分子结构与物质的性质（教学课件）高二化学（沪科版选择性必修2）

第2课分子结构与物质的性质第二章分子结构与性质分子的极性01分子结构对化学性质的影响03手性02分子间作用力04水是一种常见的溶剂，有些物质可以溶于水，但并不是所有的物质都能溶于水，那么，物质在水中的溶解性与哪些因素有关？高锰酸钾加入水中食用油加入水中分子的极性01极性分子02非极性分子共价键的极性分子的极性为什么水分子内部正电中心和负电中心不重合？分子内正电中心和负电中心不重合分子内正电中心和负电中心重合分子的极性共价键的极性分子的极性请同学们写出H2、HCl的电子式与结构式：问题1H—HH—ClHH：HCl：：：：δ-δ+H2HCl电子式结构式分子的极性共价键分类极性键非极性键不同种元素同种元素电子对偏移电子对不偏移一方显正电性，一方显负电性成键原子不显电性类型构成元素成键特点原子电性共价键的极性温故知新——键的极性分子的极性由不同原子形成的共价键非极性共价键由同种原子形成的共价键极性共价键电子对发生偏移电子对不发生偏移H—HH—Cl共价键的极性分子的极性分子的极性共价键的极性分子的极性共价键的极性和分子的极性之间有必然的联系吗？问题2δ-δ+H2O极性共价键正电中心和负电中心不重合正电中心和负电中心重合极性分子非极性分子δ-δ+δ-CO2分子的极性共价键的极性和分子的极性的关系共价键的极性分子的极性——小结正负电荷中心是否重合分子的空间结构共价键的极性决定分子的极性决定正电中心和负电中心不重合正电中心和负电中心重合极性分子非极性分子稀有气体分子是非极性分子，不含共价键；臭氧是极性分子。分子的极性共价键的极性分子的极性判断分子的极性的方法——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。当分子中各个键的极性的向量和等于零时，是非极性分子，否则是极性分子。abδ-δ+δ-aa直线形2个C=O的极性的向量和为零，是非极性分子δ+δ-直线形H-Cl的极性的向量和不为零，是极性分子分子的极性【例1】回答下列问题①H2

②O2

③HCl

④P4

⑤C60

⑥CO2

⑦CH2==CH2

⑧HCN

⑨H2O

⑩NH3⑪BF3⑫CH4⑬SO3⑭CH3Cl⑮Ar⑯H2O2(1)只含非极性键的是_________；只含极性键的是___________________，既含极性键又含非极性键的是_____。(2)属于非极性分子的是_______________________，属于极性分子的是_____________。①②④⑤③⑥⑧⑨⑩⑪⑫⑬⑭⑦⑯①②④⑤⑥⑦⑪⑫⑬⑮③⑧⑨⑩⑭⑯分子的极性水分子有两极，一个氧原子和两个氢原子构成了水分子，由于氧原子核带有8个正电荷，而氢原子核只带有一个正电荷，数量悬殊，导致水分子中的电子会偏向氧原子那一端，于是，水分子中，氧原子那一头带负电，氢原子那一端带正电，这就是水分子的两极，故能夠被吸引。生活中常见现象之被静电气球吸引的水分子的极性实验探究物质在水中的溶解性的影响因素探究一：观察蔗糖、硼酸、萘、I2分别在水和四氯化碳中的溶解性蔗糖和硼酸易溶于H2O，难溶于CCl4；萘和碘却易溶于CCl4，难溶于H2O。实验现象：分子的极性实验探究——分子的极性探究一：观察蔗糖、硼酸、萘、I2分别在水和四氯化碳中的溶解性物质在水中的溶解性的影响因素实验分析蔗糖硼酸H2O萘碘CCl4溶质溶剂极性分子非极性分子非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，而极性溶质一般能溶于极性溶剂。实验结论：分子的极性“相似相溶”规律——小结溶解性分子的极性相似相溶分子的结构分子的极性手性共价分子空间结构的预测同学们，请拿出你们的左手和右手能够叠合在一起吗？手性分子的手性两个分子互为镜像，但不能相互叠合概念手性异构体：具有完全相同的

和

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叠合，互称手性异构体(或对映异构体)。手性分子：具有

的分子。组成原子排列手性异构体手性手性分子形成的条件分子的手性互为镜像关系的分子能叠合，是同种分子CH2ClBr绕轴旋转能叠合手性手性分子形成的条件分子的手性绕轴旋转不能叠合互为镜像关系的分子不能叠合，不是同种分子CHFClBr手性手性分子的判断分子的手性判断方法：有机物分子中是否存在

。手性碳原子：有机物分子中连有四个各不相同的原子或基团的碳原子。手性碳原子例如：手性碳原子手性手性分子的应用2001年，诺贝尔化学奖授予三位用手性催化剂生产手性药物的化学家。用他们的合成方法，可以只得到一种或者主要只得到一种手性分子，不得到或者基本上不得到它的手性异构分子，这种独特的合成方法称为手性合成。手性合成的药物生产造福人类并带来巨大的经济效益。手性分子结构对化学性质的影响键的极性对化学性质的影响乙醇分子中的C2H5—是推电子基团，使得乙醇分子中的电子云向着远离乙基的方向偏移，羟基的极性比水分子中的小，因而钠和乙醇的反应不如钠和水的剧烈，而HCl在水中呈酸性，所以其在水中可以电离，可见极性比水强，更易电离出氢离子，则钠和水的反应不如钠和盐酸的剧烈。C2H5OHδ+δ-HOHδ+δ-HClδ+δ-实验分析分子结构化学键的极性物质的化学性质总结：分子结构对化学性质的影响例如:键的极性对化学性质的影响羧酸是一大类含羧基(—COOH)的有机酸，羧基可电离出H＋而呈酸性。羧酸的酸性可用pKa的大小来衡量，pKa越小，酸性越强。羧酸的酸性大小与其分子的组成和结构有关。CH3COOHCH3COO-+H+Ka＝

c(CH3COO-)∙

c(H+)c(CH3COOH)pKa＝-lgKa乙酸(CH3COOH)总结：pKa越小，酸性越强分子结构对化学性质的影响羧酸pKa氯乙酸(CH2ClCOOH)2.86二氯乙酸(CHCl2COOH)1.29三氯乙酸(CCl3COOH)0.65请同学们分析表格中pKa数据的变化规律并回答相关问题：问题2三氯乙酸的酸性大于二氯乙酸酸性大于氯乙酸酸性的原因?酸性增强由于氯的电负性较大，极性：Cl3C—＞Cl2CH—＞ClCH2—，导致三氯乙酸中的羧基的极性最大，更易电离出氢离子

分子结构对化学性质的影响羧酸pKa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)请同学们分析表格中pKa数据的变化规律并回答相关问题：酸性增强问题3预测三氟乙酸和三氯乙酸的酸性相对强弱?由于氟的电负性大于氯的电负性，F—C的极性大于Cl—C的极性，使F3C—的极性大于Cl3C—的极性，导致三氟乙酸的羧基中的羟基的极性更大，更易电离出氢离子0.23分子结构对化学性质的影响分子间作用力分子间作用力范德华力分子间普遍存在相互作用力，这类分子间的作用力称为范德华力。它使得许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。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分子间作用力不好好学的，罚抄我的全名分子间作用力范德华力荷兰物理学家，提出了范德华方程，研究了毛细作用，对附着力进行了计算，推导出物体气、液、固三相相互转化条件下的临界点计算公式。1910年因研究气态和液态方程获诺贝尔物理学奖。约翰尼斯·迪德里克·范·德·瓦耳斯(JohannesDiderikvanderWaals)范德华分子间作用力结论1范德华力很弱，比化学键的键能小1～2个数量级分析表中数据，范德华力的大小有什么特点？分子HClHBrHI共价键键能(kJ∙mol−1)

431.8366298.7范德华力(kJ∙mol−1)

21.1423.1126.00范德华力的大小及其影响因素分子间作用力分子结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大结论2ArCO无7458.508.75(实质是电性引力)分子间作用力分析表中数据，范德华力的大小有什么特点？分子HClHBrHI共价键键能(kJ∙mol−1)

431.8366298.7范德华力(kJ∙mol−1)

21.1423.1126.00范德华力的大小及其影响因素分子间作用力相对分子质量相同或相近时，分子的极性越大，范德华力越大结论3ArCO无7458.508.75相对分子质量、极性相似的分子，分子的对称性越强，范德华力越弱，如正丁烷＞异丁烷，邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯分子间作用力分析表中数据并思考：范德华力与物质性质之间的关系？分子HClHBrHIArCO共价键键能(kJ∙mol−1)

431.8366298.7无745范德华力(kJ∙mol−1)

21.1423.1126.008.508.75熔点/℃-114.2-86-50.8-189.2-205沸点/℃-85-67-35.1-185.9-191.5范德华力的大小及其影响因素——对物质性质的影响分子间作用力分子间的范德华力越大，物质的熔、沸点越高结论4键能大小影响分子的热稳定性，范德华力的大小影响物质的熔、沸点！分子间作用力范德华力的大小及其影响因素分子间作用力物质在加热过程中其状态变化的微观模拟过程分子间作用力范德华力对物质性质的影响范德华力——小结分子间作用力物质的熔、沸点越高分子的极性越大相对分子质量越大范德华力越大决定决定分子间作用力观察第VIA族元素的氢化物的沸点相对大小，思考：为什么H2O的相对分子质量比H2S的小，而沸点比H2S的高得多？在水分子的O-H中，共用电子对强烈的偏向O，使得H几乎成为“裸露”的质子，其显正电性，它能与另一个水分子中相对显负电性的O的孤电子对产生静电作用，大大加强了水分子之间的作用力，使水的熔、沸点较高。分子间作用力氢键及其对物质性质的影响概念：氢键表示方法：由已经与

很大的原子形成共价键的

(如水分子中的氢)与另一个

很大的原子(如水分子中的氧)之间的作用力。氢键通常用

表示，其中A、B为

，“—”表示

，“…”表示形成的

。电负性氢原子电负性A—H…BN、O、F共价键氢键分子间作用力思考：一个水分子最多能形成几个氢键？水分子间形成以一个水分子为中心的正四面体结构，故每个水分子与相邻四个水分子形成四个氢键，而二个水分子共一个氢键，故一个水分子可形成二个氢键。分子间作用力氢键及其对物质性质的影响氢键氢键的本质和性质：例如：冰晶体：氢键的大小共价键的键能(kJ∙mol−1)

范德华力(kJ∙mol−1)

氢键(kJ∙mol−1)

4671118.8氢键的本质是静电相互作用，它比化学键弱得多，不属于化学键，通常把氢键看作是一种比较强的分子间作用力。氢键具有方向性和饱和性，但本质上与共价键的方向性和饱和性不同。分子间作用力氢键及其对物质性质的影响氢键氢键的本质和性质：氢键的本质是静电相互作用，它比化学键弱得多，不属于化学键，通常把氢键看作是一种比较强的分子间作用力。氢键具有方向性和饱和性，但本质上与共价键的方向性和饱和性不同。方向性A—H…B三个原子一般在同一方向上。原因是在这样的方向上成键两原子电子云之间的排斥力最小，形成的氢键最强，体系最稳定饱和性每一个A—H只能与一个B原子形成氢键，原因是H原子半径很小，再有一个原子接近时，会受到A、B原子电子云的排斥分子间作用力氢键及其对物质性质的影响氢键氢键的分类前者的沸点

后者低于分子间氢键01分子内氢键02分子间作用力氢键及其对物质性质的影响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

，分子内氢键使物质熔、沸点

。升高降低邻羟基苯甲醛(熔点-7℃)对羟基苯甲醛(熔点115℃)分子间作用力化学键范德华力氢键存在范围分子内，原子间分子之间分子之间作用力强弱较强比化学键的键能小1～2个数量级比化学键的键能小1～2个数量级对物质性质的影响主要影响化学性质主要影响物理性质(如熔、沸点)主要影响物理性质(如熔、沸点)氢键及其对物质性质的影响归纳总结分子间作用力煎蛋时，蛋白会由透明变成白色的缘由蛋清中含有大量叫做白蛋白的蛋白质，由于蛋白质中不同氨基酸之间形成的化学键(氢键)，白蛋白通常有特定的3D形状。而煎蛋时的加热会导致这些键断裂，暴露出通常只保留在蛋白质内部的憎水性氨基酸。这些憎水性氨基酸为了“躲避”蛋清里的水，相互粘连，形成一个蛋白质网络，这使蛋清结构化，让蛋清变成不透明的白色。分子间作用力1.下列叙述正确的是()A.构成单质分子的微粒一定含有共价键B.由非金属元素组成的化合物不一定是共价化合物C.非极性键只存在于双原子单质分子里D.不同元素组成的多原子分子里的化学键一定都是极性键B2.下列叙述中正确的是()A.卤化氢分子中，卤素的非金属性越强，共价键的极性越大，热稳定性

也越强B.以极性键结合的分子，一定是极性分子C.判断A2B或AB2型分子是否是极性分子的依据是看分子中是否含有极性键D.非极性分子中，各原子间都应以非极性键结合A3.下列中心原子采取sp2杂化且为非极性分子的是()A.CS2 B.H2SC.SO2 D.SO3D4.下列叙述正确的是()A.NO、N2O、NO2、NH3都是非极性分子B.CO2、SO3、BCl3、NF5都是非极性分子C.H2O、NH3是极性分子，分子中的H—O比N—H的极性弱D.PCl5、NCl3、SO3、BF3、CCl4都是非极性分子B5.①PH3分子的空间结构为三角锥形，②BeCl2分子的空间结构为直线形，③CH4分子的空间结构为正四面体形，④CO2为直线形分子，⑤BF3分子的空间结构为平面三角形，⑥NF3分子结构为三角锥形。下面对分子极性的判断正确的是()A.①⑥为极性分子，②③④⑤为非极性分子B.只有④为非极性分子，其余为极性分子C.只有②⑤是极性分子，其余为非极性分子D.只有①③是非极性分子，其余是极性分子A6.有一种AB2C2型分子，在该分子中A为中心原子。下列关于该分子的空间结构和极性的说法中，正确的是()A.假设为平面四边形，则该分子一定为非极性分子B.假设为四面体形，则该分子一定为非极性分子C.假设为平面四边形，则该分子可能为非极性分子D.假设为四面体形，则该分子可能为非极性分子C7.在HF、H2O、NH3、CS2、CH4、N2分子中：(1)以非极性键结合的非极性分子是____。(2)以极性键相结合，具有直线形结构的非极性分子是_____。(3)以极性键相结合，具有三角锥形结构的极性分子是_____。(4)以极性键相结合，具有正四面体结构的非极性分子是_____。(5)以极性键相结合，具有V形结构的极性分子是_____。(6)以极性键相结合，而且分子极性最大的是____。N2CS2NH3CH4H2OHF8.试比较下列有机酸的酸性强弱。①CF3COOH

②CCl3COOH

③CHCl2COOH

④CH2ClCOOH

⑤CH3COOH

⑥CH3CH2COOH答案:______________________________________________________①＞②＞③＞④＞⑤＞⑥9.下列分子中，不含手性碳原子的是()A. B.C. D.CH3CHClCH2CHOB10.下列说法不正确的是()A.HClO、H2CO3、HNO3、HClO4的酸性依次增强B.苹果酸含有1个手性碳原子C.HCl、NH3、C2H5OH均易溶于水的原因之一是与H2O分子均形成氢键D.以极性键结合的分子不一定是极性分子C11.下列对分子的性质的解释，错误的是()A.HF易溶于水，是因为HF与水分子间形成氢键B.分子中只含有2个手性碳原子C.次磷酸(H3PO2)与足量的NaOH溶液反应生成NaH2PO2，可知H3PO2是一元酸D.H2O2分子的结构为，可知H2O2为极性分子B12.下列说法中正确的是()A.分子间作用力越大，分子越稳定B.分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高C.相对分子质量越大，其分子间作用力越大D.分子间只存在范德华力B13.下列物质性质的变化规律与分子间作用力无关的是()A.CI4、CBr4、CCl4、CF4的熔、沸点逐渐降低B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱C.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高D.CH3—CH3、CH3—CH2—CH3、(CH3)2CHCH3、CH3CH2CH2CH3的沸点

逐渐升高B14.下列与氢键有关的说法中错误的是()A.卤化氢中HF沸点较高，是由于HF分子间存在氢键B.邻羟基苯甲醛()的熔、沸点比对羟基苯甲醛()

的熔、沸点低C.氨水中存在分子间氢键D.形成氢键A—H…B—的三个原子总在一条直线上D15.氨气溶于水中，大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子。根据氨水的性质可推知NH3·H2O的结构式为()A. B.C. D.B16.下列事实可用氢键解释的是()A.氯气易液化B.氨气极易溶于水C.HF的酸性比HI的弱D.水加热到很高的温度都难以分解

B17.关于氢键的说法正确的是()A.每一个水分子内含有两个氢键B.冰、水中都存在氢键C.分子间形成的氢键使物质的熔点和沸点降低D.邻羟基苯甲醛的沸点比对羟基苯甲醛的沸点高B18.试用有关知识解释下列现象：(1)乙醚(C2H5OC2H5)的相对分子质量远大于乙醇，但乙醇的沸点却比乙醚高很多，原因：______________________________________________________