2.3分子结构与物质的性质 第一课时 课件 2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修2

年级：高二 学科：化学 课题：分子结构与物质的性质 第一课时 宏观现象 微观结构 小水滴的“旅行” 课堂引入 1929年德拜提出极性分子理论，因为相关的研究，获得1936年诺贝尔化学奖。 德拜是如何开展相关研究的呢？这节课，我们一起“重回”那个年代，跟德拜一起体验科学研究过程吧。 早在1912年，德拜在改进“克劳修斯—莫索蒂”方程的过程中，阐释了介电常数和恒定极化率常数之间的关系（分子极性相关的两个物理量）。并认识到，如果分子中的正负电荷不重合，就会出现电量相等的两极。 化学史料：认识分子极性 极性 分子 非极性 分子 正电中心和负电中心不重合 正电中心和负电中心重合 ＋ － ＋ － 分子极性研究 键的极性研究 推测分子极性 定量表征极性 计算预测极性 极性 分子 非极性 分子 δ+ δ- δ- δ+ CCl4 H2O 分子极性研究 键的极性研究 推测分子极性 定量表征极性 计算预测极性 1925年，德拜使用X射线研究气态分子的极性问题，并于1929年出版专著《Polar Molecules》，从而将重要的实验数据公之于众。 1929年以后，化学家们对这一研究领域产生了浓厚的兴趣。 化学史料：测定分子极性 20世纪初，化学家们在微观层面努力探索原子的结构及作用方式。 1904年 1914年 1931年 汤姆生提出了“静电力”说。 汤姆生提出化学键有“极性”和“非极性”两种，意味着共价键思想产生。 鲍林发展了介于离子键和共价键中间部分离子键的概念，并引入电负性。 化学史料：同期化学家的研究方向 结合当时的科学发展进程，如果你是那个年代的化学家，你准备开展哪些与分子极性相关的研究呢？思考并在小组内展开交流。 任务一：体验科研——提出问题 试回忆我们学过关于化学键的哪些相关知识？ 离子键 共价键 极性键 非极性键 化学键 化学键分为不同类型的标准是什么？ 分子极性研究 推测分子极性 定量表征极性 计算预测极性 键的极性研究 物质 H2 HCl HF MgO CaO 元素 电负性 H 2.1 H 2.1 Cl 3.0 H 2.1 F 4.0 Mg1.2 O 3.5 Ca1.0 O 3.5 电负性 差异 成键 类型 0.0 0.9 1.9 2.3 2.5 共价键 共价键 离子键 离子键 共价键？ 离子键？ 分子极性研究 推测分子极性 定量表征极性 计算预测极性 键的极性研究 0.0 1.0 2.0 3.0 离子键为主 共价键为主 H2 HCl HF MgO CaO ● ● ● ● ● 试分析图像，你能得出哪些认识？ 分子极性研究 推测分子极性 定量表征极性 计算预测极性 键的极性研究 元素的电负性不同 成键两原子之间的电子云分布的不均匀性 对化学键极性的理解 分子极性研究 推测分子极性 定量表征极性 计算预测极性 键的极性研究 极性键的表示方法 HCl HBr CCl4 H2O 分子极性研究 推测分子极性 定量表征极性 计算预测极性 键的极性研究 表征了元素原子的化学“亲和力”。 对化学键概念的理解 化学键 化合价 定性表征 定量表征 分子极性研究 推测分子极性 定量表征极性 计算预测极性 键的极性研究 在X射线技术的支持下，德拜先后测定了CCl4、Cl2、O2、CO2、CS2、卤代甲烷、乙烷、乙烯、苯等分子的极性。1930年，德拜的实验室成为分子物理学的焦点。 化学史料：测定分子极性 任务二：认识分子极性 1.结合下面表格的例子进行思考，能否从化学键的角度总结分子是否为极性的规律吗？ 2.你能否想到其他的分子证实或证伪你的规律？ 分子 He Cl2 O2 HCl CCl4 CO2 H2O 分子 极性 非 极性 非 极性 非 极性 极性 非 极性 非 极性 极性 极性 CH3Cl 分子极性研究 定量表征极性 计算预测极性 键的极性研究 推测分子极性 分子 Cl2 O2 N2 HCl HBr HI 分子 极性 非 极性 非 极性 非 极性 极性 极性 极性 双原子分子的极性微观解释 双原子分子，化学键极性与分子极性一致。 分子极性研究 定量表征极性 计算预测极性 键的极性研究 推测分子极性 多原子分子的极性微观解释 分子 CCl4 CO2 H2O CH3Cl 分子 极性 非 极性 非 极性 极性 极性 分子极性研究 定量表征极性 计算预测极性 键的极性研究 推测分子极性 多原子分子的极性微观解释 可依据分子中化学键的极性的向量和判断分子极性。 CCl4 CO2 分子极性研究 定量表征极性 计算预测极性 键的极性研究 推测分子极性 多原子分子的极性微观解释 可依据分子中化学键的极性的向量和判断分子极性。 δ- δ+ H2O CH3Cl δ- δ+ 分子极性研究 定量表征极性 计算预测极性 键的极性研究 推测分子极性 任务三：建构分析模型 你能结合分子的实例，对分子极性的判定方法作简化处理，建构从微观角度判定分子极性的分析模型吗？ 分子极性研究 定量表征极性 计算预测极性 键的极性研究 推测分子极性 分子极性微观分析模型 键的极性 双原子 分子 多原子 分子 分子极性 分子 空间结构 实验数据 元素 电负性 价层电子对互斥模型 模型建构 分子极性研究 定量表征极性 计算预测极性 键的极性研究 推测分子极性 单原子 分子 非极性 分子 分子极性分析模型的应用 模型应用 分子 H2 NH3 BF3 HCN C60 O3 分子 极性 非极性 极性 非极性 极性 非极性 极性？ 非极性？ 分子极性研究 定量表征极性 计算预测极性 键的极性研究 推测分子极性 分子极性分析模型的应用 模型应用 O3 δ+ δ- 分子极性研究 定量表征极性 计算预测极性 键的极性研究 推测分子极性 任务四：深入反思模型 1.多原子分子具有怎样的特征，才会表现出极性呢？ 2.你能列举这类分子还有哪些吗？ 3.这种特征能否定量表示呢？ 分子极性研究 定量表征极性 计算预测极性 键的极性研究 推测分子极性 δ- δ+ H2O CH3Cl δ- δ+ 分子极性分析进阶模型 模型更替 极性分子： 中心原子元素化合价的绝对值≠中心原子价电子数 非极性分子： 中心原子元素化合价的绝对值=中心原子价电子数 定性 分析 定量 分析 适用于ABm型分子 分子极性研究 定量表征极性 计算预测极性 键的极性研究 推测分子极性 分子极性的宏观表现 SO2 CO2 1体积水溶解1体积CO2 1体积水溶解40体积SO2 结构决定性质 分子极性研究 定量表征极性 计算预测极性 键的极性研究 推测分子极性 表面活性剂去污 微波炉加热食物 分子极性的应用 性质决定用途 食物中通常含有大量的水，因其内部电荷分布不均匀，在电磁波的作用下，使水分子“摆动”而产生热量。 分子极性研究 定量表征极性 计算预测极性 键的极性研究 推测分子极性 分子极性的应用 性质决定用途 水分子自组装纳米带 生物膜的磷脂双分子层 待组装小分子外侧部分亲水，内侧部分疏水，当加入水后，分子会自行组合成仅有纳米厚的长丝带，因中间有强烈的相互作用力，会比钢铁还坚固。 分子极性研究 定量表征极性 计算预测极性 键的极性研究 推测分子极性 1916 年，德拜大胆地提出了“电偶极矩”概念，把电荷量和正负电荷距离的乘积定义为“电偶极矩”，根据分子的偶极矩可以精确地判断分子结构。后人为了纪念德拜的贡献，用他的名字“德拜”作为电偶极距的单位。 定性 表征 定量 表征 化学史料：定量表征极性 当前利用计算化学的方法定量判断分子极性。以量子计算软件（如Gaussian、Gauss View）为工具通过理论实验求解体系的薛定谔方程，从而获得物质的偶极矩数值。 目前，科学家们达成共识，实验，形式理论和计算是科学发现的三大支柱。 E.Schrödinger 化学史料：计算预测极性 实验预测 数学模型预测 Gauss View软件绘制甲烷分子基本构型 Gauss View软件理论计算模拟分子电子云 分子极性研究 键的极性研究 推测分子极性 定量表征极性 计算预测极性 在考察化学史时，同一对象可能会提出不同的模型，以及这些不同模型会先后更替。在模型逐步深刻化和精确化的进程中，人们总是力图用数学模型和精确的语言来表达科学规律和原理。 使得以实验为基础的化学学科向一门更精确的学科发展。 课后作业 作业类型 问题 难度 基础知识巩固提高 试着列举常见的分子，并根据本节课构建的分析模型判断分子的极性。 思维模型联系迁移 思考是否还有分子极性的其他分析模型，与本节课构建的模型是否有联系？ 学化学史情感升华 查阅关于德拜的资料，关于这位物理化学家，你产生了怎样的认识，全面了解并撰写小论文。 及时评价，巩固提升 $$