2.3.2 分子间的作用力+分子的手性 课件 2025-2026学年高二上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（范德华力、氢键）、物质溶解性及分子手性，通过“下雪不冷化雪冷”等生活现象导入，结合反应式与能量变化分析物理、化学变化差异，搭建从化学键到分子间作用力的学习支架。 其亮点在于以问题驱动（如HF沸点反常）、实验探究（碘的溶解性实验）及数据表格对比，培养科学思维与探究能力。课堂小结表格清晰对比化学键、范德华力、氢键差异，分子手性联系药物合成体现化学观念。学生能深化结构决定性质认知，教师可依托丰富素材提升教学效率。

第二章 分子结构与性质 第三节 分子结构与物质的性质 第2课时 分子间的作用力 分子的手性 下雪不冷，化雪冷；水变成水蒸气(100℃)；3000℃时，水会分解生成氢气和氧气。这说明了什么？ 2H2O(l) = 2H2(g)+O2(g) H2O(s)=H2O(l) H2O(l)=H2O(g) 冰融化\水沸腾发生的是物理变化，水的分解发生的是化学变化。 冰融化\水沸腾和分解都需要吸收能量用于破坏微粒间的作用力。 冰融化\水沸腾破坏的是分子间的某种作用力，而水的分解是分子内H—O共价键被破坏。 冰融化\水沸腾的温度远比水分解的温度低，说明这种分子间作用力很弱。比化学键的键能小。 ∆H>0 ∆H>0 范德华（van der Waals）是最早研究分子间普遍存在作用力(把分子聚集在一起的作用力)的科学家，因而把这类分子间作用力称为范德华力。 1.范德华力 概念： 范德华(1837-1923)：荷兰物理学家，最早研究分子间普遍存在作用力。1910年因研究气态和液态方程获诺贝尔物理学奖。 本质： 分子间的一种静电作用 特点： ①广泛存在于分子之间 ②只有分子充分接近时才能体现 ③范德华力一般没有方向性和饱和性。只要分子周围空间允许，总是尽可能多的吸引其他分子。 ④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 任务一 范德华力及其对物质性质的影响 1.范德华力 存在： ①大多数共价化合物(原子间以共价键相互连接,按一定结合方式形成分子)分子之间有分子间作用力,例如：CO2、HI、H2SO4、AlCl3、各种有机化合物等。 ②大多数非金属单质：例如：H2、P4、S8、C60等。 ③各种稀有气体(单原子分子)：例如Ar、Kr等。 注意：离子化合物和金属单质不存在分子间作用力；金刚石(C)、单质硅(Si)、二氧化硅（SiO2)等原子晶体，内部只有共价键，不存在分子；石墨层与层之间存在分子间作用力。 化学键 分子间作用力 分子间作用力 化学键 分子间作用力 任务一 范德华力及其对物质性质的影响 任务一 范德华力及其对物质性质的影响 为什么范德华力：HI＞HBr＞HCl? 组成结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越大。 为什么范德华力：CO＞Ar? CO是极性分子，Ar是非极性分子，相对分子质量相同或相近时极性越大，范德华力越大。 分子 Ar CO HI HBr HCl 相对分子质量 40 28 128.5 81.5 36.5 范德华力(kJ/mol) 8.50 8.75 26.00 23.11 21.14 某些分子间的范德华力 1.范德华力 影响因素： 2.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，一般来说，支链数越多、越分散,分子间范德华力越弱，熔、沸点就越低。 任务一 范德华力及其对物质性质的影响 键能大小影响分子的热稳定性, 范德华力的大小影响物质的熔、沸点。 问题：对于同一主族非金属元素氢化物而言，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。而HF、H2O、NH3却出现反常，为什么？ 在HF、H2O、NH3分子间还存在除范德华力之外的其他作用。 -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 任务一 范德华力及其对物质性质的影响 除范德华力之外的另一种特殊的分子间作用力——氢键。 以H2O为例，沸点反常的原因如下 在水分子的O－H中，共用电子对强烈地偏向O，使 H 几乎成为“裸露”的质子，显正电性。 它能与另一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。 任务二 氢键及其对物质性质的影响 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、沸点大大增加。 ⑤氢键具有一定的方向性和饱和性。 1.氢键 任务二 氢键及其对物质性质的影响 饱和性：每一个X—H只能与一个Y原子形成氢键，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。 方向性：X—H···Y—三个原子一般在同一方向上。原因是在这样的方向上成键两原子电子云之间的排斥力最小，形成的氢键最强，体系最稳定。 1.氢键 任务二 氢键及其对物质性质的影响 任务二 氢键及其对物质性质的影响 δ+ δ- δ+ δ- δ+ δ+ ∙ ∙ ∙ 电负性大，半径小 无内层电子，几乎成为“裸露”的质子，有空轨道 H—O键极性很强 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。 哪些分子之间可以形成氢键？ H2O HF NH3 H2O HF NH3 如何表示氢键？ 形成条件 任务二 氢键及其对物质性质的影响 δ+ X H 共价键 δ- ··· 氢键 Y δ- ① X、Y为N、O、F ② X、Y可以相同，也可以不同 表示方法 名称 熔点/℃ 沸点/℃ 邻羟基苯甲醛 2 196.5 对羟基苯甲醛 115 250 邻羟基苯甲醛和对羟基苯甲醛的熔点和沸点 【思考与讨论】为什么邻羟基苯甲醛和对羟基苯甲醛熔、沸点不同？ 邻羟基苯甲醛 分 子 内 氢 键 分 子 间氢 键 对羟基苯甲醛 探究课堂 问题：为什么冰的密度比液态水小，在4℃时水的密度最大？ 冰中一个水分子 周围有4个水分子 冰的结构 冰融化，分子间空隙减小 冰晶体中，每个水分子周围有4个紧邻的水分子。氢键(具有方向性)的存在使四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引。这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙。所以冰的密度比液态水小。 当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的空隙减小，密度反而增大，超过4℃时，由于热运动加剧，分子间距离增大，密度渐渐减小。 2.氢键对物质密度的影响 任务二 氢键及其对物质性质的影响 3.氢键对物质熔沸点的影响 分子间存在氢键时，大大地加强了分子间的结合力，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，消耗更多的能量，所以存在分子间氢键的物质一般具有较高的熔、沸点。 -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 沸点H2O、HF、NH3沸点依次降低的原因： H2O、HF、NH3沸点反常高的原因： 物质的沸点与氢键的强弱和数目有关:单个氢键的键能是(HF)n＞H2O＞(NH3)n，平均每个分子含氢键数：水中2个，(HF)n和(NH3)n只有1个，气化要克服的氢键的总键能是(H2O)nX2＞(HF)n＞(NH3)n 任务二 氢键及其对物质性质的影响 种类： 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 分子内氢键可以使分子更稳定。且分子内氢键会削弱分子间氢键形成，故一般熔沸点较低。 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 任务二 氢键及其对物质性质的影响 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，而且对生命物质的高级结构和生物活性具有重要的意义。例如，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。 任务二 氢键及其对物质性质的影响 任务三 物质溶解性 【思考与讨论】1、下列分子哪些是极性分子，哪些是非极性分子？ NH3 H2O CCl4 蔗糖 萘 I2 2、蔗糖和氨易溶于水，而萘和碘却易溶于四氯化碳，为什么？ 极性分子 非极性分子 三、物质溶解性影响因素 碘单质参与发生反应 ，I2 在与I-反应生产I3- ，溶解度增大。 加入 CCl4 加入 KI 溶液 振荡 振荡 I2 + I－I3－ 实验结论： I2 (非极性)在 CCl4 (非极性)中溶解性比在水(极性)中好。 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：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；在碘水溶液中加入约1 ml CCl4，振荡试管，观察碘被CCl4萃取；再向试管里加入1 ml 浓碘化钾(KI）水溶液，振荡试管，观察溶液颜色变化。 实验现象： 任务三 物质溶解性 1.“相似相溶”规律 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。 2.影响物质溶解性的因素 a.分子的结构 b.氢键 溶剂和溶质之间形成氢键，溶解度会增大。 c.发生化学反应 d.温度、压强 任务三 物质溶解性 气体的溶解度（气体的压强为1.01×105 Pa，温度为293K，在100 g水中的溶解度） 水是极性溶剂，根据“相似相溶”，非极性溶质在水中的溶解度不大。 问题：CO2、Cl2是非极性分子，为什么在水中具有较好的溶解度？ 如果溶质与水发生化学反应,可增大其溶解度。 问题：为什么红框里气体在水中的溶解度极小？ 任务三 物质溶解性 气体的溶解度（气体的压强为1.01×105 Pa，温度为293K，在100 g水中的溶解度） SO2是极性分子，且SO2能与水反应。 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。 问题：为什么SO2、NH3在水中有很大的溶解度？ 任务三 物质溶解性 补充：表面活性剂和细胞膜 表面活性剂在水中会形成亲水基团向外，疏水基团向内的胶束，由于油渍等污垢是疏水的，会被包裹在胶束内腔，在摩擦力的作用下油渍脱离，达到去污目的。 ②什么是单分子膜？双分子膜？举例说明。 ③为什么双分子膜以头向外而尾向内的方向排列？ 表面活性剂分散在水表面形成一层疏水基团朝空气的单分子层。细胞和细胞膜是双分子膜，由大量两性分子组装而成。 细胞膜两侧都是水溶液，水是极性分子，而构成膜两性分子的头基是极性基团而尾基是非极性基团 。 ①简要回答表面活性剂的去污原理。 任务三 物质溶解性 为什么需要用乙醚来提取青蒿素，用水不可以呢？ 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。 CH3CH2-O-CH2CH3 青蒿素 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！ 乙醚 探究课堂 任务四 分子的手性 两个分子互为镜像，但不能相互叠合。 思考这两个分子能叠合吗？ 四、分子的手性 1、手性异构体(或对映异构) 三维空间里不能重叠。 完全相同的组成和原子排列的一对分子 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 同一个碳原子上连有四个不同的原子（基团），该碳原子称为手性碳原子，含有手性碳原子的分子具有手性异构体。 绕轴旋转 能叠合 绕轴旋转 不能叠合 同种分子 手性异构体 任务四 分子的手性 任务四 分子的手性 3、手性碳原子的判断方法 手性碳原子 示例 一碳四不同 ① 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﹡。 ② 手性碳原子一定是饱和碳原子。 4.手性分子的判断 判断方法：有机物分子中是否存在手性碳原子。如果有一个手性碳原子,则该有机物分子就是手性分子，具有手性异构体。含有两个手性碳原子的有机物分子不一定是手性分子。 例如： 手性碳原子 HOOC—CH—CH3 OH ﹡ 任务四 分子的手性 (1) 合成手性药物 如日常用于消炎杀菌的氧氟沙星、治疗冠心病的氨氯地平等都是手性药物。 手性分子在生命科学和药物生产方面有广泛的应用。 按照获得2001年诺贝尔化学奖的三位科学家用手性催化剂生产手性药物的合成方法，可以只得到或主要得到一种手性分子，这种独特的合成方法称为手性合成。手性催化剂只催化或者主要催化一种手性分子的合成。 任务四 分子的手性 手性分子的应用 (2) 合成手性催化剂 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 不产生不匹配的手性产物 合成匹配的手性产物 任务四 分子的手性 手性分子的应用 6、根据“相似相溶”规律和实际经验，下列叙述不正确的是（ ） A、卤化氢易溶于水，也易溶于CCl4 B、白磷(P4)易溶于CS2，但难溶于水 C、碘易溶于苯，微溶于水 D、NaCl易溶于水，难溶于CCl4 A 学习评价 7、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 C 学习评价 8、已知O3的空间结构为V形，分子中正电中心和负电中心不重合，则下列关于O3和O2在水中的溶解度的叙述正确的是（ ） A、O3在水中的溶解度和O2的一样 B、O3在水中的溶解度比O2的小 C、O3在水中的溶解度比O2的大 D、无法比较 C 学习评价 化学键 范德华力 氢键 存在范围 分子内，原子间 分子之间 分子之间 作用力强弱 较强 比化学键的键能小1～2个数量级 比化学键的键能小1～2个数量级 对物质性质的影响 主要影响 化学性质 主要影响物理性质 (如熔、沸点) 主要影响物理性质 (如熔、沸点) 课堂小结 9．下列叙述不正确的是（ ） A．元素电负性的大小不但影响形成物质的化学性质，还影响其物理性质 B．手性分子发生化学变化后手性可能消失 C．氢键的存在可能使物质的熔沸点降低 D．气体单质中一定存在σ键，可能存在π键 D 学习评价 10、下列说法不正确的是( ) A、 HClO、H2CO3、HNO3、HClO4的酸性依次增强 B、苹果酸 含有1个手性碳原子 C、HCl、NH3、C2H5OH均易溶于水的原因之一是与H2O分子均形成氢键 D、以极性键结合的分子不一定是极性分子 C 学习评价 11、（双选）下列对分子的性质的解释，错误的是( ) A、HF易溶于水，是因为HF与水分子间形成氢键 B、 分子中只含有2个手性碳原子 C、次磷酸(H3PO2)与足量的NaOH溶液反应生成NaH2PO2，可知H3PO2是一元酸 D、根据物质的溶解性“相似相溶“原理，可以用酒精提取碘水中的碘 BD 学习评价 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 Lavf59.16.100 Bilibili VXCode Swarm Transcoder v0.2.30(gap_fixed:False) $