物质结构与性质分子的性质

2019年12月22日星期日新课标人教版选修三《物质结构与性质》第三节分子的性质学.科.网学习目标1.了解共价键的极性和分子的极性及产生极性的原因。2.知道范德华力、氢键对物质性质的影响。3.了解影响物质溶解性的因素及相似相溶规律。4.了解“手性分子”在生命科学等方面的应用。5.了解无机含氧酸分子酸性强弱的原因。三、氢键及其对物质性质的影响二、范德华力及其对物质性质的影响一、键的极性和分子的极性第三节分子的性质四、溶解性目录①键的极性和分子的极性的判断②分子的极性与性质的关系①范德华力与相对分子质量的关系②范德华力及其对物质性质的影响①氢键的本质②氢键及其对物质性质的影响①相似相溶原理②氢键与溶解性①手性、手性碳原子六、无机含氧酸分子的酸性五、手性②手性分子①同种元素的含氧酸化合价越高，酸性越强②非羟基氧n值越大，含氧酸的酸性越强原子间通过共用电子对所形成的相互作用。写出CI2、N2、HCI、的电子式。共价键：电负性：用来描述不同元素的原子对键合电子吸引力的大小。非极性键:同种元素原子形成共价键，共用电子对不偏移（电荷分布均匀）如:H2(H-H)Cl2(Cl-Cl)N2(NN)极性键不同种元素原子形成共价键，共用电子对有偏移（电荷分布不均匀）如:HCl(H-Cl)H2O(H-O-H)一、键的极性和分子的极性1、键的极性一个原子呈正电性(δ＋)，一个原子呈负电性(δ－)Cl2HCl共用电子对不偏移共用电子对偏向Clδ＋δ－指出下列物质中的共价键类型学.科.网1、O22、CH43、CO24、H2O25、Na2O26、NaOH非极性键极性键极性键(H-O-O-H)极性键非极性键非极性键极性键非极性分子：电荷分布均匀对称，正负电荷中心重合的分子极性分子：电荷分布不均匀、不对称，正负电荷中心不重合的分子一、键的极性和分子的极性2、分子的极性+-±非极性分子极性分子正负电中心确定δ+δ+δ-δ-δ-δ+H2O+-若CH4分子中一个H原子被Cl原子取代呢？CH4δ+δ+δ-δ-CO2±①②③④⑤⑥⑦⑧⑨非极性分子：①②③⑦⑧极性分子：④⑤⑥⑨分子极性的判断分子极性的判断C2H2P4C60HCHONH3CH3OH分子极性的判断P45[思考与交流]判断下列分子的极性，并交流你的判断依据：1.双原子分子的极性：分子H2O2Cl2HClCO分子的极性2.单质分子的极性：分子P4C60分子的极性非极性非极性非极性极性极性非极性非极性分子极性的判断分子CO2BF3CH4空间结构分子的极性直线形正三角形正四面体分子H2ONH3HCNCH3Cl空间结构分子的极性V形直线形四面体三角锥形3.多原子分子的极性：非极性非极性非极性极性极性极性极性HCl共用电子对HClHCl分子中，共用电子对偏向Cl原子，∴Cl原子一端相对地显负电性，H原子一端相对地显正电性，整个分子的电荷分布不均匀，∴为极性分子δ+δ-∴以极性键结合的双原子分子为极性分子3.分子的极性与键的极性的关系C=O键是极性键，但从分子总体而言CO2是直线型分子，两个C=O键是对称排列的，两键的极性互相抵消（F合=0），∴整个分子没有极性，电荷分布均匀，是非极性分子180ºF1F2F合=0OOCHOH104º30＇F1F2F合≠0O-H键是极性键，共用电子对偏O原子，由于分子是V型构型，两个O-H键的极性不能抵消（F合≠0），∴整个分子电荷分布不均匀，是极性分子HHHNBF3：NH3：120º107º18'三角锥形,不对称，键的极性不能抵消，是极性分子F1F2F3F’平面三角形，对称，键的极性互相抵消（F合=0），是非极性分子CHHHH109º28'正四面体型，对称结构，C-H键的极性互相抵消（F合=0），是非极性分子常见分子键的极性键角分子构型分子类型常见分子的构型及分子的极性双原子分子H2、Cl2无无直线型非极性HCl有无直线型极性H2O有104º30'V型极性CO2有180º直线型非极性三原子分子四原子分子NH3有107º18'三角锥型极性BF3有120º平面三角形非极性CH4有109º28'正四面体型非极性五原子分子的极性分子的空间结构键角决定键的极性决定小结：3.分子的极性与键的极性的关系（1）只含非极性键的分子一定是非极性分子。3.分子的极性与键的极性的关系（2）极性键形成的双原子分子一定为极性分子。（3）极性键形成的多原子分子：结构对称键的极性向量和为零非极性分子结构不对称键的极性向量和不为零极性分子中心原子A的最外层电子全部成键分子极性的判断若A是主族元素，这条规律还可以怎样表述？分析n与分子构型和极性的关系，并用VSEPR模型解释试判断SO2、PCI3、SiCl4分子的极性C有个同学在研究CO2、BF3、CCl4、NH3、H2S等ABn型分子的极性时发现,CO2、BF3、CCl4是非极性分子，NH3、H2S是极性分子，由此他猜测ABn型分子是非极性分子的经验规律，你认为合理的是：A.所有原子都在同一平面内B.分子中不含氢原子C.在ABn中A原子没有孤对电子D.分子内A原子最外层为8电子结构判断ABn型分子极性的经验规律：若中心原子表现最高正价，则无孤对电子，结构对称，为非极性分子。[练习]判断下列分子是极性分子还是非极性分子：PCl3、PCl5、BF3、CO2、CCl4、CS2、SO3、SO2、H2O、NH3非极性分子1、什么是表面活性剂？亲水基团？疏水基团？肥皂和洗涤剂的去污原理是什么？2、什么是单分子膜？双分子膜？举例说明。3、为什么双分子膜以头向外而尾向内的方式排列?科学视野一类有机分子一端有极性(亲水基团)，另一端非极性(疏水基团)表面活性剂分散在水表面形成一层疏水基团朝空气的单分子层。细胞和细胞器的膜是双分子膜，由大量两性分子组装而成由于细胞膜的两侧是水溶液，而两性分子膜的头基是极性基团、尾基是非极性基团表面活性剂和细胞膜科学视野细胞和细胞器的双分子膜表面活性剂的单分子膜2.下列各组分子中，都属于含极性键的非极性分子是（）A、CO2H2SB、C2H4CH4C、Cl2C2H4D、NH3HClCB基础练习1.下列叙述正确的是（）A.含有极性键的分子是极性分子B.分子中一定含有共价键C.只含有非极性键的分子一定是非极性分子D.非极性分子中一定含有非极性键4.常温条件下三氯化氮（NCl3）是一种淡黄色液体，以下关于NCl3的说法中正确的是A.分子中N-Cl键是非极性键B.分子中不存在孤对电子C.三氯化氮分子结构呈三角锥形D.三氯化氮分子是非极性分子DC巩固练习3.下列物质中，既含有极性共价键，又含有非极性共价键的是A、CCl4B、CO2C、NH4ClD、C2H4阅读与思考范德华力及其对物质性质的影响1.气体在加压或降温时为什么会变成液体或固体？分子间存在作用力范德华力与相对分子质量有关，结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大Ar的相对分子质量大，但Ar为非极性分子，说明范德华力还与分子极性有关。2.观察表中数据，分析HI、HBr、HCl范德华力递变的可能原因3.Ar比CO范德华力还小的说明什么问题？4.你怎样解释卤素单质的熔沸点递变顺序？组成和结构相似的物质，其分子间作用力随分子量的增大而增大。范德华力：二、范德华力及其对物质性质的影响1.范德华力分子间力：使分子聚集在一起的作用力。分子间普遍存在的相互作用力。特点：分子HClHBrHI范德华力(kJ/mol)21.1423.1126.00共价键键能(kJ/mol)431.8366298.7属于近程力，随分子间距离增大急剧减小作用力很弱，约比化学键能小1-2数量级(1)相对分子质量：分子HClHBrHI相对分子质量36．581128范德华力(kJ/mol)21.1423.1126.002.影响范德华力的因素组成结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大(2)分子的极性分子相对分子质量分子的极性范德华力(kJ/mol)CO28极性8.75Ar40非极性8.50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P47学与问怎样解释卤素单质从F2-I2熔、沸点越来越高？单质相对分子质量熔点/℃沸点/℃F238-219.6-188.1Cl271-101.0-34.6Br2160-7.258.8I2254113.5184.43.范德华力对物质性质的影响主要影响物质的物理性质如聚集状态，熔、沸点：范德华力越强，熔沸点越高0-50-100-150-200-25050100150200250100300200400温度/℃相对分子质量×××500××××CF4CCl4CBr4CF4CCl4CBr4CI4沸点熔点四卤化碳的熔沸点与相对原子质量的关系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土布满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。科学视野-150-125-100-75-50-2502550751002345××××CH4SiH4GeH4SnH4NH3PH3AsH3SbH3HFHClHBrHIH2OH2SH2SeH2Te沸点/℃周期一些氢化物沸点与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一电负性很强的原子之间的作用力。三、氢键及其对物质性质的影响1.氢键的本质：2.氢键的表示：表示为：X-HY（X、Y为N、O、F）。3.氢键的特征：(2)属于分子间作用力，强度介于化学键与范德华力之间(1)具有一定的饱和性和方向性。几种作用力强弱对比F—H---FO—H---ON—H---N氢键键能(kJ/mol)28.118.817.9范德华力(kJ/mol)13.416.412.1共价键键能(kJ/mol）568462.8390.8X和Y的电负性越大，吸引电子能力越强，则氢键越强F-H…FO-H…OO-H…NN-H…N4.氢键的分类：(1)分子间氢键，如水中：O—H…O—；(2)分子内氢键，如。（1）氢键对物质熔沸点影响：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溶质与溶剂分子间形成氢键使溶质溶解度增大。（2）氢键对物质溶解度的影响：5.氢键对物质性质的影响：（3）氢键对物质密度的影响：形成氢键使密度减小（4）缔合现象：接近沸点时形成“缔合分子”，水蒸气的相对分子质量比用化学式H2O计算出来的相对分子质量大。液态水中的氢键资料：关于水的一些性质随温度升高，同时发生两种相反的过程：一是冰晶结构小集体受热不断崩溃，缔合分子减少；另一是水分子间距因热运动不断增大．0～4℃间，前者占优势，4℃以上，后者占优势，4℃时，两者互不相让，招致水的密度最大．资料：关于水的一些性质科学视野生物大分子中的氢键蔗糖、HCl和NH3易溶于水，难溶于四氯化碳；而苯和碘却易溶于四氯化碳，难溶于水。实验现象：1.“相似相溶”的规律：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。四、溶解性离子化合物是强极性物质，多易溶于水，难溶于有机溶剂。“相似相溶”还适用于分子结构的相似性。乙醇的化学式为CH3CH2OH，其中的一OH与水分子的一OH相近，因而乙醇能与水互溶；而戊醇CH3CH2CH2CH2CH2OH中的烃基较大，其中的一OH跟水分子的一OH的相似因素小得多了，因而它在水中的溶解度明显减小。水和甲醇相互溶解，氢键存在增大了溶解性2.溶质与溶剂分子间形成氢键使溶解度增大如NH3极易溶于水，甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与水混溶，就是因为它们与水形成了分子间氢键的原因。3.溶质与溶剂发生化学反应，会使溶解度增大。如SO2与水发生反应生成H2SO3，而H2SO3可溶于水，因此，SO2的溶解度增大。CO2能溶于水也有此原因。思考：NH3为什么极易溶于水？NH3溶于水是形成N-H…Ｏ还是形成O-H…N?NH3溶于水形成氢键示意图如右,正是这样，NH3溶于水溶液呈碱性影响物质溶解度的外界因素：