教学设计 分子结构与性质人教版化学学科选修3

第2讲分子结构与性质教学设计教学目标1.了解共价键的形成、极性和类型(σ键和π键)。2.能用键长、键能、键角等说明简单分子的某些性质。3.了解杂化轨道理论及简单的杂化轨道类型(sp，sp2，sp3)。4.能用价层电子对互斥理论或者杂化轨道理论推测简单分子或离子的空间结构。5.了解配位键的含义，能运用配位键理论解释配合物的某些典型性质。6.了解范德华力的含义及对物质性质的影响。7.了解氢键的含义，能列举存在氢键的物质，并能解释氢键对物质性质的影响。第四课时分子的性质一、【环节一】基础知识梳理1．共价键(1)极性共价键：由不同原子形成，电子对会发生偏移。(2)非极性共价键：由同种原子形成，电子对不发生偏移。2．极性分子和非极性分子的判断方法(1)依据分子的正电中心和负电中心是否重合极性分子中正电中心和负电中心不重合，分子的某一个部分呈正电性(δ＋)，另一部分呈负电性(δ－)；非极性分子的正电中心和负电中心重合。(2)依据分子中化学键的极性的向量和只含非极性键的分子一定是非极性分子；含极性键的分子，若分子中各个键的极性的向量和等于零为非极性分子，否则是极性分子。分子间作用力1．概念：物质分子间存在着相互作用力，称为分子间作用力。分子间作用力最常见的是范德华力和氢键。作用力强弱：范德华力<氢键<化学键。2．范德华力：物质分子之间普遍存在的相互作用力，范德华力主要影响物质的熔、沸点等物理性质。范德华力越强，物质的熔、沸点越高。一般来说，组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增加，范德华力逐渐增大，分子的极性越大，范德华力也越大。3．氢键(1)形成：已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子(该氢原子几乎为裸露的质子)与另一个分子中电负性很大的原子之间的作用力称为氢键。(2)表示方法：A—H…B说明：①A、B为电负性很大的原子，一般为N、O、F三种元素的原子。②A、B可以相同，也可以不同。(3)特征：具有一定的方向性和饱和性。(4)分类：氢键包括分子内氢键和分子间氢键两种。(5)分子间氢键对物质性质的影响主要表现为使物质的熔、沸点升高，对电离和溶解度等产生影响。(6)强弱影响：A—H…B中A、B的电负性越强，半径越小，氢键越强。如F—H…F>O—H…O>N—H…N。4．溶解性(1)“相似相溶”的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。如果存在氢键，则溶剂与溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。(2)“相似相溶”还适用于分子结构的相似性，如乙醇和水互溶(C2H5OH和H2O中的羟基相近)，而戊醇的烃基较大，故在水中的溶解度明显减小。(3)分子与H2O反应，也能促进分子在水中的溶解，如SO2、NO2。分子的手性1．手性异构体：具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手和右手一样互为镜像，在三维空间里不能重叠，互称手性异构体。2．手性分子：具有手性异构体的分子。3．手性碳原子：在有机物分子中，连有四个不同原子或原子团的碳原子。含有手性碳原子的分子是手性分子，如。无机含氧酸分子的酸性对于同一种元素的无机含氧酸来说，该元素的化合价越高，其含氧酸的酸性越强。如果把含氧酸的通式写成(HO)mROn，R相同时，n值越大，R的正电性越强，—R—O—H中的氧原子的电子就会越向R偏移，在水分子的作用下，就越容易电离出H＋，酸性也就越强。如H2SO3可写成(HO)2SO，n＝1；H2SO4可写成(HO)2SO2，n＝2。所以H2SO4的酸性强于H2SO3。同理，酸性：HNO3>HNO2，HClO4>HClO3>HClO2>HClO。二、【环节二】学生讨论：(1)以极性键结合起来的分子一定是极性分子。错因：以极性键结合的分子可能为非极性分子，如甲烷、二氧化碳等。(2)氢键是氢元素与其他元素形成的化学键。错因：氢键与氢元素有关，但氢键不属于化学键。(3)可燃冰(CH4·nH2O)中甲烷分子与水分子间形成了氢键。错因：可燃冰中水分子间存在氢键，但CH4与H2O之间不存在氢键。(4)乙醇分子和水分子间只存在范德华力。错因：乙醇分子和水分子间还存在氢键。(5)H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键。错因：H2O比H2S稳定是O—H键键能大于S—H键键能，而与氢键无关。(6)氢键的存在一定能使物质的熔、沸点升高。错因：分子内氢键的存在使物质的熔、沸点降低。三【环节三】课堂讲解1．氢键属于一种较强的分子间作用力，但不属于化学键。常见的能形成氢键的物质有NH3、H2O、HF、醇、羧酸等。2．对于ABn型分子的极性，一般情况下，若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素所在的主族序数，则该分子为非极性分子，否则为极性分子。如：CH4、BF3、CO2等都是非极性分子，而H2O、NH3、NF3等为极性分子。3．“相似相溶”规律可用于解释我们以前所学习的一些物质溶解现象，如HCl(极性分子)易溶于H2O(极性溶剂)，可做喷泉实验；苯(非极性溶剂)可萃取水(极性溶剂)中的溴(非极性分子)。4．氢键的影响：分子间能形成氢键时，物质的熔沸点较高。同分异构体中，形成分子间氢键的物质的熔沸点大于形成分子内氢键的物质。如对羟基苯甲醛(形成分子间氢键)的沸点高于邻羟基苯甲醛(形成分子内氢键)的沸点。【环节四】当堂练习键的极性和分子的极性1．下列叙述中正确的是()A．以非极性键结合起来的双原子分子一定是非极性分子B．BCl3与NCl3均为三角锥形结构，均为极性分子C．非极性分子只能是双原子单质分子D．非极性分子中一定含有非极性键解析B错误，BCl3为平面三角形结构，为非极性分子；C错误，某些共价化合物，如CH4、C2H4等也是非极性分子；D错误，非极性分子中不一定含有非极性键，如CH4、CO2等。2．如图所示是过氧化氢(H2O2)分子的空间结构示意图。(1)写出过氧化氢分子的电子式：__________。(2)下列关于过氧化氢的说法中正确的是________(填序号)。①分子中有极性键②分子中有非极性键③氧原子的轨道发生了sp2杂化④O—O共价键是p­pσ键⑤分子是非极性分子(3)过氧化氢难溶于二硫化碳，主要原因是__________________________________________；过氧化氢易溶于水，主要原因是__________________________________。答案(1)(2)①②(3)H2O2分子是极性分子，CS2分子是非极性分子H2O2分子与H2O分子之间能形成氢键方法小结：共价键的极性与分子极性的关系3．下列事实不能用分子间作用力或氢键解释的是()A．HF、H2O的沸点分别比HCl、H2S的沸点高很多B．正戊烷的沸点比新戊烷的沸点高C．的沸点比的沸点低D．Na2O的熔点比MgO的熔点低方法小结：范德华力、氢键、共价键对物质性质的影响范德华力氢键共价键对物质性质的影响①影响物质的熔、沸点、溶解度等物理性质；②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。如熔、沸点：F2<Cl2<Br2<I2，CF4<CCl4<CBr4分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸点：H2O>H2S，HF>HCl，NH3>PH3①影响分子的稳定性；②共价键键能越大，分子的稳定性越强5．下列说法正确的是()A．甘油(CH2OH—CHOH—CH2OH)分子中含有1个手性碳原子B．互为手性异构体的化合物，所含化学键的种类和数目完全相同C．互为手性异构体的化合物，在三维空间不能重合，但物理、化学性质却几乎完全相同D．互为手性异构体的化合物，分子组成不同，所以物理、化学性质也不同【环节五】高考真题演练(2021·全国甲卷节选)(1)SiCl4是生产高纯硅的前驱体，其中Si采取的杂化类型为________。SiCl4可发生水解反应，机理如下：含s、p、d轨道的杂化类型有：①dsp2、②sp3d、③sp3d2，中间体SiCl4(H2O)中Si采取的杂化类型为________(填标号)。(2)CO2分子中存在____个σ键和____个π键。(3)甲醇的沸点(64.7℃)介