3.4 分子间作用力 分子晶体（第一课时） 教学设计-2024-2025学年高二下学期化学苏教版（2019）选择性必修2

教学设计 课程基本信息 学科 化学 年级 高二 学期 春季 课题 分子间作用力 分子晶体（第一课时） 教学目标 1．从微观角度认识分子间存在相互作用力，能举例说明不同类型分子间作用力的特征和实质。 2．能运用范德华力和氢键解释、预测物质的物理性质，了解分子间作用力对物质熔、沸点的影响。 3．能列举生活中常见物质中存在的氢键，认识氢键在生命活动中扮演的重要角色 教学重难点 教学重点：不同类型分子间作用力的特征和实质 教学难点：能运用范德华力、氢键解释、预测物质的物理性质 教学过程 【创设情境】 将两块外观相似的“冰”（冰块和干冰）投入水中，同学仔细观察、描述并记录现象。 现象：干冰沉入水底，而冰块浮在水面上；干冰表面有大量的气泡产生，且投入干冰的烧杯水面上方有大量白雾产生，冰块表面没有明显现象 【提出问题】 为什么干冰的沸点比冰的沸点要低？而干冰的密度比冰的密度大的原因又是什么？试着从组成微粒，微粒间作用力以及晶体结构的角度进行解释。 【确定探究方案】 干冰和冰均由分子构成，通过分子间作用力形成干冰和冰，由于分子间作用力类型及特点不同，导致了晶体结构不同。从而明晰本节任务为： 一、从组成微粒及微粒间作用力类型分析干冰沸点低于冰的原因（第一课时） 二、从晶体的结构特征分析干冰密度大于冰的原因（第二课时） 【任务一】分析干冰和冰沸点不同的原因 [问题1]干冰和冰由什么微粒聚集而成?微粒间又是通过什么作用力结合成为干冰和冰？ 学生活动：根据已有知识回忆干冰和冰的组成 课堂预设：干冰和冰均由分子聚集而成。推测分子间应该存在着某种作用力，使得分子间通过这种作用力结合成为了分子晶体。 教师点拨：共价分子之间都存在着分子间作用力。常见的分子间作用力有范德华力和氢键。分子间作用力本质上是一种静电作用，它比化学键弱得多。范德华力是一种普遍存在于固体、液体和气体中分子间的作用力。范德华力包含三种不同类型的作用力，电荷分布不均匀的分子之间以其带异号电荷的一端互相吸引，产生的静电作用使分子按一定的取向排列，从而使体系处于比较稳定的状态；电荷分布均匀的分子，由于核外电子的不断运动，使得正负电荷中心瞬时不重合，导致分子的电荷分布不均匀，其带异号电荷的一端也会互相吸引，这样分子间也会产生静电作用力；电荷分布均匀的分子在电荷分布不均匀分子的作用下，导致电荷分布均匀的分子正负电荷中心不重合，其带异号电荷的一端也互相吸引，产生静电作用力。 [问题2]影响范德华力的因素有哪些？范德华力又会影响物质的哪些性质呢？ 学生活动：分析教材77页表3-6，78页表3-7。 课堂预设：范德华力受极性和相对分子质量的影响，分子极性越大，范德华力越强。 相对分子质量越大，范德华力越强。范德华力会影响物质的熔、沸点。 教师点拨：影响范德华力的因素很多，如分子的大小，空间构型，分子中电荷分布是否均匀。一般来说，对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越强，分子极性越大，范德华力越强。 对于由分子构成的物质，范德华力会影响物质的熔、沸点、溶解度等性质。例如在273K，101KPa时，O2在水中的溶解量比N2在水中的溶解量大，就是O2与水分子之间的作用力比N2与水分子之间的作用力大所导致的；烷烃的熔沸点随着相对分子质量的增加而增加，也是由于烷烃分子之间的范德华力增加所造成的。 [问题3]干冰和冰沸点不同只是受范德华力影响吗？ 学生活动：学生根据生活常识进行分析和预测。 课堂预设：根据干冰易升华的性质，干冰的沸点应该比较低。而水的沸点是100℃，比干冰高很多，而且从相对分子质量来看，CO2的相对分子质量比H2O的要大。所以我们推测冰的晶体中应该还有另一种分子间的作用力。 教师点拨：二氧化碳的相对分子质量比水分子的要大，二氧化碳分子之间范德华力应该比水分子要强，但是干冰的沸点却比水的要低。硫化氢与水结构相似，硫化氢在常温下便是气体，而水的沸点却是100摄氏度，远高于硫化氢，这都说明了水分子之间还存在着另一种作用力，而这种作用力就是氢键。氢键这种作用力既可以存在于分子之间，形成分子间氢键，又可以存在于分子内部，形成分子内氢键。而冰晶体中水分子形成的是分子间氢键。 展示冰中水分子形成氢键图片 表格给出冰晶体中的各种作用力数据 表格中所示是冰晶体中的作用力及作用力的强度数据，从表格中数据我们可以看出氢键的键能比化学键小，但比范德华力强，氢键不属于化学键，是除范德华力外的另一种分子间作用力。 引导问题：形成氢键需要具备什么条件？氢键对物质性质又有哪些影响？ 学生活动：学生根据水分子的结构特点进行分析氢键的形成条件。 课堂预设：当H原子与类似O原子电负性较大的原子形成共价键后，由于共用电子对强烈偏离H原子，此时的H原子就可以和其他电负性较大的原子形成氢键。 教师点拨：当H原子与电负性大、半径较小的原子X以共价键结合时，H原子能够跟另外一个电负性大、半径较小的原子Y之间形成氢键，正因如此，与范德华力不同，氢键有饱和性和方向性。氢键通常用X-H…Y表示，其中X和Y代表电负性大而原子半径小的非金属原子，如N、O、F等。氢键与范德华力不同，范德华力一般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。而氢键有饱和性和方向性，一般情况1个H原子只能形成1个氢键，并且形成氢键的三个原子总是尽可能在一条直线。 引导问题：氢键对物质的性质有哪些影响？ 课堂预设：分子间形成氢键会使物质的熔沸点升高 教师点拨：当分子间存在氢键时，会使物质有较高的熔、沸点，如HF的沸点比HCl高，H2O的沸点比H2S高；也会使得物质黏度较大，如甘油、浓硫酸；当溶质和溶剂分子能形成氢键时，也会增大该溶质的溶解度，如NH3极易溶于水，乙醇和水能以任意比例互溶等。 氢键的存在，使得水能以液态形式存在，才有了生命，同时人体中与生命息息相关的蛋白质和核酸中都有氢键的存在。在形成超分子的各种分子间相互作用中，氢键尤为特殊，被成为“超分子化学中的万能相互作用”，由于其具有饱和性和方向性，使得它在超分子自组装过程中起着关键作用。 【课堂小结】 【课堂练习】 练习一：下列关于范德华力影响物质性质的叙述中，正确的是(　　) A．范德华力是决定由分子构成的物质的熔、沸点高低的唯一因素 B．范德华力与物质的性质没有必然的联系 C．范德华力能够影响物质的化学性质和物理性质 D．范德华力仅影响物质的部分物理性质 参考答案：D 练习二：关于氢键的说法正确的是 (　　) A.每一个水分子内含有两个氢键 B.冰、水中都存在氢键 C.分子间形成的氢键使物质的熔点和沸点降低 D.邻羟基苯甲醛的沸点比对羟基苯甲醛的沸点高 参考答案：B 学科网（北京）股份有限公司 $$