分子的性质
第一课时
【学习目标】
了解极性共价键和非极性共价键;
结合常见物质分子立体结构,判断极性分子和非极性分子;
培养自身分析问题、解决问题的能力和严谨认真的科学态度。
【学习重点、难点】
多原子分子中,极性分子和非极性分子的判断。
【知识梳理】
一、键的极性和分子的极性
1、极性键:由不同原子形成的 共价键 。吸电子能力较强一方呈 正电性(δ+),另一个呈 负电性(δ一) 。
2、极性分子和非极性分子:
极性分子中, 正电荷中心和负电中心 不重合;
非极性分子的 正电中心和负电中心 重合。
[思考]观察图2—28思考和回答下列问题:
① 以下双原子分子中,哪些是极性分子,分子哪些是非极性分子?
② 以下非金属单质分子中,哪个是极性分子,哪个是非极性分子?
③ 以下化合物分子中,哪些是极性分子,哪些是非极性分子?
CO2 HCN H20 NH3 BF3 CH4 CH3Cl
[回答]① 极性分子 HCl ,非极性分子 H2 02 C12。
② P4 C60都是非极性分子。
③ CO2 BF3 CH4 为非极性分子,CH3Cl HCN H20 NH3为极性分子。
3、判断极性分子或非极性分子经验规律:
若分子结构呈几何空间对称,为正某某图形,则为非极性分子。
[总结归纳]
由极性键形成的双原子、多原子分子,其正电中心和负电中心重合,所以都是非极性分子。如:H2、N2、C60、P4。
含极性键的分子有没有极性,必须依据分子中极性键的极性向量和是否等于零而定。
当分子中各个键的极性的向量和等于零时,是非极性分子。如:CO2、BF3、CCl4。当分子中各个键的极性向量和不等于零时,是极性分子。如:HCl、NH3、H2O。
完成下列表格
分子
共价键的极性
分子中正负
电荷中心
结论
举例
同核双原子分子
非极性键
重合
非极性分子
H2、N2、O2
异核双原子分子
极性键
不重合
极性分子
CO、HF、HCl
异核多原子分子
分子中各键的向量和为零
重合
非极性分子
CO2、BF3、CH4
分子中各键的向量和不为零
不重合
极性分子
H2O、NH3、CH3Cl
一般规律:
以极性键结合成的双原子分子是极性分子。如:HCl、HF、HBr
以非极性键结合成的双原子分子或多原子分子是非极性分子。如:O2、H2、P4、C60。
以极性键结合的多原子分子,有的是极性分子也有的是非极性分子。
在多原子分子中,中心原子上价电子都用于形成共价键,而周围的原子是相同的原子,一般是非极性分子。
【当堂达标】
1、下列物质中,含离子键的物质是( ),由极性键形成的极性分子是( ),由极性键构成的非极性分子是( )由非极性键构成的极性分子是( )
A.CO2 B. O3 C.NH4Cl D.PH3 E.C2H4
2、以极性键结合的多原子分子,分子是否有极性取决于分子的空间构型。下列分子属极性分子的是 ( )
A、 H2O B、 CO2 C、 BCl3 D、 NH3
3、下列各分子中所有原子都满足最外层8电子稳定结构且共用电子对发生偏移的是( )
A、 BeCl2 B、 PCl3 C、 PCl5 D、 N2
4、分子有极性分子和非极性分子之分。下列对极性分子和非极性分子的认识正确的是( )
A、只含非极性键的分子一定是非极性分子
B、含有极性键的分子一定是极性分子
C、非极性分子一定含有非极性键
D、极性分子一定含有极性键
5、请指出表中分子的空间构型,判断其中哪些属于极性分子,哪些属于非极性分子,并与同学讨论你的判断方法。
分子
空间构型
分子有无极性
分子
空间构型
分子有无极性
O2
HF
CO2
H2O
BF3
NH3
CCl4
6、根据下列要求,各用电子式表示一实例:
(1)、只含有极性键并有一对孤对电子的分子
;
(2)、只含有离子键、极性共价键的物质
;
(3)、只含有极性共价键、常温下为液态的非极性分子
。
7、三氯化磷分子的空间构型是三角锥形而不是平面正三角形,下列关于三氯化磷分子空间构型理由的叙述,不正确的是 ( )
A.PCl3分子中三个共价键的键长,键角都相等
B.PCl3分子中的P-Cl键属于极性共价键
C.PCl3分子中三个共价键键能,键角均相等
D.PCl3是非极性分子
8、实验测得 BeCl2为共价化合物,两个Be—Cl键间的夹角为180°则BeCl2属于( )
A.由极性键构成的极性分子
B.由极性键构成的非极性分子
C.由非极性键构成的极性分子
D.由非极性键构成的非极性分子
第三节 分子的性质
第二课时
【学习目标】
1.范德华力、氢键及其对物质性质的影响
2.能举例说明化学键和分子间作用力的区别
3.例举含有氢键的物质
【学习过程】
【知识梳理】
二、范德华力及其对物质性质的影响
范德华力: 分子间普遍存在的作用力 ,又叫 分子间作用力 。
范德华力很弱,约比化学键小 l一2数量级 。
〔探究〕:(1)范德华力大小
分子
HCl
HBr
HI
CO
Ar
范德华力(kJ/mol)
21.14
23.11
26.00
8.75
8.50
共价键键能(kJ/mol)
431.8
366
298.7
745
结论1: 范德华力很弱,比化学键的键能小得多 。
(2)范德华力与相对分子质量的关系:
分子
HCl
HBr
HI
相对分子质量
范德华力(kJ/mol)
21.14
23.11
26.00
熔点/oC
-114.8
-98.5
-50.8
沸点/oC
-84.9
-67
-35.4
单质
相对分子质量
熔点/oC
沸点/oC
F2
-219.6
-188.1
Cl2
-101.0
-34.6
Br2
-7.2
58.8
I2
113.5
184.4
结论2: 相对分子质量越大,范德华力越大 。
(3)范德华力与分子的极性的关系:
分子
相对分子质量
分子的极性
熔点/oC
沸点/oC
CO
28
-205.05
-191.49
N2
28
-210.00
-195.81
结论3: 分子的极性越大,范德华力越大 。
三、氢键及其对物质性质的影响
非金属元素的氢化物在固态时是分子晶体,其熔沸点和其分子量有关.对于同一主族非金属元素而言,从上到下,分子量逐渐增大,熔沸点应逐渐升高.而HF、H2O、NH3却出现反常,为什么?
说明在HF、H2O、NH3分子间还存在除分子间作力之外其他作用.这种作用就是氢键。
1. 氢键:
(1)氢键的表示: 氢键可以用A—H…B表示。
(2)形成氢键的一般条件: 电负性很强的原子形成共价键的氢原子(如水分子中的氢)与另一个分子中电负性很强的原子
(3)分子内氢键和分子间氢键
2. 氢键对物质性质的影响
(1) 分子间氢键,使物质的熔、沸点升高 :
(2) 分子间内氢键,使物质的熔、沸点降低 :
思考:氢键是否属于“化学键”?它与化学键、分子间作用力(范德华力)有什么关系?
化学键>氢键>范德华力
【典题解悟】
例1. 下列物质的沸点,从高到低的顺序正确的是( )
A.HI>HBr>HCl>HF B.CI4>CBr4>CCl4>CF4
C.NaCl> NaBr>KBr D.Na>Mg>Al
解析:HI、HBr、HCl三个分子结构相似,相对分子质量依次减小,范德华力依次减弱,熔、沸点依次变小,而HF中还存在氢键,故HF的熔、沸点反常,为最大,则沸点大小顺序为HF>HI>HBr>HCl;而CI4、CBr4、CCl4、CF4结构相似,相对分子质量依次减小,范德华力依次减弱,熔、沸点依次变小;NaCl、NaBr、KBr中存在离子键,离子所带电荷相同,离子间距依次变大,故离子键的作用力依次变小,沸点依次变小;Na、Mg、Al是金属,它们的原子最外层价电子数依次为1、2、3,Na+、Mg2+、Al3+半径依次变小,故金属键的作用力依次增大,沸点依次变大。
答案:BC
例2. 下列事实与氢键有关的是( )
A.水加热到很高的温度都难以分解
B.水结成冰体积膨胀,密度变小
C.CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分子质量增大而升高
D.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
解析:A选项与化学键有关,水加热到很高的温度都难以分解说明O—H键能大,不易
答案:B
【当堂检测】
1.当SO3晶体熔化或气化时,下列各项中发生变化的是( )
A.分子内化学键 B.分子间距离 C.分子构型 D.分子间作用力
2. 下列说法正确的是( ) ( )
A.氢键是一种化学键
B.甲烷可与水形成氢键
C.乙醇与水分子之间既有范德华力又有氢键
D.碘化氢的沸点比氯化氢高的原因是碘化氢分子存在氢键
3.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、水和水蒸气中都存在氢键
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,这是由于氢键所致
4.水分子间由于氢键的存在,易发生缔合现象,可把水写成(H2O)n。在冰中的n值为5,即每个水分子都被其他4个水分子包围形成变形四面体。如右图所示的(H2O)5单元是由无限个这样的四面体通过氢键相互连接成一个庞大的分子晶体即冰。下列有关叙述正确的是( ) A、2mol冰中有4mol氢键
B、1mol冰中有4mol氢键
C、平均每个水分子只有2个氢键
D、平均每个水分子只有5/4个氢键
5.下列化合物中氢键最强的是( )
A.CH3OH B.HF C.H2O D.NH3
6.下列现象中,其原因与氢键存在无关的是( )
A、水的熔沸点比较高
B、HCl的熔沸点比HF高
C、NH3极容易溶于水
D、邻位羟基苯甲醛的沸点比对位羟基苯甲醛沸点低
7.下列说法正确的是( )
A.含有极性键的分子一定是极性分子
B.范德华力就是分子间的万有引力
C、氢键就是氢原子和其他原子形成的化学键
D、氢键的作用力大小介于范德华力和化学键之间
8.下列物质发生变化时,所克服的粒子间相互作用属于同种类型的是
A.液溴和苯分别受热变为气体 B.干冰和氯化铵分别受热变为气体
C.二氧化硅和铁分别受热熔化 D.食盐和葡萄糖分别溶解在水中
9. H2O与H2S结构相似,都是V型的极性分子,但是H2O的沸点是100℃,H2S的沸点是—60.7℃。引起这种差异的主要原因是( )
A.范德华力 B.共价键 C.氢键 D.相对分子质量
10. 干冰熔点很低是由于( )。
A.CO2是非极性分子 B.C=O键的键能很小
C.CO2化学性质不活泼 D.CO2分子间的作用力较弱
参考答案
1.BD 2.C 3.C 4.A 5.B 6.C 7.D 8.A 9.C 10.D
第三节 分子的性质
第三课时
【学习目标】
1.从分子结构的角度,认识“相似相溶”规律。
2.了解“手性分子”在生命科学等方面的应用。
3.能用分子结构的知识解释无机含氧酸分子的酸性。
【学习过程】
【知识梳理】
四、溶解性
举例:哪些物质易溶于水?哪些物质易溶于有机溶剂?有什么规律吗?
HCl NH3 易溶于水 I2 Br2 易溶于有机溶剂
1.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。
思考:
(1)比较NH3和CH4在水中的溶解度,怎样解释?
(2)为什么在日常生活中用有机溶剂溶解油漆而不用水?
(3)乙醇是有机溶剂,为什么能与水互溶?(分子结构的相似性)戊醇呢?
2. 其他影响物质溶解性的因素
(1) 溶剂的极性、溶剂和溶质之间的氢键作用、分子结构的相似性
(2)发生反应 遇水能反应将增加其在水中的溶解度
五、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,如同左手与右手一样互为镜像,却在三维空间里不能重叠
强调:互称手性异构体的分子 分子式 相同,但 结构 。
2. 手性分子: 有手性异构体的分子
拓展:一般地,我们把连有四个不同原子(原子团)的碳原子称为手性碳原子。(当分子中只有一个C* ,分子一定有手性。)
思考:如图有机物分子中带“*”碳原子就是手性碳原子。该有机物分别发生下列反应,生成的有机物分子中仍含有手性碳原子的是( )
A.与乙酸发生酯化反应
B.与NaOH水溶液反应
C.与银氨溶液作用只发生银镜反应
D.催化剂作用下与H2反应
3. 手性分子的应用
(1)在生命科学和生产手性药物方面的应用: 反应停
(2)在催化剂开发中的应用: 手性催化剂
六、无机含氧酸分子的酸性
⑴对于同一种元素的含氧酸来说,该元素的化合价越高,其含氧酸的酸性越 强 。
⑵(HO)mROn,如果成酸元素R相同,则n值越大,即酸性越 强 。
思考与交流:
根据上述规律,碳酸应是一个酸性与HNO2、磷酸相近的中强酸,而事实上CO2水溶液的酸性却很弱,通常认为它是弱酸,是规律错了?(参看科学视野)
【典题解悟】
例1. 经验规律(相似相溶原理):一般来说,由极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂,非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂。以下事实中可以用相似相溶原理说明的是( )
A. HCl易溶于水 B. I2可溶于水
C. Cl2可溶于水 D. NH3易溶于水
解析:HCl、NH3是极性分子,I2、Cl2是非极性分子,H2O是极性溶剂。
答案:AD
例2. 下列分子叫手性分子的是( )
A. CH3CH2OH B.COOH-CHOH-CHCl-COOH
C. CFCl3 D.CH2OH-CHOH-CH2OH
解析:有手性异构体的分子叫手性分子
答案:B
【当堂检测】
1.把下列液体分别装在酸式滴定管中,并使其以细流流下,当用带有静点的玻璃棒接近液体细流时,细流可能发生偏转的是 ( )
A. 四氯化碳 B. 乙醇 C. 二硫化碳 D. 苯
2.下列说法正确的是( )
A.水是无机物,故有机物在水中的溶解度都很小
B.氢键对物质的溶解性没有影响
C.溶质能与水发生化学反应将增大其在水中的溶解度
D.CO与水都是极性分子,故CO易溶于水
3.下列说法不正确的是( )
A.互为手性异构的分子组成相同,官能团不同
B.手性异构体的性质不完全相同
C.手性异构体是同分异构体的一种
D.利用手性催化剂合成可得到或主要得到一种手性分子
4.根据“相似相溶”规律,你认为下列物质在水中溶解度较大的是( )
A 乙烯 B 二氧化碳 C二氧化硫 D氢气
5.下列物质中,酸性最强的是
A.H2CO3 B. H3PO4 C.H2SO4 D.CH3COOH
6.下列物质中,酸性由强到弱错误的是( )
A. HClO4 H2SO4 H3PO4 H4SiO4
B. H2SO4 H2SO3 HNO3 HNO2
C. HClO4 HClO3 HClO2 HClO
D. HClO4 H2SO4 H2SO3 H2CO3
7.已知水分子结构可看作H-OH,常温下在水中溶解性最好的是( )
A.苯酚 B.甲醇 C.丁醇 D.乙烯
8.下列物质在汽油中溶解度最大的是( )
A.HCl B.NH3 C.CH4 D.CH3CH2OH
9.根据实际和经验推知,下列叙述不正确的是( )
A.卤化氢易溶于水,不易溶于水四氯化碳
B.碘易溶于汽油,微溶于水
C.氯化钠易溶于水,也易溶于食用油
D.丁烷易溶于煤油,难溶于水
10. 下列说法中正确的是( )
A.无机含氧酸分子中的氧原子数越多,则其酸性也越强
B.氯化银能溶于过量的氨水,是因为它与氨水反应生成了一种可溶形的配位化合物
C.分子是否具有极性决定分子中是否存在极性共价键
D.氢键就是一种存在于某些特殊含氢元素的分子中的一种化学键
11.下列物质中溶解度最小的是( )
A、LiF B、NaF C、KF D、CsF
12.已知含氧酸可用通式(HO)mXOn来表示,如X是S, m=2,n=2,则这个式子表示H2SO4。一般而言,该式子中n大的是强酸,n小的是弱酸。下列含氧酸中酸性最强是( )
A.HClO2 B.H2SeO3 C.HBO2 D.HMnO4
分子的性质
教材分析
在第三节分子的性质中,介绍了六个问题,即分子的极性、分子间作用力及其对物质性质的影响、氢键及其对物质性质的影响、溶解性、手性和无机含氧酸分子的酸性。除分子的手性外,对其它五个问题进行的阐述都运用了前面的已有知识,如根据共价键的概念介绍了键的极性和分子的极性;根据化学键、分子的极性等概念介绍了范德华力的特点及其对物质性质的影响;根据电负性的概念介绍了氢键的特点及其对物质性质的影响;根据极性分子与非非极性分子的概念介绍了“相似相溶”规则;根据分子中电子的偏移解释了无机含氧酸分子的酸性强弱等;对于手性教科书通过图示简单介绍了手性分子的概念以及手性分子在生命科学和生产手性药物方面的应用
教学策略
根据共价键的概念介绍了键的极性和分子的极性;根据化学键、分子的极性等概念介绍了范德华力的特点及其对物质性质的影响;根据电负性的概念介绍了氢键的特点及其对物质性质的影响;根据极性分子与非非极性分子的概念介绍了“相似相溶”规则;根据分子中电子的偏移解释了无机含氧酸分子的酸性强弱等;对于手性教科书通过图示简单介绍了手性分子的概念以及手性分子在生命科学和生产手性药物方面的应用
第1课时
三维目标
知识与技能
了解极性共价键和非极性共价键;
过程与方法
结合常见物质分子立体结构,判断极性分子和非极性分子;
情感态度与价值观
培养学生分析问题、解决问题的能力和严谨认真的科学态度。
教学重点
多原子分子中,极性分子和非极性分子的判断
教学难点
多原子分子中,极性分子和非极性分子的判断
教学准备
多媒体、黑板、教材、学案
教学环节
[引入]在必修II的学习中,我们了解了共价键,共价键是两个或几个原子通过共用电子产生的吸引作用。在上一节,我们又学习了杂化轨道理论,根据杂化轨道理论我们可以将共价键分为σ键和Π键。
[板书]一、共价键及其分类
1、按成键方式分:σ键和Π键
[讲]σ键:对于含有未成对的s电子或p电子的原子,它可以通过s-s、s-p、p-p等轨道“头碰头”重叠形成共价键。σ键构成分子的骨架,可单独存在于两原子间,两原子间只有一个σ键
Π键:当两个p轨道py-py、pz-pz以“肩并肩”方式进行重叠形成的共价键,叫做Π键。Π键的原子轨道重叠程度不如σ键大,所以Π键不如σ键牢固。Π键不像σ键那样集中在两核的连线上,原子核对电子的束缚力较小,电子能量较高,活动性较大,所以容易断裂。因此,一般含有共价双键和三键的化合物容易发生化学反应。
[板书]2、按成键的共用电子对情况可分为:单键、双键、三键、配位键
[讲]单键一般是σ键,以共价键结合的两个原子间只能有1个σ键。双键是由一个σ键和一个Π键组成的,而单双键交替结构是由若干个σ键和一个大Π键组成的。三键中有1个σ键和2个Π键组成的。而配位键是一种特殊的共价键,如果共价键的形成是由两个成键原子中的一个原子单独提供一对孤对电子进入另一个原子的空轨道共用而成键,这种共价键称为配位键。
[讲]由不同原子形成的共价键,电子对会发生偏移,是极性键,极性键中的两个键合原子,一个呈正电性(δ+),另一个呈负电性(δ一)。
[板书] 3、按成键原子的电负性差异可分为极性键和非极性键
(1)、极性键:由不同原子形成的共价键。吸电子能力较强一方呈正电性(δ+),另一个呈负电性(δ-)。
(2)、非极性键:由同种元素的原子形成的共价键是非极性共价键。
[讲]成键原子的电负性差值越大,键的极性就愈强。当成键原子的电负性相差很大时,可以认为成键电子对完全移到电负性很大的原子一方。这时原子转变成为离子,从而形成离子键。
[讲]分子有极性分子和非极性分子之分。我们可以这样认为,分子中正电荷的作用集中于一点,是正电中心;负电荷的作用集中于一点,是负电中心。在极性分子中,正电荷中心和负电中心不重合,使分子的某一个部分呈正电性(δ+),另一部分呈负电性(δ一);非极性分子的正电中心和负电中心重合。如果正电中心和负电中心重合,这样的分子就是非极性分子
[板书]二、分子的极性
1、极性分子和非极性分子:极性分子中,正电荷中心和负电中心不重合;非极性分子的正电中心和负电中心重合。
[投影] 图2—28
[思考与交流]根据图2—28,思考和回答下列问题:
1、以下双原子分子中,哪些是极性分子,分子哪些是非极性分子?H2 02 C12 HCl
2.以下非金属单质分子中,哪个是极性分子,哪个是非极性分子?P4 C60
3.以下化合物分子中,哪些是极性分子,哪些是非极性分子?
CO2 HCN H20 NH3 BF3 CH4 CH3Cl
[汇报]1、H2、02、C12 极性分子 HCl ,非极性分子。
2、P4、C60都是非极性分子。
3、CO2 BF3 CH4 为非极性分子,CH3Cl HCN H20 NH3为极性分子。
[讲]分子的极性是分子中化学键的极性的向量和。只含非极性键的分子也不一定是非极性分子(如O3);含极性键的分子有没有极性,必须依据分子中极性键的极性的向量和是否等于零而定。如果分子结构是空间对称的,则键的极性相互抵消,各个键的极性和为零,整个分子就是非极性分子,否则是极性分子。
[投影小结]共价键的极性与分子极性的关系
分子
共价键的极性
分子中正负电荷中心
结论
举例
同核双原子分子
非极性键
重合
非极性分子
H2、O2、N2
异核双原子分子
极性键
不重合
极性分子
CO、HF、HCl
异核多原子分子
分子中各键的向量和为零
重合
非极性分子
CO2、BF3、CH4
分子中各键的向量和不为零
不重合
极性分子
H2O、NH3、CH3Cl
[板书]2、分子的对称性
(1)定义:具有一定空间构型的分子中的原子会以某一个面成一个轴处于相对称的位置,即分子具有对称性。
[讲]例如CH4分子,相对于通过其中两个氢原子和碳原子所构成的平面,分子被分割成相同的两部分,这个面即为对称面。
[板书](2)关系:非极性分子具有对称性,极性分子中原子不位于对称位置。
[讲]分子的极性对物质的熔点、沸点有一定的影响。
[板书]3、分子的极性对物质的熔点、沸点的影响
[讲]分子极性越大,分子间的电性作用越强,克服分子间的引力使物质熔化或汽化所需外界能量就越多,故熔点、沸点越高。
[过]结合我们学过的知识,我们总结一下判断分子极性的方法有哪些
[板书]4、ABm型分子极性的判断方法
(1) 化合价法
[讲]ABm型分子中中心原子的化合价的绝对值等于该元素的价电子数时,该分子为非极性分子,此时分子的空间结构对称。若中心原子的化合价的绝对值不等于其价电子数目,则分子的空间结构不对称,其分子为极性分子。
[投影]
化学式
BF3
CO2
PCl5
SO3(g)
H2O
NH3
SO2
中心原子化合价绝对值
3
4
5
6
2
3
4
中心原子价电子数
3
4
5
6
6
5
6
分子极性
非极性
非极性
非极性
非极性
极性
极性
极性
[板书](2) 物理模型法:
[讲]将ABm型分子的中心原子看做一个受力物体,将A、B间的极性共价键看做作用于中心原子上的力,根据ABm的空间构型,判断中心原子和平衡,如果受力平衡,则ABm型分子为非极性分子,否则为极性分子。
[板书](3) 根据所含键的类型及分子的空间构型判断
[讲]当ABm型分子的空间构型是对称结构时,由于分子中正负电荷重心可以重合,故为非极性分子,如CO2是直线型,BF3是平面正三角型,CH4是正四面体形等均为非极性分子。当ABm型分子的空间构型不是空间对称结构时,一般为极性分子,如H2O为V型,NH3为三角锥形,它们均为极性分子。
[板书](4)根据中心原子最外层电子是否全部成键判断
[讲]中心原子即其他原子围绕它成键的原子。分子中的中心原子最外层电子若全部成键,此分子一般为非极性分子;分子中的中心原子最外层电子未全部成键,此分子一般为极性分子。
[投影小结]空间构型、键的极性和分子极性的关系
类型
实例
两个键之间的夹角
键的极性
分子的极性
空间构型
X2
H2、N2
非极性键
非极性分子
直线形
XY
HCl、NO
极性键
极性分子
直线形
XY2(X2Y)
CO2、CS2
180°
极性键
非极性分子
直线形
SO2
120°
极性键
极性分子
V形
H2O、H2S
104°30′
极性键
极性分子
V形
XY3
BF3
120°
极性键
非极性分子
平面三角锥形
NH3
107°18′
极性键
极性分子
三角锥形
XY4
CH4、CCl4
109°30′
极性键
非极性分子
正四面体
[自学]科学视野—表面活性剂和细胞膜
[自学提纲]1、什么是表面活性剂?亲水基团?疏水基团?肥皂和洗涤剂的去污原理是什么?
2、什么是单分子膜?双分子膜?举例说明。
3、为什么双分子膜以头向外而尾向内的方式排列?
[汇报]1、分子的一端有极性,称为亲水基团。分子的另一端没有或者几乎没有极性,称为疏水基团。表面活性剂(surfactant)是指具有固定的亲水亲油基团,在溶液的表面能定向排列,并能使表面张力显著下降的物质。表面活性剂在水中会形成亲水基团向外、疏水基团向内的“胶束”,由于油渍等污垢是疏水的,会被包裹在胶束内腔,这就是肥皂和洗涤剂的去污原理。
2、由于表面活性剂会分散在水的液体表面形成一层疏水基团朝向空气的“单分子层”,又称“单分子膜”。双分子膜是由大量两性分子组装而成的,
3、这是由于细胞膜的两侧都是水溶液,水是极性分子,而构成膜的两性分子的头基是极性基团而尾基是非极性基团。
板书设计
一、共价键及其分类
1、按成键方式分:σ键和Π键
2、按成键的共用电子对情况可分为:单键、双键、三键、配位键
3、按成键原子的电负性差异可分为极性键和非极性键
(1)极性键:由不同原子形成的共价键。吸电子能力较强一方呈正电性(δ+),另一个呈负电性(δ-)。
(2)非极性键:由同种元素的原子形成的共价键是非极性共价键。
二、分子的极性
1、极性分子和非极性分子:极性分子中,正电荷中心和负电中心不重合;非极性分子的正电中心和负电中心重合。
2、分子的对称性
(1)定义:具有一定空间构型的分子中的原子会以某一个面成一个轴处于相对称的位置,即分子具有对称性。
(2)关系:非极性分子具有对称性,极性分子中原子不位于对称位置。
3、分子的极性对物质的熔点、沸点的影响
4、ABm型分子极性的判断方法
(1)化合价法
(2)物理模型法:
(3)根据所含键的类型及分子的空间构型判断
(4)根据中心原子最外层电子是否全部成键判断
【案例练习】
1、下列说法中不正确的是 ( )
A、共价化合物中不可能含有离子键
B、有共价键的化合物,不一定是共价化合物
C、离子化合物中可能存在共价键
D、原子以极性键结合的分子,肯定是极性分子
2、以极性键结合的多原子分子,分子是否有极性取决于分子的空间构型。下列分子属极性分子的是 ( )
A、 H2O B、 CO2 C、 BCl3 D、 NH3
3、分子有极性分子和非极性分子之分。下列对极性分子和非极性分子的认识正确的是( )
A、只含非极性键的分子一定是非极性分子
B、含有极性键的分子一定是极性分子
C、非极性分子一定含有非极性键
D、极性分子一定含有极性键
【课后作业】
1、请指出表中分子的空间构型,判断其中哪些属于极性分子,哪些属于非极性分子,并与同学讨论你的判断方法。
分子
空间构型
分子有无极性
分子
空间构型
分子有无极性
O2
HF
CO2
H2O
BF3
NH3
CCl4
2、根据下列要求,各用电子式表示一实例:
(1)、只含有极性键并有一对孤对电子的分子
(2)、只含有离子键、极性共价键的物质
(3)、只含有极性共价键、常温下为液态的非极性分子
七、教学反思
第2课时
三维目标
知识与技能
范德华力、氢键及其对物质性质的影响; 能举例说明化学键和分子间作用力的区别
; 例举含有氢键的物质
过程与方法
采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学
情感态度与价值观
培养学生分析、归纳、综合的能力
教学重点
分子间作用力、氢键及其对物质性质的影响
教学难点
分子间作用力、氢键及其对物质性质的影响
教学准备
多媒体、黑板、教材、学案
教学环节
[引入]我们知道,化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成的过程,化学键主要影响了化学性质,那么,物质的溶沸点、溶解性又受什么影响呢?这节课就让我们来主要研究一下物理性质的影响因素。
[讲]降温加压气体会液化,降温液体会凝固,这一事实表明,分子之间存在着相互作用力。范德华(vandcrWaRls)是最早研究分子间普遍存在作用力的科学家,因而把这类分子问作用力称为范德华力。范德华力很弱,约比化学键能小l一2数量级。相对分子质量越大,范德华力越大;分子的极性越大,范德华力也越大。
[板书]三、分子间作用力及其对物质的影响
1、分子间作用力
(1) 定义:把分子聚集在一起的作用力叫做分子间作用力,又称范德华力,其实质是分子间的电性引力
[讲]从气体在降低温度、增大压强时能够凝结成液态或固态(在这个过程中,气体分子间的距离不断缩小,并由不规则运动的混乱状态转变成为规则排列)的事实可以证明分子存在着相互作用。
[投影]
[讲]范德华力:分子之间存在着相互作用力。范德华力很弱,约比化学键能小l一2数量级。相对分子质量越大,范德华力越大;分子的极性越大,范德华力也越大。
[板书](2)大小判断:
1 影响分子间作用力的主要因素:分子的相对分子质量、分子的极性等
2 组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大。
3 分子的极性越强,分子间作用力越大。
[学与问]怎样解释卤素单质从F2~I2的熔、沸点越来越高?
[汇报]相对分子质量越大,范德华力越大,熔、沸点越来越高。
[板书]2、分子间作用力对物质的熔、沸点的影响:范德华力越大,物质的熔沸点越高。
[投影]
[讲]能量远小于化学键能,分子间作用力一般只有每摩尔几千焦至几十千焦,比化学能小1-2个数量极,分子间作用力主要影响分子晶体类型物质的物理性质,而化学键主要影响物质的化学性质。存在于分子之间,且分子间充分接近时才有相互间的作用力,如固体和液体物质中。
[问]夏天经常见到许多壁虎在墙壁或天花板上爬行,却掉不下来,为什么?
[讲]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。
[投影]
[设问]你是否知道,常见物质中,水是熔、沸点较高的液体之一?你是否知道,冰的密度比液态的水小?
[投影]为什么水、氟化氢和氨的沸点出现反常。
[板书]四、氢键及其对物质性质的影响
[讲]为了解释水的这些奇特性质,人们提出了氢键的概念。氢键是除范德华力外的另一种分子间作用力,它是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(如水分子中的氢)与另一个分子中电负性很强的原子(如水分子中的氧)之间的作用力。
[板书] 1、氢键:是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(如水分子中的氢)与另一个分子中电负性很强的原子(N、O、F)之间的作用力。
[讲]以HF为例,在HF分子中,由于F原子吸引电子的能力很强,H-F键的极性很强,共用电子对强烈地偏向F原子,亦即H原子的电子云被F原子吸引,使H原子几乎成为“裸露”为质子。这个半径很小、带部分正电荷的H核,与另一个HF分子带部分负电荷的F原子相互吸引。这种静电吸引作用就是氢键。
[讲]氢键不是化学键,为了与化学键相区别,在下图中用“…”来表示氢键,注意三个原子要在同一条直线上。
[板书]2、氢键表示方法:X—H…Y。
[投影]
[讲]在用X-H…Y表示的氢键中,氢原子位于其间是氢键形成的最重要条件之一,同时,氢原子两边的X原子和Y原子所属元素具有很强的电负性、很小的原子半径是氢键形成的另一个条件。由于X原子和Y原子具有强烈吸引电子的作用,氢键才能存在。这类原子应该是位于元素周期表的右上角元素的原子,主要是氮原子、氧原子和氟原子。有机物分子中含有羟基时,通常能形成氢键。
[板书]3、氢键的形成条件
[讲]由于氢键的存在,大大加强了水分子之间的作用力,使水的熔、沸点较高。另外,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用化学式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性: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“缔合分子”。后来的研究证明,氢键普遍存在于已经与N、O、F等电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另外的N、O、F等电负性很大的原子之间。例如,不仅氟化氢分子之间以及氨分子之间存在氢键,而且它们跟水分子之间也存在氢键。
[板书]4、氢键的类型:分子间氢键、分子间内氢键
[讲]氢键既可以存在于分子之间,也可存在于分子内部的原子团之间。如邻羟基苯甲醛在分子内形成了氢键,在分子之间不存在氢键,对羟基苯甲醛不可能形成分子内氢键,只能在分子间形成氢键,因而,前者的沸点低于后者的沸点。
[投影]分子内氢键和分子间氢键
[强调]尽管人们把氢键也称作“键”,但与化学键比较,氢键属于一种较弱的作用力,其大小介于范德华力和化学键之间,约为化学键的十分之几,不属于化学键。
[讲]下面,让我们回到之前的问题,为什么水、氟化氢和氨的沸点出现反常。如上图所示,NH3、HF和H2O的沸点反常,分子间形成氢键会使物质的熔点和沸点升高,这是因为固体熔化或液体汽化时必须破坏分子间的氢键,从而需要消耗较多能量的缘故。
[板书]5、氢键对物质的影响:分子间氢键使物质熔点升高
分子内氢键使物质熔点降低
[讲]以水为例,由于水分子间形成的氢键,增大了水分子间的作用,使水的熔沸点比同周期元素中H2S高。当水结冰时,体积膨胀,密度减小。这些反应的性质均与氢键有关。
[投影]
[讲]在水蒸气中水以单个H2O 分子形式存在;在液态水中,经常是几个水分子通过氢键结合起来,形成(H2O)n;在固态水(冰)中,水分子大范围地以氢键互相联结,形成相当疏松的晶体,从而在结构中有许多空隙,造成体积膨胀,密度减少,因此冰能浮在水面上。水的这种性质对水生物生存有重要的意义。
[讲]除此之外,接近水的沸点时,用实验测定的水蒸气的相对分子质量比用化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些。这也是由于氢键的存在使接近水的沸点的水蒸气中存在相当量的水分子相互“缔合”,形成了一些“缔合原子”的原因。
[阅读]资料卡片及科学视野:生物大分子中的氢键。
[投影小结]分子间作用力与氢键的比较
分类
分子间作用力(范德华力)
氢 键
概念
物质分子之间存在的微弱相互作用(实际上也是静电作用)
分子中与氢原子形成共价键的非金属原子,如果吸引电子的能力很强,原子半径又很小,则使氢原子几乎成为“裸露”的质子,带部分正电荷。这样的分子之间,氢核与带部分负电荷的非金属原子相互吸引。这种静电作用就是氢键
存在范围
分子间
某些含氢化合物分子间(如HF、H2O、NH3)及某些有机化合物分子内
强度比较
比化学键弱得多
比化学键弱得多,比分子间作用力稍强
影响强度的因素
随着分子极性和相对分子质量的增大而增大。组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大
形成氢键的非金属原子,其吸引电子的能力 越强、半径越小,则氢键越强。
【案例练习】
1.以下说法哪些是不正确的?
(1) 氢键是化学键
(2) 甲烷可与水形成氢键
(3) 乙醇分子跟水分子之间存在范德华力
(4) 碘化氢的沸点比氯化氢的沸点高是由于碘化氢分子之间存在氢键
2.沸腾时只需克服范德华力的液体物质是 ( )
A.水 B.酒精 C.溴 D.水银
3.下列物质中分子间能形成氢键的是 ( )
A.N2 B.HBr C.NH3 D.H2S
4.DNA分子的两条链之间通过氢键结合。DNA分子复制前首先将双链解开,则DNA分子复制将双链解开的过程可视为 ( )
A.化学变化 B.物理变化
C.既有物理变化又有化学变化 D.是一种特殊的生物变化
5.乙醇(C2H5OH)和甲醚(CH3OCH3)的化学组成均为C2H6O,但乙醇的沸点为78.5℃,而甲醚的沸点为-23℃,为何原因?
乙醇(C2H5OH)分子电负性很强的O 原子与另一个乙醇(C2H5OH)分子-OH 中的H原子间存在氢键作用,而甲醚分子中的O原子直接和H原子相连,不存在氢键作用,所以乙醇的沸点为78.5℃,而甲醚的沸点为-23℃。
【课后作业】
1.水具有反常高的沸点,主要是因为分子间存在
A.氢键 B.共价键 C.离子键 D.新型化学键
2.下列每组物质发生状态变化所克服的粒子间的相互作用属于同种类型的是
A.食盐和蔗糖熔化 B.钠和硫熔化
C.碘和干冰升华 D.干冰和氧化钠熔化
3.你认为下列说法不正确的是 ( )
A.氢键存在于分子之间,不存在于分子之内
B.对于组成和结构相似的分子,其范德华力随着相对分子质量的增大而增大
C.NH3极易溶于水而CH4难溶于水的原因只是NH3是极性分子,CH4是非极性分子
D.冰熔化时只破坏分子间作用力
4.你认为水的哪些物理性质与氢键有关?试把你的结论与同学讨论交流。
板书设计
三、分子间作用力及其对物质的影响
1、分子间作用力
(1) 定义:把分子聚集在一起的作用力叫做分子间作用力,又称范德华力,其实质是分子间的电性引力
(2)大小判断:
①影响分子间作用力的主要因素:分子的相对分子质量、分子的极性等
②组成和结构相似的物质,相对分子质量越大,分子间作用力越大。
③分子的极性越强,分子间作用力越大。
2、分子间作用力对物质的熔、沸点的影响:范德华力越大,物质的熔沸点越高。
四、氢键及其对物质性质的影响
1、氢键:是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(如水分子中的氢)与另一个分子中电负性很强的原子(N、O、F)之间的作用力。
2、氢键表示方法:X—H…Y。
3、氢键的形成条件
4、氢键的类型:分子间氢键、分子间内氢键
5、氢键对物质的影响:分子间氢键使物质熔点升高分子内氢键使物质熔点降低
七、教学反思
第3课时
三维目标
知识与技能
从分子结构的角度,认识“相似相溶”规律;了解“手性分子”在生命科学等方面的应用;能用分子结构的知识解释无机含氧酸分子的酸性
过程与方法
采用比较、讨论、归纳、总结的方法进行教学
情感态度与价值观
培养学生分析、归纳、综合的能力
教学重点
手性分子和无机含氧酸分子的酸性
教学难点
手性分子和无机含氧酸分子的酸性
教学准备
多媒体、黑板、教材、学案
教学环节
[复习]分子的极性判断标准,分子间作用力对物质性质的影响。
[过渡]今天我们利用已学过的分子结构理论,继续研究物质的其它性质。
[板书]五、溶解性
[讲]物质相互溶解的性质十分复杂,有许多制约因素,如温度、压强等。从分子结构的角度,存在“相似相溶”的规律。蔗糖和氨易溶于水,难溶于四氯化碳;而萘和碘却易溶于四氯化碳,难溶于水。如果分析溶质和溶剂的结构就可以知道原因了:蔗糖、氨、水是极性分子,而萘、碘、四氯化碳是非极性分子。通过对许多实验的观察和研究,人们得出了一个经验性的“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。
[板书]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。
[讲]由于极性分子间的电性作用,使得极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂;难溶于非极性分子组成的溶剂;非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂。
[讲]水是极性溶剂,根据“相似相溶”,极性溶质比非极性溶质在水中的溶解度大。如果存在氢键,则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大,溶解性越好。相反,无氢键相互作用的溶质在有氢键的水中的溶解度就比较小。
[投影]
[板书]2、溶解度影响因素:
(1) 溶剂的极性
[讲]此外,“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。例如,乙醇的化学式为CH3CH20H,其中的一OH与水分子的一OH相近,因而乙醇能与水互溶;而戊醇CH3CH2CH2CH2CH20H中的烃基较大,其中的一OH跟水分子的一OH的相似因素小得多了,因而它在水中的溶解度明显减小。
[板书] (2) 分子结构的相似性。
[讲]溶质分子与溶剂分子之间的范德华力越大,则溶质分子的溶解度越大。如CH4和HCl在水中的溶解情况,由于CH4与H2O分子间的作用力很小,故CH4几乎不溶于水,而HCl与H2O分子间的作用力较大,故HCl极易溶于水;同理,Br2、I2与苯分子间的作用较大,故Br2、I2易溶于苯中,而H2O与苯分子间的作用力很小,故H2O很难溶于苯中。
[板书](3)分子间作用力和氢键
[讲]当溶质分子和溶剂分子间形成氢键时,会使溶质的溶解度增大。
[强调]另外,如果遇到溶质与水发生化学反应的情况,如SO2与水发生反应生成亚硫酸,后者可溶于水,因此,将增加SO2的溶解度。
[思考与交流]1、比较NH3和CH4在水中的溶解度。怎样用相似相溶规律理解它们的溶解度不同?
2.为什么在日常生活中用有机溶剂(如乙酸乙酯等)溶解油漆而不用水?
3、在一个小试管里放入一小粒碘晶体,加入约5mL蒸馏水,观察碘在水中的溶解性(若有不溶的碘,可将碘水溶液倾倒在另一个试管里继续下面的实验)。在碘水溶液中加入约1mL四氯化碳(CCl4),振荡试管,观察碘被四氯化碳萃取,形成紫红色的碘的四氯化碳溶液。再向试管里加入1mL浓碘化钾(KI)水溶液,振荡试管,溶液紫色变浅,这是由于在水溶液里可发生如下反应:I2+I—=I3—。实验表明碘在纯水还是在四氯化碳中溶解性较好?为什么?
[汇报]1、NH3为极性分子,CH4为非极性分子,而水是极性分子,根据“相似相溶”规则,NH3易溶于水,而CH4不易溶于水。并且NH3与水之间还可形成氢键,使得NH3更易溶于水。
2、油漆是非极性分子,有机溶剂如乙酸乙酯也是非极性溶剂,而水为极性溶剂,根据“相似相溶”规则,应当用有机溶剂溶解油漆而不能用水溶解油漆。
3、实验表明碘在四氯化碳溶液中的溶解性较好。这是因为碘和四氯化碳都是非极性分子,非极性溶质一般能溶于非极性溶剂,而水是极性分子。
[展示]模型:
[设问]看一看两个分子的立体结构,像不像一双手那样?它们不能相互叠合?
[板书]六、手性
[实践]每个同学亮出自己的左又手。看能否完全重合?
[投影]
[板书]1、具有完全相同的组成和原子排列的一对分子,如同左手与右手一样互为镜像,却在三维空间里不能重叠,互称手性异构体。有手性异构体的分子叫做手性分子。
[讲]手性分子在生命科学和生产手性药物方面有广泛的应用。如图所示的分子,是由一家德国制药厂在1957年10月1日上市的高效镇静剂,中文药名为“反应停”,它能使失眠者美美地睡个好觉,能迅速止痛并能够减轻孕妇的妊娠反应。然而,不久就发现世界各地相继出现了一些畸形儿,后被科学家证实,是孕妇服用了这种药物导致的随后的药物化学研究证实,在这种药物中,只有图左边的分子才有这种毒副作用,而右边的分子却没有这种毒副作用。人类从这一药物史上的悲剧中吸取教训,不久各国纷纷规定,今后凡生产手性药物,必须把手性异构体分离开,只出售能治病的那种手性异构体的药物。
[投影]
[板书]2、手性碳原子:如果一个碳原子所连接的四个原子或原子团各不相同,则该碳原子称为手性碳原子。
[讲]2001年10月诺贝尔奖授予了在手性催化反应方面所取得卓著成绩的美国和日本的三位科学家。有机物分子中如果在一个碳原子上连接有4个不同的基团,则会形成两种不同的四面体空间构型,它们互为镜像,互称为对映异构体,如同人的左右手一样,外形相似而不能重合。科学上把这种现象称为“手性”,这样的碳原子称为手性碳原子,具有这种特性的分子称为手性分子,例如乳酸分子:
[投影]
[讲]合成药物绝大多数为手性分子。研究表明,在药物分子的对映异构体中,只有一种对疾病有治疗作用,而另一种则没有药效,甚至对人体有毒副作用。手性催化剂只催化或者主要催化一种手性分子的合成,可以比喻成握手——手性催化剂像迎宾的主人伸出右手,被催化合成的手性分子像客人,总是伸出右手去握手。
[板书]3、手性分子的用途
[讲]构成生命体的有机物约大多数为手性分子。两个手性分子的性质不同,且手性有机物中必定含手性碳原子。手性分子的主要应用是生产手性药物和手性催化剂,手性催化剂只催化或主要催化一种手性分子的合成。
[自学]科学史话:了解巴斯德实验室合成的有机物酒石酸盐并制得手性机物酒石酸盐过程。
[投影]
[讲]无机含氧酸看成是由氢离子和酸根离子组成的。例如,H2S04是由H+和SO42-组成,实际上在它们的分子结构中,氢离子却是和酸根上的一个氧相连接的,所以它们的结构式应是:
[投影]
[板书]七、无机含氧酸分子的酸性
[讲]无机含氧酸之所以能显酸性,是因为其分子中含有—OH,而—OH上的H在水分子的作用下能够电离H+、而显示一定的酸性。
[讲]我们知道,H2S04和HN03是强酸,而H2S03和HN02是弱酸,即从酸性强弱来看:H2S03酸性强弱 HClO[板书]1、对于同一种元素的含氧酸来说,该元素的化合价越高,其含氧酸的酸性越强。
[思考]那么如何解释这种现象呢?
[讲]化学上有一种见解,认为含氧酸的通式可写成(HO)mROn,如果成酸元素R相同,则n值越大,R的正电性越高,导致R—O—H中O的电子向R偏移,因而在水分子的作用下,也就越容易电离出H+,即酸性越强。
[板书]2、含氧酸的通式可写成(HO)mROn,R相同,n值越大,酸性越强。
[讲]如硼酸(H3BO3 、(HO)3B)强度与次氯酸(HOCl)相近,但我们要注意的是,碳酸可表示为(HO)2CO,非羟基氧原子数为1,酸强度与中强酸磷酸似乎相似。但碳酸实为弱酸。原因是CO2溶于水中只有很小的一部分生成H2CO3,与按CO2全部转化为H2CO3来估算的强度相比,酸性要弱很多,故H2CO3为弱酸。
[小结]我们还要注意的是,酸性的大小 与—OH的数目即m数值大小无关,如H3PO4为中强酸,并非强酸。同主族元素或同周期元素最高价含氧酸的酸性比较,根据非金属性强弱去比较 。也可根据元素周期表判断,或是根据化合价来判断。总之,酸性的判断要多咱方法综合运用。
【案例练习】
1、碘单质在水溶液中溶解度很小,但在CCl4中溶解度很大,这是因为 ( )
A.CCl4与I2分子量相差较小,而H2O与I2分子量相差较大
B.CCl4与I2都是直线型分子,而H2O不是直线型分子
C.CCl4和I2都不含氢元素,而H2O中含有氢元素
D.CCl4和I2都是非极性分子,而H2O是极性分子
2、下列两分子的关系是 ( )
A.互为同分异构体 B.是同一物质
C.是手性分子 D.互为同系物
3.无机含氧酸酸性的化学式可以用XOn(OH)m来表示无机含氧酸(X代表成酸元素,n代表XO基中的氧原子数,m代表OH数),则n值越大,m值越小,该酸的酸性就越强,硫酸、磷
酸的结构为、,则它们的酸性 ( )
A.硫酸和磷酸都是强酸 B.硫酸是强酸,但是酸性比磷酸弱
C.硫酸是强酸,且酸性比磷酸强 D.磷酸和硫酸都是弱酸
【课后作业】
1.下列物质中,难溶于CCl4的是 ( )
A.碘单质 B. 水 C. 苯 D.甲烷
2.在有机物分子中,当一个碳原子连有4个不同的原子或原子团时,这种碳原子被称为“手性碳原子”,凡具有一个手性碳原子的化合物一定具有光学活性,常在某些物理性质、化学变化或生化反应中表现出奇特的现象。例如右下图:其中带 * 号的碳原子即是手性碳原子,现欲使该物质因不含手性碳原子而失去光学活性,下列反应中不可能实现的是( ) A.加成反应 B.消去反应 C.水解反应 D.氧化反应
3、无机含氧酸的强弱的规律表示成酸元素的化合价越高,酸性越强( )
A.根据这一规律高氯酸是很强的酸
B.H3PO4的酸性比盐酸强
C.碳酸和亚硫酸的酸性不好比较
D.硝酸与磷酸的强度一样
板书设计
五、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。
2、溶解度影响因素:
(1)溶剂的极性
(2)分子结构的相似性。
(3)分子间作用力和氢键
六、手性
1、具有完全相同的组成和原子排列的一对分子,如同左手与右手一样互为镜像,却在三维空间里不能重叠,互称手性异构体。有手性异构体的分子叫做手性分子。
2、手性碳原子:如果一个碳原子所连接的四个原子或原子团各不相同,则该碳原子称为手性碳原子。
3、手性分子的用途
七、无机含氧酸分子的酸性
1、对于同一种元素的含氧酸来说,该元素的化合价越高,其含氧酸的酸性越强。
2、含氧酸的通式可写成(HO)mROn,R相同,n值越大,酸性越强。
七、教学反思
课件60张PPT。第三节 分子的性质一、键的极性和分子的极性(1)离子键、共价键?
(2)极性键与非极性键1、极性键与非极性键复习回忆:非极性键:共用电子对无偏向(电荷分布均匀)极性键共用电子对有偏向(电荷分布不均匀)2、共用电子对不偏向或有偏向是由什么因素引起的呢? 这是由于原子对共用电子对的吸引力不同造成的。1、键的极性的判断依据是什么?共用电子对是否有偏向复习回忆:同种非金属元素原子间形成的共价键是非极性键不同种非金属元素原子间形成的共价键是极性键(1)何谓电负性?
(2)分别以H2、HCl为例,探究电负性对共价键极性有何影响?复习回忆:练习与巩固指出下列物质中化学键的类型
F2 HF NaOH N2
Na2O2 H2O2 CH3COOH练习与巩固1.含有非极性键的离子化合物是?? (???? )
A.?NaOH B?.Na2O2?
C.NaCl D?.NH4Cl
2.下列元素间形成的共价键中,极性最强的是? (???? )
A.F―F B.H―F
C.H―Cl D.H―O根据电荷分布是否均匀,共价键有极性、非极性之分,以共价键结合的分子是否也有极性、非极性之分呢?分子的极性又是根据什么来判定呢?讨论:一、键的极性和分子的极性2、极性分子与非极性分子极性分子:正电中心和负电中心不重合非极性分子:正电中心和负电中心重合
共用电子对HCl分子中,共用电子对偏向Cl原子,∴Cl原子一端相对地显负电性,H原子一端相对地显正电性,整个分子的电荷分布不均匀,∴为极性分子δ+δ-∴以极性键结合的双原子分子为极性分子含有极性键的分子一定是极性分子吗?分析方法:从力的角度分析 在ABn分子中,A-B键看作AB原子间的相互作用力,根据中心原子A所受合力是否为零来判断,F合=0,为非极性分子(极性抵消), F合≠0,为极性分子(极性不抵消)C=O键是极性键,但从分子总体而言CO2是直线型分子,两个C=O键是对称排列的,两键的极性互相抵消( F合=0),∴整个分子没有极性,电荷分布均匀,是非极性分子180oF1F2F合=0104o30'F1F2F合≠0O-H键是极性键,共用电子对偏O原子,由于分子是折线型构型,两个O-H键的极性不能抵消( F合≠0),∴整个分子电荷分布不均匀,是极性分子BF3:NH3:120o107o18' 三角锥型, 不对称,键的极性不能抵消,是极性分子F1F2F3F’平面三角形,对称,键的极性互相抵消( F合=0) ,是非极性分子109o28' 正四面体型 ,对称结构,C-H键的极性互相抵消( F合=0) ,是非极性分子思考与交流1、常见分子的构型及分子的极性双原子分子H2、Cl2 无 无 直线型 非极性HCl 有 无 直线型 极性H2O 有 104o30' 折线型 极性CO2 有 180o 直线型 非极性三原子分子四原子分子NH3 有 107o18' 三角锥型 极性BF3 有 120o 平面三角形 非极性CH4 有 109o28 ' 正四面体型 非极性五原子分子的极性分子的空间结构键角键的极性键的极性与分子极性的关系A、都是由非极性键构成的分子一般是非极 性分子。
B、极性键结合形成的双原子分子一定为极性分子。
C、极性键结合形成的多原子分子,可能为 非极性分子,也可能为极性分子。
D、多原子分子的极性,应有键的极性和分子的空间构型共同来决定。2、判断ABn型分子极性的经验规律:若中心原子A的化合价的绝对值等于该元素原子的最外层电子数,则为非极性分子,若不等则为极性分子。[练习]判断下列分子是极性分子还是非极性分子:PCl3、CCl4、CS2、SO2非极性分子什么事实可证明H2O中确实存在极性?实验?动画放映自学:
科学视野—表面活性剂和细胞膜 1、什么是表面活性剂?亲水基团?疏水基团?肥皂和洗涤剂的去污原理是什么?
2、什么是单分子膜?双分子膜?举例说明。 3、为什么双分子膜以头向外而尾向内的方式排列?
思考:二、范德华力及其对物质性质的影响气体在加压或降温是为什么会变为液体、固体?因为存在一种把分子聚集在一起的作用力而我们把这种作用力称为分子间作用力,又叫范德华力。(1)范德华力大小?
范德华力很弱,约比化学键能小1-2数量级二、范德华力及其对物质性质的影响?
(2) 范德华力与相对分子质量的关系结构相似,相对分子质量越大,范德华力越大二、范德华力及其对物质性质的影响(3)范德华力与分子的极性的关系相对分子质量相同或相近时,分子的极性越大,范德华力越大二、范德华力及其对物质性质的影响(4)范德华力对物质熔沸点的影响二、范德华力及其对物质性质的影响二、范德华力及其对物质性质的影响把分子聚集在一起的作用力又称范德华力相邻原子之间作用力强烈影响物质的化学性质和物理性质分子之间作用力微弱影响物质的物理性质(熔、沸点及溶解度等)练习:
下列叙述正确的是:
A.氧气的沸点低于氮气的沸点
B、稀有气体原子序数越大沸点越高
C、分子间作用力越弱分子晶体的熔点越低
D、同周期元素的原子半径越小越易失去电子二、范德华力及其对物质性质的影响科学视野壁虎与范德华力探究: 为什么水的沸点比H2S、H2Se、 H2Te的沸点都要高?氢键:是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子(如水分子中的氢)与另一个分子中电负性很强的原子(如水分子中的氧)之间的作用力。
氢键的概念:三、氢键及其对物质性质的影响三、氢键及其对物质性质的影响氢键的本质:是一种静电作用,是除范德华力外的另一种分子间作用力,氢键的大小,介于化学键与范德华力之间,不属于化学键。但也有键长、键能。氢键的表示:三、氢键及其对物质性质的影响氢键的种类:三、氢键及其对物质性质的影响氢键对物质熔沸点影响: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极性溶剂里,溶质分子与溶剂分子间的氢键使溶质溶解度增大,而当溶质分子形成分子内氢键时使溶质溶解度减小。 氢键对物质溶解度的影响:比较熔沸点:
HF HCl
H2O H2S
邻羟基苯甲醛、对羟基苯甲醛课堂讨论应用与拓展为什么NH3极易溶于水?
冰的硬度比一般固体共价化合物大,为什么?
课后习题5?三、氢键及其对物质性质的影响资料卡片某些氢键的键长和键能科学视野生物大分子中的氢键练习:(04广东)下列关于氢键的说法中正确的是( )
A、每个水分子内含有两个氢键
B、在所有的水蒸气、水、冰中都含有氢键
C、分子间能形成氢键,使物质的熔沸点升高
D、HF稳定性很强,是因为其分子间能形成氢键 小结:定义
范德华力氢键共价键作用微粒分子间普遍存在的作用力已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一分子中电负性很强的原子之间的作用力原子之间通过共用电子对形成的化学键
相邻原子之间分子间或分子内氢原子与电负性很强的F、O、N之间分子之间强弱弱较强很强对物质性质的影响范德华力越大,物质熔沸点越高对某些物质(如水、氨气)的溶解性、熔沸点都产生影响物质的稳定性 蔗糖和氨易溶于水,难溶于四氯化碳;而萘和碘却易溶于四氯化碳,难溶于水。 现象: “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。
水和甲醇相互溶解,氢键存在增大了溶解性四、溶解性(1)内因:相似相溶原理
(2)外因:影响固体溶解度的主要因素是温度;影响气体溶解度的主要因素是温度和压强。
(3)其他因素:
A)如果溶质与溶剂之间能形成氢键,则溶解度增大,且氢键越强,溶解性越好。如:NH3。
B)溶质与水发生反应时可增大其溶解度,如:SO2。思考与交流 溶质分子与溶剂分子的结构越相似,相互溶解越容易。
溶质分子的分子间力与溶剂分子的分子间力越相似,越易互溶。小结:PtCl2(NH3)2可以形成两种固体,一种为淡黄色,在水中的溶解度小,另一种为黄绿色,在水中的溶解度较大,请回答下列问题:
⑴PtCl2(NH3)2是平面四边形结构,还是四面体结构
⑵请在以下空格内画出这两种固体分子的几何构型图,
淡黄色固体: ,黄绿色固体: 。
⑶淡黄色固体物质是由 分子组成,黄绿色固体物质是由 分子组成(填“极性分子”或“非极性分子”)
⑷黄绿色固体在水中溶解度比淡黄色固体大,原因是 。五、手性观察一下两组图片,有何特征? 一对分子,组成和原子的排列方式完全相同,但如同左手和右手一样互为镜像,在三维空间无论如何旋转不能重叠,这对分子互称手性异构体。有手性异构体的分子称为手性分子。中心原子称为手性原子。手性分子在生命科学和生产手性药物方面有广泛的应用。如图所示的分子,是由一家德国制药厂在1957年10月1日上市的高效镇静剂,中文药名为“反应停”,它能使失眠者美美地睡个好觉,能迅速止痛并能够减轻孕妇的妊娠反应。然而,不久就发现世界各地相继出现了一些畸形儿,后被科学家证实,是孕妇服用了这种药物导致的随后的药物化学研究证实,在这种药物中,只有图左边的分子才有这种毒副作用,而右边的分子却没有这种毒副作用。人类从这一药物史上的悲剧中吸取教训,不久各国纷纷规定,今后凡生产手性药物,必须把手性异构体分离开,只出售能治病的那种手性异构体的药物。
“反应停”事件乳酸分子CH3CH(OH)COOH有以下两种异构体: ??? 五、手性具有手性的有机物,是因为含有手性碳原子造成的。
如果一个碳原子所联结的四个原子或原子团各不相同,那么该碳原子称为手性碳原子,记作﹡C 。五、手性注意:也有一些手性物质没有手性碳原子(2)有机物X的结构简式为
若使X通过化学变化,失去光学活性,可能发生的反应类型有________.
A.酯化 B.水解 C.氧化
D.还原 E.消去 F.缩聚右旋与左旋自然界中的手性珍贵的法螺左旋贝。百万分之一,十分罕见。自然界中的手性手性的应用手性合成
手性催化科学史话巴斯德与手性六、无机含氧酸分子的酸性指出下列无机含氧酸的酸性HClO4 HClO3
H2SO4 HNO3
H3PO4 H2SO3
H3BO3 HNO2六、无机含氧酸分子的酸性把含氧酸的化学式写成(HO)m ROn,
就能根据n值判断常见含氧酸的强弱。
n=0,极弱酸,如硼酸(H3BO3)。
n=1,弱酸,如亚硫酸(H2SO3)。
n=2,强酸,如硫酸(H2SO4)、硝酸(HNO3)。
n=3,极强酸,如高氯酸(HClO4)。 含氧酸的强度取决于中心原子的电负性、原子半径、氧化数。
当中心原子的电负性大、原子半径小、氧化数高时,使O-H键减弱,酸性增强。六、无机含氧酸分子的酸性H2SiO4 H3PO4 H2SO4HClO3 HClO4HClO HBrO HIO练习:比较下列含氧酸酸性的强弱六、无机含氧酸分子的酸性 同周期的含氧酸,自左至右,随中心原子原子序数增大 ,酸性增强。 同一族的含氧酸,自上而下,随中心原子原子序数增大 ,酸性减弱。 同一元素不同价态的含氧酸酸性高价强于低价 。无机含氧酸强度的变化规律某些含氧酸可表示为:(HO)mROn,它的强度与酸中的非羟基氧原子数n有关;n越大,酸性越强:n=0 →弱酸;n=1→中强酸;n=2→强酸;n=3 →超强酸。
已知:硼酸(H3BO3)是弱酸,而亚磷酸(H3PO3)是中强酸
(1) 写出这两种酸的结构式: 、 。
(2)写出亚磷酸和过量的NaOH溶液反应的化学方程式: