2.3.2分子间的作用力 课件-2025-2026学年高二下学期化学人教版选择性必修2

该高中化学课件聚焦分子间作用力，系统讲解范德华力、氢键、溶解性及分子手性等核心知识，通过“熔沸点差异”问题导入，以表格对比（如HI、HBr、HCl的范德华力数据）、思考讨论（CO与N₂极性影响）为支架，衔接分子结构与性质的关联，帮助学生构建知识脉络。 其亮点在于融合科学思维与科学探究，通过碘的溶解性实验（非极性分子易溶于非极性溶剂）、高考真题（如H₂O与CH₃OH沸点比较）强化应用，以“结构决定性质”化学观念统领，采用问题驱动和归纳总结，助力学生提升证据推理能力，也为教师提供系统教学素材和高效教学支架。

第二章 分子结构与性质 第三节 分子结构与物质的性质 第二课时 分子间的作用力 学习目标 1.认识分子间存在相互作用，知道范德华力和氢键是两种常见的分子间作用力。 2.了解分子内氢键和分子内氢键在自然界中的广泛存在及重要作用。 研究表明分子之间普遍存在着相互作用力，而荷兰物理学家范德华是最早研究这种作用力的科学家，因而把这种分子间作用力称为范德华力。 定义： 分子间存在着一种把分子聚集在一起的作用力，叫范德华力。 一、范德华力 ①范德华力很弱,约比化学键键能小1-2个数量级。 ②分子之间都存在范德华力。 ③只有分子充分接近时才有范德华力。 ④范德华力没有饱和性和方向性。 【注意】 微粒间 作用力 能量 kJ·mol -1 化学键 100 - 600 范德华力 2 - 20 思考讨论 HI、HBr、HCl都是由分子构成的物质，分子之间范德华力有什么变化规律，与什么因素有关？ 分子 HI HBr HCl 相对分子质量 128 81 36.5 范德华力(kJ·mol-1) 26.00 23.11 21.14 一般地，组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大。 如范德华力：HCl< HBr < HI 思考讨论 2、CO和N2相对分子质量相同，为什么CO的范德华力大呢？ 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CO为极性分子，N2为非极性分子，范德华力：CO>N2。 分子 相对分子质量 分子的极性 范德华力(kJ·mol-1) CO 28 极性 8.75 N2 28 非极性 8.50 3、正戊烷、异戊烷、新戊烷的相对分子质量相同，为什么熔沸点不同呢？ 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 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 思考讨论 范德华力减弱 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 请解释原因：F2、Cl2、Br2、I2 的熔沸点越来越高 原因：组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高 第ⅣA族的氢化物熔沸点如图所示，第ⅤA、ⅥA、ⅦA族的氢化物熔沸点变化规律为何不同？ 2 3 4 5 -150 -125 -100 -75 -50 -25 0 25 50 75 100 × × × × HI CH4 SiH4 PH3 GeH4 SnH4 NH3 AsH3 SbH3 HF HCl HBr H2O H2S H2Se H2Te 沸点/℃ 周期 IVA-VIIA氢化物的沸点 思考讨论 说明在HF、H2O、NH3分子间还存在除范德华力之外的其他作用． 在水分子的O-H中，共用电子对强烈的偏向O，使得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。 二. 氢键 1.形成条件： 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。 2.表示方法： 用X—H···Y —表示 ①“—”表示共价键，“···”表示氢键 ②X、Y为N、O、F。即含有N—H键、O—H键、F—H键中的一种 ③X、Y可以相同，也可以不同。 3.氢键的特点： （1）方向性：X－H···Y尽可能在同一条直线上 饱和性：一个X－H只能和一个Y原子结合 一个水分子周围与另外四个水分子以氢键结合 3.氢键的特点： （2）饱和性：一个X－H只能和一个Y原子结合。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 注意：1mol水中存在2mol氢键 注意：氢键不是化学键， 氢键是除范德华力之外的另一种特殊的分子间作用力。 类型 范德华力 氢键 化学键 强度（kJ/mol） 一般是2~20 一般不超过40 一般是100~600 4.氢键的强弱： 强度：化学键 > 氢键 > 范德华力 相近的分子间一般都有范德华力，但不一定有氢键。 氢键的牢固程度也可以用键能来表示 如：F原子电负性最大，因而F-H…F是最强的氢键 X—H···Y的强弱，与X和Y的电负性有关。 电负性越大，氢键越强。 5、氢键的对物质性质的影响 ① 分子间氢键使物质熔、沸点升高 ②溶质分子与溶剂分子间能形成氢键，则能大大提高溶质的溶解度 ③对水的性质的影响 b.水结冰时，体积膨胀，密度降低。 a.氢键使水分子沸点反常的高 c.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。 在水蒸气中：水以单个的H2O分子形式存在；无氢键。 液态水中：除了含有简单H2O外，还含有通过氢键联结在一起的缔合分子(H2O)2、(H2O)3……(H2O)n等。 在固态水(冰)中：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。 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。 生物大分子中的氢键 科学 技术 社会 实验证实，氢键不仅存在于分子之间，也存在于分子内。 分子内氢键 分子间氢键 分子间氢键使物质熔、沸点升高。 分子内氢键使物质的沸点和熔点降低。 注意：一旦分子内氢键形成，分子间氢键就无法形成了。反而降低了分子的沸点。 作用力类型 范德华力 氢键 共价键 作用微粒 分子 H与N、O、F 原子 强度比较 共价键＞氢键＞范德华力 影响因素 组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大 形成氢键元素的电负性 原子半径 对性质 的影响 影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质 分子间氢键使熔、沸点升高，溶解度增大 键能越大，稳定性越强（主要影响化学性质） 归纳小结：范德华力、氢键、共价键的对比 沸点H2O、HF、NH3沸点依次降低的原因 已知固态H2O、HF、NH3的氢键键能和结构如下： 单个氢键的键能是(HF)n＞冰＞(NH3)n， 而平均每个分子含氢键数：冰中2个，(HF)n和(NH3)n只有1个，气化要克服的氢键的总键能是冰＞(HF)n＞(NH3)n 【问题与讨论】 气体 溶解度/g 气体 溶解度/g 乙炔 0.117 乙烯 0.0149 氨气 52.9 氢气 0.00016 二氧化碳 0.169 甲烷 0.0023 一氧化碳 0.0028 氮气 0.0019 氯气 0.729 氧气 0.0043 乙烷 0.0062 二氧化硫 11.28 气体的溶解度（气体的压强为1.01×105 Pa，温度为293 K，在100 g水中的溶解度） 分析表格，你能得到哪些影响气体的溶解度的因素？ 2. 水是极性分子，氢气、甲烷、氮气、氧气都是非极性分子。它们在水中的溶解度不大。 1. 外界因素：如温度、压强。 资料卡片 教材：P60 气体 溶解度/g 气体 溶解度/g 乙炔 0.117 乙烯 0.0149 氨气 52.9 氢气 0.00016 二氧化碳 0.169 甲烷 0.0023 一氧化碳 0.0028 氮气 0.0019 氯气 0.729 氧气 0.0043 乙烷 0.0062 二氧化硫 11.28 气体的溶解度（气体的压强为1.01×105 Pa，温度为293 K，在100 g水中的溶解度） 分析表格，你能得到哪些影响气体的溶解度的因素？ 4. 氨气、水都是极性分子，且能形成氢键，在水中的溶解度很大。 3. 氯气，二氧化碳虽然也是非极性分子，但能与水反应，所以比其他非极性分子在水中的溶解度大一点。 在该表中，氨气溶解度最高。NH3是极性分子，NH3和H2O发生反应， 且NH3分子和H2O分子间能形成氢键 资料卡片 教材：P60 (1)外界因素：主要有温度、压强等。 物质相互溶解的性质十分复杂，受许多因素影响。 固体溶解度主要受温度影响，大多数固体溶解度随温度升高而增大[Ca(OH)2例外]。 气体溶解度随温度升高而减小，随压强的增大而增大。 1.影响物质溶解性的因素 三、溶解性 1.影响物质溶解性的因素 三、溶解性 (2)影响物质溶解性的结构因素 ①“相似相溶”——极性相似相溶 注意： 这是一条经验规律，有不符合规律的情况：如CO、NO等极性分子均难溶于水；不少盐类(如AgCl、PbSO4、BaCO3等)也难溶于水；H2、N2难溶于水也难溶于苯等。 如：CCl4是非极性分子，是非极性溶剂；而H2O是极性分子，是极性溶剂。 I2是非极性分子，所以易溶于CCl4而难溶于水。 盐类(NaCl等)这些离子化合物可看做是极性最强的,它们易溶于水而不溶于CCl4等非极性溶剂。 乙醇CH3CH2OH分子中的－OH与水分子的－OH相近，因而乙醇与水能互溶；而戊醇CH3CH2CH2CH2CH2OH中的烃基较大，其中的－OH跟水分子的－OH相似因素小得多了，因而它大水中的溶解度明显减小。 ②“相似相溶”——结构相似相溶 溶质和溶剂的分子结构相似程度越大，其溶解性越大。 ①氢键的作用 (3)其他因素 ②溶质与溶剂发生反应 若溶剂和溶质之间有氢键，则氢键作用力越大，溶解性越好。 如果溶质与水发生化学反应，则可增大其溶解度。 1.影响物质溶解性的因素 三、溶解性 1.比较NH3和CH4在水中的溶解度。怎样用“相似相溶”规律理解它们的溶解度不同？ NH3分子在水中的溶解： 相似相溶：NH3分子和H2O分子都是极性分子， 氢 键：NH3分子与H2O分子之间形成氢键，促进了NH3的溶解。 反 应：部分NH3分子与H2O分子反应生成NH3·H2O，促进了NH3的溶解。 CH4分子在水中的溶解： 相似相溶：CH4是非极性分子，难溶于极性溶剂水中。 思考与讨论： 2.为什么在日常生活中用有机溶剂(如乙酸乙酯)溶解油漆而不用水？ 油漆的主要成分 乙酸乙酯、苯、甲苯等有机溶剂 非极性或极性很小分子 思考与讨论： (3)在一个小试管里放入一小粒碘晶体，加入约5 mL蒸馏水，观察碘在水中的溶解性（若有不溶的碘，可将碘水溶液倾倒在另一个试管里继续下面的实验）。在碘水溶液中加入约1 mL四氯化碳（CCl4），振荡试管，观察碘被四氯化碳萃取，形成紫红色的碘的四氯化碳溶液。再向试管里加入1 mL浓碘化钾（KI）水溶液，振荡试管，溶液紫色变浅，这是由于在水溶液里可发生如下反应：I2＋I－ ⇌I3－。实验表明碘在纯水还是在四氯化碳中溶解性较好？为什么？ 思考与讨论： 加入 CCl4 加入 KI 溶液 振荡 振荡 实验现象 I2 溶于水中 溶液呈黄色 溶液分层，下层 溶液呈紫红色 溶液分层、下层溶液紫红色变浅 实验表明：碘在四氯化碳溶液中的溶解性较好。这是因为碘和四氯化碳都是非极性分子，非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，而水是极性分子。 当反应I2＋I－ ⇌I3－发生后， 盐KI3具有很强的极性，易溶于水，难溶于四氯化碳。 分子极性角度：青蒿素和乙醚的极性小，所以青蒿素在水中的溶解度小， 在乙醚中的溶解度大。 分子结构角度：青蒿素中含有醚键，乙醚中也有醚键。 相似相溶！ CH3CH2—O—CH2CH3 为什么需要用乙醚来提取青蒿素，用水不可以呢？ 青蒿素 思考讨论 目标二 分子的手性 试一试：是否重合？ CHFClBr 绕轴旋转 不能叠合 目标二 分子的手性 1.概念 三维空间里不能重叠。 完全相同的组成和原子排列 如同左右手一样互为镜像 有手性异构体的分子 (2)手性分子 (1)手性异构体 四、分子的手性 当碳原子连接4 个不同的原子或基团时，该碳原子称为手性碳原子，标记为﹡。 手性碳原子一定是饱和碳原子。 HOOC—CH—CH3 OH ﹡ (3)手性碳原子 具有手性碳原子的有机物具有光学活性 手性分子的用途 合成手性药物 (2) 合成手性催化剂 当一个碳原子连接四个不同的原子或基团时，该碳原子叫“手性碳原子”。下列化合物中含有2个手性碳原子的是 A. B. C. D. √ 范德华力对物质性质的影响 范德华力影响的主要是物质的熔、沸点等物理性质，与物质的稳定性无关。 (1)组成和结构相似的分子构成的物质，看相对分子质量。 相对分子质量越大 范德华力越大 物质的熔、沸点越高。 (2)互为同分异构体的有机物分子，支链越多，分子对称性越强，范德华力越小，物质的熔、沸点越低。例如，沸点：新戊烷<异戊烷<正戊烷。 (3)相对分子质量相近的物质，看分子极性。 分子的极性越大 范德华力越大 物质的熔、沸点越高 归纳总结1 物质溶解性的判断依据 (1)依据分子极性的“相似相溶”规律：非极性溶质一般易溶于非极性溶剂，极性溶质易溶于极性溶剂。 (2)依据溶质与溶剂分子结构的相似程度：相似程度越大，其溶解度越大。 (3)依据溶质和溶剂间的作用力：若溶质与溶剂间存在氢键，则溶质在溶剂中的溶解度增大。 (4)依据溶质与溶剂间是否反应：若溶质和溶剂间发生反应，可以增大溶质的溶解度。如I2易溶于KI溶液。 归纳总结2 手性分子、手性碳原子的判断 (1)手性分子的判断 ①观察法：观察分子与其镜像是否重合，若不重合，说明是手性分子。 ②判断手性碳原子：若有机物分子中存在手性碳原子，则该分子为手性分子。 (2)手性碳原子的判断 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。 归纳总结3 高考链接 [2021全国甲卷] 甲醇的沸点(64.7℃)介于水(100℃)和甲硫醇(CH3SH，7.6℃)之间，其原因是 。 [2021全国乙卷] NH3的沸点比PH3的 ，原因是 。 [2021山东卷] OF2的熔沸点 (填“高于”或“低于”)Cl2O，原因是 。 [2021广东卷] H2S、CH4、H2O 的沸点由高到低顺序为 。 甲硫醇不能形成分子间氢键，而水和甲醇可形成分子间氢键，且水比甲醇的氢键多。 高 NH3分子间有氢键 低于 二者组成和结构相似，Cl2O相对分子质量更大，范德华力大，熔沸点更高。 H2O>H2S>CH4 1.[2020·浙江7月选考，26(3)]常温下，在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷，原因是_______________________________________________。 乙醇与水形成分子间氢键而氯乙烷不能与水形成氢键 2.[2020·浙江1月选考，26(3)]在常压下，甲醇的沸点(65 ℃)比甲醛的沸点(－19 ℃)高。主要原因是 ___________________。 甲醇分子间存在氢键 高考链接 3.[2018·全国卷Ⅱ，35(3)]如图为S8的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为________________________________。 S8相对分子质量大，分子间范德华力强 4.[2017·全国卷Ⅲ，35(3)]在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)中，所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为 _______________________，原因是________________________________________________________________________________________________________________。 H2O>CH3OH>CO2>H2 H2O与CH3OH均为极性分子，水分子间含氢键比甲醇中多；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 高考链接 5.[2019·全国卷Ⅱ，35(1)]元素As与N同族。预测As的氢化物分子的空间结构为__________，其沸点比NH3的____(填“高”或“低”)，其判断理由是___________________。 6.[2019·全国卷Ⅲ，35(3)节选]苯胺与甲苯( ) 的相对分子质量相近，但苯胺的熔点(－5.9 ℃)、沸点(184.4 ℃)分别高于甲苯的熔点(－95.0 ℃)、沸点(110.6 ℃)，原因是 ______________________。 三角锥形 低 NH3分子间存在氢键 苯胺分子之间存在氢键 高考链接 $