2024-2025学年新教材高中化学第2章分子结构与性质第3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课件新人教版选择性必修2

第三节分子结构与物质的性质第二课时分子间的作用力分子的手性素养目标学习要点1.认识分子间存在相互作用,并从宏观上能说明分子间作用力、氢键对物质熔、沸点等性质的影响,培养宏观辨识与微观探析的化学核心素养。2.了解分子间作用力对物质性质的影响并对物质的性质进行相关解释,形成证据推理与模型认知的化学核心素养。3.结合实例如手性合成,初步认识分子的手性对其性质的影响及对于化学研究的重大意义,培养科学态度与社会责任的化学核心素养。两种分子间作用力:范德华力和氢键。氢键的两种类型:分子间氢键、分子内氢键。一个规律:“相似相溶”规律。三种影响:熔点、沸点、溶解性。一种特殊结构:手性分子。知识点一分子间的作用力基础落实•必备知识全过关知识点一分子间的作用力1.范德华力及其对物质性质的影响分子

相互

作用力

弱

越大

相似

越大

物理

越高

2.氢键及其对物质性质的影响

电负性

氢原子

电负性

N、O、F共价键

氢键

分子间

分子内

升高

降低

3.溶解性为经验规律,但有例外,如CO、NO等为极性分子,但难溶于水(1)“相似相溶”规律:非极性溶质一般能溶于

溶剂,极性溶质一般能溶于

溶剂。如蔗糖和氨

水,

四氯化碳,而萘和碘却

四氯化碳,

水。

非极性

极性

易溶于

难溶于

易溶于

难溶于

(2)影响物质溶解性的因素①内因a.物质自身的结构,“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。如低级醇(甲醇、乙醇等)可以与水以任意比例互溶,而戊醇的烃基较大,其中的—OH与水分子的—OH的相似因素小得多,在水中的溶解度明显减小。b.如果溶质和溶剂之间形成氢键,则溶质在溶剂中的溶解度比较大。如果溶质分子不能与水分子形成氢键,则在水中的溶解度就比较小。c.化学反应——溶质与溶剂反应可增大溶解度。如SO2与H2O反应生成H2SO3等。②外因a.温度:一般来说,温度升高,固体物质的溶解度增大,气体物质的溶解度减小。b.压强:压强越大,气体的溶解度越大。深度思考1.比较NH3和CH4在水中的溶解度。怎样用“相似相溶”规律解释它们的溶解度不同?2.在元素周期表中氟的电负性最大,用氢键表示式写出氟的氢化物溶液中存在的所有氢键。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。并且NH3与水之间还可形成氢键,使得NH3更易溶于水。提示

HF在水溶液中形成的氢键可从HF和HF、H2O和H2O、HF和H2O(HF提供氢)、H2O和HF(H2O提供氢)四个方面来考虑。由此可以得出HF水溶液中存在的氢键为F—H…F、O—H…O、F—H…O、O—H…F。3.根据自己的学习归纳形成氢键应具备哪些条件?提示

①氢原子位于X原子和Y原子之间。②X、Y原子所属元素通常具有很大的电负性和较小的原子半径,主要是N、O、F元素。正误判断(1)范德华力的实质是电性作用,有一定的方向性和饱和性。(

)提示

范德华力没有方向性和饱和性。(2)氢键只存在于分子之间。(

)提示

分子内也能形成氢键。(3)HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱,是因为分子间作用力依次减弱。(

)提示

分子的稳定性与化学键有关,分子间作用力只影响物质的物理性质。×××(4)CS2在水中的溶解度很小,是因为CS2是极性分子。(

)提示

根据“相似相溶”规律,水是极性分子,CS2是非极性分子,所以CS2在水中的溶解度很小。(5)氢键属于化学键。(

)提示

氢键是分子间作用力,不属于化学键。××名师点拨氢键对物质性质的影响概念图解DNA双链间的氢键重难突破•能力素养全提升探究角度1

范德华力和氢键的判断例1下列物质的变化,既破坏了氢键又破坏了范德华力的是(

)A.碘单质的升华B.NaCl溶于水C.将水加热变为水蒸气D.NH4Cl受热分解C解析

碘单质升华破坏的只是范德华力,A项不符合题意;NaCl溶于水破坏的是离子键,B项不符合题意;液态水变成水蒸气,既破坏了氢键又破坏了范德华力,C项符合题意;NH4Cl受热分解为NH3和HCl,破坏的是离子键、共价键,D项不符合题意。【变式设问】在实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化过程中,各阶段被破坏的粒子间的主要相互作用依次有哪些?提示

范德华力和氢键,范德华力和氢键,极性键。在雪花、水、水蒸气中存在O—H…O分子间氢键,故在实现“雪花→水→水蒸气”的变化阶段主要破坏了水分子间的氢键与范德华力,而实现“水蒸气→氧气和氢气”的变化则破坏了O—H极性共价键。易错警示(1)氢键和范德华力都属于分子间作用力,不能把氢键当成化学键。(2)分子间氢键和范德华力可以同时存在。(3)分子间作用力主要影响由分子构成的物质的物理性质,而化学键决定分子的稳定性。(4)只有分子间距离接近到一定程度时才有分子间作用力(包括范德华力和氢键)。[对点训练1]下列每组物质都能形成分子间氢键的是(

)A.HClO4和H2SO4

B.CH3COOH和H2SeC.C2H5OH和NaOH D.H2O2和HIA解析

HClO4和H2SO4可形成分子间氢键,A正确;Se的非金属性较弱,H2Se不能形成分子间氢键,B错误;NaOH是离子化合物,不能形成分子间氢键,C错误;HI中碘元素非金属性较弱,不能形成分子间氢键,D错误。探究角度2

范德华力和氢键对物质性质的影响例2下列两组命题中,B组中命题正确,且能用A组中的命题加以解释的是(

)A组B组Ⅰ.H—I的键能大于H—Cl的键能①HI比HCl稳定Ⅱ.HF分子间存在氢键,而HCl分子间无氢键②HF的沸点比HCl高Ⅲ.H2S的范德华力大于H2O的范德华力③H2S的沸点比H2O的高Ⅳ.HI的范德华力小于HCl的范德华力④HI的沸点比HCl的低A.Ⅰ

① B.Ⅱ

②C.Ⅲ

③ D.Ⅳ

④B解析

碘和氯属于同主族,碘的原子半径大于氯的原子半径,碘的非金属性弱于氯的非金属性,H—Cl的键能大于H—I的键能,HCl的稳定性大于HI的稳定性,A错误。HF分子间存在氢键,HF的沸点比HCl高,B正确。H2S的结构和H2O的结构相似,但由于H2O分子间存在较强的氢键,所以H2O的熔、沸点高,C错误。HCl和HI结构相似,HI的范德华力大于HCl的范德华力,HI的熔、沸点要高于HCl的熔、沸点,D错误。【变式设问】(1)上题Ⅲ中H2S易溶于H2O的原因有哪些?(2)HI、HCl、HF的稳定性和沸点大小顺序如何?提示

H2S和H2O都是极性分子,H2S分子中的氢原子与H2O中的氧原子形成氢键。提示

稳定性HI<HCl<HF,沸点HCl<HI<HF。

思维建模判断物质性质影响因素的解题流程(1)首先判断该性质是物理性质还是化学性质,然后找出其影响因素。(2)根据作用力的强弱分析物质性质的变化规律。如键能越大,键长越短,化学性质越稳定;相对分子质量越大,范德华力越强,熔、沸点越高。(3)熔点、沸点、溶解性、密度、相对分子质量等反常要考虑氢键的影响。[对点训练2]生物体系中的DNA的形成和氢键有着密切的关系。关于氢键,下列说法正确的是(

)A.分子中有N、O、F原子,分子间就存在氢键B.因为氢键的缘故,

比

熔、沸点高C.由于氢键比范德华力强,所以H2O分子比H2S分子稳定D.“可燃冰”——甲烷水合物(例如:8CH4·46H2O)中CH4与H2O之间存在氢键B解析

非金属性较强的元素(如N、O、F等)的氢化物易形成氢键,但并不是分子中有N、O、F原子的分子间就存在氢键,如NO分子间就不存在氢键,A错误;形成分子内氢键时,物质的熔点和沸点都会降低,形成分子间氢键时,物质的熔点和沸点就会升高,

形成分子间氢键,

形成分子内氢键,故

的熔、沸点更高,B正确;分子的稳定性与氢键无关,而与化学键有关,C错误;C—H的极性非常弱,CH4不能与水分子形成氢键,可燃冰的形成是因为水分子通过氢键形成笼状结构,笼状结构的空腔直径与甲烷分子的直径相近,刚好可以容纳下甲烷分子,而甲烷分子与水分子之间没有氢键,D错误。探究角度3

物质的溶解性规律例3(1)下列叙述不正确的是

(填字母)。

A.卤化氢易溶于水,不易溶于四氯化碳 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.甲烷易溶于汽油,难溶于水(2)将几种物质在水和四氯化碳中的溶解情况填入表中:物质蔗糖磷酸白磷萘①水

②四氯化碳

C易溶易溶难溶难溶难溶难溶易溶易溶其原因是

。

根据“相似相溶”规律判断,极性溶质一般易溶于极性溶剂,非极性溶质一般易溶于非极性溶剂解析

(1)HX(X为卤素原子)、H2O均为极性分子,I2、CH4均为非极性分子,CCl4、汽油均为非极性溶剂。根据“相似相溶”规律,可知A、B、D项正确;NaCl为离子化合物,易溶于水,不溶于有机溶剂,C项不正确。(2)分析题给物质和溶剂的极性可知,蔗糖、磷酸、水均是极性分子,而白磷、萘、四氯化碳均是非极性分子。根据“相似相溶”规律,可得出结论。[对点训练3](1)NH3在水中的溶解度很大。下列说法与NH3的水溶性无关的是

(填字母)。

a.NH3和H2O都是极性分子b.NH3在水中易形成氢键d.NH3是一种易液化的气体(2)金属镍粉在CO气流中轻微加热,生成无色挥发性液体Ni(CO)4,Ni(CO)4呈正四面体形。Ni(CO)4易溶于下列物质中的

(填字母)。

a.水

b.CCl4 c.苯

d.NiSO4溶液(3)甲醛、甲醇和甲酸等碳原子数较少的醛、醇和羧酸均易溶于水的原因是

。

dbc它们都是极性分子且都能与H2O分子形成分子间氢键解析

(1)NH3极易溶于水,主要原因有NH3分子与H2O分子间形成氢键;NH3和H2O都是极性分子,相似相溶;NH3和H2O能发生化学反应,a、b、c项不符合题意;NH3易液化是因为NH3分子之间易形成氢键,与其水溶性无关,d项符合题意。(2)由Ni(CO)4易挥发且其空间结构为正四面体形可知,Ni(CO)4为非极性分子,根据“相似相溶”规律可知,Ni(CO)4易溶于CCl4和苯。知识点二分子的手性基础落实•必备知识全过关知识点二分子的手性1.手性异构体:具有完全相同的组成和原子排列的

,如同左手和右手一样互为

,却在三维空间里不能叠合,互称

(或对映异构体)。

2.手性分子:有

的分子。

一对分子

镜像

手性异构体

手性异构体

3.手性分子的应用

领域应用医药现今使用的药物中手性药物超过50%对于手性药物,一个异构体可能

,而另一个异构体可能是

甚至是

合成手性催化剂:

或者主要

一种手性分子的合成

用

生产药物,可以只得到或者主要得到一种

,这种独特的合成方法称为手性合成

4.手性碳原子:连接四个不同原子或基团的碳原子,称为手性碳原子。

有效

无效

有害的

只催化

催化

手性催化剂

手性分子

深度思考一种氨基酸的结构简式为

。氨基酸的一个分子中含有几个手性碳原子?提示

2。根据手性碳原子周围连接四个不同的原子或基团可判断该物质有2个手性碳原子。正误判断(1)互为手性异构体的分子互为镜像。(

)(2)手性分子之间,因分子式相同,故其性质相同。(

)提示

手性分子的某些物理性质是不同的。(3)手性异构体分子组成相同。(

)提示

手性异构体是同分异构体的一种,同分异构体分子式相同,所以手性异构体分子组成相同。(4)手性异构体之间的转化属于化学变化。(

)提示

手性异构体属于不同的物质。√×√√重难突破•能力素养全提升探究角度

手性分子的性质与判断例

(1)(2023·新课标卷)异山梨醇()分子中有

个手性碳原子。

(2)(2023·湖北卷)中药丹参()分子中有

个手性碳原子。

44解析

分子中的手性碳原子如图:思维建模解答有关手性分子问题的思维流程如下:[对点训练1]丙氨酸(C3H7NO2)分子为手性分子,它存在手性异构体,如图所示:下列关于丙氨酸的两种手性异构体(Ⅰ和Ⅱ)的说法正确的是(

)A.Ⅰ和Ⅱ分子中均存在2个手性碳原子B.Ⅰ和Ⅱ呈镜面对称,具有相同的分子极性C.Ⅰ和Ⅱ分子都是极性分子,只含有极性键,不含非极性键D.Ⅰ和Ⅱ的化学键相同,分子的性质也相同B解析

Ⅰ和Ⅱ分子中都只含有1个手性碳原子,都是极性分子,分子中都含有极性键和非极性键,二者互为手性异构体,具有不同的性质。[对点训练2]下列有机物分子具有手性异构体的是(

)A.CH4

B.CH3CH2OHC. D.CH3COOHC解析

只有C项中分子存在手性异构体,中标有“*”的碳原子是手性碳原子,其余碳原子不是手性碳原子。学以致用·随堂检测全达标12345题组1范德华力与氢键的理解1.下列关于范德华力的叙述正确的是(

)A.范德华力是化学键B.范德华力与化学键的区别是作用力的强弱问题C.范德华力实质是一种静电引力D.范德华力非常微弱,故破坏范德华力不需要消耗能量B解析

范德华力属于分子间作用力,不属于化学键,A错误;化学键是粒子间的强烈的相互作用,范德华力是分子间较弱的作用力,B正确;范德华力其实质也是一种电性作用,既包括静电引力,也包括静电斥力,C错误;虽然范德华力非常微弱,但破坏它时也要消耗能量,D错误。123452.关于氢键,下列说法正确的是(

)A.氢键比范德华力强,所以它属于化学键B.冰中存在氢键,水中不存在氢键C.分子间形成的氢键使物质的熔、沸点升高D.H2O是一种非常稳定的化合物,这是由于氢键所致C解析

氢键属于分子间作用力,其大小介于范德华力和化学键之间,不属于化学键,分子间氢键的存在,使物质的熔、沸点升高,A项错误,C项正确;在冰和水中都存在氢键,而H2O的稳定性主要是由分子内O—H的键能决定,B、D项错误。12345题组2手性分子及其判断3.手性分子往往具有一定光学活性。乳酸分子是手性分子,如图

。乳酸中的手性碳原子是(

)A.① B.②C.③ D.②③B解析

②号碳原子连接CH3—、—H、—COOH、—OH四种不同的基团。

12345题组3范德华力与氢键对物质性质的影响4.下列说法正确的是(

)A.HF具有弱酸性,与HF分子间存在氢键有关B.邻硝基苯酚与对硝基苯酚的沸点相同C.NH3在水中的溶解度较大,与氢键无关D.H2O的沸点低于H2S的沸点A解析

A项,由于氟原子电负性高,半径小,HF分子间存在氢键,在水中与水分子也形成氢键使其不易电离出H+,呈弱酸性,正确;B项,前者主要形成分子内氢键,后者主要形成分子间氢键,故后者沸点高,错误;C项,在极性溶剂中,若溶质分子与溶剂分子之间可以形成氢键,则溶质的溶解度