第2章第3节第2课时分子间作用力分子的手性（讲义）2020-2021学年人教版(2019)高二化学选择性必修二（机构用）

第二章分子结构与性质第三节分子结构与物质的性质第2课时分子间作用力分子的手性学习导航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。教学过程一、分子间作用力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。【归纳总结】1.范德华力的正确理解范德华力很弱，比化学键的键能小1～2个数量级，分子间作用力的实质是电性引力，其主要特征有以下几个方面：(1)广泛存在于分子之间。(2)只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力(范德华力)，如固体和液体物质中。(3)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。2．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。3．相对分子质量接近时，分子的极性越大，范德华力越大。4．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。2．氢键及其对物质性质的影响(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A—H…B表示，其中A、B为N、O、F，“—”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：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。②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。(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。(5)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、沸点升高，分子内氢键使物质熔、沸点降低。3．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(填“好”或“差”)。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。二、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。课时训练1．下列说法正确的是A．白磷和单质硫融化时，克服的微粒间作用力类型相同B．在有机物CH3COOH中，所有原子均形成了8电子稳定结构C．H2O分子中HO键键能很大，故水的沸点较高D．NaHSO4固体中，阴阳离子的个数之比为1：22．下列关于氢键的说法正确的是A．由于氢键的作用，、、的沸点反常，且沸点高低顺序为B．氢键只能存在于分子间，不能存在于分子内C．水在1000℃以上才会部分分解是因为水中含有大量的氢键D．邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛的原因是前者不存在氢键3．下列有关物质性质的比较，结论不正确的是A．离子还原性：S2>Cl>Br>I B．酸性：HClO4＞HClO3＞HClOC．键角：SiH4＞PH3＞H2S D．结合质子能力：OH＞CH3COO＞Cl4．下列说法正确的是A．冰和碘晶体中相互作用力相同B．在所有的元素中，氟的第一电离能最大C．共价键的成键原子只能是非金属原子D．元素“氦、铷、铯”等是通过原子光谱发现的5．下列化合物的沸点，前者低于后者的是A．乙醇与氯乙烷B．C3F8(全氟丙烷)与C3H8C．对羟基苯甲醛与邻羟基苯甲醛D．邻羟基苯甲酸()与对羟基苯甲酸()6．下列说法正确的是A．化学变化中往往伴随着化学键的破坏与形成，物理变化中一定没有化学键的破坏或形成B．H2和Cl2在光照条件反应生成HCl，一定有共价键的断裂和形成C．在O2、CO2和He中，都存在共价键，它们均由分子构成D．硫酸钾和硫酸溶于水都电离出硫酸根离子，所以它们在熔融状态下都能导电7．下列关于Si、P、S、Cl及其化合物结构与性质的论述错误的是A．中心原子的半径依次减小是H4SiO4、H3PO4、H2SO4、HClO4中羟基的数目依次减小的原因之一B．结构简式为Cl的物质中含有不对称原子P，该物质可能有旋光性C．SiCl4、PCl3、SCl2中键角最大的是PCl3D．实验测定分子的极性大小可以区别顺—1，2—二氯乙烯和反—1，2—二氯乙烯8．下列现象，不能用氢键知识解释的是A．葡萄糖易溶于水 B．在4℃时水的密度最大C．HClO4是一种强酸 D．水通常情况下是液态9．(1)依据第2周期元素第一电离能的变化规律，参照下图B、F元素的位置，用小黑点标出C、N、O三种元素的相对位置___________。(2)NF3可由NH3和F2在Cu催化剂存在下反应直接得到：4NH3+3F2NF3+3NH4F①上述化学方程式中的5种物质含有的化学键类型有___________(填序号)。a．离子键b．极性键c．非极性键d．金属键e．配位键f．氢键②基态铜原子的核外电子排布式为___________。(3)BF3与一定量水形成(H2O)2·BF3晶体Q，Q在一定条件下可转化为R：①晶体Q中各种微粒间的作用力不涉及___________(填序号)。a．离子键b．共价键c．配位键d．金属键e．氢键f．范德华力②R中阳离子的空间构型为___________，阴离子的中心原子轨道采用___________杂化。(4)已知苯酚()具有弱酸性，其Ka=1.1×1010；水杨酸离子能形成分子内氢键。据此判断，相同温度下酸性强弱比较：水杨酸离子___________苯酚(填“＞”或“＜”)，其原因是___________。10．水是地球上最常见的物质之一，是所有生命生存的重要资源。(1)科学家发现在特殊条件下，水能表现出许多种有趣的结构和性质。①一定条件下给水施加一个弱电场，常温常压下水结成冰，俗称“热冰”，其计算机模拟图如图：使水结成“热冰”采用弱电场的条件，说明水分子是___________分子(填“极性”或“非极性”)。②用高能射线照射液态水时，一个水分子能释放出一个电子，同时产生一种阳离子。产生的阳离子具有较强的氧化性试写出该阳离子与的水溶液反应的离子方程式：___________；该阳离子还能与水作用生成羟基，经测定此时的水具有酸性，写出该过程的离子方程式：___________。(2)水的性质中的一些特殊现象对于生命的存在意义非凡，请解释水的分解温度远高于其沸点的原因：___________。答案解析1．A【详解】A．白磷和单质硫都属于分子晶体，融化时克服的微粒间作用力都是分子间作用力，故A说法正确；B．在有机物CH3COOH中，H原子形成的是2电子稳定结构，故B说法错误；C．沸点只和分子间作用力大小、氢键等因素有关，水是分子晶体，沸点和HO键键能没有关系，水的沸点较高只是和水分子间的氢键有关，故C说法错误；D．NaHSO4固体中，氢离子没有电离出来，阴离子是指，则阴阳离子的个数之比为1：1，故D说法错误；本题答案A。2．A【详解】A、由于氢键的作用，、、在同主族氢化物中沸点反常，常温下水为液态，且F的电负性比N的大，则沸点高低顺序为，A项正确；B、氢键既可以存在于分子间，也可以存在于分子内，B项错误；C、水分子的稳定性与分子间氢键无关，与键键能有关，C项错误；D、邻羟基苯甲醛易形成分子内氢键，对羟基苯甲醛只形成分子间氢键，由于分子内氢键使物质的熔、沸点降低，分子间氢键使物质的熔、沸点升高，故邻羟基苯甲醛的沸点低于对羟基苯甲醛的沸点，D项错误；答案选A。3．A【详解】A．因为非金属性：，则离子的还原性，A错误；B．含氧酸的通式可写成,成酸元素R相同都是,则n值越大,酸性越强,B正确；C．均为杂化，但中心原子的孤电子对依次0、1、2对，根据价层电子对互斥理论，斥力为孤电子对－孤电子对>孤电子对－成键电子对>成键电子对－成键电子对，孤电子对数增多，对成键电子的斥力增大，故三者键角依次减小，C正确；D．电离能力依次是，越容易电离出氢离子那么越不容易结合，D正确；故选D。4．D【详解】A．冰晶体中存在分子间氢键和范德华力，碘晶体中只有范德华力，A错误；B．稀有气体的原子结构是稳定结构，同周期稀有气体的第一电离能最大，同族自上而下第一电离能降低，故在所有的元素中，氦元素的第一电离能最大，B错误；C．共价键的成键原子也可以是金属原子，如AlCl3中Al原子和Cl原子之间形成共价键，C错误；D．1860年通过原子光谱发现铯元素，1861年通过原子光谱发现铷元素，1868年分析太阳光谱发现氦元素，D正确；综上所述答案为D。5．D【详解】A．乙醇存在氢键，沸点较高，前者高于后者，故A不符合题意；B．C3F8与C3H8都是分子晶体，结构相似，相对分子质量越大，沸点越高，前者高于后者，故B不符合题意；C．对羟基苯甲醛含有分子间氢键，邻羟基苯甲醛含有分子内氢键，分子间作用力较强，沸点较高，前者高于后者，故C不符合题意；D．邻羟基苯甲酸存在分子内氢键，对羟基苯甲酸存在分子间氢键，分子间作用力较强，沸点较高，前者低于后者，故D符合题意；故答案为D。6．B【详解】A．物理变化中可以有化学键的断裂，溶液氯化钠熔融时，有化学键的断裂，但是物理变化没有新的物质生成，选项A错误；B．H2和Cl2在光照条件反应生成HCl，H2、Cl2、HCl中均含有共价键，因此一定有共价键的断裂和形成，选项B正确；C．在O2、CO2中，都存在共价键，但He中不存在共价键，它们均由分子构成，选项C错误；D．硫酸钾和硫酸溶于水都电离出硫酸根离子，但硫酸是共价化合物，在熔融状态下不能导电，选项D错误；答案选B。7．C【详解】A．中心原子的半径越小，则ROH中RO键越强，OH键越易断裂，所以半径越小，羟基数目越少，A正确；B．采用类推法，中心P原子相当于中心C原子，由于P原子所连的4个原子团都不相同，所以P具有手性，是不对称原子，该物质可能有旋光性，B正确；C．SiCl4、PCl3、SCl2的中心原子的价层电子对数都为4，都发生sp3杂化，但由于孤对电子对成键电子的排斥作用比成键电子对成键电子的排斥作用强，所以键角SiCl4＞PCl3＞SCl2，键角最大的是SiCl4，C错误；D．顺—1，2—二氯乙烯是轴对称结构，反—1，2—二氯乙烯是中心对称结构，所以分子极性的大小不同，D正确；故选C。8．C【详解】A．葡萄糖易溶于水是因为葡萄糖分子和水分子间可以形成氢键，A不符合题意；B．水结成冰时，水分子间形成的氢键数目增多，水分子排列比较松，使密度减小，B不符合题意；C．硫酸是一种强酸，在水中能全部电离，与氢键无关，C符合题意；D．水分子间形成氢键，因此水的熔点较高，所以水通常情况下为液态，D不符合题意；故选C。9．a、b、c、d、e1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1a、d三角锥形sp3＜中形成分子内氢键，使其更难电离出H＋【详解】(1)同周期从左到右，第一电离能逐渐升高，但受到全满、半满的影响，出现两处反常，Be＞B，N＞O，可表示为；(2)NH3、NF3、F2为分子晶体，在NH3、NF3中存在极性键，在F2中存在非极性键；Cu为金属晶体，有金属键；NH4F为离子晶体有离子键，在中存在配位键，所以存在离子键、极性键、非极性键、金属键和配位键，没有氢键，故选a、b、c、d、e；铜位于第四周期ⅠB族，故电子排布式为[Ar]3d104s1；(3)晶体Q为分子晶体，分子内部存在共价键，O与B之间存在配位键，分子间存在氢键和分子间作用力（范德华力）；B核外价层电子对数为4，采用sp3杂化，存在1个孤电子对，故为三角锥形；(4)因为水杨酸离子存在分子内氢键，减弱了氢离子的电离，故电离常数减小。10．极性水分解需要破坏分子内部的极性键，水的气化只需破坏分子间的