2-3-2分子間的作用力分子的手性學案高二化學人教版選擇性必修2

第三節(jié)分子結構與物質的性質第2課時分子間的作用力分子的手性學習目標：1.掌握范德華力、氫鍵的概念。2.通過范德華力、氫鍵對物質性質影響的探析，形成“結構決定性質”的認知模型。3.能從微觀角度理解分子的手性，形成判斷手性分子的思維模型。一、預習（閱讀教材，完成學案）二、合作探究深度學習三、聚焦展示學習目標一、分子間的作用力1．范德華力及其對物質性質的影響(1)概念：是分子間普遍存在的相互作用力，它使得許多物質能以一定的凝聚態(tài)(固態(tài)和液態(tài))存在。(2)特征：很弱，比化學鍵的鍵能小1～2個數量級。(3)影響因素：分子的極性越大，范德華力越大；組成和結構相似的物質，相對分子質量越大，范德華力越大。(4)對物質性質的影響：范德華力主要影響物質的物理性質，如熔、沸點，組成和結構相似的物質，范德華力越大，物質熔、沸點越高。思考：怎樣解釋鹵素單質從F2～I2的熔點和沸點越來越高？針對訓練1：:下列有關物質性質判斷正確且可以用范德華力來解釋的是()A．沸點：HBr＞HClB．沸點：CH3CH2Br＜C2H5OHC．穩(wěn)定性：HF＞HClD．—OH上氫原子的活潑性：H—O—H＞C2H5—O—H學習目標二、氫鍵(1)概念：由已經與電負性很大的原子形成共價鍵的氫原子(如水分子中的氫)與另一個電負性很大的原子(如水分子中的氧)之間的作用力。(2)表示方法：氫鍵通常用X—H…Y—表示，其中X、Y為，“—”表示共價鍵，“…”表示形成的氫鍵。(3)氫鍵的本質和性質氫鍵的本質是靜電相互作用，它比化學鍵弱得多，通常把氫鍵看作是一種比較強的分子間作用力。氫鍵具有方向性和飽和性，但本質上與共價鍵的方向性和飽和性不同。①方向性：X—H…Y—三個原子一般在同一方向上。原因是在這樣的方向上成鍵兩原子電子云之間的排斥力最小，形成的氫鍵最強，體系最穩(wěn)定。②飽和性：每一個X—H只能與一個Y原子形成氫鍵，原因是H原子半徑很小，再有一個原子接近時，會受到X、Y原子電子云的排斥。(4)分類：氫鍵可分為分子間氫鍵和分子內氫鍵兩類。存在分子內氫鍵，存在分子間氫鍵。前者的沸點低于后者的沸點。思考：(1)試表示HF水溶液中的氫鍵。針對訓練2：．下列物質中，分子內和分子間均可形成氫鍵的是()A．NH3B．C．H2O D．C2H5OH學習目標三、氫鍵對物質性質的影響①對物質熔、沸點的影響a．某些氫化物分子間存在氫鍵，如H2O、NH3、HF等，使其熔、沸點高于同族元素氫化物。b．同分異構體中分子間形成氫鍵的物質比分子內形成氫鍵的物質熔、沸點高，如熔、沸點：鄰羥基苯甲酸()<對羥基苯甲酸()。②對物質溶解度的影響溶劑和溶質之間形成氫鍵使溶質的溶解度增大，如氨、甲醇、甲醛、甲酸等易溶于水。③對物質密度的影響如右圖所示，在冰中水分子間以氫鍵互相聯結，形成相當疏松的晶體，從而在結構中有許多空隙，造成體積膨脹，密度減小。針對訓練3：下列與氫鍵有關的說法錯誤的是()A．鹵化氫中HF沸點較高，是由于HF分子間存在氫鍵B．鄰羥基苯甲醛()的熔、沸點比對羥基苯甲醛()的熔、沸點低C．氨水中存在分子間氫鍵D．形成氫鍵A—H…B—的三個原子總在一條直線上學習目標四、溶解性(1)“相似相溶”規(guī)律非極性溶質一般能溶于非極性溶劑，極性溶質一般能溶于極性溶劑，如蔗糖和氨易溶于水，難溶于四氯化碳；萘和碘易溶于四氯化碳，難溶于水。(2)影響物質溶解性的因素①外界因素：主要有溫度、壓強等。②氫鍵：溶劑和溶質之間的氫鍵作用力越大，溶解性越好。③分子結構的相似性：溶質和溶劑的分子結構相似程度越大，其溶解性越大，如乙醇與水互溶，而戊醇在水中的溶解度明顯減小。3．比較NH3和CH4在水中的溶解度。怎樣用“相似相溶”規(guī)律理解它們的溶解度不同？4．怎樣理解低碳醇與水互溶，而高碳醇在水中的溶解度卻很??？針對訓練4：下列現象不能用“相似相溶”規(guī)律解釋的是()A．氨極易溶于水B．氯氣易溶于NaOH溶液C．酒精與水以任意比互溶D．苯萃取碘水中的I2學習目標五、分子的手性1．概念(1)手性異構體：具有完全相同的組成和原子排列的一對分子，如同左手與右手一樣互為鏡像，卻在三維空間里不能疊合，互稱手性異構體(或對映異構體)。(2)手性分子：具有手性異構體的分子。2．手性分子的判斷(1)判斷方法：有機物分子中是否存在手性碳原子。(2)手性碳原子：有機物分子中連有四個各不相同的原子或基團的碳原子。如，R1、R2、R3、R4互不相同，即eq\o(C,\s\up6(*))是手性碳原子。思考：乳酸的結構式為，其分子結構中有幾個手性碳原子？用*將手性碳原子標出來。針對訓練5：有機物碳原子上連接的四個原子或原子團不相同，則這個碳原子稱為手性碳原子，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催化作用下加氫可得甲醇(CH3OH)，以下說法正確的是()A．甲醛分子間不能形成氫鍵B．甲醛分子和甲醇分子內C原子均采取sp2雜化C．甲醛為非極性分子D．甲醇的沸點遠低于甲醛的沸點四、教師歸納總結五、課堂測評7.我國科學家發(fā)現大腦進入“夢鄉(xiāng)”的鑰匙——多巴胺(DA)，DA的結構簡式如圖所示。下列說法正確的是()A．DA是只含極性鍵的共價化合物B．DA分子能溶于水、乙醇等溶劑C．鍵能大小決定DA的熔點和沸點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；水楊酸第一級電離形成的離子能形成分子內氫鍵。據此判斷，相同溫度下電離平衡常數Ka2(水楊酸)________(填“>”或“<”)Ka(苯酚)，其原因是____________________________________________。(2)CO2由固態(tài)變?yōu)闅鈶B(tài)所需克服的微粒間作用力是________；氫、碳、氧元素的原子可共同形成多種分子，寫出其中一種能形成同種分子間氫鍵的物質名稱：________________。(3)下圖中曲線表示鹵素某種性質隨核電荷數的變化趨勢，正確的是________(填字母)。(4)O的氫化物(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的沸點比化合物CH4的高，其主要原因是______________________________。第2課時分子間的作用力分子的手性答案學習目標一、分子間的作用力思考：怎樣解釋鹵素單質從F2～I2的熔點和沸點越來越高？提示：鹵素單質分子(都是非極性分子)的結構相似，F2～I2相對分子質量依次增大，范德華力依次增大，其熔、沸點依次升高。針對訓練1：答案A解析HBr與HCl結構相似，HBr的相對分子質量比HCl大，HBr分子間的范德華力比HCl大，所以其沸點比HCl高；C2H5Br的沸點比C2H5OH低是由于C2H5OH分子間形成氫鍵而增大了分子間的作用力；HF比HCl穩(wěn)定是由于H—F的鍵能比H—Cl的鍵能大；H2O分子中—OH的氫原子比C2H5OH中—OH的氫原子更活潑是由于—C2H5是推電子基團，使O—H極性減弱。學習目標二、氫鍵(2)N、O、F針對訓練2：．答案B解析形成氫鍵的分子含有N—H、H—O或H—F。NH3、H2O、CH3CH2OH都能形成氫鍵但只存在于分子間。B中的O—H與O—H間可形成分子間氫鍵，O—H與間可形成分子內氫鍵。學習目標三、氫鍵對物質性質的影響針對訓練3：答案D解析HF分子間存在氫鍵F—H…F—，使氟化氫分子間的作用力增大，所以鹵化氫中氟化氫的沸點較高，A正確；鄰羥基苯甲醛可形成分子內氫鍵，而對羥基苯甲醛可形成分子間氫鍵，所以鄰羥基苯甲醛的熔、沸點比對羥基苯甲醛的熔、沸點低，B正確；氨水中氨分子之間、水分子之間以及氨分子與水分子之間都存在氫鍵，C正確；氫鍵具有一定的方向性，但形成氫鍵的原子不一定在一條直線上，如，故D錯誤。學習目標四、溶解性3．提示NH3為極性分子，CH4為非極性分子，而水是極性分子，根據“相似相溶”規(guī)律，NH3易溶于水，而CH4不易溶于水，且NH3與水分子之間可形成氫鍵，使得氨更易溶于水。4．提示“相似相溶”也適用于分子結構的相似性。低碳醇中的烴基較小，分子中的—OH與水分子中的—OH相近，因而低碳醇能與水互溶；而高碳醇的烴基較大，其分子中的—OH與水分子的—OH相似因素少，因而高碳醇在水中的溶解度明顯減小。針對訓練4：答案B解析氨屬于極性分子，水也屬于極性分子，且氨能與水形成分子間氫鍵，根據“相似相溶”規(guī)律，氨極易溶于水，故A不符合題意；氯氣能與NaOH溶液反應生成可溶于水的NaCl和NaClO，不符合“相似相溶”規(guī)律，故B符合題意；CH3CH2OH和水分子均屬于極性分子，根據“相似相溶”規(guī)律，酒精易溶于水，故C不符合題意；碘單質和苯均屬于非極性分子，根據“相似相溶”規(guī)律，碘單質易溶于苯，故D不符合題意。學習目標五、分子的手性思考：乳酸的結構式為，其分子結構中有幾個手性碳原子？用*將手性碳原子標出來。提示：只有一個手性碳原子：。針對訓練5：答案D解析CH3CH(CH3)CHClCOOH分子中，有一個碳原子所連的四個基團分別是羧基、異丙基、氫原子和氯原子，該碳原子具有手性，選項D正確。6．答案A解析甲醛分子中，H原子與C原子相連，碳元素的電負性相對較小，甲醛分子間不能形成氫鍵，故A正確；HCHO中C原子采取sp2雜化，CH3OH分子中C原子采取sp3雜化，故B錯誤；甲醛分子是平面三角形，碳原子位于三角形內部，結構不對稱，為極性分子，故C錯誤；甲醇分子之間形成氫鍵，甲醛分子之間不能形成氫鍵，故甲醇的沸點高于甲醛的沸點，故D錯誤。7.答案B解析由DA的結構簡式可知，DA含有N—H、N—C、C—O、H—O、C—H等極性鍵，同時還含有C—C非極性鍵的共價化合物，A錯誤；DA分子中含有氨基和酚羥基，這兩種官能團均能與水、乙醇形成分子間氫鍵，且DA屬于極性分子，故可推知DA能溶于水、乙醇等溶劑，B正確；熔、沸點是物理性質，鍵能的大小決定物質的化學性質，故DA的熔、沸點高低與其分子中的鍵能大小無關，與分子間作用力大小有關，C錯誤；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錯誤。8．答案(1)<中形成分子內氫鍵，使其更難電離出H＋(2)范德華力乙酸(合理答案均可)(3)a(4)水分子與乙醇分子之間形成氫鍵(5)NH3分子間可形成氫鍵解析(1)當形成分子內氫鍵后，導致酚羥基的電離能力減弱，故其電離能力比苯酚的弱。(2)固態(tài)CO2中存在范德