第二节分子的空间结构课件高二化学人教版选择性必修23

第三节

分子结构与物质的性质第二章

分子结构与性质为什么氨气极易溶于水？为什么用带电的玻璃棒靠近水流其方向会偏转？

请写出以下分子的电子式、结构式。

【思考与交流】以上分子中的共用电子对是否会发生偏移？如果偏移，是怎样偏移的？H2O2HClH2O电子式结构式【温故而知新】一、共价键的极性

【思考与交流】共价键产生极性的实质是什么？1.键的极性和分子的极性H—Clδ＋δ－氯化氢分子中的极性共价键成键原子对共用电子的吸引力不同，即元素的电负性不同。两原子电负性差值越大，共用电子对偏移程度越大，共价键的极性越强。（1）共价键的分类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。

（2）分子的极性共价键的极性是产生分子极性的重要原因。1.键的极性和分子的极性

极性共价键正电中心和负电中心不重合极性分子极性共价键正电中心和负电中心重合非极性分子共价键的极性与分子的极性之间有必然联系吗？【思考与交流】共价键的极性分子的空间构型正负电荷中心是否重合决定分子的极性决定共价键既有大小又有方向，可用向量进行表示。键的极性的向量由电负性小的元素指向电负性大的元素。δ+δ-δ-（3）共价键的极性与分子极性的关系：中心原子化合价的绝对值该元素的价电子数=该分子为非极性分子c.多原子分子(ABn型)-----化合价法a.单原子分子（稀有气体）——非极性分子b.双原子分子化合物——极性分子单质——非极性分子（4）分子极性的判断方法取决于原子间的共价键是否有极性ABn型分子中中心原子化合价的绝对值该元素的价电子数=该分子为非极性分子ABn型分子中中心原子化合价的绝对值该元素的价电子数≠该分子为极性分子分子极性的判断方法

(1)化合价法分子BF3CO2PCl5SO3H2ONH3SO2化合价绝对值价电子数分子极性33445566263546非极性非极性非极性非极性极性极性极性【课堂练习】分子极性的判断方法

(2)根据分子的空间结构判断分子类型价电子对数空间结构分子极性代表物A2ABAB2AB3AB42+02+12+2直线形V形V形非极性分子极性分子极性分子CO2、CS2SO2H2O、H2S3+03+1平面三角形三角锥非极性分子极性分子BF3、AlCl3NH3、PCl34+0非极性分子CH4、CCl4直线形非极性分子极性分子O2、H2HF、CO正四面体

分子共价键的极性分子中正电中心和负电中心结论举例同种元素的双原子分子非极性键重合非极性分子H2不同种元素的双原子分子极性键不重合极性分子HCl多原子分子分子中共价键的极性的向量和等于零重合非极性分子CH4分子中共价键的极性的向量和不等于零不重合极性分子NH3归纳与整理①稀有气体分子是非极性分子，但不含共价键②臭氧是极性分子，共价键为极性键③H2O2是由极性键和非极性键构成的极性分子资料卡片

是一种重要物质。大气高空的臭氧层；

保护了地球生物的生存；空气质量预报中臭氧含量是空气质量的重要指标；它还是有机合成的氧化剂、替代氯气的净水剂……臭氧分子的空间结构与水分子的相似，臭氧分子中的共价键是极性键，臭氧分子有极性，但很微弱。仅是水分子的极性的28%。其中心氧原子是呈正电性的，而端位的两个氧原子是呈电负性的。臭氧是极性分子科普小能表面活性剂 简要回答表面活性剂的去污原理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，在摩擦力的作用下油渍脱离，达到去污目的。【科学·技术·社会】如何判断分子的极性？

为什么钠与水的反应比钠与乙醇的反应剧烈？【思考与交流】

H—O—HCH3CH2—O—H二者结构的相同点和不同点是什么？对共价键的极性是否有影响？推电子基团降低羟基的极性分子结构共价键的极性物质的化学性质2.键的极性对化学性质的影响

写出乙酸的电离方程式及Ka的表达式。请说出pKa与酸性的关系：pKa越小，酸性越强。分析教材P54表2-6，找出pKa数据的变化规律，试着从分子结构的角度分析原因。2.键的极性对化学性质的影响CH3COOHCH3COO-+H+Ka＝c(CH3COO-)∙c(H+)c(CH3COOH)pKa＝-lgKa分析表格中pKa数据的变化规律及原因酸性【思考与交流】甲酸、乙酸、丙酸酸性为何依次减弱？增强CH3OHδ+δ-OCC2H5OHδ+δ-OCHOHδ+δ-OC甲酸的酸性大于乙酸烃基（符号R-）是推电子基团烃基越长推电子效应越大使羧基中的羟基的极性越小羧酸的酸性越弱随着烃基加长，酸性的差异越来越小酸性增强分析表格中pKa数据的变化规律及原因CH2OHδ+δ-OCCl【释疑解惑】CHOHδ+δ-OCClClCOHδ+δ-OCClClCl酸性增强【释疑解惑】由于Cl的电负性较大，具有吸电子作用，使得极性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。酸性增强由于电负性F>Cl，则极性F3C—>Cl3C—，导致三氟乙酸中的羧基的极性更大，更易电离出氢离子。羧酸的酸性大小与其分子的组成和结构有关。【思考与交流】为何三氟乙酸酸性强于三氯乙酸？（1）酸性：推电子基团越多，酸性越弱，吸电子基团越多，酸性越强（2）沸点：在相对分子质量相同的情况下，极性分子比非极性分子有更高的沸点。（3）溶解性——“相似相溶”原理极性分子易溶于极性溶剂，如氨、乙醇等极性分子易溶于水;非极性分子易溶于非极性溶剂，如油脂、石油的成分多不溶于水，而溶于非极性或极性较小的有机溶剂。【归纳与整理】分子结构修饰三氯蔗糖不改变分子的主体骨架，保持分子的基本结构不变，仅改变分子结构中的某些基团而得到新的分子，分子被修饰后，其性质也可以发生显著的变化

【科学·技术·社会】

根据水的沸腾过程，思考以下问题：是否是化学变化？是否破坏了化学键？是否有能量变化？H2O(l)H2O(g)否否吸收能量二、分子间的作用力克服结论：水分子间存在分子间作用力1.范德华力及其对物质性质的影响（2）本质：属于分子间作用力的一种，本质是一种分子之间的静电作用。（1）概念：

把分子聚集在一起的作用力，叫分子间作用力。范德华（vanderWaals）是最早研究分子间普遍存在作用力的科学家，因而把这类分子间作用力称为范德华力。（3）存在：

只存在于由分子构成的单质和化合物，包括单原子分子，只有分子充分接近（300-500pm）时才能相互作用。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

分析下表数据，思考范德华力的大小有什么特点？分子HClHBrHI相对分子质量36.581128键能（KJ/mol）431.8366298.7范德华力（KJ/mol）21.1423.1126.00特征：范德华力很弱，约比化学键的键能小1~2个数量级。（4）范德华力的大小

分子ArCOHClHBrHI相对分子质量402836.581128键能（KJ/mol）—745431.8366298.7范德华力（KJ/mol）8.508.7521.1423.1126.00影响因素：（1）组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大。（2）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。分析下表数据，思考范德华力的大小有什么特点？（4）范德华力的大小怎样解释卤素单质从F2~I2的熔点和沸点越来越高？单质熔点/℃沸点/℃F2－219.6－188.1Cl2－101－34.6Br2－7.258.78I2113.5184.4卤素单质的熔点和沸点【思考与讨论】组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。（5）范德华力对物质性质的影响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。资料观看加热过程中物质的状态变化的微观模拟过程加热加热分子间的范德华力越大，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物质的熔、沸点越高观看加热过程中物质的状态变化的微观模拟过程由于氧和硫为同一主族元素，所以CO2和CS2是组成和结构相似的分子，由于CS2的相对分子质量比CO2的大，则CS2的范德华力比CO2的大，因此，CS2的沸点比CO2的高，所以常温下CO2是气体，而CS2是液体。你知道为什么常温下CO2是气体，而CS2是液体吗？【思考与交流】

小结科学技术社会-----壁虎与范德华力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上布满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。

2.氢键及其对物质性质的影响预测：第IVA族~第VIIA族同主族元素的氢化物沸点相对大小对于同一主族元素的氢化物而言，结构相似，从上到下，相对分子质量逐渐增大，范德华力增大，沸点依次升高。置疑：为什么HF、H2O、NH3却出现反常？分子间存在除范德华力以外其他的作用力

（1）氢键的概念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)与另一个分子中电负性很大的原子(如水分子中的氧)之间的相互作用力。------电负性很大的原子是指N、F、O

（2）表示：

氢键通常用X—HY来表示①X、Y为N、O、F②X、Y可以相同，也可以不同③“—”表示共价键,“•••”表示形成的氢键（3）形成条件：①有与电负性大且半径小的原子(F、O、N)直接相连的H原子②在附近有电负性大,半径小的原子(F、O、N)…如：O—HO...F—H...FF—H...O

（4）氢键的特征氢键不属于化学键，是一种特殊的分子间作用力。氢键具有一定的饱和性和方向性。

共价键>氢键>范德华力由于氢原子特别小而原子A和B比较大，所以A—H中的氢原子只能和一个B原子结合形成氢键。同时由于负离子之间的相互排斥，另一个电负性大的原子B就难于再接近氢原子，这就是氢键的饱和性。氢键具有方向性则是指只有当A—HB在同一条直线上时最强，这样形成的氢键最稳定。...(5)氢键的类型分子内氢键分子间氢键会形成缔合分子，使相对分子质量偏大（6）对物理性质的影响①对物质熔、沸点的影响分子内氢键分子间氢键a.存在分子间氢键的物质一般具有较高的熔、沸点。b.存在分子内氢键使物质熔、沸点降低。【观察与分析】通过观察上面2个图，能得出什么结论？②氢键对溶解度的影响溶质与溶剂间形成氢键可以使溶解度增大。①"相似相溶"原理：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。溶质和溶剂分子间存在氢键，作用力越大,溶解性增大。3.溶解性如：1.NH3为极性分子，易溶于极性溶剂水中；且氨分子易与水分子之间形成氢键。2.碘易溶于CCl4，却难溶于水。原因是碘和CCl4为非极性分子，而水是极性分子3.甲醇可以与水以任意比例互溶，因为甲醇分子与水分子间可以形成分子间氢键如低级醇与水互溶，而高级醇在水中的溶解度却很小原因：乙醇CH3CH2OH分子中的—OH与水分子的—OH相近，因而乙醇能与水互溶；而戊醇CH3CH2CH2CH2CH2OH的烃基较大，其中的—OH与水分子的—OH的相似因素小得多了，因而它在水中的溶解度明显减小。②“相似相溶”还适用于分子结构的相似性【实验探究】I2+I－

⇌I3－加入CCl4振荡加入KI溶液振荡碘水呈棕黄色溶液分层，下层溶液呈紫红色上层浅黄色变深，下层紫红色变浅结论：I2在CCl4中溶解性比在水中好，I2在与I-反应生产I3-，溶解度增大。③如果溶质与水反应，则可增大其溶解度。归纳与整理1.[2020·浙江7月选考，26(3)]常温下，在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷，原因是

。乙醇与水形成分子间氢键而氯乙烷不能与水形成氢键2.[2020·浙江1月选考，26(3)]在常压下，甲醇的沸点(65℃)比甲醛的沸点(－19℃)高。主要原因是

。甲醇分子间存在氢键高考链接3.[2017·全国卷Ⅲ，35(3)]在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)中，所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为

，原因是________________________________________________。H2O>CH3OH>CO2>H2H2O与CH3OH均为极性分子，水分子间含氢键比甲醇中多；CO2与H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力较大。高考链接4.[2019·全国卷Ⅱ，35(1)]元素As与N同族。预测As的氢化物分子的空间结构为__________，其沸点比NH3的____(填“高”或“低”)，其判断理由是___________________。5.[2019·全国卷Ⅲ，35(3)节选]苯胺与甲苯()的相对分子质量相近，但苯胺的熔点(－5.9℃)、沸点(184.4℃)分别高于甲苯的熔点(－95.0℃)、沸点(110.6℃)，原因是______________________。三角锥形低NH3分子间存在氢键苯胺分子之间存在氢键高考链接为什么需要用乙醚来提取青蒿素，用水不可以呢？CH3CH2—O—CH2CH3

乙醚青蒿素极性上：青蒿素和乙醚的极性小，所以青蒿素在水中的溶解度小，在乙醚中的溶解度大。结构上：青蒿素中含有醚键，乙醚中也有醚键。相似相溶！【思考与讨论】水的熔点(℃)水的沸点(℃)水在0℃时密度(g/ml)水在4℃时密度(g/ml)0.00100.000.99981.0000冰的密度比液体水小？【思考与讨论】氢键对物质密度的影响氢键的存在迫使在四面体中心的水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，其密度比液态水小。（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？NH3为极性分子，CH4为非极性分子，而水为极性分子，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NH3更易溶于水。（2）为什么在日常生活中用有机溶剂(如乙酸乙酯)溶解油漆而不用水？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”规律，应当用有机溶剂溶解油漆而不能用水溶解油漆。【思考与讨论】

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。资料卡片：气体的溶解度（气体的压强为1.01×105Pa，温度为293K，在100g水中的溶解度）,利用相似相溶原理解释上表数据①乙炔、乙烯、乙烷、甲烷、氢气、氮气、氧气都是非极性分子，在水中的溶解度都很小。②SO2和CO2都能和水反应,但SO2是极性分子，CO2是非极性分子，所以SO2(11.28g)比CO2(0.169g)在水中的溶解度大很多。③氯气也是非极性分子，但氯气能和水反应，生成物HCl、HC