2021-2022学年第二学期高二化学人教版(2019)选择性必修2 2.3.1 共价键的极性 范德华力课件

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名称 2021-2022学年第二学期高二化学人教版(2019)选择性必修2 2.3.1 共价键的极性 范德华力课件
格式 pptx
文件大小 204.4KB
资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2022-02-16 19:46:22

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文档简介

(共26张PPT)
第三节 分子结构与物质的性质
第一课时 共价键的极性 范德华力
学习目标
课程目标 素养目标
1.知道分子可以分为极性分子和非极性分子。 2.知道分子极性与分子中键的极性、分子空间结构密切相关。 3.认识分子间存在相互作用,知道范德华力是一种常见分子间作用力。 1.宏观辨识与微观探析:能从微观角度理解共价键的极性对分子极性的影响,能说出范德华力对分子某些性质的影响。
2.证据推理与模型认知:通过键的极性及范德华力对物质性质的影响的探析,形成“结构决定性质”的认知模型。
知识分点突破
知识点一 共价键的极性
基础梳理
1.键的极性和分子的极性
(1)键的极性
不同
分类 极性共价键 非极性共价键
成键原子 原子 原子
电子对 发生偏移 不发生偏移
成键原子 的电性 一个原子呈正电性(δ+) 一个原子呈负电性(δ-) 呈电中性
同种
(2)极性分子和非极性分子
不重合
极性
不等于零
重合
等于零
(3)键的极性与分子极性之间的关系
①只含非极性键的分子一定是 分子。
②含有极性键的分子,如果分子中各个键的极性的向量和等于零,则为
分子,否则为 分子。
非极性
非极性
极性
③极性分子中一定有极性键,非极性分子中不一定含有非极性键。例如CH4是非极性分子,只含有极性键。含有非极性键的分子不一定为非极性分子,如H2O2是含有非极性键的极性分子。
微点拨:键的极性只取决于成键原子的元素种类或电负性的差异,与其他因素无关。分子的极性与键的极性及键的极性的向量和(分子的对称性)有关。
2.键的极性对化学性质的影响
(1)羧酸酸性强弱衡量标准:可以用 表示,pKa=-lg Ka,pKa越大则酸性越弱,反之酸性越强。其中Ka为弱酸的电离平衡常数。不同羧酸的pKa如下:
pKa
羧酸 pKa
丙酸(C2H5COOH) 4.88
乙酸(CH3COOH) 4.76
甲酸(HCOOH) 3.75
氯乙酸(CH2ClCOOH) 2.86
二氯乙酸(CHCl2COOH) 1.29
三氯乙酸(CCl3COOH) 0.65
三氟乙酸(CF3COOH) 0.23
(2)羧酸的酸性大小与其分子组成和结构有关:
①卤素原子如F、Cl等电负性相对较大,与羧基相连的碳原子连接时,会造成 羧基中O—H极性增强,从而更容易电离出氢离子。并且卤素原子的电负性越 大,卤素原子越多,则对应酸的酸性越强,如CF3COOH CCl3COOH、CCl3COOH . CHCl2COOH CH2ClCOOH。
②烃基(R—)为推电子基团,与羧基相连接的烃基越大,造成羧基中O—H极性 减弱,不容易电离出氢离子,则对应酸的酸性越弱,如酸性:HCOOH CH3COOH .
CH3CH2COOH。
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互动探究
常见的极性分子与非极性分子结构图
任务 键的极性与分子极性的关系及判断
问题1:如图分子模型中含有非极性键的非极性分子的有哪些
提示:P4和C60。
问题2:如图分子中属于含有极性键但属于非极性分子的有哪些 这类分子成键情况及分子空间结构有何特点
提示:属于含极性键但属于非极性分子的有CO2、BF3、CH4;这类分子中心原子的价电子全部成键,无孤电子对,空间结构完全对称。
问题3:已知H2O2的分子空间结构可在二面角中表示为
(1)分析H2O2中共价键的种类有哪些。
提示:(1)H2O2中H—O为极性共价键,O—O为非极性共价键。
(2)H2O2中正电、负电中心是否重合 H2O2属于极性分子还是非极性分子
提示:(2)不重合。H2O2属于极性分子。
归纳拓展
(1)分子的极性与键的极性和分子空间结构的关系
分子类型 键的极性 分子空间结构 分子极性 代表分子
双原子分子 A2 非极 性键 直线(对称) 非极性 N2等
AB 极性键 直线(不对称) 极性 CO、HF等
三原子分子 AB2或A2B 直线(对称) 非极性 CO2、CS2、BeCl2等
V形(不对称) 极性 H2O、H2S、SO2等
四原子分子 AB3 平面三角形(对称) 非极性 BF3、BCl3、SO3等 
三角锥形 极性 NH3、PCl3、NF3等 
五原子分子 AB4 正四面体形(对称) 非极性 CH4、SiF4等
ABnC4-n 四面体形(不对称) 极性 CH2Cl2等
(2)分子极性的判断方法
①只含有非极性键的双原子分子或多原子分子大多是非极性分子。如O2、H2、P4、C60。
②含有极性键的双原子分子都是极性分子。如HCl、HF、HBr。
③含有极性键的多原子分子,空间结构对称的是非极性分子;空间结构不对称的是极性分子。
④判断ABn型分子极性的经验规律:
a.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,则为非极性分子;若不等,则为极性分子。
b.若中心原子有孤电子对,则为极性分子;若无孤电子对,则为非极性分子。
如CS2、BF3、SO3、CH4为非极性分子;H2S、SO2、NH3、PCl3为极性分子。
[凝练素养] 通过键的极性与分子极性及其关系的探究学习,强化证据推理与模型认知素养。
1.下列叙述中,正确的是(   )
A.NH3是极性分子,分子中N原子处在3个H原子所组成的三角形的中心
B.CCl4是非极性分子,分子中C原子处在4个Cl原子所组成的正方形的中心
C.H2O是极性分子,分子中O原子不在2个H原子所连成的直线的中央
D.CO2是非极性分子,分子中C原子不处在2个O原子所连成的直线的中央
题组例练
C
解析:氨气中氮原子处在三角锥体的顶点处,A错误;四氯化碳中碳原子处于正四面体的中心,B错误;水中氧原子与两个氢原子相连成V形,C正确;CO2是直线形分子,D错误。
D
2.“可燃冰”主要成分为甲烷水合物,在常温、常压下它会分解成水和甲烷,因而得名。下列关于甲烷水合物中两种分子极性的描述正确的是(   )
A.两种分子都是极性分子
B.两种分子都是非极性分子
C.CH4是极性分子
D.H2O是极性分子,CH4是非极性分子
解析:CH4分子为正四面体结构,C原子位于正四面体的中心,结构对称, CH4是非极性分子;H2O分子为V形结构,结构不对称,电荷分布不均匀,键的极性不能互相抵消,H2O是极性分子。
3.X、Y两种元素,它们可组成下列物质,这些物质的分子肯定有极性的是
(   )
A.XY4 B.XY3 C.XY D.XY2
C
解析:以极性键结合而成的分子中,双原子分子一定是极性分子,即XY型分子,如HCl、CO均为极性分子,三原子及三原子以上的分子,结构有可能对称,键的极性相互抵消,有可能为非极性分子。
知识点二 范德华力及其对物质性质的影响
基础梳理
1.分子间的作用力——范德华力
(1)概念:物质的分子之间存在着 ,把这类分子间作用力称为范德华力。
(2)影响因素:一般来说,相对分子质量 ,范德华力 ;分子的极性 ,范德华力也 。
相互作用力
越大
越大
越大
越大
2.范德华力对物质性质的影响特点
(1)范德华力广泛存在于分子之间,只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力,如固体和液体物质中。
(2)范德华力主要影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质。
(3)范德华力无方向性和饱和性。只要分子周围空间允许,分子总是尽可能多地吸引其他分子。
微点拨:随着温度降低,当分子靠自身的动能不足以克服分子间相互作用力时,分子就会凝聚在一起,形成液体或固体。
互动探究
1.某些分子的范德华力如下表所示
分子 Ar CO HI HBr HCl
范德华力/ (kJ·mol-1) 8.50 8.75 26.00 23.11 21.14
2.卤素单质的熔点、沸点数据如下表所示
单质 熔点/℃ 沸点/℃
F2 -219.6 -188.1
Cl2 -101.0 -34.6
Br2 -7.2 58.78
I2 113.5 184.4
任务 范德华力大小规律及其对物质性质的影响
问题1:结合表1数据,根据HCl、HBr、HI的范德华力大小规律,分析影响范德华力的因素主要是什么。
提示:组成相似的分子,相对分子质量越大,范德华力越大。
问题2:由表1知Ar与CO相比,前者的相对分子质量更大,但其范德华力反而小,为什么。
提示:CO是极性分子,Ar为非极性分子,一般来说,组成相似,相对分子质量相当的分子极性越大,其范德华力越大。
问题3:结合HCl、HBr、HI的范德华力及有关知识,判断三者的熔、沸点高低顺序及稳定性顺序。
提示:熔、沸点按照HCl、HBr、HI依次升高;稳定性按照HCl、HBr、HI依次降低。
问题4:由分子构成的物质,其热稳定性与其熔、沸点是否具有相关性
提示:不相关。热稳定性属于化学性质,与键能有关,键能越大,分子越稳定;熔、沸点属于物质的物理性质,由分子构成的物质,范德华力越大,物质的熔、沸点越高。
问题5:结合表2,总结卤素单质熔点、沸点变化规律,解释卤素单质熔点、沸点的变化规律。
提示:卤素单质的熔点、沸点随着相对分子质量的增大而升高;由分子构成的物质的沸点取决于范德华力的大小,随着相对分子质量的增大,它们范德华力逐渐增大,沸点逐渐升高。
归纳拓展
范德华力对物质性质的影响
(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(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),其分子间范德华力越大,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,范德华力越小,熔、沸点就越低,如沸点:正戊烷>异戊烷>新戊烷。
(4)范德华力影响的主要是物质的物理性质,与其分子的稳定性无关。
[凝练素养] 通过探究范德华力大小影响因素及其对物质性质的影响的解释,强化证据推理与模型认知、宏观辨识与微观探析学科素养。
题组例练
D
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.分子间存在的较强的电性作用
C.直接影响物质的熔、沸点
D.稀有气体的原子间存在范德华力
解析:范德华力是分子间存在的较弱的电性作用,它不是化学键且比化学键弱得多,只能影响由分子构成的物质的熔、沸点;稀有气体为单原子分子,分子之间靠范德华力结合。
A
2.下列叙述正确的是(   )
A.F2、Cl2、Br2、I2的熔点依次升高,与分子间的作用力大小有关
B.NH3是非极性分子
C.稀有气体的化学性质比较稳定,是因为其键能很大
D.干冰升华时破坏了共价键
解析:A项,从F2→I2,相对分子质量增大,分子间的作用力增大,熔、沸点升高;B项,NH3是极性分子;C项,稀有气体分子为单原子分子,分子内无化学键,其化学性质稳定是因为原子的最外层为8电子稳定结构(He为2个);D项,干冰升华破坏的是范德华力,并未破坏共价键。
B
3.有下列两组命题,其中乙组命题正确且能用甲组命题正确解释的是(   )
甲组 乙组
Ⅰ.H—I的键能大于H—Cl的键能 Ⅱ.H—I的键能小于H—Cl的键能 Ⅲ.HI分子间的范德华力大于HCl分子间的范德华力 Ⅳ.HI分子间的范德华力小于HCl分子间的范德华力 a.HI比HCl稳定
b.HCl比HI稳定
c.HI的沸点比HCl的高
d.HI的沸点比HCl的低
①Ⅰ a ②Ⅱ b ③Ⅲ c ④Ⅳ d
A.①③ B.②③ C.①④ D.②④
解析:键能的大小影响物质的热稳定性,键能越大,物质越稳定。H—Cl的键能大于H—I的键能,所以HCl比HI稳定。范德华力影响物质的熔、沸点的高低,范德华力越大,熔、沸点越高。由于HI分子间的范德华力大于HCl分子间的范德华力,所以HI的沸点比HCl的高。