2-3-2分子间的作用力分子的手性学案高二化学人教版选择性必修2

第三节分子结构与物质的性质第2课时分子间的作用力分子的手性学习目标：1.掌握范德华力、氢键的概念。2.通过范德华力、氢键对物质性质影响的探析，形成“结构决定性质”的认知模型。3.能从微观角度理解分子的手性，形成判断手性分子的思维模型。一、预习（阅读教材，完成学案）二、合作探究深度学习三、聚焦展示学习目标一、分子间的作用力1．范德华力及其对物质性质的影响(1)概念：是分子间普遍存在的相互作用力，它使得许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。(2)特征：很弱，比化学键的键能小1～2个数量级。(3)影响因素：分子的极性越大，范德华力越大；组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大。(4)对物质性质的影响：范德华力主要影响物质的物理性质，如熔、沸点，组成和结构相似的物质，范德华力越大，物质熔、沸点越高。思考：怎样解释卤素单质从F2～I2的熔点和沸点越来越高？针对训练1：:下列有关物质性质判断正确且可以用范德华力来解释的是()A．沸点：HBr＞HClB．沸点：CH3CH2Br＜C2H5OHC．稳定性：HF＞HClD．—OH上氢原子的活泼性：H—O—H＞C2H5—O—H学习目标二、氢键(1)概念：由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子(如水分子中的氢)与另一个电负性很大的原子(如水分子中的氧)之间的作用力。(2)表示方法：氢键通常用X—H…Y—表示，其中X、Y为，“—”表示共价键，“…”表示形成的氢键。(3)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，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。①方向性：X—H…Y—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。②饱和性：每一个X—H只能与一个Y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X、Y原子电子云的排斥。(4)分类：氢键可分为分子间氢键和分子内氢键两类。存在分子内氢键，存在分子间氢键。前者的沸点低于后者的沸点。思考：(1)试表示HF水溶液中的氢键。针对训练2：．下列物质中，分子内和分子间均可形成氢键的是()A．NH3B．C．H2O D．C2H5OH学习目标三、氢键对物质性质的影响①对物质熔、沸点的影响a．某些氢化物分子间存在氢键，如H2O、NH3、HF等，使其熔、沸点高于同族元素氢化物。b．同分异构体中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，如熔、沸点：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，如氨、甲醇、甲醛、甲酸等易溶于水。③对物质密度的影响如右图所示，在冰中水分子间以氢键互相联结，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，密度减小。针对训练3：下列与氢键有关的说法错误的是()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学习目标四、溶解性(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，如蔗糖和氨易溶于水，难溶于四氯化碳；萘和碘易溶于四氯化碳，难溶于水。(2)影响物质溶解性的因素①外界因素：主要有温度、压强等。②氢键：溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。③分子结构的相似性：溶质和溶剂的分子结构相似程度越大，其溶解性越大，如乙醇与水互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。3．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？4．怎样理解低碳醇与水互溶，而高碳醇在水中的溶解度却很小？针对训练4：下列现象不能用“相似相溶”规律解释的是()A．氨极易溶于水B．氯气易溶于NaOH溶液C．酒精与水以任意比互溶D．苯萃取碘水中的I2学习目标五、分子的手性1．概念(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叠合，互称手性异构体(或对映异构体)。(2)手性分子：具有手性异构体的分子。2．手性分子的判断(1)判断方法：有机物分子中是否存在手性碳原子。(2)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。如，R1、R2、R3、R4互不相同，即eq\o(C,\s\up6(*))是手性碳原子。思考：乳酸的结构式为，其分子结构中有几个手性碳原子？用*将手性碳原子标出来。针对训练5：有机物碳原子上连接的四个原子或原子团不相同，则这个碳原子称为手性碳原子，下列分子中含有手性碳原子的是()A．CH2Cl2B．CH3CH2OHC．CH3CH(CH3)2D．CH3CH(CH3)CHClCOOH6．甲醛()在Ni催化作用下加氢可得甲醇(CH3OH)，以下说法正确的是()A．甲醛分子间不能形成氢键B．甲醛分子和甲醇分子内C原子均采取sp2杂化C．甲醛为非极性分子D．甲醇的沸点远低于甲醛的沸点四、教师归纳总结五、课堂测评7.我国科学家发现大脑进入“梦乡”的钥匙——多巴胺(DA)，DA的结构简式如图所示。下列说法正确的是()A．DA是只含极性键的共价化合物B．DA分子能溶于水、乙醇等溶剂C．键能大小决定DA的熔点和沸点D．DA中所有元素均位于同一周期8．(1)已知苯酚()具有弱酸性，其Ka＝1.1×10－10；水杨酸第一级电离形成的离子能形成分子内氢键。据此判断，相同温度下电离平衡常数Ka2(水杨酸)________(填“>”或“<”)Ka(苯酚)，其原因是____________________________________________。(2)CO2由固态变为气态所需克服的微粒间作用力是________；氢、碳、氧元素的原子可共同形成多种分子，写出其中一种能形成同种分子间氢键的物质名称：________________。(3)下图中曲线表示卤素某种性质随核电荷数的变化趋势，正确的是________(填字母)。(4)O的氢化物(H2O)在乙醇中的溶解度大于H2S在乙醇中的溶解度，其原因是__________________。(5)化合物NH3的沸点比化合物CH4的高，其主要原因是______________________________。第2课时分子间的作用力分子的手性答案学习目标一、分子间的作用力思考：怎样解释卤素单质从F2～I2的熔点和沸点越来越高？提示：卤素单质分子(都是非极性分子)的结构相似，F2～I2相对分子质量依次增大，范德华力依次增大，其熔、沸点依次升高。针对训练1：答案A解析HBr与HCl结构相似，HBr的相对分子质量比HCl大，HBr分子间的范德华力比HCl大，所以其沸点比HCl高；C2H5Br的沸点比C2H5OH低是由于C2H5OH分子间形成氢键而增大了分子间的作用力；HF比HCl稳定是由于H—F的键能比H—Cl的键能大；H2O分子中—OH的氢原子比C2H5OH中—OH的氢原子更活泼是由于—C2H5是推电子基团，使O—H极性减弱。学习目标二、氢键(2)N、O、F针对训练2：．答案B解析形成氢键的分子含有N—H、H—O或H—F。NH3、H2O、CH3CH2OH都能形成氢键但只存在于分子间。B中的O—H与O—H间可形成分子间氢键，O—H与间可形成分子内氢键。学习目标三、氢键对物质性质的影响针对训练3：答案D解析HF分子间存在氢键F—H…F—，使氟化氢分子间的作用力增大，所以卤化氢中氟化氢的沸点较高，A正确；邻羟基苯甲醛可形成分子内氢键，而对羟基苯甲醛可形成分子间氢键，所以邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点低，B正确；氨水中氨分子之间、水分子之间以及氨分子与水分子之间都存在氢键，C正确；氢键具有一定的方向性，但形成氢键的原子不一定在一条直线上，如，故D错误。学习目标四、溶解性3．提示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”规律，NH3易溶于水，而CH4不易溶于水，且NH3与水分子之间可形成氢键，使得氨更易溶于水。4．提示“相似相溶”也适用于分子结构的相似性。低碳醇中的烃基较小，分子中的—OH与水分子中的—OH相近，因而低碳醇能与水互溶；而高碳醇的烃基较大，其分子中的—OH与水分子的—OH相似因素少，因而高碳醇在水中的溶解度明显减小。针对训练4：答案B解析氨属于极性分子，水也属于极性分子，且氨能与水形成分子间氢键，根据“相似相溶”规律，氨极易溶于水，故A不符合题意；氯气能与NaOH溶液反应生成可溶于水的NaCl和NaClO，不符合“相似相溶”规律，故B符合题意；CH3CH2OH和水分子均属于极性分子，根据“相似相溶”规律，酒精易溶于水，故C不符合题意；碘单质和苯均属于非极性分子，根据“相似相溶”规律，碘单质易溶于苯，故D不符合题意。学习目标五、分子的手性思考：乳酸的结构式为，其分子结构中有几个手性碳原子？用*将手性碳原子标出来。提示：只有一个手性碳原子：。针对训练5：答案D解析CH3CH(CH3)CHClCOOH分子中，有一个碳原子所连的四个基团分别是羧基、异丙基、氢原子和氯原子，该碳原子具有手性，选项D正确。6．答案A解析甲醛分子中，H原子与C原子相连，碳元素的电负性相对较小，甲醛分子间不能形成氢键，故A正确；HCHO中C原子采取sp2杂化，CH3OH分子中C原子采取sp3杂化，故B错误；甲醛分子是平面三角形，碳原子位于三角形内部，结构不对称，为极性分子，故C错误；甲醇分子之间形成氢键，甲醛分子之间不能形成氢键，故甲醇的沸点高于甲醛的沸点，故D错误。7.答案B解析由DA的结构简式可知，DA含有N—H、N—C、C—O、H—O、C—H等极性键，同时还含有C—C非极性键的共价化合物，A错误；DA分子中含有氨基和酚羟基，这两种官能团均能与水、乙醇形成分子间氢键，且DA属于极性分子，故可推知DA能溶于水、乙醇等溶剂，B正确；熔、沸点是物理性质，键能的大小决定物质的化学性质，故DA的熔、沸点高低与其分子中的键能大小无关，与分子间作用力大小有关，C错误；DA中含有H、C、N、O，其中C、N、O元素同位于第二周期，而H位于第一周期，D错误。8．答案(1)<中形成分子内氢键，使其更难电离出H＋(2)范德华力乙酸(合理答案均可)(3)a(4)水分子与乙醇分子之间形成氢键(5)NH3分子间可形成氢键解析(1)当形成分子内氢键后，导致酚羟基的电离能力减弱，故其电离能力比苯酚的弱。(2)固态CO2中存在范德