高中人教版 (2019)第三节 分子结构与物质的性质第2课时学案

这是一份高中人教版 (2019)第三节 分子结构与物质的性质第2课时学案，共11页。学案主要包含了氢键及其对物质性质的影响，溶解性，分子的手性等内容，欢迎下载使用。
一、氢键及其对物质性质的影响
1．氢键的概念及表示方法
(1)概念：氢键是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：
氢键的通式可用X—H…Y—表示。式中X和Y为F、O、N，“—”表示共价键，“…”表示形成的氢键。
微点拨：一般来说，能形成氢键的元素有N、O、F。所以氢键一般存在于含N—H、H—O、H—F的物质中，或有机化合物中的醇类和羧酸类等物质中。
2．氢键的特征
(1) 氢键不是化学键，而是特殊的分子间作用力，其键能比化学键弱，比范德华力强。
(2)氢键具有一定的方向性和饱和性
X—H与Y形成分子间氢键时，氢原子只能与一个Y原子形成氢键，3个原子总是尽可能沿直线分布，这样可使X与Y尽量远离，使两原子间电子云的排斥作用力最小，体系能量最低，形成的氢键最强、最稳定 (如下图)。
3．氢键的类型
(1)分子间氢键，如水中O—H…O—。
(2)分子内氢键，如。
4．氢键对物质性质的影响
(1)当形成分子间氢键时，物质的熔、沸点将升高。
(2)当形成分子内氢键时，物质的熔、沸点将下降。
(3)氢键也影响物质的电离、溶解等过程。
(正确的打“√”，错误的打“×”)
(1)氢键是一种特殊的化学键，它广泛存在于自然界中。(×)
(2)形成氢键一定会使物质的熔、沸点升高。(×)
(3)由于氢键的存在，冰才能浮在水面上。(√)
(4)氢键的存在决定了水分子中氢氧键的键角大小。(×)
甲酸可通过氢键形成二聚物，HNO3可形成分子内氢键。试在下图中画出氢键。

[解析] 依据氢键的表示方法及形成条件画出。
[答案]
二、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；而萘和碘却易溶于四氯化碳，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。
(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。
(4)溶质是否与水反应：溶质与水发生反应，溶质的溶解度会增大。如SO2与水反应生成的H2SO3可溶于水，故SO2的溶解度增大。
有机溶剂都是非极性溶剂吗？
提示：有机溶剂大多数是非极性溶剂，如CCl4、C6H6等，但也有少数的极性溶剂，如酒精。
碘单质在水中的溶解度很小，但在CCl4中的溶解度很大，这是因为( )
A．CCl4与I2相对分子质量相差较小，而H2O与I2的相对分子质量相差较大
B．CCl4与I2都是直线形分子，而H2O不是直线形分子
C．CCl4与I2中都不含氢元素，而H2O中含有氢元素
D．CCl4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子
D [根据“相似相溶”原理：极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂，难溶于非极性分子组成的溶剂；非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂，难溶于极性分子组成的溶剂。CCl4和I2都是非极性分子，而H2O是极性分子，所以碘单质在水中的溶解度很小，在CCl4中的溶解度很大。]
三、分子的手性
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
有手性异构体的分子叫做手性分子。
如乳酸()分子。
有机物
具有手性，其与H2发生加成反应后，其产物还有手性吗？
提示：原有机物中与—OH相连的碳原子为手性碳原子，与H2加成后，该碳原子连有两个乙基，不再具有手性。
材料1
材料2
[问题1] 通电情况下水的分解过程中化学键有哪些变化？
提示：H2O中O—H断裂，生成H原子和O原子；H原子间结合成H2分子，形成H—H；O原子间结合形成O2分子，形成O===O。
[问题2] 冰融化成水的过程中是否存在化学键的变化？是否存在能量的变化？分子间作用力是否有变化？
提示：没有化学键的变化；存在能量的变化；分子间作用力有变化。冰融化成水的过程中存在氢键和范德华力的变化，故存在能量变化。
[问题3] 常温下CCl4是液体，CF4是气体，CI4是固体，为什么？
提示：CF4、CCl4、CI4分子均是正四面体结构，分子间不存在氢键，它们的分子间作用力随相对分子质量的增大而增大。
范德华力、氢键、化学键的比较
1．(2021·福建福州期中)下列说法不正确的是( )
A．HCl、HBr、HI的熔、沸点依次升高与范德华力大小有关
B．H2O的熔、沸点高于H2S的熔、沸点是因为H2O分子间存在氢键
C．可燃冰中，甲烷分子与水分子间可形成氢键
D．白酒中，乙醇分子和水分子间存在范德华力和氢键
C [HCl、HBr、HI的组成和结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高，A项正确；由于H2O分子间存在氢键，融化和汽化都需要克服氢键，所以氢键的存在使H2O的熔、沸点比H2S的高，B项正确；氢键是由已经与电负性很大的原子形成共价键的H原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力，可燃冰的组成为CH4·8H2O，CH4中C原子的电负性较小，所以CH4和H2O间不能形成氢键，C项错误；乙醇分子和水分子间存在氢键和范德华力，D项正确。]
2．水分子间存在一种叫“氢键”的作用(介于范德华力与化学键之间)彼此结合而形成(H2O)n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的四面体，通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体。
(1)1 ml冰中有________ml“氢键”。
(2)水分子可电离生成两种含有相同电子数的粒子，其电离方程式为：_________________________________________________________________。
已知在相同条件下双氧水的沸点明显高于水的沸点，其可能的原因是________________________________________________________________。
[解析] (1)每个水分子与相邻的4个水分子形成氢键，故每个水分子形成的氢键数为4/2＝2。
[答案] (1)2 (2)H2O＋H2OH3O＋＋OH－ 双氧水分子之间存在更强烈的氢键
(1)氢键对物质熔、沸点的影响：分子间存在氢键的物质，物质的熔、沸点明显高，如NH3>PH3；同分异构体分子间形成氢键的物质比分子内形成氢键的物质熔、沸点高，如邻羟基苯甲酸氢键>范德华力
影响
强度
的因
素
①随分子极性的增大而增大
②组成和结构相似的分子构成的物质，相对分子质量越大，范德华力越大
对于X—H…Y，X、Y的电负性越大，Y原子的半径越小，作用越强
成键原子半径和共用电子对数目。键长越短，键能越大，共价键越稳定
对物
质性
质的
影响
①影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质
②组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高。如熔、沸点：CF4