2.3.2 分子间的作用力 分子的手性-【精讲课】2024-2025学年高二化学同步教学优质课件（人教版2019选择性必修2）

第2课时　分子间的作用力 分子的手性 第二章 第三节　分子的结构与物质的性质 四川省双流棠湖中学 海棠化学备课组 1.认识分子间存在相互作用力， 知道范德华力和氢键是常见的分子间 作用力。 2.能说明范德华力和氢键对物质熔、 沸点等性质的影响， 形成“结构 决定性质”的基本观念(重、难点) 3.初步认识分子的手性，了解手性分子在药物研究中的应用。 核心素养学习目标 壁虎与范德华力 壁虎的足与墙体间作用力本质上是它的细毛与墙体之间的范德华力 创设情境 蜘蛛脚上的大量细毛与天花板之间的 “黏力”使蜘蛛不致坠落 【概念认知】1.分子间作用力 ①概念：把分子聚集在一起的作用力 ②分类：常见的有范德华力和氢键两类 ③本质：分子之间的静电作用 ④存在：非金属单质（除C、Si）分子、 稀有气体分子、 共价化合物（除SiO2）分子之间； 石墨片层之间 任务一、认识分子间作用力 【阅读思考】阅读教材p55-56，认识分子间作用力及其对物质性质的影响 【概念认知】2.范德华力 ①概念：范德华力是固体、液体和气体中分子之间普遍存在的一种相互作用力，它使得许多物质能以一定的聚集状态(固态和液态)存在。 ②特征：很弱，比化学键的键能小1～2个数量级。 无方向性，无饱和性。 ③影响因素 a.一般来说，M越大，范德华力越大。 b.分子的极性越大，范德华力越大。 范德华(1837－1923) 荷兰物理学家 HCl HBr HI 相对分子质量 36.5 81 128 范德华力(kJ/mol) 21.14 23.11 26.0 分子 相对分子质量 分子的极性 范德华力kJ/mol CO 28 极性 8.75 Ar 40 非极性 8.50 任务一、认识分子间作用力 【阅读思考】阅读教材p55-56，认识分子间作用力及其对物质性质的影响 微粒间作用力 能量kJ·mol -1 化学键 100 - 600 范德华力 2 - 20 【数据推理】观看视频，并由数据推理范德华力对物质熔、沸点的影响 物质特点 影响规律 具体实例 (熔、沸点) 组成和结构相似 相对分子质量接近 分子极性越小→ 范德华力越小→熔、沸点越低 F2<CO 任务一、认识分子间作用力 键能影响分子的热稳定性， 范德华力影响物质的熔、沸点 资料 随着相对分子质量的增大→ 范德华力增大→熔、沸点升高 F2<Cl2<Br2<I2 观看加热过程中物质的状态变化的微观模拟过程 思考讨论 第ⅣA族 与预测结果相符 一般规律：同一主族非金属氢化物，从上到下，相对分子质量逐渐增大，熔沸点逐渐升高。 任务一、认识分子间作用力 【迁移运用】预测第ⅣA族元素的氢化物的沸点相对大小 【思考交流】HF、H2O、NH3的沸点为什么反常？ 一些氢化物的沸点 说明在HF、H2O、NH3分子间还存在除范德华力之外的其他分子间作用力—氢键。 思 考 讨 论 任务一、认识分子间作用力 常见物质中，水是熔、沸点较高的液体之一； 冰的密度比液态水的小； 液态水在4℃下密度最大为1.0 g/cm³ 而冰在0℃下密度为0.92 g/cm³ 昆虫能在水上行走。 水分子间有一种特殊作用力——氢键 任务一、认识分子间作用力 【情境创设】 任务一、认识分子间作用力 【阅读思考】阅读教材p57-59，认识氢键及其对物质性质的影响 【概念认知】3.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 【问题2】氢键的形成的条件是什么？ 【问题1】氢键是如何形成的？ 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 O H H O H H δ＋ δ－ δ－ … 在水分子的O-H中，共用电子对强烈的偏向 O，使 H 几乎成为“裸露”的质子，其显正电性，它能与另一个水分子中相对显负电性的O的孤电子对产生静电作用，这种静电作用就是氢键 由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子(如水分子中的H) 与另一个电负性很大的原子(如水分子中的O)之间形成的作用力。 F—H O—H N—H ... ... ... F O N X—H…Y— X和Y表示F、O、N 氢键 共价键 任务一、认识分子间作用力 【阅读思考】阅读教材p57-59，认识氢键及其对物质性质的影响 【问题3】氢键的概念是什么？ 【问题4】氢键的表示方法是什么？ H F H F H F H F 【问题5】氢键的特征有什么？ ①不是化学键，而是特殊的分子间作用力，键能：共价键>氢键>范德华力 ②具有一定的方向性和饱和性。 任务一、认识分子间作用力 【阅读思考】阅读教材p55-56，认识范德华力及其对物质性质的影响 饱和性：X—H只能和一个Y原子结合。 方向性：如一个水分子的氧原子和另一个分子的氢原子沿该氧原子的一个sp3杂化轨道的方向形成氢键。X—H…Y尽可能在同一条直线上，但形成氢键的三个相关原子不一定在一条直线上，在一条直线上时，能形成较强氢键，通常分子内氢键可形成六元环或五元环。 类型 化学键 范德华力 氢键 强度 一般在 100~600 kJ•mol－1 一般在 2~20 kJ•mol－1 一般不超过40 kJ•mol－1， 比范德华力大些 【问题6】氢键的强弱如何判断？ 任务一、认识分子间作用力 【阅读思考】阅读教材p55-56，认识范德华力及其对物质性质的影响 F原子电负性最大，F—H• • •F是最强的氢键； 原子吸引电子能力不同，所以氢键强弱变化顺序为： F—H• • •F > O—H • • • O > O—H • • • N > N—H • • • N 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。 【问题7】氢键的类型由哪些？对物质的熔沸点有怎样的影响？ ②分子内氢键 ★分子间氢键使物质熔沸点升高；分子内氢键使物质熔沸点降低。 (熔点:-7℃) (熔点:115~117℃) 任务一、认识分子间作用力 【阅读思考】阅读教材p57-59，认识氢键及其对物质性质的影响 ①分子间氢键 如水中O—H…O； 甲酸可通过氢键形成二聚物 。 HNO3可形成分子内氢键 【问题8】氢键对物质性质的影响有哪些？ ①对物质熔、沸点的影响 a.分子间氢键使其熔、沸点反常的高； 某些氢化物分子间存在氢键，如H2O、NH3、HF等，会使其沸点比同族氢化物沸点反常的高，如H2O>H2Te>H2Se>H2S。 b.同分异构体熔、沸点：分子间氢键 > 分子内氢键 对羟基苯甲酸 邻羟基苯甲酸 > 任务一、认识分子间作用力 【阅读思考】阅读教材p55-56，认识范德华力及其对物质性质的影响 ②对物质溶解度的影响 溶剂和溶质之间形成氢键使溶质的溶解度增大，如氨、甲醇、甲醛、甲酸等易溶于水。 ③对物质密度的影响 NH3极易溶于水： 甲醇和水互溶： 冰的结构： 任务一、认识分子间作用力 【问题8】氢键对物质性质的影响有哪些？ 如冰浮在水面上，冰的密度比液态水的密度小，是因为形成冰时水分子间因为氢键使水分子排列规整，形成疏松晶体，水分子间空隙大，体积膨胀，密度小。 蛋白质上的氨基和羰基可能会形成氢键。羊毛在浸水和干燥的过程中，会在这些氢键处纳入水和去除水，而且其变化往往是不可逆的，从而改变了原先蛋白质的构造，即原来的氢键部位可能发生移动，由此引起羊毛织品变形。 羊毛织品水洗后为什么会变形？ 任务一、认识分子间作用力 【化学与生活】 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 任务一、认识分子间作用力 【化学与生活】 任务一、认识分子间作用力 【归纳总结】 【阅读思考】(1)“相似相溶”规律是指什么？ 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。 H2O 、蔗糖、HCl和NH3均为极性分子； CCl4、萘、苯和碘均为非极性分子 任务一、认识分子间作用力 【阅读教材】阅读教材p59-60，认识物质的溶解性规律 【思考交流】蔗糖、HCl和NH3易溶于H2O，难溶于CCl4；萘、苯和碘却易溶于CCl4，难溶于H2O原因？ 【阅读思考】(2)影响物质溶解性的因素有哪些？ ①外界因素：主要有温度、压强等。 ②氢键：溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。若溶质分子不能与水分子形成氢键，在水中溶解度就相对较小。 ③分子结构的相似性： 溶质和溶剂的分子结构相似程度越大，其溶解性越好。 任务一、认识分子间作用力 【阅读教材】阅读教材p59-60，认识物质的溶解性规律 如NH3极易溶于水，甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与水混溶，是因为这些物质的分子与水分子之间能够形成氢键。 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的极性较强，能与H2O形成氢键也是其互溶的原因。 而戊醇(CH3CH2CH2CH2CH2OH)分子中的烃基较大，烃基是非极性基团，是疏水亲油基团，导致戊醇在水中的溶解度比乙醇小。烃基越大的醇在水中的溶解度就越小。 1.正误判断 (1)HI分子间的范德华力大于HCl分子间的范德华力，故HI的沸点比HCl的高 (2)CO的沸点大于N2 (3)氢键的键长是指“X—H…Y”中“H…Y”的长度 (4)H2O的热稳定性大于H2S，是因为H2O分子间存在氢键 (5)冰融化成水，仅仅破坏氢键 (6)氢键能使物质的熔、沸点均升高 (7)I2在酒精中易溶，故可用酒精萃取碘水中的碘 (8)配制碘水时，为了增大碘的溶解性，常加入KI溶液 √ × √ × × × × √ 任务一、认识分子间作用力 【评价训练】 2.下列有关范德华力的叙述正确的是 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作用力的强弱不同 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，故破坏范德华力不需要消耗能量 √ 不是化学键 若分子间的距离足够远，则分子间没有范德华力 虽然范德华力非常微弱，但破坏它时也要消耗能量 任务一、认识分子间作用力 【评价训练】 3.下列现象不能用“相似相溶”规律解释的是 A.氨极易溶于水 B.氯气易溶于NaOH溶液 C.酒精与水以任意比互溶 D.苯萃取碘水中的I2 √ 氯气能与NaOH溶液反应 任务一、认识分子间作用力 【评价训练】 4.(1)试表示HF水溶液中的氢键。 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。试在图中画出氢键。 … … … 任务一、认识分子间作用力 【评价训练】 (1)外界条件——温度、压强等。 (2)分子结构——“相似相溶”规律。 (3)如果溶剂和溶质间存在氢键，其溶解度增大。 (4)溶质与溶剂发生反应可增大其溶解度。 任务一、认识分子间作用力 【归纳总结】影响物质溶解性的因素 【概念认知】(1)手性异构体： 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叠合，互称手性异构体(或对映异构体)。 【概念认知】(2)手性分子：具有手性异构体的分子。 互为镜像的两个分子 乳酸分子两种同分异构体 乳酸分子 CH3CHCOOH | OH 任务二、认识分子的手性 【阅读教材】阅读教材p60-61，认识分子的手性 【阅读思考】如何判断手性分子？ 【问题1】手性分子的判断方法是什么呢 有机物分子中是否存在手性碳原子 【问题2】如何判断一个原子是否为手性碳原子： 有机物分子中连有四个各不相同的原子或基团的碳原子。 如 ，R1、R2、R3、R4互不相同，即 是手性碳原子。 手性分子 不是手性分子 任务二、认识分子的手性 分子的手性 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，用他们的方法可以只得到或者主要得到一种手性分子，这种独特的方法称为手性合成。 任务二、认识分子的手性 【化学与生活】 分子的手性 手性催化剂只催化或者主要催化一种手性分子的合成，可以比喻成握手，手性催化剂像迎宾的主人伸出右手，被催化合成的手性分子像客人，总是伸出右手去握。 催化剂 催化剂 不与催化剂手性匹配的手性异构体体 合成的手性异构体 任务二、认识分子的手性 【化学与生活】 自然界中的手性物质 常见的贝壳为右螺旋 罕见、珍贵的法螺左旋贝，百万分之一 任务二、认识分子的手性 【化学与生活】 法国科学家巴斯德 巴斯德与手性(生命科学) 手性酒石酸盐晶体 任务二、认识分子的手性 【化学与生活】 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.利用手性催化剂可主要得到一种手性分子 C.手性异构体分子组成相同 D.手性异构体性质相同 √ 任务二、认识分子的手性 【评价训练】 2.下列分子中含有手性碳原子的是 A.CH2Cl2 B.CH3CH2OH C.CH3CH(CH3)2 D.CH3CH(CH3)CHClCOOH √ 3.维生素C的结构简式是 ，它能防治坏血病，该分子中有几个手性碳原子 A.1 B.2 C.3 D.4 √ * * 任务二、认识分子的手性 【评价训练】 本课结束 今日作业 第二章 第三节 第2课时 eq \o(C,\s\up6(*)) $$