2.2 分子结构与物质的性质 第2课时（教学课件）化学沪科版选择性必修2

该高中化学课件聚焦分子间作用力，系统讲解范德华力和氢键的概念、特征及对物质熔沸点、溶解度的影响。通过壁虎细毛与墙体的范德华力现象、冰融化过程的问题链导入，衔接化学键知识，搭建从宏观现象到微观作用力的学习支架。 其亮点在于以数据表格（如卤素单质熔沸点对比）和问题驱动（如HF沸点反常）引导探究，结合科学思维（证据推理）和科学探究与实践（实验分析）。通过邻对羟基苯甲醛熔沸点对比等实例，帮助学生深化微观理解，教师可借助结构化资源提升教学效率。

第2章 分子结构与性质 2.2　 分子结构与物质的性质 第2课时 分子间作用力 沪科版选择性必修2 知识导航 氢键 2 范德华力 1 知识导航 明·学习目标 1.知道范德华力和氢键。 2.理解范德华力对物质熔、沸点的影响。 3.了解分子间氢键和分子内氢键，理解它们对物质熔、沸点的影响。 引·新课导入 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 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 引·新课导入 观察冰融化的过程，思考以下问题 是否为化学变化? 问题1 有没有破坏化学键? 问题3 是否需要吸收能量? 问题2 Q 01 范德华力 范德华力 探·知识奥秘 认识分子间作用力 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 范德华力 探·知识奥秘 范德华力的概念与特征 分子间普遍存在相互作用力，这类分子间的作用力称为范德华力。它使得许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。 范德华力是一种将分子聚集到一起的作用力，无方向性和饱和性，只要分子周围的空间允许，分子总是尽可能多的吸引其他分子。 范德华力 探·知识奥秘 1.范德华力强度很弱，比化学键的键能小1-2个数量级。 分子 HCl HBr HI Ar CO 共价键键能 (kJ ∙ mol−1) 431.8 366 298.7 无 745 范德华力(kJ ∙ mol−1) 21.14 23.11 26.00 8.50 8.75 某些分子的键能和范德华力 2.分子结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大。 3.范德华力的实质是电性引力，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。 范德华力的概念与特征 范德华力 探·知识奥秘 范德华力对物质性质的影响 卤素单质的熔点和沸点 单质 熔点/℃ 沸点/℃ F2 －219.6 －188.1 Cl2 －101 －34.6 Br2 －7.2 58.78 I2 113.5 184.4 F2、Cl2、Br2、I2组成和结构相似， 相对分子质量依次增大， 熔、沸点依次增大。 键能影响分子的热稳定性， 范德华力影响物质的熔、沸点 范德华力 探·知识奥秘 分析表中数据，范德华力的大小有什么特点？ 分子 HI HBr HCl Ar CO 相对分子质量 128 81 36.5 40 28 范德华力(kJ/mol) 26.00 23.11 21.14 8.50 8.75 范德华力：HI＞HBr＞HCl ? ①一般地，组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大。 ②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 范德华力：CO＞Ar ? ③相对分子质量、极性相似的分子，分子的对称性越强，范德华力越弱，如正丁烷＞异丁烷，邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯 归纳总结 析·典型范例 1.下列说法中正确的是 A．分子间作用力越大，分子越稳定 B．分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高 C．相对分子质量越大，其分子间作用力越大 D．分子间只存在范德华力 B 析·典型范例 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 B 02 氢键 氢键 探·知识奥秘 根据范德华力对物质物理性质的影响，试预测第IVA族、第VIA族元素的氢化物的沸点相对大小。 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。 氢键 探·知识奥秘 【思考】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。 氢键 探·知识奥秘 氢键的形成 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 以H2O为例，沸点反常的原因如下 氢键 探·知识奥秘 氢键的概念与表示 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 【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 氢键 探·知识奥秘 氢键 探·知识奥秘 氢键的特征 【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。 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 方向性 A—H…B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 饱和性 每一个A—H只能与一个B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A、B原子电子云的排斥 氢键 探·知识奥秘 ∙∙∙ 180° 水分子间形成以一个水分子为中心的正四面体结构，故每个水分子与相邻四个水分子形成四个氢键，而两个水分子共一个氢键，故1mol水分子可形成2mol氢键。 氢键 探·知识奥秘 氢键的强弱 【问题6】氢键的强弱如何判断？ 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 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 C原子吸引电子能力较弱，一般不形成氢键。 氢键 探·知识奥秘 氢键对物质性质的影响 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 > 氢键 探·知识奥秘 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。 NH3极易溶于水： 甲醇和水互溶： 不仅HF分子间以及NH3分子间存在氢键，使自身熔沸点升高，它们跟水分子之间也存在氢键，使HF、NH3易溶于水。乙醇、乙酸易溶于水也是因为其与水分子间能形成氢键。 氢键对物质性质的影响 氢键 探·知识奥秘 分子内氢键与分子间氢键 实验证实，氢键不仅存在于分子之间，也可以存在于分子之内。 邻羟基苯甲醛(熔点-7 ℃) 对羟基苯甲醛(熔点115 ℃) 分子内氢键 分子间氢键 氢键 探·知识奥秘 邻羟基苯甲醛(熔点-7 ℃) 对羟基苯甲醛(熔点115 ℃) 形成分子内氢键会减弱相邻分子之间的作用力，从而降低熔沸点和溶解度。 形成分子间氢键会使相邻分子之间的作用力更强，从而升高熔沸点和溶解度。 分子内氢键与分子间氢键 氢键 探·知识奥秘 1.影响物质的熔、沸点：分子间氢键使物质熔、沸点升高，例如H2O、NH3、HF等物质的熔沸点反常高，分子内氢键使物质熔、沸点降低，如沸点对羟基苯甲醛 > 邻羟基苯甲醛； 2.影响物质的溶解度：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.影响物质的密度：在冰中水分子间以氢键互相联结，形成相当疏松的晶体，从而在结构中有许多空隙，造成体积膨胀，密度减小。 归纳总结 氢键 探·知识奥秘 生物大分子中的氢键 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。 氢键 探·知识奥秘 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) 归纳总结 氢键 探·知识奥秘 (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。 影响物质溶解性的因素 归纳总结 析·典型范例 1.(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。 … … … 析·典型范例 2. 下列与氢键有关的说法中错误的是（ ） A. 卤化氢中HF沸点较高，是由于HF分子间存在氢键 B. 邻羟基苯甲醛（ ）的熔、沸点比对羟基苯甲醛 （ ）的熔、沸点低 C. 氨水中存在分子间氢键 D. 形成氢键A—H…B—的三个原子总在一条直线上 D 练·技能实战 1.下列说法错误的是 A．非极性分子中可能含有极性键 B．共价键既有饱和性，又有方向性 C．范德华力既没有方向性又没有饱和性 D．双原子分子的化合物不一定是极性分子 D 练·技能实战 2.下列说法不正确的是（    ） A．由于H-O键比H--S键牢固，所以水的熔沸点比H2S高 B．HF的沸点在同族元素的氢化物中出现反常，是因为HF分子间存在氢键 C．F2、Cl2、Br2、I2熔沸点逐渐升高，是因为它们的组成结构相似，分子间的范德华力增大 D．氯化铵固体受热分解既破坏了离子键又破坏了共价键 A 练·技能实战 3.①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 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 感谢 您的聆听 THANKS 沪科版选择性必修2 $