2.3 分子结构与物质的性质 第2课时（表格型教学设计）化学人教版选择性必修2

第三节 分子结构与物质的性质 第2课时 分子间作用力 教学设计 课题 分子间作用力 课型 新授课 教材 选择性必修2第二章第三节第2课时（人教版） 一、教学目标 知识目标 1、通过分析教材中分子结构与性质的关系，能概括范德华力、氢键的形成条件及对物质熔沸点、密度等性质的影响规律。 2、能解释范德华力、氢键强弱比较及物质性质差异的原因。 素养目标 1、宏观辨识与微观探析：从宏观物质熔沸点、密度等性质差异入手，理解微观分子间作用力（范德华力、氢键）的存在及其影响机制。 2、证据推理与模型认知：基于实验数据（如范德华力数值、水蒸气相对分子质量异常）和分子结构模型，推理分子间作用力的类型及强弱规律。 3、科学探究与创新意识：通过对水的异常性质、同分异构体沸点差异的探究，体验“提出问题-分析证据-建立模型”的科学研究过程。 4、科学态度与社会责任：认识分子间作用力理论的建立是科学家不断探索的结果，体会化学理论对解释自然现象的重要价值。 二、教学重难点 教学重点 1、通过数据比较理解相对分子质量和极性对范德华力的影响 2、根据氢键概念解释水的沸点、密度等反常物理性质 3、利用分子结构图区分分子间氢键与分子内氢键的存在形 教学难点 1、从微观角度理解氢键的形成条件及作用本质 2、综合判断范德华力与氢键对物质熔沸点影响的相对强弱 3、区分氢键与化学键的差异并正确认识其作用强度层级 三、教学分析 范德华力与氢键这一节是高中化学从微观粒子间作用视角理解物质物理性质的重要桥梁，它承接了学生此前学习的化学键知识，将作用力的讨论从分子内延伸到分子间，为后续学习晶体结构、溶解性及生物大分子构型等内容奠定基础。学完离子键、共价键后，学生再接触范德华力和氢键，能逐步建立起“作用力强度连续谱”的认知：从强化学键到较弱的范德华力（如表中仅8.50 ），再到介于两者之间的氢键。教材先通过气体液化、水的反常性质等生活事实引发思考，然后依次介绍范德华力的影响因素和氢键的形成条件，逻辑清晰。图2-25至图2-27直观展示了氢键类型差异，特别是邻羟基苯甲醛与对羟基苯甲醛的对比，帮助学生理解分子内氢键如何影响沸点。学生常在区分范德华力与氢键的适用范围时遇到困难，容易误认为所有含的分子都必然形成分子间氢键，而忽视空间结构的影响，也常混淆氢键与化学键的本质区别，需结合具体分子模型反复辨析。 四、学情分析 学生已经学习了化学键的基本概念，了解离子键和共价键的形成及其对物质性质的影响，并通过分子极性和电负性等知识初步认识到原子间相互作用的多样性。在此基础上，本节引入范德华力和氢键这两种分子间作用力，有助于学生从微观角度理解物质熔沸点、状态变化等物理性质的成因。高中生具备一定的抽象思维能力，能够借助模型和图示理解微观粒子间的相互作用，但对“作用力非化学键”的概念仍易混淆。尽管教材通过水的反常性质和缔合分子现象引出氢键，学生可能难以准确区分范德华力与氢键的强弱差异及其来源，尤其对氢键形成的条件（如必须与、、相连的氢）和方向性理解不深。此外，分子内氢键与分子间氢键对物质性质的不同影响，如邻羟基苯甲醛与对羟基苯甲醛沸点差异，容易造成认知冲突，需要借助空间结构想象和对比分析能力，这对学生的微观可视化思维提出了较高要求。 五、教学过程 教学环节 教学内容 设计意图 任务一 范德华力及其对物质性质的影响 活动一 新课导入 【引入】水通电电解/加热至2200℃会发生什么变化？水加热至100℃会发生什么变化？ 根据已有知识和生活常识，我们知道，水加热2200℃或通电电解会发生分解反应，这个过程中化学键断裂，原子重新组合生成新物质，属于化学变化。而加热100℃，水仅仅发生物理变化——蒸发，由液态变为气态，微观状态下，水分子的化学键未断裂，仅仅是分子之间的距离变大。 【讲解】通过状态的变化可知，分子之间也存在某种作用力，它的强度较低，不像化学键那样牢固，但也会对物质的性质产生影响。这就是我们今天要学习的——分子间作用力。 【归纳总结】化学键包括离子键和共价键，属于原子间作用力，影响物质的化学性质，例如：稳定性；分子间作用力包括范德华力和氢键，影响物质的物理性质，例如：熔沸点。从作用力强度上来看，化学键>>氢键>范德华力 活动二 认识范德华力 【问题1】阅读教材P55-56归纳，什么是范德华力？ 【学生活动】阅读教材，归纳共价键极性的微观本质与宏观特征 【学生回答】范德华力概念：范德华力是固体、液体、气体中分子之间普遍存在的一种相互作用力，它使得许多物质能以一定的聚集状态(固态和液态)存在 【教师补充】范德华，又称范德·瓦耳斯，曾任阿姆斯特丹大学教授。对气体和液体的状态方程所作的工作，获得1910年诺贝尔物理学奖 【问题2】阅读教材P55-56归纳，范德华力有什么特征？受哪些因素影响？ 【学生回答】 范德华力的特征：强度极弱（比化学键弱1~2个数量级），无方向性、物饱和性 范德华力的影响因素：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 【问题3】根据表1数据分析：范德华力如何影响物质性质？ 【教学素材】 【学生回答】相对分子质量越大，熔沸点越高 【讲解】组成和结构相似的分子，相对分子质量越大→ 范德华力越大 → 熔、沸点越高 【问题4】根据表2数据分析：范德华力如何影响物质性质？ 【教学素材】 【学生回答】分子极性越大，熔沸点越高 【讲解】相对分子质量相同或相近时，分子极性越大→ 范德华力越大 → 熔、沸点越高 【问题5】根据表3数据分析：范德华力如何影响物质性质？ 【教学素材】 【学生回答】分子的支链数目越多，熔沸点越低 【讲解】有机物中，互为同分异构体的分子，支链越多→ 范德华力越小 → 熔、沸点越低 【问题6】根据你对范德华力的理解，预测CH4、SiH4、GeH4、SnH4、PbH4的熔沸点相对大小 【学生活动】比较CH4、SiH4、GeH4、SnH4、PbH4的相对分子质量，判断范德华力的相对大小，进而分析熔沸点的相对大小 【学生回答】 均为第四主族元素的氢化物组成与结构相似，相对分子质量依次增大 → 范德华力增大 → 熔沸点升高 【对应训练1】下列过程克服了分子间作用力的是 A．氯化钾熔化 B．碳酸氢铵受热分解 C．碘升华 D．氯化钠溶于水 【答案】C 【详解】A．氯化钾属于离子晶体，熔化时破坏离子键， A项不符合题意； B．碳酸氢铵离子晶体，含有离子键和共价键，受热分解生成CO2、H2O、NH3，破坏了离子键和共价键，B项不符合题意； C．碘为分子晶体，升华时破坏分子间作用力，C项符合题意； D．氯化钠溶于水时电离产生钠离子和氯离子，破坏了离子键，D项不符合题意； 答案选C。 【对应训练2】下列关于物质性质的叙述可用范德华力的大小来解释的是 A．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱 B．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高 C．C6H5-OH、H-O-H、C2H5-OH上氢原子的活泼性依次减弱 D．CH3-O-CH3、C2H5OH的沸点逐渐升高 【答案】B 【详解】A．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱是因为、、、键能逐渐减小，不能用范德华力的大小解释，A错误； B．F2、Cl2、Br2、都是由分子构成，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，B正确； C．C6H5-OH、H-O-H、C2H5-OH上氢原子的活泼性依次减弱与键的极性有关，不能用范德华力的大小解释，C错误； D．CH3-O-CH3、C2H5OH的沸点逐渐升高是因为C2H5OH分子间形成了氢键，不能用范德华力的大小来解释，D错误； 故选B。 【对应训练3】石蜡→石蜡蒸气→裂化气”的变化过程中，被破坏的作用力依次是 A．范德华力、范德华力、范德华力 B．范德华力、范德华力、共价键 C．范德华力、共价键、共价键 D．共价键、共价键、共价键 【答案】B 【详解】石蜡→液体石蜡破坏范德华力，液体石蜡→石蜡蒸气破坏范德华力，石蜡蒸气→裂化气破坏共价键，故B符合题意。 答案选B。 【设计意图】通过学生熟悉的水的三态变化实例，直观展示分子间作用力的存在与影响，激发学生对微观作用机制的探究兴趣，为后续学习范德华力与氢键奠定认知基础，增强化学知识与生活实际的联系。 【设计意图】通过典型同族元素单质与同分异构体的对比分析，引导学生从数据中归纳范德华力的影响因素，强化“结构相似，相对分子质量越大，范德华力越强”的规律认知，提升学生从宏观性质推断微观作用的能力。 任务二 氢键及其对物质性质的影响 活动一 认识氢键的形成 【问题7】观察下图中第ⅣA族、第VA族、第ⅥA族、第ⅦA族元素氢化物沸点的相对大小，哪些物质比较特殊？ 【教学素材】 【学生回答】HF、H2O、NH3的相对分子质量是所在主族中最小的，但沸点却反常增大 【讲解】HF、H2O、NH3分子间，除了受范德华力影响，还受到其他作用力影响——氢键 【问题8】阅读教材p57-59，理解什么是氢键？氢键如何形成? 【学生回答】氢键概念：由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性的原子之间的作用力 【讲解】N、O、F原子电负性极强，因此易形成氢键，H2O、NH3、HF等物质较高的沸点都是由于形成了氢键。需要注意的是：氢键不是化学键，是分子间作用力 【问题9】阅读教材p57-59，认识H2O中氢键的形成 【学生活动】画出水分子的结构，标出H、O原子的电性，根据原子结构特点分析水分子的成键特点，理解氢键的形成 【讲解】 氧原子电负性极强且半径较小，H原子无内层电子且有空轨道，因此即使已经形成一个共价键，O原子仍有能力再吸引一个电负性强的原子，这就是氢键形成的原因 【问题10】归纳：氢键的形成条件、表示方法与氢键的本质 【学生回答】 1、氢键的形成条件：电负性大且半径小的原子——N、O、F 2、氢键的表示方法：X-H…Y，“…”表示形成的氢键。氢键的键长一般定义为A—H…B的长度，而非H…B的长度 3、氢键的本质：是一种静电作用，不属于化学键，而是比较强的分子间作用力，因此氢键影响物理性质，而非化学性质 【问题11】氢键具有哪些特征？ 【学生回答】 1、从强度上比较：共价键 >> 氢键 > 范德华力 【讲解】分子间作用力中，氢键的强度大于范德华力，因此，形成分子间氢键的物质熔沸点会显著提升形成氢键的原子电负性越大，氢键的强度就越大 2、氢键具有一定的饱和性和方向性（这一点与范德华力不同） 【讲解】 饱和性：X—H只能和一个Y原子结合； 方向性：如一个水分子的氧原子和另一个分子的氢原子沿该氧原子的一个sp3杂化轨道的方向形成氢键。X—H…Y尽可能在同一条直线上，但形成氢键的三个相关原子不一定在一条直线上，在一条直线上时，能形成较强氢键，通常分子内氢键可形成六元环或五元环。 【问题12】氢键有哪些类型？只要形成氢键，就一定能够提高物质的熔沸点吗？ 【学生回答】氢键可分为分子间氢键与分子内氢键两种，因此，氢键并不一定均提高沸点 【讲解】 分子间氢键可以提高物质的熔沸点，分子内氢键会降低物质的熔沸点，分子间氢键 对沸点的影响能力比分子内氢键更强 【问题13】氢键对物质的性质会产生哪些影响？ 【学生回答】 ①、影响沸点：分子间氢键升高沸点、分子内氢键降低沸点（多存在于邻位有机物中） ②、影响溶解性：溶质与溶剂之间形成氢键，可以增大溶解性（例如：NH3极易溶于水、醇与水互溶） ③、影响物质密度：例如：形成冰时水分子间因形成氢键而排列规整，形成疏松晶体，体积膨胀，密度小 【对应训练1】关于氢键，下列说法正确的是 A．每一个水分子内含有两个氢键 B．冰和干冰中都存在氢键 C．DNA中的碱基互补配对是通过氢键来实现的 D．H2O是一种非常稳定的化合物，是因为水分子间可以形成氢键 【答案】C 【详解】A．水分子内不存在氢键，氢键存在于水分子之间，故A错误； B．干冰为二氧化碳，其中没有氢键，故B错误； C．DNA中的碱基互补配对是通过氢键来实现的，故C正确； D．H2O是一种稳定的化合物，是由于O-H键键能较大的原因，与氢键无关，氢键只影响物质的物理性质，故D错误； 故选C。 【对应训练2】下列化合物分子之间不存在氢键的是 A．CH4 B．NH3 C．H2O D．HF 【答案】A 【详解】氮、氧、氟的电负性较强，故在氨分子、水分子、氟化氢分子间存在氢键；甲烷不能形成氢键； 故选A。 【对应训练3】下列事实不能用氢键解释的是 A．氯气比氯化氢更易液化 B．邻羟基苯甲醛比对羟基苯甲醛的沸点低 C．接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值大于18 D．在冰的晶体中，每个水分子周围紧邻的水分子数目小于12 【答案】A 【详解】A．氯气比氯化氢沸点低，因此容易液化，与氢键无关，A符合题意； B．邻羟基苯甲醛可以形成分子内的氢键，对羟基苯甲醛可以形成分子间的氢键，分子间的氢键对熔沸点的影响大于分子内的氢键对熔沸点的影响，所以邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛，与氢键有关，B不符合题意； C．接近沸点的水蒸气中水分子之间形成聚合体，所以水的相对分子质量测量值大于18，与氢键有关，C不符合题意； D．水分子间存在氢键，由于氢键的方向性而使得水分子周围紧邻的水分子数目小于12，D不符合题意； 答案选A。 【对应训练4】下列现象与氢键有关的是   ①NH3的熔、沸点比第VA族相邻元素的氢化物高； ②小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶； ③冰的密度比液态水的密度小； ④尿素的熔、沸点比醋酸的高； ⑤邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低； ⑥水分子高温下也很稳定。 A．①②③④⑤⑥ B．①②③④⑤ C．④⑤⑥ D．①②③ 【答案】B 【详解】①NH3的熔、沸点比第VA族相邻元素的氢化物PH3高，是因为NH3分子间能形成氢键，从而增大了分子间的作用力； ②小分子的醇、羧酸可以和水分子间形成氢键，所以能与水以任意比互溶； ③冰中水分子与周围的4个水分子间形成氢键，使水分子间的距离增大，所以冰的密度比液态水的密度小； ④尿素分子间能形成氢键，所以尿素的熔、沸点比醋酸的高； ⑤邻羟基苯甲酸能形成分子内的氢键，使分子间的作用力减小，而对羟基苯甲酸分子间能形成氢键，使分子间的作用力增大，所以邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低； ⑥水分子高温下也很稳定，表明水分子内氧、氢原子间的共价键能大； 综合以上分析，①②③④⑤与氢键有关，故选B。 【设计意图】通过沸点反常现象引导学生发现氢键的存在，结合具体物质分析氢键对物理性质的影响，帮助学生理解氢键的特征及其在物质状态、溶解性等方面的作用，形成“结构—作用力—性质”的逻辑链条。 六、课堂小结 七、板书设计 一、范德华力 概念：分子间普遍存在的弱作用力 特征：无方向性、无饱和性 影响因素： 相对分子质量↑ → 范德华力↑ → 熔沸点↑ 分子极性↑ → 范德华力↑ → 熔沸点↑ 支链数↑ → 范德华力↓ → 熔沸点↓ 二、氢键 形成条件：H与N、O、F成键（电负性大、半径小） 表示：X—H…Y 特征：有方向性、饱和性 影响： 分子间氢键 → 沸点↑（如H₂O、NH₃） 分子内氢键 → 沸点↓（如邻羟基苯甲酸） 形成氢键 → 溶解性↑（如NH₃溶于水） 三、强度比较 化学键 >> 氢键 > 范德华力 八、随堂练习 1．下列关于范德华力的叙述正确的是 A．是一种较弱的化学键 B．分子间存在的强于化学键的相互作用 C．直接影响所有物质的熔、沸点 D．稀有气体的分子间存在范德华力 【答案】D 【详解】A．范德华力的实质也是一种电性作用，但是范德华力是分子间较弱的作用力，它不是化学键，故A错误； B．范德华力为电磁力的一种，且范德华力比化学键弱，故B错误； C．范德华力只对分子晶体的熔沸点有影响，故C错误； D．分子间都存在范德华力，则稀有气体原子之间存在范德华力，故D正确； 故选：D。 2．下列说法中正确的是 A．范德华力存在于所有分子之间 B．范德华力是影响所有物质物理性质的因素 C．相对于其他气体来说，是易液化的气体，由此得出范德华力属于强作用力 D．范德华力属于既没有方向性也没有饱和性的静电作用 【答案】D 【详解】A．只有分子间距离很近时才存在范德华力，A错误； B．范德华力只是影响由分子构成的物质的物理性质，B错误； C．范德华力相当于化学键，属于弱作用力，C错误； D．范德华力为分子间作用力，属于既没有方向性也没有饱和性的静电作用，D正确； 故选D。 3．下列物质发生变化时，所克服的粒子间的主要作用力属同种类型的是 A．液态HF与液态HBr分别受热变为气体 B．氯化铵与苯分别受热变为气体 C．氯化钠与氯化氢分别溶解在水中 D．冰融化与水蒸发 【答案】D 【详解】A．液态与液态分别受热变为气体都要破坏分子间作用力，但液态受热变为气体还要破坏氢键，A不合题意； B．氯化铵受热变为气体破坏离子键和共价键；苯受热变为气体破坏分子间作用力，B不合题意； C．氯化钠溶解在水中破坏离子键；氯化氢溶解在水中破坏共价键，C不合题意； D．冰融化与水蒸发都是破坏氢键和分子间作用力，D符合题意； 故选D。 4．下列事实与氢键有关的是 A．水结成冰体积膨胀 B．水加热到很高的温度都难以分解 C．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱 D．CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分子质量增大而升高 【答案】A 【详解】A．氢键具有方向性，氢键的存在迫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，所以水结成冰时，体积增大，当冰刚刚融化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的间隙减小，密度反而增大，故选A； B．水的分解破坏的是化学键，不是氢键，故B不选； C．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性与F、Cl、Br、I的非金属性有关，非金属性越强，其氢化物越稳定，同一主族的元素，非金属性随着原子序数的增加而减小，所以其氢化物的热稳定性逐渐减弱，与氢键无关，故C不选； D．CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分子质量增大而升高与分子间作用力有关，分子间不存在氢键，与氢键无关，故D不选； 故选A。 5．下列关于分子的结构和性质的描述中，正确的是 A．对羟基苯甲酸的熔点比邻羟基苯甲酸的熔点低 B．氨分子间有氢键，故气态氨分子的热稳定性比水蒸气的高 C．碘易溶于浓碘化钾溶液，甲烷难溶于水都可用“相似相溶”原理解释 D．氟的电负性大于氯的电负性，导致三氟乙酸的酸性大于三氯乙酸的酸性 【答案】D 【详解】A．对羟基苯甲酸形成分子间氢键，邻羟基苯甲酸形成分子内氢键，分子间氢键使熔沸点升高，分子内氢键使熔沸点减低，所以对羟基苯甲酸的熔点比邻羟基苯甲酸的熔点高，A错误； B．氨分子间有氢键影响熔沸点，不影响稳定性，稳定性由化学键决定，B错误； C．碘易溶于浓碘化钾溶液，是因为要与碘离子反应生成，甲烷非极性分子难溶于水极性分子用“相似相溶”原理解释，C错误； D．氟原子核氯原子都是吸电子基，由于氟元素的电负性大于氯元素的电负性，三氟乙酸中氟原子的吸电子能力强于氯原子，所以三氟乙酸分子中的极性强于三氯乙酸，羧基电离出氢离子的能力强于三氯乙酸，酸性强于三氯乙酸，D正确； 故选D。 九、教学反思 本节课围绕“分子间作用力”展开教学，以“结构决定性质”为主线，通过生活实例导入，引导学生从宏观现象走向微观机制。总体来看，教学目标基本达成，学生对范德华力与氢键的概念有了初步理解，并能运用其解释物质沸点、溶解性等性质的差异。 在教学过程中，通过对比分析不同物质的熔沸点变化趋势，学生能够归纳出相对分子质量、分子极性等因素对范德华力的影响规律，体现出较好的归纳推理能力。在氢键部分，通过HF、H₂O等典型物质的沸点反常现象，激发学生探究兴趣，并结合结构图示理解氢键的形成条件与特征，多数学生能初步掌握氢键对物质性质的影响机制。 值得反思的是，部分学生对氢键的“方向性”“饱和性”等抽象概念理解仍显困难，尤其是分子内氢键与分子间氢键对沸点的相反影响，容易混淆。今后教学中可增加动态模型演示或动画模拟，帮助学生建立空间想象。此外，在引导学生从“数据”到“规律”再到“机理”的推理过程中，部分学生仍停留在记忆层面，未能形成自主分析能力，需在后续课程中加强探究式学习环节。 总体而言，本节课注重知识结构与逻辑递进，但在学生高阶思维培养与微观概念转化方面仍有提升空间。未来将尝试设计更多真实情境下的探究任务，促进学生从“听懂”到“会用”的跨越。 1 / 2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $