”上下足功夫。抓住学情,讲难点、重点、易混点、薄弱点;讲思路、技巧、规范;讲到关键处,讲到点子上,讲到学生心里去。
第六章 物质结构与性质 元素周期律
第34讲 分子的性质 配合物与超分子
1.理解分子的极性。2.掌握范德华力的含义及对物质性质的影响。 3.理解氢键的含义, 能列举存在氢键的物质, 并能解释氢键对物质性质的影响。
考点一 键的极性与分子极性
考点二 分子间作用力
考点一 键的极性与分子极性
(1)极性键与非极性键的比较
H-Cl键为极性键的动画演示
→共用电子对发生偏移的共价键(不相同非金属原子间成键)
→共用电子对不发生偏移的共价键(相同非金属原子间成键)
存在共价化合物(如HCl、H2O等)和部分离子化合物(如NaOH等)中
存在非金属单质(如P4、O2等)和部分共价化合物(如H2O2中O-O等)中
→还可以从电负性角度理解
:不同种原子电负性不同,夺电子能力不同,共用电子对不在两原子正中间,发生偏移。
:同种原子电负性相同,夺电子能力相同,共用电子对刚好在两原子正中间,不发生偏移。
→一般地,电负性差值小于1.7为共价键,大于1.7为离子键,且电负性差值越大,键的极性越大。如:H-F > H-Cl> H-Br > H-I
→极性键两侧的原子,电负性小的原子带正电性(δ+),电负性大的原子带负电性(δ-)
(2)键的极性对化学性质的影响
【思考1】甲酸、乙酸、丙酸酸性为何依次减弱?
pKa =-lgKa
→烃基越长,推电子效应越大,使羧基中的羟基的极性越小,羧酸的酸性越弱。
键的极性对羧酸酸性大小的影响实质是通过改变羧基中羟基的 而实现的
→羧基中-OH的极性越大,越 ,则羧酸的酸性越强。
如酸性:C2H5COOH<CH3COOH<HCOOH
【思考2】氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸酸性为何依次增强?
由于氯的电负性较大,极性:Cl3C- > Cl2CH- > ClCH2-
导致三氯乙酸中的羧基的极性最大,更易电离出H+,酸性最强。
【思考3】为何三氟乙酸酸性强于三氯乙酸?
由于氟的电负性>氯的电负性,C-F键的极性>C-Cl键,导致羧基中的O-H键的极性更大,更易电离出氢离子。
②与羧酸(-COOH)相连的C-X(X为卤素原子)的极性越大,羧酸的酸性越大;
C-X的数量越多,羧酸的酸性越大。
如酸性:CF3COOH>CCl3COOH>CH3COOH;
CCl3COOH>CHCl2COOH>CH2ClCOOH。
1.下列物质中,酸性最强的是A.HCOOH D.C6H13COOH
解析 推电子效应:-C6H13>-CH3>-H,HOCOOH是碳酸, 故酸性:HCOOH>CH3COOH>HOCOOH>C6H13COOH。
2.下列关于羧酸酸性说法错误的是( )A.羧酸羧基可电离出H+而呈酸性B.羧酸的酸性可用pKa=-lg Ka的大小来衡量C.羧酸pKa越大,酸性越强D.三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸
3. 试比较下列有机酸的酸性强弱。①CF3COOH ②CCl3COOH ③CHCl2COOH ④CH2ClCOOH ⑤CH3COOH ⑥CH3CH2COOH
答案 ①>②>③>④>⑤>⑥
极性分子:分子中正电中心和负电中心不重合
非极性分子:分子中正电中心和负电中心重合
正电中心和负电中心不重合
正电中心和负电中心重合
(2)化学键的极性的向量和是否等于零
(1)正电中心和负电中心是否重合
注意:键的极性具有方向性,由正电荷中心指向负电荷中心
在ABn分子中,A-B键看作AB原子间的相互作用力,根据中心原子A所受合力是否为零来判断,F合=0,为非极性分子,F合≠0,为极性分子
即 当分子中各个键的极性的向量和=0为非极性分子,向量和≠0为极性分子
C=O键是极性键,但从分子总体而言CO2是直线型分子,两个C=O键是对称排列的,两键的极性互相抵消( F合=0),∴整个分子电荷分布均匀,没有极性,是非极性分子
O-H键是极性键,共用电子对偏O原子,由于分子是V形构型,两个O-H键的极性不能抵消( F合≠0),∴整个分子电荷分布不均匀,是极性分子
三角锥型, 不对称,3个N-H的极性的向量和≠0,键的极性不能抵消,是极性分子
平面正三角形,对称,键的极性互相抵消( F合=0) ,是非极性分子
正四面体型 ,对称结构,4个C-H键的极性的向量和等于零( F合=0),键的极性互相抵消 ,是非极性分子
③ABn型多原子分子:立体构型对称的是非极性分子;
①只含有非极性键的分子一定是非极性分子,如O2、H2、P4、C60。
②双原子分子:A-A型分子一定是非极性分子、A-B型分子一定是极性分子。
即,对于双原子分子,键有极性,分子有极性
如HCl、HF、HBr、CO均为极性分子。
立体构型不对称的是极性分子。
分子的空间结构完全对称
分子的空间结构不完全对称
H2O、H2S、SO2
CO2、CS2、BeCl2、C2H2
BF3、SO3、C2H4、苯
CH3Cl、CH2Cl2、CHCl3
NH3、PCl3、NF3
注意:HCN分子虽然直线形,但由于电荷分布不对称,是极性分子。
PCl5三角双锥形、SF6正八面体形等电荷分布完全对称,均为非极性分子
③ ABn型多原子分子:立体构型对称的是非极性分子; 立体构型不对称的是极性分子。
中心原子无孤电子对且键长相等
中心原子有孤电子对或无孤电子对但键长不同
中心原子有孤电子对或无孤电子对但键长不同的是极性分子,
(1)中心原子无孤电子对且键长相等的是非极性分子,
判断ABn型分子极性的经验规律:
如H2S、SO2、NH3、PCl3、CH3Cl。
如CS2、BF3、SO3、CH4;
(2)根据化合价判断:
|中心原子化合价|=最外层电子数,则为非极性分子;|中心原子化合价|≠最外层电子数,则为非极性分子。
臭氧分子的空间结构与水分子的相似,臭氧分子中的共价键是极性键,臭氧分子有极性,但很微弱。仅是水分子的极性的28%。其中心氧原子是呈正电性的,而端位的两个氧原子是呈电负性的。
键的极性和分子的极性的关系
→极性分子与非极性分子并不取决于分子内部是极性键还是非极性键,而是取决于分子的对称性
(1)极性分子中一定含有极性键,可能含有非极性键(如H2O2)。
(2)非极性分子中有的只含非极性键(如O2),有的只含极性键(如BF3等),有的既含极性键又含非极性键(如CH2=CH2等)。
①稀有气体分子是非极性分子,但不含共价键
②臭氧是极性分子,共价键为极性键
③H2O2是由极性键和非极性键构成的极性分子
1. 有一种AB2C2型分子,在该分子中A为中心原子。下列关于该分子的空间结构和极性的说法中,正确的是A.假设为平面四边形,则该分子一定为非极性分子B.假设为四面体形,则该分子一定为非极性分子C.假设为平面四边形,则该分子可能为非极性分子D.假设为四面体形,则该分子可能为非极性分子
2.X、Y为两种不同元素,由它们组成的下列物质的分子中,肯定是极性分子的是A.XY4 B.XY3 C.XY2 D.XY
3.用一带静电的玻璃棒靠近A、B两种纯液体流,现象如图所示。试分析A、B两种液体分子的极性,下列说法正确的是( )
A.A是极性分子,B是非极性分子B.A是非极性分子,B是极性分子C.A、B都是极性分子D.A、B都是非极性分子
解析:极性分子在电场中会发生偏转
4.回答下列问题①H2 ②O2 ③HCl ④P4 ⑤C60 ⑥CO2 ⑦CH2=CH2 ⑧HCN ⑨H2O ⑩NH3 ⑪BF3 ⑫CH4 ⑬SO3 ⑭CH3Cl ⑮Ar ⑯H2O2(1)只含非极性键的是_________;只含极性键的是___________________,既含极性键又含非极性键的是_____。(2)属于非极性分子的是_______________________,属于极性分子的是_____________。
考点二 分 子 间 作 用 力
1.定义:把分子聚集在一起的相互作用力
2.实质:分子间的静电作用。
3.范德华力广泛存在于分子之间,但只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力,如固体和液体物质中。
4.范德华力没有饱和性和方向性。
只要分子周围空间允许,分子总是尽可能多地吸引其他分子。
5.范德华力的大小和特征
分析表中数据,范德华力的大小有什么特点?
1.范德华力很弱,比化学键的键能小1~2个数量级
(通常小10-100倍)
2.组成和结构相似的分子,相对分子质量越大,范德华力越大
大约只有几到几十 KJ·ml-1
结论3、相对分子质量相同或相近时,分子的极性越大,范德华力越大。
[总结]范德华力的大小和特征
3.相对分子质量相同或相近时,分子的极性越大,范德华力越大。
如范德华力:CO>N2
如范德华力:HCl< HBr < HI
注意:键能大小影响分子的热稳定性,范德华力的大小影响物质的熔、沸点。
③互为同分异构体的分子,支链越多、越分散, 分子间范德华力越弱, 熔、沸点就越低,如沸点:正戊烷>异戊烷>新戊烷。
②相对分子质量相近的物质,分子极性越大(电荷分布越不均匀),范德华力越大 其熔、沸点就越高,如熔、沸点:CO>N2。
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,物质的熔、沸点就越高, 如熔、沸点:CF4
二、氢键及其对物质性质的影响
1. 氢键概念:氢键是一种特殊的分子间作用力,它是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一分子中电负性很强的原子之间的作用力.
例如:在HF中 F 的电负性相当大, 电子对强烈地偏向 F, 而 H 几乎成了质子(H+), 这种 H 与另一个HF分子中电负性相当大、半径小的F相互接近时, 产生一种特殊的分子间力 —— 氢键.
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
无内层电子,几乎成为“裸露”的质子
→每个水分子最多可与相邻的水分子形成4个氢键
三、氢键及其对物质性质的影响
① 与电负性大且半径小的原子(F、 O、N)相连的 H
2. 氢键形成的两个条件:
② 在附近有电负性大, 半径小的原子(F、O、 N)
3. 氢键的表示方法: X—H…Y(X、Y一般为F、O、N)
→氢键介于范德华力和化学键之间,是一种较弱的静电作用力。
氢键的表示方法(以HF分子间氢键为例)
5. 氢键的特征:具有方向性和饱和性
①方向性(X—H…Y三个原子尽可能在同一条直线上)
→原因是在这样的方向上成键两原子电子云之间的排斥力最小,形成的氢键最强,体系最稳定
→原因是H原子半径很小,再有一个原子接近时,会受到X、Y原子电子云的排斥。
(一个X—H只能和一个Y原子结合)
→氢键强弱与X和Y的吸引电子的能力有关,一般X、Y元素吸引电子能力越强(即电负性越大),则氢键越强。
→氢键强弱变化顺序为:F-H…F > O-H…O > O-H…N > N-H…N
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,例如当苯酚在邻位上有—CHO、—COOH、—OH和—NO2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:
(不属于分子间作用力)
(1) 对物质熔、沸点的影响
8. 氢键对物质物理性质的影响
①分子间氢键使物质熔、沸点升高
②分子内氢键使物质熔、沸点降低
注意:标况下,HF非气态
(熔点-7℃ 沸点196.5℃)
(熔点115℃ 沸点246.6℃)
(2) 氢键对水分子的影响
②水结冰时,体积膨胀,密度降低
①氢键使水分子沸点反常的高
→每个水分子与4个水分子相邻
→水分子以氢键相连接,含1mlH2O的冰中,最多可形成2ml氢键。
→常温下液态水中除了含有简单H2O外,还含有通过氢键联系在一起的缔合分子(H2O)2、(H2O)3……(H2O)n等。当水结成冰后,水分子大范围地以氢键互相联结成为晶体,因此在冰的结构中形成许多空隙,体积膨胀,密度减小。
③接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量的测定值比按化学式H2O计算出来的相对分子质量大。
用氢键解释这种异常性: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。
思考1:为什么NH3极易溶于水?
提示 ①NH3与H2O之间形成分子间氢键; ②NH3和H2O均是极性分子
(3)氢键对物质溶解度的影响
问题:NH3溶于水主要是形成 N-H…O还是形成O-H…N?
思考2:为什么甲醛易溶于水?
甲醛能和H2O之间形成氢键
→低级醇、醛、酮、羧酸等分子都能与水分子间形成氢键,均可溶于水。
1.(1)试表示HF水溶液中的所有氢键
提示 F—H…F O—H…F F—H…O O—H…O
(2)甲酸可通过氢键形成二聚物,HNO3可形成分子内氢键。试在下图中画出氢键。
生命体中许多大分子内也存在氢键
DNA分子有两条链,链内原子之间以很强的共价键结合,链之间则是两条链上的碱基以氢键配对,许许多多的氢键将两条链连成独特的双螺旋结构,这是遗传基因复制机理的化学基础。
DNA双螺旋结构中的氢键
(2)在CO2低压合成甲醇反应(CO2+3H2=CH3OH+H2O)所涉及的4种物质中,沸点从高到低的顺序为_______________________,原因是 。
(1)如图为S8的结构,其熔点和沸点要比SO2的熔点和沸点高很多,主要原因为_____________________________________。
S8相对分子质量大,分子间范德华力大
H2O>CH3OH>CO2>H2
H2O与CH3OH均为极性分子,H2O中氢键比甲醇多;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
:具有完全相同的组成和原子排列的一对分子,如同左右手一样互为 ,却在三维空间里 的现象
:具有 的分子叫做手性分子。
如乳酸( )分子。
同一个碳原子上连有4个不同的原子(或基团)
互为镜像的分子在三维空间里不能叠合
3.手性分子形成的条件
其中,R1、R2、R3、R4是互不相同的原子或基团。
一个碳原子上连有4个不同的原子(或原子团),则该原子称为手性碳原子。
→手性碳原子必须是饱和碳原子。
(1)观察实物分子与其镜像能否重合.如果不能重合,说明是手性分子,两种分子互称手性异构体(或对映异构体)。如图:
互为镜像关系的分子不能叠合,不是同种分子
互为镜像关系的分子能叠合,是同种分子
(2)观察有机物分子中是否有手性碳原子.如果有一个手性碳原子,则该有机物分子就是手性分子,具有手性异构体。含有两个手性碳原子的有机物分子不一定是手性分子。
注意:也有一些手性物质没有手性碳原子
→即含有手性碳原子的有机物可能存在手性异构体
一般:※ 当分子中只有一个手性C* ,分子一定有手性。※ 当分子中有多个手性中心时,要借助对称因素。无对称轴,又无对称中心的分子,必是手性分子。
归纳总结:手性分子的判断方法
→手性分子在生命科学和药物生产方面有广泛的应用。对于手性药物,一个异构体可能是有效的,而另一个异构体可能是无效甚至是有害的。
构成生命体的有机物绝大多数为手性分子。
2001年,诺贝尔化学奖授予三位用手性催化剂生产手性药物的化学家。用他们的合成方法,可以只得到一种或者主要只得到一种手性分子,不得到或者基本上不得到它的手性异构分子,这种独特的合成方法称为手性合成。手性合成的药物生产造福人类并带来巨大的经济效益。
1.下列说法不正确的是A.互为手性异构体的分子互为镜像B.利用手性催化剂合成可得到或主要得到一种手性分子C.手性异构体分子组成相同,官能团不同D.手性异构体性质相同E.手性异构体是同分异构体的一种
2.下列物质不存在手性异构体的是( )
解析:含有一个手性碳原子的物质存在手性异构体。
C.CH3CHOHCOOH D.CH3COCH2CH3
A.BrCH2CHOHCH2OH B.
D项中物质不含手性碳原子,不存在手性异构体。
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