2.3.2 键的极性对化学性质的影响 课件 -2024-2025学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第二节 原子结构与元素的性质 课时3 电负性 第三节 分子结构与物质的性质 第2课时 键的极性对化学性质的影响 第二章 分子结构与性质 高中化学 H2SO4 CH3COOH 二. 键的极性对化学性质的影响 复习回顾：RCOOH RCOO－＋H＋ R代表烃基或氢原子 Ka＝ pKa＝－lg Ka pKa值越小，Ka值越大, 酸性越强。 键的极性对物质化学性质有重要影响，如对羧酸酸性的影响。 高中化学 1.比较氯乙酸、二氯乙酸、三氯乙酸、三氟乙酸的酸性强弱， 请分析原因。 羧酸 pKa 丙酸(C2H5COOH) 4.88 乙酸(CH3COOH) 4.76 甲酸(HCOOH) 3.75 氯乙酸(CH2ClCOOH) 2.86 二氯乙酸(CHCl2COOH) 1.29 三氯乙酸(CCl3COOH) 0.65 三氟乙酸(CF3COOH) 0.23 不同羧酸的pKa 由表知，三氟乙酸酸性大于三氯乙酸的，这是由于氟的电负性大于氯的电负性，F—C的极性大于Cl—C的极性，使F3C—极性大于Cl3C—极性，三氟乙酸的羧基中羟基极性更大，更易电离出氢离子。 同理，三氯乙酸的酸性大于二氯乙酸的，二氯乙酸的酸性大于氯乙酸的。 提示：电负性 三氟乙酸>三氯乙酸>二氯乙酸>氯乙酸 高中化学 羧酸 pKa 丙酸(C2H5COOH) 4.88 乙酸(CH3COOH) 4.76 甲酸(HCOOH) 3.75 氯乙酸(CH2ClCOOH) 2.86 二氯乙酸(CHCl2COOH) 1.29 三氯乙酸(CCl3COOH) 0.65 三氟乙酸(CF3COOH) 0.23 不同羧酸的pKa 烃基（符号R—）是推电子基团，烃基越长，推电子效应越大，使羧基中羟基的极性越小，越难电离出H+,羧基酸性越弱。 随烃基加长，酸性的差异越来越小。 2.比较丙酸、乙酸、甲酸的酸性强弱，请分析原因？ 甲酸>乙酸>丙酸 高中化学 有机酸的酸性比较规律: ①只含烃基的一元羧酸的酸性：烃基是推电子基，即将电子推向羟基，从而减小羟基的极性，导致羧酸酸性减弱。随烃基加长，推电子效应越大，羧酸的酸性越弱。 只含烃基的多元羧酸酸性：烃基所含碳原子数越少，羧基个数越多，酸性越强。 ②含卤素原子的一元羧酸的酸性：与羧基相邻的共价键的极性越大，通过传导作用使羧基中羟基的极性越大，则羧酸酸性越强。 a.含不同数目的同种卤素原子，卤素原子数目越多，羧酸酸性越强。 b.含相同个数的不同卤素原子，卤素原子的电负性数值越大，酸性越强。 高中化学 当堂演练： 1. HCl、CH3CH2OH、H2O分别与钠反应，哪个反应更剧烈？试从键的极性角度解释原因。 HCl极性比水强，在水中可以电离出H+，故钠和盐酸的反应比水剧烈。 乙醇分子中的C2H5—是推电子基团，即将电子推向羟基，羟基的极性比水分子中的小，因而钠和乙醇的反应不如钠和水的剧烈。 高中化学 布诺芬的成酯修饰 三.分子结构修饰与分子的性质 不改变分子的主体骨架，保持分子的基本结构不变，仅改变分子结构中的某些基团而得到新的分子，分子被修饰后，其性质可以发生显著变化。 甜度增加600倍，热量值极低，可供糖尿病患者食用. 提高药物疗效、降低对胃、肠道的刺激性 高中化学 冰融化成水，需要吸热；水变成水蒸气仍然需要吸热。 这说明水分子之间存在着相互作用力。 四.分子间的作用力 分子间作用力: 分子间存在着一种把分子聚集在一起的作用力。 常见的 分子间作用力 范德华力 氢键 观察水的变化，思考以下问题： 是否是化学变化？ 是否破坏了化学键？ 是否有能量变化？ 高中化学 是一种普遍存在于固体、液体和气体中分子间的作用力。 范德华力特点： 存在：①大多数共价化合物(原子间以共价键形成分子)，如： CO2、HI、H2SO4、AlCl3、各种有机化合物等。 ②大多数非金属单质（除C、Si）如：H2、P4、C60等。 ③稀有气体(单原子分子)：例如Ar、Kr等。 1.范德华力 ①只有分子充分接近时才能体现。 ②范德华力一般没有方向性和饱和性。 ③范德华力很弱，比化学键的键能小1~2数量级(通常小10-100倍)大约只有几到几十 KJ·mol-1 微粒间作用力 能量kJ·mol -1 化学键 100 - 600 范德华力 2 - 20 高中化学 表2-7 某些分子间的范德华力   分子 N2 CO HI HBr HCl 相对分子质量 28 28 129 81 36.5 范德华力 （kJ/mol） 8.50 8.75 26.00 23.11 21.14 组成与结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大。 分子的极性越大，范德华力越大。 2.影响范德华力大小的因素 ②为什么范德华力：HI＞HBr＞HCl? ①为什么范德华力：CO＞N2 ? 高中化学 请思考： 为什么常温下CO2是气体，而CS2是液体吗？ 氧和硫为同主族元素，二者组成和结构相似。且CS2的相对分子质量比CO2的大，则CS2的范德华力比CO2的大。故，CS2的沸点比CO2的高，所以常温下CO2是气体，CS2是液体。 高中化学 ⑴ 范德华力对物质熔、沸点的影响 结论： 结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大， 熔、沸点越高。 分子 相对分子质量 分子的极性 熔点/℃ 沸点/℃ N2 28 非极性 -210.00 -195.81 CO 28 极性 -205.05 -191.49 结论： 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，熔、沸点越高。 单质 相对分子质量 熔点/℃ 沸点/℃ F2 38 -219.6 -188.1 Cl2 71 -101 -34.6 Br2 160 -7.2 58.78 I2 254 113.5 184.4 单质 相对分子质量 沸点/℃ 正戊烷 72 36.1 异戊烷 72 28 新戊烷 72 10 结论： 在同分异构体中，支链数越多、越分散,分子间范德华力越弱，熔、沸点就越低。 高中化学 预测：对于同一主族非金属元素氢化物而言，结构 相似，从上到下，相对分子质量逐渐增大， 范德华力逐渐增大，熔沸点逐渐升高。 在HF、H2O、NH3分子间存在除范德华力之外的其他作用。这种作用力就是氢键。 -150 -125 -100 -75 -50 -25 0 25 50 75 100 2 3 4 5 × × × × CH4 SiH4 GeH4 SnH4 NH3 PH3 AsH3 SbH3 HF HCl HBr HI H2O H2S H2Se H2Te 沸点/℃ 周期 一些氢化物的沸点 预测： 第IVA族~第VIIA族同主族元素的氢化物沸点相对大小? 在左图HF、H2O、NH3沸点出现反常，为什么？ 高中化学 氢键是一种特殊的分子间作用力，它是由已经与电负性很大的原子（N、O、F） 形成共价键的氢原子，与另一电负性很大的原子（N、O、F）之间的作用力。 概念： 本质： 分子间的一种静电作用 特点： ①氢键不属于化学键：化学键>氢键>范德华力。 ②分子有氢键就一定有范德华力，有范德华力不一定有氢键。 ③与氢原子形成氢键时，电负性越大，氢键越强。 ④分子间氢键会使物质熔、沸点增加。 ⑤氢键具有一定的方向性和饱和性。 2.氢键 类型 化学键 范德华力 氢键 强度 一般 100~600kJ•mol－1 一般 2~20kJ•mol－1 一般不超过40kJ•mol－1， 比范德华力大些 高中化学 2. 氢键 饱和性：每一个X—H只能与一个Y原子形成氢键，因为H原子半径很小，再有一个原子接近时，会受到X原子电子云的排斥。 方向性：X—H···Y—三个原子一般在同一方向上。因为在这样的方向上成键两原子电子云之间排斥力最小，形成的氢键最强，体系最稳定。 高中化学 2.氢键 无内层电子，几乎成为“裸露”的质子 电负性大，半径小 氢键 δ＋ δ＋ δ－ δ－ O H H … 表示方法： O— H … O — N— H … N — F— H … F — X— H … Y — “ … ”表示氢键，“—”表示共价键 O H H 高中化学 氢键 键能/kJ·mol－1 键长/pm 例子 F—H···F 28 255 (HF)n O—H···O 19 276 冰、H2O2 O—H···O 26 266 CH3OH、C2H5OH O—H···O 29 ？ (HCOOH)2 O—H···O 34 ？ (CH3COOH)2 N—H···F 21 268 NH4F N—H···N 5.4 338 NH3 请推测键能与键长的关系： 高中化学 3.氢键对物质熔沸点的影响 分子间存在氢键，加强了分子间结合力，物质在熔化或汽化时，除需破坏范德华力外，还需破坏分子间氢键，消耗更多能量，所以存在分子间氢键的物质一般熔、沸点高。 -150 -125 -100 -75 -50 -25 0 25 50 75 100 2 3 4 5 × × × × CH4 SiH4 GeH4 SnH4 NH3 PH3 AsH3 SbH3 HF HCl HBr HI H2O H2S H2Se H2Te 沸点/℃ 周期 一些氢化物的沸点 ⑵ 沸点H2O、HF、NH3沸点依次降低的原因： ⑴ H2O、HF、NH3沸点反常高的原因： 沸点与氢键的强弱和数目有关: 单个氢键键能(HF)n＞H2O＞(NH3)n； 平均每个分子中含氢键数：水中2个，(HF)n和(NH3)n只有1个，所以，气化要克服氢键总键能分别是2·(H2O)n＞(HF)n＞(NH3)n 高中化学 当堂检测： 乙醇和甲醚互为同分异构体，相对分子质量相同，为什么沸点相差这么多？ 物质 沸点/℃ 乙醇(CH3CH2OH) 78.3 甲醚(CH3OCH3) -24.9 CH3CH2—O CH2CH3 H ····H—O 高中化学 ⑶ ②分子内氢键(不属于分子间作用力) ① 分子间氢键(属于分子间作用力) 邻羟基苯甲醛 对羟基苯甲醛 沸点：分子间氢键>分子内氢键 熔点115 ℃ 沸点246.6℃ 熔点2 ℃ 沸点196.5℃ 3.氢键对物质熔沸点的影响 对羟基苯甲醛形成分子间氢键，沸腾时需破坏氢键；邻羟基苯甲醛形成分子内氢键，不能形成分子间氢键，沸腾时只需破坏范德华力。强度：氢键＞范德华力 高中化学 4.生物大分子中的氢键 生命体中许多大分子内也存在氢键，且对生命物质的高级结构和生物活性具有重要意义。如，氢键是蛋白质具有生物活性的高级结构的重要原因，DNA双螺旋的两个螺旋链也是通过氢键相互结合的。 高中化学 比较下列化合物的沸点，前者低于后者的是(　　) A. 乙醇与氯乙烷 B. 邻羟基苯甲酸与对羟基苯甲酸 C. 对羟基苯甲醇与邻羟基苯甲醇 D. H2O与H2Te B 当堂检测： 高中化学 $$