高中化学 23 分子的性质教案 新人教版选修3.docx
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高中化学23分子的性质教案新人教版选修3
分子的性质
一、教材分析
在第三节分子的性质中，介绍了六个问题，即分子的极性、分子间作用力及其对物质性质的影响、氢键及其对物质性质的影响、溶解性、手性和无机含氧酸分子的酸性。
除分子的手性外，对其它五个问题进行的阐述都运用了前面的已有知识，如根据共价键的概念介绍了键的极性和分子的极性；根据化学键、分子的极性等概念介绍了范德华力的特点及其对物质性质的影响；根据电负性的概念介绍了氢键的特点及其对物质性质的影响；根据极性分子与非非极性分子的概念介绍了“相似相溶”规则；根据分子中电子的偏移解释了无机含氧酸分子的酸性强弱等；对于手性教科书通过图示简单介绍了手性分子的概念以及手性分子在生命科学和生产手性药物方面的应用
二、教学策略
根据共价键的概念介绍了键的极性和分子的极性；根据化学键、分子的极性等概念介绍了范德华力的特点及其对物质性质的影响；根据电负性的概念介绍了氢键的特点及其对物质性质的影响；根据极性分子与非非极性分子的概念介绍了“相似相溶”规则；根据分子中电子的偏移解释了无机含氧酸分子的酸性强弱等；对于手性教科书通过图示简单介绍了手性分子的概念以及手性分子在生命科学和生产手性药物方面的应用
第1课时
一、三维目标
1、知识与技能
了解极性共价键和非极性共价键；
2、过程与方法
结合常见物质分子立体结构，判断极性分子和非极性分子；
3、情感态度与价值观
培养学生分析问题、解决问题的能力和严谨认真的科学态度。
二、教学重点
多原子分子中，极性分子和非极性分子的判断
三、教学难点
多原子分子中，极性分子和非极性分子的判断
四、教学准备
多媒体、黑板、教材、学案
五、教学环节
［引入］在必修II的学习中，我们了解了共价键，共价键是两个或几个原子通过共用电子产生的吸引作用。
在上一节，我们又学习了杂化轨道理论，根据杂化轨道理论我们可以将共价键分为σ键和Π键。
［板书］一、共价键及其分类
1、按成键方式分：
σ键和Π键
［讲］σ键：
对于含有未成对的s电子或p电子的原子，它可以通过s-s、s-p、p-p等轨道“头碰头”重叠形成共价键。
σ键构成分子的骨架，可单独存在于两原子间，两原子间只有一个σ键
Π键：
当两个p轨道py-py、pz-pz以“肩并肩”方式进行重叠形成的共价键，叫做Π键。
Π键的原子轨道重叠程度不如σ键大，所以Π键不如σ键牢固。
Π键不像σ键那样集中在两核的连线上，原子核对电子的束缚力较小，电子能量较高，活动性较大，所以容易断裂。
因此，一般含有共价双键和三键的化合物容易发生化学反应。
［板书］2、按成键的共用电子对情况可分为：
单键、双键、三键、配位键
［讲］单键一般是σ键，以共价键结合的两个原子间只能有1个σ键。
双键是由一个σ键和一个Π键组成的，而单双键交替结构是由若干个σ键和一个大Π键组成的。
三键中有1个σ键和2个Π键组成的。
而配位键是一种特殊的共价键，如果共价键的形成是由两个成键原子中的一个原子单独提供一对孤对电子进入另一个原子的空轨道共用而成键，这种共价键称为配位键。
[讲]由不同原子形成的共价键，电子对会发生偏移，是极性键，极性键中的两个键合原子，一个呈正电性（δ+），另一个呈负电性（δ一）。
[板书]3、按成键原子的电负性差异可分为极性键和非极性键
（1）、极性键：
由不同原子形成的共价键。
吸电子能力较强一方呈正电性（δ+），另一个呈负电性（δ-）。
（2）、非极性键：
由同种元素的原子形成的共价键是非极性共价键。
［讲］成键原子的电负性差值越大，键的极性就愈强。
当成键原子的电负性相差很大时，可以认为成键电子对完全移到电负性很大的原子一方。
这时原子转变成为离子，从而形成离子键。
[讲]分子有极性分子和非极性分子之分。
我们可以这样认为，分子中正电荷的作用集中于一点，是正电中心；负电荷的作用集中于一点，是负电中心。
在极性分子中，正电荷中心和负电中心不重合，使分子的某一个部分呈正电性（δ+），另一部分呈负电性（δ一）；非极性分子的正电中心和负电中心重合。
如果正电中心和负电中心重合，这样的分子就是非极性分子
[板书]二、分子的极性
1、极性分子和非极性分子：
极性分子中，正电荷中心和负电中心不重合；非极性分子的正电中心和负电中心重合。
[投影]图2—28
[思考与交流]根据图2—28，思考和回答下列问题：
1、以下双原子分子中，哪些是极性分子，分子哪些是非极性分子？
H202C12HCl
2．以下非金属单质分子中，哪个是极性分子，哪个是非极性分子?
P4C60
3．以下化合物分子中，哪些是极性分子，哪些是非极性分子？
CO2HCNH20NH3BF3CH4CH3Cl
[汇报]1、H2、02、C12极性分子HCl，非极性分子。
2、P4、C60都是非极性分子。
3、CO2BF3CH4为非极性分子，CH3ClHCNH20NH3为极性分子。
[讲]分子的极性是分子中化学键的极性的向量和。
只含非极性键的分子也不一定是非极性分子（如O3）；含极性键的分子有没有极性，必须依据分子中极性键的极性的向量和是否等于零而定。
如果分子结构是空间对称的，则键的极性相互抵消，各个键的极性和为零，整个分子就是非极性分子，否则是极性分子。
［投影小结］共价键的极性与分子极性的关系
分子
共价键的极性
分子中正负电荷中心
结论
举例
同核双原子分子
非极性键
重合
非极性分子
H2、O2、N2
异核双原子分子
极性键
不重合
极性分子
CO、HF、HCl
异核多原子分子
分子中各键的向量和为零
重合
非极性分子
CO2、BF3、CH4
分子中各键的向量和不为零
不重合
极性分子
H2O、NH3、CH3Cl
[板书]2、分子的对称性
（1）定义：
具有一定空间构型的分子中的原子会以某一个面成一个轴处于相对称的位置，即分子具有对称性。
［讲］例如CH4分子，相对于通过其中两个氢原子和碳原子所构成的平面，分子被分割成相同的两部分，这个面即为对称面。
［板书］
（2）关系：
非极性分子具有对称性，极性分子中原子不位于对称位置。
［讲］分子的极性对物质的熔点、沸点有一定的影响。
［板书］3、分子的极性对物质的熔点、沸点的影响
［讲］分子极性越大，分子间的电性作用越强，克服分子间的引力使物质熔化或汽化所需外界能量就越多，故熔点、沸点越高。
［过］结合我们学过的知识，我们总结一下判断分子极性的方法有哪些
［板书］4、ABm型分子极性的判断方法
（1）化合价法
［讲］ABm型分子中中心原子的化合价的绝对值等于该元素的价电子数时，该分子为非极性分子，此时分子的空间结构对称。
若中心原子的化合价的绝对值不等于其价电子数目，则分子的空间结构不对称，其分子为极性分子。
［投影］
化学式
BF3
CO2
PCl5
SO3（g）
H2O
NH3
SO2
中心原子化合价绝对值
3
4
5
6
2
3
4
中心原子价电子数
3
4
5
6
6
5
6
分子极性
非极性
非极性
非极性
非极性
极性
极性
极性
［板书］
（2）物理模型法：
［讲］将ABm型分子的中心原子看做一个受力物体，将A、B间的极性共价键看做作用于中心原子上的力，根据ABm的空间构型，判断中心原子和平衡，如果受力平衡，则ABm型分子为非极性分子，否则为极性分子。
［板书］（3）根据所含键的类型及分子的空间构型判断
［讲］当ABm型分子的空间构型是对称结构时，由于分子中正负电荷重心可以重合，故为非极性分子，如CO2是直线型，BF3是平面正三角型，CH4是正四面体形等均为非极性分子。
当ABm型分子的空间构型不是空间对称结构时，一般为极性分子，如H2O为V型，NH3为三角锥形，它们均为极性分子。
［板书］（4）根据中心原子最外层电子是否全部成键判断
［讲］中心原子即其他原子围绕它成键的原子。
分子中的中心原子最外层电子若全部成键，此分子一般为非极性分子；分子中的中心原子最外层电子未全部成键，此分子一般为极性分子。
［投影小结］空间构型、键的极性和分子极性的关系
类型
实例
两个键之间的夹角
键的极性
分子的极性
空间构型
X2
H2、N2
非极性键
非极性分子
直线形
XY
HCl、NO
极性键
极性分子
直线形
XY2（X2Y）
CO2、CS2
180°
极性键
非极性分子
直线形
SO2
120°
极性键
极性分子
V形
H2O、H2S
104°30′
极性键
极性分子
V形
XY3
BF3
120°
极性键
非极性分子
平面三角锥形
NH3
107°18′
极性键
极性分子
三角锥形
XY4
CH4、CCl4
109°30′
极性键
非极性分子
正四面体
[自学]科学视野—表面活性剂和细胞膜
[自学提纲]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?
［汇报］1、分子的一端有极性，称为亲水基团。
分子的另一端没有或者几乎没有极性，称为疏水基团。
表面活性剂（surfactant）是指具有固定的亲水亲油基团，在溶液的表面能定向排列，并能使表面张力显著下降的物质。
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，这就是肥皂和洗涤剂的去污原理。
2、由于表面活性剂会分散在水的液体表面形成一层疏水基团朝向空气的“单分子层”，又称“单分子膜”。
双分子膜是由大量两性分子组装而成的，
3、这是由于细胞膜的两侧都是水溶液，水是极性分子，而构成膜的两性分子的头基是极性基团而尾基是非极性基团。
六、板书设计
一、共价键及其分类
1、按成键方式分：
σ键和Π键
2、按成键的共用电子对情况可分为：
单键、双键、三键、配位键
3、按成键原子的电负性差异可分为极性键和非极性键
（1）极性键：
由不同原子形成的共价键。
吸电子能力较强一方呈正电性（δ+），另一个呈负电性（δ-）。
（2）非极性键：
由同种元素的原子形成的共价键是非极性共价键。
二、分子的极性
1、极性分子和非极性分子：
极性分子中，正电荷中心和负电中心不重合；非极性分子的正电中心和负电中心重合。
2、分子的对称性
（1）定义：
具有一定空间构型的分子中的原子会以某一个面成一个轴处于相对称的位置，即分子具有对称性。
（2）关系：
非极性分子具有对称性，极性分子中原子不位于对称位置。
3、分子的极性对物质的熔点、沸点的影响
4、ABm型分子极性的判断方法
（1）化合价法
（2）物理模型法：
（3）根据所含键的类型及分子的空间构型判断
（4）根据中心原子最外层电子是否全部成键判断
【案例练习】
1、下列说法中不正确的是（）
A、共价化合物中不可能含有离子键
B、有共价键的化合物，不一定是共价化合物
C、离子化合物中可能存在共价键
D、原子以极性键结合的分子，肯定是极性分子
2、以极性键结合的多原子分子，分子是否有极性取决于分子的空间构型。
下列分子属极性分子的是（）
A、H2OB、CO2C、BCl3D、NH3
3、分子有极性分子和非极性分子之分。
下列对极性分子和非极性分子的认识正确的是（）
A、只含非极性键的分子一定是非极性分子
B、含有极性键的分子一定是极性分子
C、非极性分子一定含有非极性键
D、极性分子一定含有极性键
【课后作业】
1、请指出表中分子的空间构型，判断其中哪些属于极性分子，哪些属于非极性分子，并与同学讨论你的判断方法。
分子
空间构型
分子有无极性
分子
空间构型
分子有无极性
O2
HF
CO2
H2O
BF3
NH3
CCl4
2、根据下列要求，各用电子式表示一实例：
（1）、只含有极性键并有一对孤对电子的分子
（2）、只含有离子键、极性共价键的物质
（3）、只含有极性共价键、常温下为液态的非极性分子
七、教学反思
第2课时
七、三维目标
4、知识与技能
范德华力、氢键及其对物质性质的影响;能举例说明化学键和分子间作用力的区别
;例举含有氢键的物质
5、过程与方法
采用图表、比较、讨论、归纳、综合的方法进行教学
6、情感态度与价值观
培养学生分析、归纳、综合的能力
八、教学重点
分子间作用力、氢键及其对物质性质的影响
九、教学难点
分子间作用力、氢键及其对物质性质的影响
一十、教学准备
多媒体、黑板、教材、学案
一十一、教学环节
［引入］我们知道，化学反应的实质是旧键的断裂和新键的形成的过程，化学键主要影响了化学性质，那么，物质的溶沸点、溶解性又受什么影响呢？
这节课就让我们来主要研究一下物理性质的影响因素。
[讲]降温加压气体会液化，降温液体会凝固，这一事实表明，分子之间存在着相互作用力。
范德华（vandcrWaRls）是最早研究分子间普遍存在作用力的科学家，因而把这类分子问作用力称为范德华力。
范德华力很弱，约比化学键能小l一2数量级。
相对分子质量越大，范德华力越大；分子的极性越大，范德华力也越大。
[板书]三、分子间作用力及其对物质的影响
1、分子间作用力
（1）定义：
把分子聚集在一起的作用力叫做分子间作用力，又称范德华力，其实质是分子间的电性引力
［讲］从气体在降低温度、增大压强时能够凝结成液态或固态（在这个过程中，气体分子间的距离不断缩小，并由不规则运动的混乱状态转变成为规则排列）的事实可以证明分子存在着相互作用。
[投影]
[讲]范德华力：
分子之间存在着相互作用力。
范德华力很弱，约比化学键能小l一2数量级。
相对分子质量越大，范德华力越大；分子的极性越大，范德华力也越大。
[板书]
（2）大小判断：
1影响分子间作用力的主要因素：
分子的相对分子质量、分子的极性等
2组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大。
3分子的极性越强，分子间作用力越大。
[学与问]怎样解释卤素单质从F2～I2的熔、沸点越来越高？
[汇报]相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越来越高。
[板书]2、分子间作用力对物质的熔、沸点的影响：
范德华力越大，物质的熔沸点越高。
［投影］
［讲］能量远小于化学键能，分子间作用力一般只有每摩尔几千焦至几十千焦，比化学能小1-2个数量极，分子间作用力主要影响分子晶体类型物质的物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质。
存在于分子之间，且分子间充分接近时才有相互间的作用力，如固体和液体物质中。
[问]夏天经常见到许多壁虎在墙壁或天花板上爬行，却掉不下来，为什么？
[讲]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。
［投影］
[设问]你是否知道，常见物质中，水是熔、沸点较高的液体之一?
你是否知道，冰的密度比液态的水小?
［投影］为什么水、氟化氢和氨的沸点出现反常。
[板书]四、氢键及其对物质性质的影响
[讲]为了解释水的这些奇特性质，人们提出了氢键的概念。
氢键是除范德华力外的另一种分子间作用力，它是由已经与电负性很强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强的原子（如水分子中的氧）之间的作用力。
[板书]1、氢键：
是由已经与电负性很强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强的原子（N、O、F）之间的作用力。
[讲]以HF为例，在HF分子中，由于F原子吸引电子的能力很强，H-F键的极性很强，共用电子对强烈地偏向F原子，亦即H原子的电子云被F原子吸引，使H原子几乎成为“裸露”为质子。
这个半径很小、带部分正电荷的H核，与另一个HF分子带部分负电荷的F原子相互吸引。
这种静电吸引作用就是氢键。
［讲］氢键不是化学键，为了与化学键相区别，在下图中用“…”来表示氢键，注意三个原子要在同一条直线上。
［板书］2、氢键表示方法：
X—H…Y。
［投影］
［讲］在用X-H…Y表示的氢键中，氢原子位于其间是氢键形成的最重要条件之一，同时，氢原子两边的X原子和Y原子所属元素具有很强的电负性、很小的原子半径是氢键形成的另一个条件。
由于X原子和Y原子具有强烈吸引电子的作用，氢键才能存在。
这类原子应该是位于元素周期表的右上角元素的原子，主要是氮原子、氧原子和氟原子。
有机物分子中含有羟基时，通常能形成氢键。
［板书］3、氢键的形成条件
［讲］由于氢键的存在，大大加强了水分子之间的作用力，使水的熔、沸点较高。
另外，实验还证明，接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量测定值比用化学式H2O计算出来的相对分子质量大一些。
用氢键能够解释这种异常性：
接近水的沸点的水蒸气中存在相当量的水分子因氢键而相互“缔合”，形成所谓“缔合分子”。
后来的研究证明，氢键普遍存在于已经与N、O、F等电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另外的N、O、F等电负性很大的原子之间。
例如，不仅氟化氢分子之间以及氨分子之间存在氢键，而且它们跟水分子之间也存在氢键。
[板书]4、氢键的类型：
分子间氢键、分子间内氢键
［讲］氢键既可以存在于分子之间，也可存在于分子内部的原子团之间。
如邻羟基苯甲醛在分子内形成了氢键，在分子之间不存在氢键，对羟基苯甲醛不可能形成分子内氢键，只能在分子间形成氢键，因而，前者的沸点低于后者的沸点。
［投影］分子内氢键和分子间氢键
[强调]尽管人们把氢键也称作“键”，但与化学键比较，氢键属于一种较弱的作用力，其大小介于范德华力和化学键之间，约为化学键的十分之几，不属于化学键。
［讲］下面，让我们回到之前的问题，为什么水、氟化氢和氨的沸点出现反常。
如上图所示，NH3、HF和H2O的沸点反常，分子间形成氢键会使物质的熔点和沸点升高，这是因为固体熔化或液体汽化时必须破坏分子间的氢键，从而需要消耗较多能量的缘故。
[板书]5、氢键对物质的影响：
分子间氢键使物质熔点升高
分子内氢键使物质熔点降低
［讲］以水为例，由于水分子间形成的氢键，增大了水分子间的作用，使水的熔沸点比同周期元素中H2S高。
当水结冰时，体积膨胀，密度减小。
这些反应的性质均与氢键有关。
［投影］
［讲］在水蒸气中水以单个H2O分子形式存在；在液态水中，经常是几个水分子通过氢键结合起来，形成（H2O）n；在固态水（冰）中，水分子大范围地以氢键互相联结，形成相当疏松的晶体，从而在结构中有许多空隙，造成体积膨胀，密度减少，因此冰能浮在水面上。
水的这种性质对水生物生存有重要的意义。
［讲］除此之外，接近水的沸点时，用实验测定的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一些。
这也是由于氢键的存在使接近水的沸点的水蒸气中存在相当量的水分子相互“缔合”，形成了一些“缔合原子”的原因。
[阅读]资料卡片及科学视野：
生物大分子中的氢键。
[投影小结]分子间作用力与氢键的比较
分类
分子间作用力（范德华力）
氢键
概念
物质分子之间存在的微弱相互作用（实际上也是静电作用）
分子中与氢原子形成共价键的非金属原子，如果吸引电子的能力很强，原子半径又很小，则使氢原子几乎成为“裸露”的质子，带部分正电荷。
这样的分子之间，氢核与带部分负电荷的非金属原子相互吸引。
这种静电作用就是氢键
存在范围
分子间
某些含氢化合物分子间（如HF、H2O、NH3）及某些有机化合物分子内
强度比较
比化学键弱得多
比化学键弱得多，比分子间作用力稍强
影响强度的因素
随着分子极性和相对分子质量的增大而增大。
组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大
形成氢键的非金属原子，其吸引电子的能力越强、半径越小，则氢键越强。
【案例练习】
1．以下说法哪些是不正确的？
（1）氢键是化学键
（2）甲烷可与水形成氢键
（3）乙醇分子跟水分子之间存在范德华力
（4）碘化氢的沸点比氯化氢的沸点高是由于碘化氢分子之间存在氢键
2．沸腾时只需克服范德华力的液体物质是（）
A．水B．酒精C．溴D．水银
3．下列物质中分子间能形成氢键的是（）
A．N2B．HBrC．NH3D．H2S
4．DNA分子的两条链之间通过氢键结合。
DNA分子复制前首先将双链解开，则DNA分子复制将双链解开的过程可视为（）
A．化学变化B．物理变化
C．既有物理变化又有化学变化D．是一种特殊的生物变化
5．乙醇（C2H5OH）和甲醚（CH3OCH3）的化学组成均为C2H6O，但乙醇的沸点为78.5℃，而甲醚的沸点为－23℃，为何原因？
乙醇（C2H5OH）分子电负性很强的O原子与另一个乙醇（C2H5OH）分子-OH中的H原子间存在氢键作用，而甲醚分子中的O原子直接和H原子相连，不存在氢键作用，所以乙醇的沸点为78.5℃，而甲醚的沸点为－23℃。
【课后作业】
1．水具有反常高的沸点，主要是因为分子间存在
A．氢键B.共价键C．离子键D.新型化学键
2．下列每组物质发生状态变化所克服的粒子间的相互作用属于同种类型的是
A．食盐和蔗糖熔化B．钠和硫熔化
C．碘和干冰升华D．干冰和氧化钠熔化
3．你认为下列说法不正确的是（）
A．氢键存在于分子之间，不存在于分子之内
B．对于组成和结构相似的分子，其范德华力随着相对分子质量的增大而增大
C．NH3极易溶于水而CH4难溶于水的原因只是NH3是极性分子，CH4是非极性分子
D．冰熔化时只破坏分子间作用力
4．你认为水的哪些物理性质与氢键有关？
试把你的结论与同学讨论交流。
一十二、板书设计
三、分子间作用力及其对物质的影响
1、分子间作用力
（1）定义：
把分子聚集在一起的作用力叫做分子间作用力，又称范德华力，其实质是分子间的电性引力
（2）大小判断：
①影响分子间作用力的主要因素：
分子的相对分子质量、分子的极性等
②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大。
③分子的极性越强，分子间作用力越大。
2、分子间作用力对物质的熔、沸点的影响：
范德华力越大，物质的熔沸点越高。
四、氢键及其对物质性质的影响
1、氢键：
是由已经与电负性很强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强的原子（N、O、F）之间的作用力。
2、氢键表示方法：
X—H…Y。
3、氢键的形成条件
4、氢键的类型：
分子间氢键、分子间内氢键
5、氢键对物质的影响：
分子间氢键使物质熔点升高分子内氢键使物质熔点降低
七、教学反思
第3课时
一十三、三维目标
7、知识与技能
从分子结构的角度，认识“相似相溶”规律；了解“手性分子”在生命科学等方面的应用；能用分子结构的知识解释无机含氧酸分子的酸性
8、过程与方法
采用比较、讨论、归纳、总结的方法进行教学
9、情感态度与价值观
培养学生分析、归纳、综合的能力
一十四、教学重点
手性分子和无机含氧酸分子的酸性
一十五、教学难点
手性分子和无
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