第二節(jié)分子的空間結(jié)構(gòu)課件高二化學(xué)人教版選擇性必修23

第三節(jié)

分子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì)第二章

分子結(jié)構(gòu)與性質(zhì)為什么氨氣極易溶于水？為什么用帶電的玻璃棒靠近水流其方向會(huì)偏轉(zhuǎn)？

請(qǐng)寫出以下分子的電子式、結(jié)構(gòu)式。

【思考與交流】以上分子中的共用電子對(duì)是否會(huì)發(fā)生偏移？如果偏移，是怎樣偏移的？H2O2HClH2O電子式結(jié)構(gòu)式【溫故而知新】一、共價(jià)鍵的極性

【思考與交流】共價(jià)鍵產(chǎn)生極性的實(shí)質(zhì)是什么？1.鍵的極性和分子的極性H—Clδ＋δ－氯化氫分子中的極性共價(jià)鍵成鍵原子對(duì)共用電子的吸引力不同，即元素的電負(fù)性不同。兩原子電負(fù)性差值越大，共用電子對(duì)偏移程度越大，共價(jià)鍵的極性越強(qiáng)。（1）共價(jià)鍵的分類鍵的極性只取決于成鍵原子的元素種類或電負(fù)性的差異，與其他因素?zé)o關(guān)。

（2）分子的極性共價(jià)鍵的極性是產(chǎn)生分子極性的重要原因。1.鍵的極性和分子的極性

極性共價(jià)鍵正電中心和負(fù)電中心不重合極性分子極性共價(jià)鍵正電中心和負(fù)電中心重合非極性分子共價(jià)鍵的極性與分子的極性之間有必然聯(lián)系嗎？【思考與交流】共價(jià)鍵的極性分子的空間構(gòu)型正負(fù)電荷中心是否重合決定分子的極性決定共價(jià)鍵既有大小又有方向，可用向量進(jìn)行表示。鍵的極性的向量由電負(fù)性小的元素指向電負(fù)性大的元素。δ+δ-δ-（3）共價(jià)鍵的極性與分子極性的關(guān)系：中心原子化合價(jià)的絕對(duì)值該元素的價(jià)電子數(shù)=該分子為非極性分子c.多原子分子(ABn型)-----化合價(jià)法a.單原子分子（稀有氣體）——非極性分子b.雙原子分子化合物——極性分子單質(zhì)——非極性分子（4）分子極性的判斷方法取決于原子間的共價(jià)鍵是否有極性ABn型分子中中心原子化合價(jià)的絕對(duì)值該元素的價(jià)電子數(shù)=該分子為非極性分子ABn型分子中中心原子化合價(jià)的絕對(duì)值該元素的價(jià)電子數(shù)≠該分子為極性分子分子極性的判斷方法

(1)化合價(jià)法分子BF3CO2PCl5SO3H2ONH3SO2化合價(jià)絕對(duì)值價(jià)電子數(shù)分子極性33445566263546非極性非極性非極性非極性極性極性極性【課堂練習(xí)】分子極性的判斷方法

(2)根據(jù)分子的空間結(jié)構(gòu)判斷分子類型價(jià)電子對(duì)數(shù)空間結(jié)構(gòu)分子極性代表物A2ABAB2AB3AB42+02+12+2直線形V形V形非極性分子極性分子極性分子CO2、CS2SO2H2O、H2S3+03+1平面三角形三角錐非極性分子極性分子BF3、AlCl3NH3、PCl34+0非極性分子CH4、CCl4直線形非極性分子極性分子O2、H2HF、CO正四面體

分子共價(jià)鍵的極性分子中正電中心和負(fù)電中心結(jié)論舉例同種元素的雙原子分子非極性鍵重合非極性分子H2不同種元素的雙原子分子極性鍵不重合極性分子HCl多原子分子分子中共價(jià)鍵的極性的向量和等于零重合非極性分子CH4分子中共價(jià)鍵的極性的向量和不等于零不重合極性分子NH3歸納與整理①稀有氣體分子是非極性分子，但不含共價(jià)鍵②臭氧是極性分子，共價(jià)鍵為極性鍵③H2O2是由極性鍵和非極性鍵構(gòu)成的極性分子資料卡片

是一種重要物質(zhì)。大氣高空的臭氧層；

保護(hù)了地球生物的生存；空氣質(zhì)量預(yù)報(bào)中臭氧含量是空氣質(zhì)量的重要指標(biāo)；它還是有機(jī)合成的氧化劑、替代氯氣的凈水劑……臭氧分子的空間結(jié)構(gòu)與水分子的相似，臭氧分子中的共價(jià)鍵是極性鍵，臭氧分子有極性，但很微弱。僅是水分子的極性的28%。其中心氧原子是呈正電性的，而端位的兩個(gè)氧原子是呈電負(fù)性的。臭氧是極性分子科普小能表面活性劑 簡(jiǎn)要回答表面活性劑的去污原理表面活性劑在水中會(huì)形成親水基團(tuán)向外，疏水基團(tuán)向內(nèi)的膠束，由于油漬等污垢是疏水的，會(huì)被包裹在膠束內(nèi)腔，在摩擦力的作用下油漬脫離，達(dá)到去污目的。【科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)】如何判斷分子的極性？

為什么鈉與水的反應(yīng)比鈉與乙醇的反應(yīng)劇烈？【思考與交流】

H—O—HCH3CH2—O—H二者結(jié)構(gòu)的相同點(diǎn)和不同點(diǎn)是什么？對(duì)共價(jià)鍵的極性是否有影響？推電子基團(tuán)降低羥基的極性分子結(jié)構(gòu)共價(jià)鍵的極性物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)2.鍵的極性對(duì)化學(xué)性質(zhì)的影響

寫出乙酸的電離方程式及Ka的表達(dá)式。請(qǐng)說出pKa與酸性的關(guān)系：pKa越小，酸性越強(qiáng)。分析教材P54表2-6，找出pKa數(shù)據(jù)的變化規(guī)律，試著從分子結(jié)構(gòu)的角度分析原因。2.鍵的極性對(duì)化學(xué)性質(zhì)的影響CH3COOHCH3COO-+H+Ka＝c(CH3COO-)?c(H+)c(CH3COOH)pKa＝-lgKa分析表格中pKa數(shù)據(jù)的變化規(guī)律及原因酸性【思考與交流】甲酸、乙酸、丙酸酸性為何依次減弱？增強(qiáng)CH3OHδ+δ-OCC2H5OHδ+δ-OCHOHδ+δ-OC甲酸的酸性大于乙酸烴基（符號(hào)R-）是推電子基團(tuán)烴基越長(zhǎng)推電子效應(yīng)越大使羧基中的羥基的極性越小羧酸的酸性越弱隨著烴基加長(zhǎng)，酸性的差異越來越小酸性增強(qiáng)分析表格中pKa數(shù)據(jù)的變化規(guī)律及原因CH2OHδ+δ-OCCl【釋疑解惑】CHOHδ+δ-OCClClCOHδ+δ-OCClClCl酸性增強(qiáng)【釋疑解惑】由于Cl的電負(fù)性較大，具有吸電子作用，使得極性Cl3C->Cl2CH->ClCH2-，導(dǎo)致三氯乙酸中的羧基的極性最大，更易電離出氫離子。酸性增強(qiáng)由于電負(fù)性F>Cl，則極性F3C—>Cl3C—，導(dǎo)致三氟乙酸中的羧基的極性更大，更易電離出氫離子。羧酸的酸性大小與其分子的組成和結(jié)構(gòu)有關(guān)?！舅伎寂c交流】為何三氟乙酸酸性強(qiáng)于三氯乙酸？（1）酸性：推電子基團(tuán)越多，酸性越弱，吸電子基團(tuán)越多，酸性越強(qiáng)（2）沸點(diǎn)：在相對(duì)分子質(zhì)量相同的情況下，極性分子比非極性分子有更高的沸點(diǎn)。（3）溶解性——“相似相溶”原理極性分子易溶于極性溶劑，如氨、乙醇等極性分子易溶于水;非極性分子易溶于非極性溶劑，如油脂、石油的成分多不溶于水，而溶于非極性或極性較小的有機(jī)溶劑?！練w納與整理】分子結(jié)構(gòu)修飾三氯蔗糖不改變分子的主體骨架，保持分子的基本結(jié)構(gòu)不變，僅改變分子結(jié)構(gòu)中的某些基團(tuán)而得到新的分子，分子被修飾后，其性質(zhì)也可以發(fā)生顯著的變化

【科學(xué)·技術(shù)·社會(huì)】

根據(jù)水的沸騰過程，思考以下問題：是否是化學(xué)變化？是否破壞了化學(xué)鍵？是否有能量變化？H2O(l)H2O(g)否否吸收能量二、分子間的作用力克服結(jié)論：水分子間存在分子間作用力1.范德華力及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響（2）本質(zhì)：屬于分子間作用力的一種，本質(zhì)是一種分子之間的靜電作用。（1）概念：

把分子聚集在一起的作用力，叫分子間作用力。范德華（vanderWaals）是最早研究分子間普遍存在作用力的科學(xué)家，因而把這類分子間作用力稱為范德華力。（3）存在：

只存在于由分子構(gòu)成的單質(zhì)和化合物，包括單原子分子，只有分子充分接近（300-500pm）時(shí)才能相互作用。范德華力無(wú)方向性和飽和性。只要分子周圍空間允許，分子總是盡可能多地吸引其他分子

分析下表數(shù)據(jù)，思考范德華力的大小有什么特點(diǎn)？分子HClHBrHI相對(duì)分子質(zhì)量36.581128鍵能（KJ/mol）431.8366298.7范德華力（KJ/mol）21.1423.1126.00特征：范德華力很弱，約比化學(xué)鍵的鍵能小1~2個(gè)數(shù)量級(jí)。（4）范德華力的大小

分子ArCOHClHBrHI相對(duì)分子質(zhì)量402836.581128鍵能（KJ/mol）—745431.8366298.7范德華力（KJ/mol）8.508.7521.1423.1126.00影響因素：（1）組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大。（2）相對(duì)分子質(zhì)量相同或相近時(shí)，分子的極性越大，范德華力越大。分析下表數(shù)據(jù)，思考范德華力的大小有什么特點(diǎn)？（4）范德華力的大小怎樣解釋鹵素單質(zhì)從F2~I2的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)越來越高？單質(zhì)熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃F2－219.6－188.1Cl2－101－34.6Br2－7.258.78I2113.5184.4鹵素單質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)【思考與討論】組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，熔、沸點(diǎn)越高。（5）范德華力對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響鍵能大小影響分子的熱穩(wěn)定性,范德華力的大小影響物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)。資料觀看加熱過程中物質(zhì)的狀態(tài)變化的微觀模擬過程加熱加熱分子間的范德華力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高分子的極性越大相對(duì)分子質(zhì)量越大范德華力越大物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高觀看加熱過程中物質(zhì)的狀態(tài)變化的微觀模擬過程由于氧和硫?yàn)橥恢髯逶?，所以CO2和CS2是組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，由于CS2的相對(duì)分子質(zhì)量比CO2的大，則CS2的范德華力比CO2的大，因此，CS2的沸點(diǎn)比CO2的高，所以常溫下CO2是氣體，而CS2是液體。你知道為什么常溫下CO2是氣體，而CS2是液體嗎？【思考與交流】

小結(jié)科學(xué)技術(shù)社會(huì)-----壁虎與范德華力壁虎為什么能在天花板土爬行自如？這曾是一個(gè)困擾科學(xué)家一百多年的謎。用電子顯微鏡可觀察到，壁虎的四足覆蓋著幾十萬(wàn)條纖細(xì)的由角蛋白構(gòu)成的納米級(jí)尺寸的毛。壁虎的足有多大吸力？實(shí)驗(yàn)證明，如果在一個(gè)分幣的面積上布滿100萬(wàn)條壁虎足的細(xì)毛，可以吊起20kg重的物體。近年來，有人用計(jì)算機(jī)模擬，證明壁虎的足與墻體之間的作用力在本質(zhì)上是它的細(xì)毛與墻體之間的范德華力。

2.氫鍵及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響預(yù)測(cè)：第IVA族~第VIIA族同主族元素的氫化物沸點(diǎn)相對(duì)大小對(duì)于同一主族元素的氫化物而言，結(jié)構(gòu)相似，從上到下，相對(duì)分子質(zhì)量逐漸增大，范德華力增大，沸點(diǎn)依次升高。置疑：為什么HF、H2O、NH3卻出現(xiàn)反常？分子間存在除范德華力以外其他的作用力

（1）氫鍵的概念已經(jīng)與電負(fù)性很大的原子形成共價(jià)鍵的氫原子(如水分子中的氫)與另一個(gè)分子中電負(fù)性很大的原子(如水分子中的氧)之間的相互作用力。------電負(fù)性很大的原子是指N、F、O

（2）表示：

氫鍵通常用X—HY來表示①X、Y為N、O、F②X、Y可以相同，也可以不同③“—”表示共價(jià)鍵,“???”表示形成的氫鍵（3）形成條件：①有與電負(fù)性大且半徑小的原子(F、O、N)直接相連的H原子②在附近有電負(fù)性大,半徑小的原子(F、O、N)…如：O—HO...F—H...FF—H...O

（4）氫鍵的特征氫鍵不屬于化學(xué)鍵，是一種特殊的分子間作用力。氫鍵具有一定的飽和性和方向性。

共價(jià)鍵>氫鍵>范德華力由于氫原子特別小而原子A和B比較大，所以A—H中的氫原子只能和一個(gè)B原子結(jié)合形成氫鍵。同時(shí)由于負(fù)離子之間的相互排斥，另一個(gè)電負(fù)性大的原子B就難于再接近氫原子，這就是氫鍵的飽和性。氫鍵具有方向性則是指只有當(dāng)A—HB在同一條直線上時(shí)最強(qiáng)，這樣形成的氫鍵最穩(wěn)定。...(5)氫鍵的類型分子內(nèi)氫鍵分子間氫鍵會(huì)形成締合分子，使相對(duì)分子質(zhì)量偏大（6）對(duì)物理性質(zhì)的影響①對(duì)物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的影響分子內(nèi)氫鍵分子間氫鍵a.存在分子間氫鍵的物質(zhì)一般具有較高的熔、沸點(diǎn)。b.存在分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)熔、沸點(diǎn)降低?！居^察與分析】通過觀察上面2個(gè)圖，能得出什么結(jié)論？②氫鍵對(duì)溶解度的影響溶質(zhì)與溶劑間形成氫鍵可以使溶解度增大。①"相似相溶"原理：非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑，極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑。溶質(zhì)和溶劑分子間存在氫鍵，作用力越大,溶解性增大。3.溶解性如：1.NH3為極性分子，易溶于極性溶劑水中；且氨分子易與水分子之間形成氫鍵。2.碘易溶于CCl4，卻難溶于水。原因是碘和CCl4為非極性分子，而水是極性分子3.甲醇可以與水以任意比例互溶，因?yàn)榧状挤肿优c水分子間可以形成分子間氫鍵如低級(jí)醇與水互溶，而高級(jí)醇在水中的溶解度卻很小原因：乙醇CH3CH2OH分子中的—OH與水分子的—OH相近，因而乙醇能與水互溶；而戊醇CH3CH2CH2CH2CH2OH的烴基較大，其中的—OH與水分子的—OH的相似因素小得多了，因而它在水中的溶解度明顯減小。②“相似相溶”還適用于分子結(jié)構(gòu)的相似性【實(shí)驗(yàn)探究】I2+I－

?I3－加入CCl4振蕩加入KI溶液振蕩碘水呈棕黃色溶液分層，下層溶液呈紫紅色上層淺黃色變深，下層紫紅色變淺結(jié)論：I2在CCl4中溶解性比在水中好，I2在與I-反應(yīng)生產(chǎn)I3-，溶解度增大。③如果溶質(zhì)與水反應(yīng)，則可增大其溶解度。歸納與整理1.[2020·浙江7月選考，26(3)]常溫下，在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷，原因是

。乙醇與水形成分子間氫鍵而氯乙烷不能與水形成氫鍵2.[2020·浙江1月選考，26(3)]在常壓下，甲醇的沸點(diǎn)(65℃)比甲醛的沸點(diǎn)(－19℃)高。主要原因是

。甲醇分子間存在氫鍵高考鏈接3.[2017·全國(guó)卷Ⅲ，35(3)]在CO2低壓合成甲醇反應(yīng)(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)中，所涉及的4種物質(zhì)中，沸點(diǎn)從高到低的順序?yàn)?/p>

，原因是________________________________________________。H2O>CH3OH>CO2>H2H2O與CH3OH均為極性分子，水分子間含氫鍵比甲醇中多；CO2與H2均為非極性分子，CO2相對(duì)分子質(zhì)量較大，范德華力較大。高考鏈接4.[2019·全國(guó)卷Ⅱ，35(1)]元素As與N同族。預(yù)測(cè)As的氫化物分子的空間結(jié)構(gòu)為__________，其沸點(diǎn)比NH3的____(填“高”或“低”)，其判斷理由是___________________。5.[2019·全國(guó)卷Ⅲ，35(3)節(jié)選]苯胺與甲苯()的相對(duì)分子質(zhì)量相近，但苯胺的熔點(diǎn)(－5.9℃)、沸點(diǎn)(184.4℃)分別高于甲苯的熔點(diǎn)(－95.0℃)、沸點(diǎn)(110.6℃)，原因是______________________。三角錐形低NH3分子間存在氫鍵苯胺分子之間存在氫鍵高考鏈接為什么需要用乙醚來提取青蒿素，用水不可以呢？CH3CH2—O—CH2CH3

乙醚青蒿素極性上：青蒿素和乙醚的極性小，所以青蒿素在水中的溶解度小，在乙醚中的溶解度大。結(jié)構(gòu)上：青蒿素中含有醚鍵，乙醚中也有醚鍵。相似相溶！【思考與討論】水的熔點(diǎn)(℃)水的沸點(diǎn)(℃)水在0℃時(shí)密度(g/ml)水在4℃時(shí)密度(g/ml)0.00100.000.99981.0000冰的密度比液體水小？【思考與討論】氫鍵對(duì)物質(zhì)密度的影響氫鍵的存在迫使在四面體中心的水分子與四面體頂角方向的4個(gè)相鄰水分子相互吸引，這一排列使冰晶體中的水分子的空間利用率不高，留有相當(dāng)大的空隙，其密度比液態(tài)水小。（1）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？NH3為極性分子，CH4為非極性分子，而水為極性分子，根據(jù)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NH3更易溶于水。（2）為什么在日常生活中用有機(jī)溶劑(如乙酸乙酯)溶解油漆而不用水？油漆是非極性分子，有機(jī)溶劑(如乙酸乙酯）也是非極性溶劑，而水為極性溶劑，根據(jù)“相似相溶”規(guī)律，應(yīng)當(dāng)用有機(jī)溶劑溶解油漆而不能用水溶解油漆?！舅伎寂c討論】

實(shí)驗(yàn)表明碘在四氯化碳溶液中的溶解性較好。這是因?yàn)榈夂退穆然级际欠菢O性分子，非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑，而水是極性分子。資料卡片：氣體的溶解度（氣體的壓強(qiáng)為1.01×105Pa，溫度為293K，在100g水中的溶解度）,利用相似相溶原理解釋上表數(shù)據(jù)①乙炔、乙烯、乙烷、甲烷、氫氣、氮?dú)?、氧氣都是非極性分子，在水中的溶解度都很小。②SO2和CO2都能和水反應(yīng),但SO2是極性分子，CO2是非極性分子，所以SO2(11.28g)比CO2(0.169g)在水中的溶解度大很多。③氯氣也是非極性分子，但氯氣能和水反應(yīng)，生成物HCl、HC