分子间的作用力-高二-化学-教学设计

选择性必修二第二章第三节《分子间的作用力》教学设计郭雯西安国际港务区铁一中陆港中学一、教学目标（一）认识分子间存在相互作用，知道范德华力和氢键是两种常见的分子间作用力。（二）了解分子内氢键和分子内氢键在自然界中的广泛存在及重要作用。（三）掌握物质的溶解性与分子结构的关系，了解“相似相溶“规律。二、教材分析本节是在学习了共价键和分子的立体构型的基础上，进一步来认识分子的一些性质，包括共价键的极性和非极性，并由此引出一些共价分子的性质及其应用；范德华力、氢键及其对物质性质的影响，特别是物质的熔沸点及溶解性等；教学时要注意引导学生运用“物质结构决定物质性质，性质反映结构“的观念来理解和解释分子的性质。学情分析在必修阶段，学生已经通过阅读资料卡片了解了范德华力和氢键的部分知识，知道范德华力与化学键的大小关系以及它对物质的熔沸点有影响；了解了氢键与范德华力和化学键的大小关系，氢键对物质熔沸点的影响方式，知道了冰浮在水面上的原因。教学中要充分利用学生已有的知识经验，铺设阶梯，引导学生深入思考范德华力、氢键、化学键三者之间的关系及各自的特征，帮助学生自主建构思维模型。在本节课的教学中可以充分利用学过的必修知识，从选修二的角度去探究范德华力、氢键等的本质特征，加深对范德华力、氢键的理解。同时结合教材中提供的多个图片、科学技术社会、表格、资料卡片、科学史话等，从不同角度探究范德华力、氢键、相似相溶原理、手性分子等相关知识。通过自主阅读、小组合作、教师讲授等方式，对相关知识进行探究，多种教学手段的采用，可以加深对复杂知识的理解。四、重难点重点难点：分子间作用力、氢键及其对物质性质的影响。五、教学主要流程【新课导入】【展示】展示干冰、二氧化碳气体，固态水、液态水、气态水【学生活动】气体在加压或降温时为什么会变成液体或固体【讲解】因为分子间存在间隔，气体分子间的间隔大，液体、固体分子间的间隙小。因此气体加压或降温后会变成液体、固体。【追问】为什么水三态之间的转化会伴随着能量的变化？【猜想】分子之间可能存在着某种力，需要克服这种作用力，实现水三态之间的转化。【新课讲授】一.范德华力及其物质性质的影响降温加压时气体会液化，降温时液体会凝固，这些事实表明，分子之间存在着相互作用力。范德华（vanderWaals）是最早研究分子间普遍存在作用力的科学家，因而把这类分子间作用力称为范德华力。【学生活动】分子HIHBrHCl范德华力(kJ·mol-1)26.0023.1121.14共价键键能(kJ·mol-1)298.7366431.8范德华力是化学键吗？范德华力的特征【讲解】范德华力不是化学键，范德华力很弱，比化学键的键能小1~2个数量级。范德华力是广泛存在于分子之间的一种分子间作用力，但只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力。范德华力是没有饱和性和方向性。【学生活动】1.HCl、HBr、HI三种分子构成的物质的相对分子质量与范德华力大小的关系分子HIHBrHCl相对分子质量1288136.5范德华力(kJ·mol-1)26.0023.1121.14【结论】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。即范德华力：HCl<HBr<HI。【学生活动】2.CO、N2的相对分子质量、分子的极性、范德华力的关系分子相对分子质量分子的极性范德华力(kJ·mol-1)CO28极性8.75N228非极性8.50【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。如CO为极性分子，N2为非极性分子，范德华力：CO>N2。【学生活动】3.F2、Cl2、Br2、I2的相对分子质量、熔沸点的关系。单质相对分子质量熔点/℃沸点/℃F238﹣219.6﹣188.1Cl271﹣101﹣34.6Br2160﹣7.258.78I2254113.5184.4【结论】范德华力越大，物质的熔、沸点越高。如熔、沸点：F2＜Cl2＜Br2＜I2。【学生活动】4.F2、Cl2、Br2、I2的相对分子质量、熔沸点的关系。单质相对分子质量沸点/℃正戊烷7236.1异戊烷7228新戊烷7210【结论】在同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔、沸点就越低，如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。【学生活动】5.影响范德华力的因素有哪些呢？【结论】1．组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点就越高，如熔、沸点：CF4<CCl4<CBr4<CI4。2．组成相似且相对分子质量相近的物质，分子极性越大(电荷分布越不均匀)，其熔、沸点就越高，如熔、沸点：CO>N2。3．在同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔、沸点就越低，如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。【科学视野】夏天经常见到许多壁虎在墙壁或天花板上爬却掉不下来，为什么？壁虎为什么能在天花板土爬行自如？这曾是一个困扰科学家一百多年的谜。用电子显微镜可观察到，壁虎的四足覆盖着几十万条纤细的由角蛋白构成的纳米级尺寸的毛。壁虎的足有多大吸力？实验证明，如果在一个分币的面积土布满100万条壁虎足的细毛，可以吊起20kg重的物体。近年来，有人用计算机模拟，证明壁虎的足与墙体之间的作用力在本质上是它的细毛与墙体之间的范德华力。【过渡】表格展示水不同温度的熔、沸点，展示盛有水的杯子冷冻结冰后裂开的图片水的熔点(℃)水的沸点(℃)水在0℃时密度(g/ml)水在4℃时密度(g/ml)0.00100.000.99981.0000【思考】常见物质中，水是熔沸点较高的液体之一？冰的密度比液态水的密度小？氢键及其对物质性质的影响1.定义：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作用力2.定义阐述：当氢原子与电负性大的X原子以共价键结合时，它们之间的共用电子对强烈地偏向X，使H几乎成为“裸露”的质子，这样相对显正电性的H与另一分子中相对显负电性的X(或Y)中的孤对电子接近并产生相互作用，这种相互作用称氢键。【展示】展示H2O分子间的氢键、共价键。【解答】氢键的存在,大大加强了水分子之间的作用力，使水的熔、沸点较高。实验还证明，接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比按化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些。用氢键能够解释这种异常:接近水的沸点的水蒸气中存在相当量的水分子因氢键而相互缔合,形成所谓的缔合分子。【设疑】氢键是化学键吗？【回答】氢键不是化学键，是静电作用，一种比范德华力强的分子间作用力。【设疑】范德华力是没有方向性和饱和性的，那氢键呢？【讲解】氢键具有一定的方向性和饱和性X—H与Y形成分子间氢键时，氢原子只能与一个Y原子形成氢键，3个原子总是尽可能沿直线分布，这样可使X与Y尽量远离，使两原子间电子云的排斥作用力最小，体系能量最低，形成的氢键最强、最稳定(如下图)。【学生活动】1.对比对羟基苯甲醛、邻羟基苯甲醛的结构，分析对羟基苯甲醛的熔、沸点高于邻羟基苯甲酸的熔、沸点的原因。2.观察下图，分析NH3、H2O、HF的沸点反常的原因。解释冰的密度比液态水的密度小的原因。解释接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比按化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些的原因。解释氨气分子为什么极易溶于水原因。邻苯二甲酸的电离平衡常数Ka1比对苯二甲酸的电离平衡常数Ka1大【讲解】氢键不仅存在于分子内，也存在于分子间。互为同分异构体的物质，能形成分子内氢键的，其熔沸点比能形成分子间氢键的物质的低。由于邻羟基苯甲醛能形成分子内氢键，而对羟基苯甲醛能形成分子间氢键，当对羟基苯甲醛熔化时，需要较多的能量克服分子间氢键，所以对羟基苯甲醛的熔沸点高于邻羟基苯甲醛的熔、沸点。4．氢键的类型(1)分子间氢键，如水中O—H…O—。(2)分子内氢键，如NH3、H2O、HF的沸点反常的原因：由于它们各自的分子间形成了氢键。常温下液态水中除了含有简单H2O外，还含有通过氢键联系在一起的缔合分子(H2O)2、(H2O)3……(H2O)n等。一个水分子的氧原子与另一个水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，因此当所有H2O全部缔合——结冰后，所有的H2O按一定的方向全部形成了氢键，成为晶体，因此在冰的结构中形成许多空隙，体积膨胀，密度减小。故冰的体积大于等质量的水的体积，冰的密度小于水的密度。接近水的沸点的水蒸气中存在相当量的水分子因氢键而相互缔合形成所谓的缔合分子。NH3与H2O间能形成氢键，且都是极性分子，所以NH3极易溶于水。氨气，低级醇、醛、酮等分子都与水分子形成氢键，均可溶于水。邻苯二甲酸存在分子内氢键，邻苯二甲酸的电离平衡常数Ka1比对苯二甲酸的电离平衡常数Ka1大【总结】5．氢键对物质性质的影响(1).对物质熔、沸点的影响：分子间存在氢键的物质，物质的熔、沸点明显高，如NH3>PH3；同分异构体分子间形成氢键的物质比分子内形成氢键的物质熔、沸点高，如邻羟基苯甲酸<对羟基苯甲酸(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NH3、甲醇、甲酸等易溶于水。(3).对物质密度的影响：氢键的存在会使某些物质的密度反常，如水的密度比冰的密度大。(4).氢键对物质电离性质的影响：如邻苯二甲酸的电离平衡常数Ka1与对苯二甲酸的电离平衡常数Ka1相差较大。六、板书设计一、分子间的作用力（一）范德华力1、定义2、特征3、影响因素4、对物质性质的影响5、存在范围（二）氢键1、定义2、形成条件3、表达方式4、特征5、存在范围及对物质沸点的影响，举例说明6、键长表达式7、对物质性质的影响七、教学反思本课时中，学生对范德华力、氢键、相似相容原理、分子的手性进行深入探究，在高中必修阶段学生已经学习了分子间作用力和氢键的部分知识。因此，在教学中，应充分利用好新旧知识的联系，做好相关化学知识的衔接。本节课的重点是分子间作用力、氢键及其对物质性质的影响，难点是分子手性的概念。由于涉及的知识有一定难度，因此在课程导入中，利用多媒体播放世界上最粘的不粘材料的视频进行新课的导入，激发学生的探究兴趣。同时在课程学习中，也穿插了冰浮在水面上的视频，实验视频等，激发学生的探究欲望。在教学中按照教材内容的安排，设计了不同的学习任务，主要通过让学生带着问题自主阅读，找出相应的问题答案对知识进行自主学习。对于较难理解的知识，采用教师讲授和小组探究合作式学习，共同解决问题，增强对复杂知识的理解。对于范德华力的教学，主要采用学生自主阅读解决问题的教学模式；对于氢键