2020_2021学年新教材高中化学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分子的手性课件新人教版选择性必修第二册

1、第二课时第二课时分子间的作用力分子间的作用力分子的手性分子的手性素养目标1.熟悉两种常见的分子间作用力:范德华力和氢键;了解分子内氢键和分子间氢键在自然界中的广泛存在及重要作用,培养宏观辨识与微观探析的核心素养。2.结合实例初步认识分子的手性以及手性分子在生命科学和药物合成中的应用,培养科学态度和社会责任方面的核心素养。知识铺垫必备知识正误判断1.hf、hcl、hbr、hi中,hf沸点较高是因为hf分子间存在氢键;而hcl、hbr、hi的沸点逐渐升高的原因是分子间作用力依次增大。2.分子式为c4h10的丁烷有两种,其结构简式分别是ch3ch2ch2ch3和 ,二者互为同分异构体,其熔、沸点不同

2、(填“相同”或“不同”)。知识铺垫必备知识正误判断1.分子间的作用力(1)范德华力及其对物质性质的影响。知识铺垫必备知识正误判断(2)氢键及其对物质性质的影响。定义:由已经与电负性很大的原子(如n、f、o)形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间产生的作用力。表示方法:氢键通常用xhy表示,“”表示共价键,“”表示形成的氢键。分类:氢键可分为分子间氢键和分子内氢键。氢键对物质性质的影响:氢键主要影响物质的熔、沸点,分子间氢键使物质熔、沸点升高,分子内氢键使物质熔、沸点降低。知识铺垫必备知识正误判断【微思考1】“氢键是一种特殊的共价键,即电负性很大的原子和氢原子形成的共价键”的说法对吗?为

3、什么?提示:该说法不对。氢键不属于化学键,它属于一种较强的分子间作用力,其强度:共价键氢键范德华力。知识铺垫必备知识正误判断(3)溶解性。影响物质溶解性的外界因素主要有温度、压强等。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。如蔗糖和氨易溶于水,难溶于四氯化碳;萘和碘易溶于四氯化碳,难溶于水。氢键:溶剂和溶质之间的氢键作用力越大,溶解性越好(填“越好”或“越差”)。分子结构的相似性:溶质和溶剂的分子结构相似程度越大,其溶解性越好。如乙醇与水互溶,而戊醇在水中的溶解度相对较小。知识铺垫必备知识正误判断2.手性手性异构体:具有完全相同的组成和原子排列的一对分子,如同左

4、手和右手一样互为镜像,却在三维空间里不能重叠,互称手性异构体(或对映异构体)。有手性异构体的分子叫做手性分子。手性分子在生命科学和药物生产方面有广泛的应用。对于手性药物,一个异构体可能是有效的,而另一个异构体可能是无效甚至是有害的。【微思考2】判断一个碳原子是否手性碳原子的关键是什么?提示:分析该碳原子是否连有四个互不相同的原子或基团。知识铺垫必备知识正误判断1.氢键的形成都会使物质的熔、沸点升高。 ()2.氢键是一种特殊的化学键,它广泛存在于自然界中的物质中。()3.hf的沸点较高,是因为hf键的键能很大。()4.ch4难溶于水,nh3易溶于水。()5.hoch2ch2oh比ch3oh在水中

5、的溶解度小。()6.分子 中含有两个手性碳原子。()答案:1.2.3.4.5.6.探究1探究2素养脉络随堂检测分子间作用力对物质性质的影响分子间作用力对物质性质的影响问题探究1.ptcl2(nh3)2可以形成两种固体,一种为淡黄色,在水中的溶解度较小,另一种为黄绿色,在水中的溶解度较大。(1)ptcl2(nh3)2是平面四边形结构还是四面体结构?提示:根据ptcl2(nh3)2可以形成两种固体,即其有两种不同结构的同分异构体,故其结构应为平面四边形结构,若为四面体结构则无同分异构体。探究1探究2素养脉络随堂检测(2)淡黄色的ptcl2(nh3)2是极性分子还是非极性分子?其分子的空间结构是怎样

6、的?提示:淡黄色的ptcl2(nh3)2在水中溶解度较小,根据相似相溶规律应为非极性分子,其分子的空间结构为 。探究1探究2素养脉络随堂检测(3)黄绿色的ptcl2(nh3)2是极性分子还是非极性分子?其分子的空间结构是怎样的?提示:黄绿色的ptcl2(nh3)2在水中溶解度较大,应为极性分子,其分子的空间结构为 。探究1探究2素养脉络随堂检测探究1探究2素养脉络随堂检测(1)工业上用水蒸气蒸馏法将a和b进行分离,首先被蒸出的成分是哪一种?为什么?提示:首先被蒸出的物质为a。因为a易形成分子内氢键,b易形成分子间氢键,b的沸点比a的高。(2)在第a、a、a族元素的氢化物中,nh3、h2o、hf

7、三者的相对分子质量分别小于同主族其他元素的氢化物,为什么其熔、沸点却比其他元素的氢化物高?提示:因为nh3、h2o、hf分子间分别能形成氢键,同主族其他元素的氢化物分子间不能形成氢键,所以nh3、h2o、hf的熔点和沸点高于同主族其他元素的氢化物。探究1探究2素养脉络随堂检测深化拓展1.分子间作用力对物质性质的影响(1)分子间作用力对物质熔、沸点的影响。一般来说,组成和结构相似的分子构成的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高。(2)分子间作用力对物质溶解性的影响。“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。如蔗糖和氨易溶于水,难溶于cc

8、l4,因为蔗糖、氨、水都是极性分子;而萘和碘易溶于ccl4,难溶于水,因为萘、碘和ccl4都是非极性分子。离子化合物是强极性物质,很多易溶于水。探究1探究2素养脉络随堂检测氢键:若溶剂与溶质分子之间可以形成氢键,则溶解性好;若溶质分子不能与水分子形成氢键,在水中溶解度就相对较小。如nh3极易溶于水,甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与水混溶,就是因为这些物质的分子与水分子之间能够形成氢键。分子结构的相似性:“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。如乙醇分子中的oh与水分子中的oh相近,因而乙醇能与水互溶。当然,乙醇分子由于oh的极性较强,能与h2o形成氢键也是其互溶的原因。而戊醇(ch3ch2ch2ch

9、2ch2oh)分子中的烃基较大,烃基是非极性基团,是疏水亲油基团,导致戊醇在水中的溶解度比乙醇小。烃基越大的醇在水中的溶解度就越小,羧酸也是如此。反应:如果溶质与水能发生化学反应,也会增大溶质的溶解度。如so2与水发生反应生成h2so3,而h2so3可溶于水,因此,so2的溶解度较大。探究1探究2素养脉络随堂检测2.范德华力、氢键、化学键的比较 概念范德华力氢键共价键定义物质分子之间普遍存在的一种作用力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很大的原子之间的静电作用原子间通过共用电子对所形成的相互作用作用微粒 分子h与n、o、f原子特征无方向性和饱和性有方向性和饱和性有方向性和饱

10、和性强度共价键氢键范德华力探究1探究2素养脉络随堂检测概念范德华力氢键共价键影响强度的因素随分子极性的增大而增大分子组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,范德华力越大对于xhy,x、y的电负性越大,y原子的半径越小,作用越强成键原子半径和共用电子对数目。键长越小,键能越大,共价键越稳定对物质性质的影响影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质组成和结构相似的物质,随相对分子质量的增大,物质的熔、沸点升高,如cf4ccl4h2s分子内氢键降低物质的熔、沸点共价键键能越大,分子稳定性越强探究1探究2素养脉络随堂检测素能应用典例1下列说法错误的是()a.卤化氢中,以hf沸点最高,是由于hf分子间可以形

11、成氢键b.邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点低c.h2o的沸点比hf的沸点高,是由于水分子间形成的氢键键能大d.氨气极易溶于水与氨气分子和水分子之间可以形成氢键有关答案:c探究1探究2素养脉络随堂检测解析:因hf分子间可以形成氢键,所以沸点:hfhihbrhcl,a正确;邻羟基苯甲醛可以形成分子内氢键,而对羟基苯甲醛的氢键只存在于分子间,所以对羟基苯甲醛的熔、沸点高,b正确;根据f原子半径小于o原子半径,可知(hf)n中氢键键长比水中氢键键长小、键能大,但由于一个hf分子只能与两个相邻的hf分子形成氢键,而一个h2o分子可与四个相邻的h2o分子形成氢键,故h2o的沸点比hf的沸点高

12、,c错误;氨气在水中的溶解性与nh3分子和h2o分子之间形成氢键有关,d正确。探究1探究2素养脉络随堂检测规律总结 氢键对物质性质的影响(1)对物质熔、沸点的影响。某些氢化物分子间可以形成氢键,如h2o、nh3、hf等,氢键会使这些氢化物沸点较高,如h2oh2teh2seh2s。分子内氢键对物质性质的影响与分子间氢键对物质性质产生的影响是不同的。邻羟基苯甲醛可以形成分子内氢键,对羟基苯甲醛可以形成分子间氢键,因此对羟基苯甲醛的熔、沸点分别比邻羟基苯甲醛的熔、沸点高。(2)对物质密度的影响:氢键的存在,会使某些物质的密度出现反常,如液态水变为冰,密度会变小。探究1探究2素养脉络随堂检测(3)对物

13、质溶解度的影响:若溶剂和溶质分子之间可以形成氢键,则溶解性好;若溶质分子不能与水分子形成氢键,则在水中溶解度就相对较小。如nh3极易溶于水,甲醇、乙醇、乙酸等能与水以任意比混溶,就是因为它们与水形成了分子间氢键。(4)氢键对物质结构的影响:氢键的存在使一些物质具有一些特殊结构,如冰晶体的孔穴结构使其体积膨胀。探究1探究2素养脉络随堂检测变式训练1-1下列物质的变化中,破坏的主要是范德华力的是()a.碘单质的升华b.nacl溶于水c.将冰加热变为液态d.nh4cl受热分解答案:a解析:碘升华只是状态发生了变化,破坏的是范德华力,没有破坏化学键;nacl溶于水,会破坏离子键;冰由固态变为液态,破坏

14、的主要是氢键;nh4cl受热分解,破坏的是化学键(包括共价键和离子键)。探究1探究2素养脉络随堂检测变式训练1-2关于氢键的下列说法正确的是()a.每个水分子内含有两个氢键b.在水蒸气、水和冰中都含有氢键c.分子间形成氢键能使物质的熔点和沸点升高d.hf的稳定性很强,是因为其分子间能形成氢键答案:c解析:氢键不属于化学键,它主要影响物质的物理性质。水分子内只有共价键而无氢键,a项不正确;水蒸气分子间距离太大,不能形成氢键,b项不正确;hf稳定性很强与氢键无关,是因为hf键键能大。探究1探究2素养脉络随堂检测分子的手性分子的手性问题探究1.两种乳酸分子在结构上的相同点和差异点是什么?提示:两种乳

15、酸分子的组成基团完全相同,独立分析二者结构相同,但是不能“重叠”,而是呈镜像对称。探究1探究2素养脉络随堂检测提示:1个。 探究1探究2素养脉络随堂检测3.有机物 具有手性,其与h2发生加成反应后,其产物还有手性吗?提示:原有机物中与oh相连的碳原子为手性碳原子;与h2加成后,与该碳原子相连的ch2=ch变为ch3ch2,此时该碳原子连有两个乙基,不再具有手性。探究1探究2素养脉络随堂检测深化拓展手性分子的判断方法(1)观察实物分子与其镜像能否重合,如果不能重合,说明是手性分子,两种分子互称手性异构体(或对映异构体)。如图:(2)观察有机物分子中是否有手性碳原子,如果有一个手性碳原子,则该有机

16、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。探究1探究2素养脉络随堂检测素能应用典例2下列化合物分子中含有手性碳原子的是()a.ccl2f2 b.ch3ch2oh答案:d 探究1探究2素养脉络随堂检测解析:中心原子连有四个不同的原子或基团时,该化合物的分子具有手性,连有四个不同原子或基团的碳原子叫手性碳原子。规律总结 判断手性分子,一般是先找到手性碳原子,故分析目标分子中是否存在手性碳原子是解这类题的关键。若是连在同一个碳原子上的四个原子或原子团是互不相同的,则该碳原子就是手性碳原子。探究1探究2素养脉络随堂检测变式训练2-1莽草酸的结构简式如图所示(分

17、子中只有c、h、o三种原子)。其分子中手性碳原子的个数为()a.1b.2c.3d.4答案:c解析:莽草酸分子中六元环上与羟基相连的碳原子都是手性碳原子。探究1探究2素养脉络随堂检测变式训练2-2下列物质的分子中不具有手性碳原子的是()b.氨基乙酸:h2nch2coohc.丙醛糖:ch2ohch(oh)chod.-氨基丙酸:ch3ch(nh2)cooh答案:b解析:有机分子中连接四个不同原子或原子团的碳原子称为手性碳原子。a、c、d选项的分子中,处于中间位置的碳原子均连有一个氢原子和三个不同的其他原子团,该碳原子是手性碳原子,不符合题意;b项分子中间的碳原子上连有两个氢原子,不是手性碳原子。探究

18、1探究2素养脉络随堂检测探究1探究2素养脉络随堂检测1.物质在不同溶剂中的溶解性,一般遵循“相似相溶”规律。下列装置中,不宜用作hcl尾气吸收的是()答案:c解析:a、d项装置可防止倒吸;b项因hcl不溶于ccl4,也可防止倒吸;利用c项装置吸收hcl会发生倒吸,容易引发实验事故。探究1探究2素养脉络随堂检测2.下列关于氢键的说法正确的是()a.由于氢键的作用,使nh3、h2o、hf的沸点高于同主族其他元素气态氢化物的沸点b.氢键只能存在于分子间,不能存在于分子内c.根据氢键键能的大小可知,沸点高低顺序为hfh2onh3d.相同量的水在气态、液态和固态时均有氢键,且氢键的数目依次增多答案:a探究1探究2素养脉络随堂检测解析:nh3、h2o、hf在与其同族简单氢化物中,沸点相对较高,其原因是nh3、h2o、hf分子之间可以形