高中化学教案《氢键的形成》

高中化学教案《氢键的形成》
教学目标：
1. 学习水分子间的氢键形成原理；
2. 了解氨分子、氟化氢分子等其他分子间的氢键形成原理；
3. 深化对分子间力的认识，掌握分子间相互作用的规律；
4. 树立正确的实验观点，培养动手实验的能力。

教学重点：
1. 气态分子间氢键的形成原理；
2. 液态分子间氢键的形成原理。

教学难点：
1. 气态和液态中氢键的区别；
2. 氢键作为分子间力的特殊性质。

教学方法：
1. 讲授法，着重讲解气态分子间氢键的形成原理，液态分子间氢键的形成原理；
2. 情景模拟，通过实验模拟氢键在实际生活中的应用。

教学内容：
1. 气态分子间氢键的形成原理
在气态中，水分子具有一定的振动，由于氢原子是带正电荷的较小原子，其电子云常常呈现非球形分布，而氧原子则是带负电荷的较大原子，其电子云也呈现不规则的分布。

当水分子在三维空间中碰撞时，电子云的不规则性和方向性使得其可能发生氢键作用。

氢键作用的形成需要满足以下条件：
①首先要有两个分子，这两个分子都必须具有更强的电性，具体来说就是一个分子的原子之间的电性极度不对称，有一个是较带正电荷的小原子，有一个较带负电荷的大原子。

②这两个原子距离要足够近，且两个分子间的距离小于氢键长度的极化距离，且成分子间夹角。

③分子中需要有能够成氢键的活性位点，通常来说是大原子或分子的极性键。

2.液态分子间氢键的形成原理
液态分子间的氢键和气态分子间的氢键有些不同。

在液态中，氢键的形成受限于分子间的距离，液态分子间的氢键比气态分子间的氢键更容易形成，分子间的距离较短，分子间的相互作用力度较强。

例如，酒精分子和水分子之间的氢键作用，是由水分子中氧原子上的孤对电子与酒精分子中活性氢原子上的空穴所形成的。

孤对电子和活性氢原子都带有偏负性和偏正性，它们可以形成氢键。

在酒精和水混合后，由于酒精中氢键的气体冷度要低于水，所以在水中和酒精之间形成更多的氢键，这意味着在酒精和水混合后，酒精分子中的活性氢原子会被水分子中的氧原子所共用。

实验操作：
1. 水滴弹形涂聚酰亚胺膜实验
材料：苯胺、苯甲腈、聚酰亚胺膜、浦镜。

操作：将10 mL 苯甲酸和 8 mL 苯甲酯按两倍摩尔量反应，得
到苯甲酰亚胺（可溶于丙酮）。

取0.5 mL 的苯甲酰亚胺加入
少许丙酮中使苯甲酰亚胺获得适当质量浓度。

取一个胶滴瓶，先在上面滴入一滴苯胺和一滴丙酮（滴在聚酰亚胺膜上），再将苯甲酰亚胺按适量点在苯胺贴滴上，再点一滴苯胺，再点一滴丙酮，使这三滴液体同时形成一弹形。

将这个弹形涂在干净的、未涂过化学品的油浸浦镜杆头上，玩针状聚酰亚胺膜放在弹形上。

然后利用一个普通手电筒（马口铁手电筒）在聚酰亚胺膜上照亮，旋转浦镜，观察弹形上的发光现象。

实验分析：苯甲酸和苯甲酯通过双酰亚胺反应制备苯甲酰亚胺，聚酰亚胺是一个超分子聚集体，它们能够紧密堆积，从而形成一种晶体结构，如果在苯胺上滴上聚酰亚胺，便在苯胺分子之间形成了水合物，苯胺分子里的氢连接到聚酰亚胺分子上，形成氢键，聚酰亚胺的氧原子上的孤对电子和苯胺中氢原子上的
空穴形成了典型的氢键。

一旦成型，弹形表面就可以作为发光的熊突，使酰亚胺动态自组装聚集形成超分子自组装聚集体，其中以苯胺和聚酰亚胺相互作用获得的氢键为主要相互作用，形成了优美的自组装聚集体，并且将光子束保留在自组装聚集体内，从而形成一种稳定的亚稳态。

2. 酒精含量的测定
材料：红色菜纸、微量滴定管、不干胶、酒精；
操作：在红色菜纸上滴上3–5滴酒精，等待2分钟使其蒸发，然后在其上滴上少量的碱性溴酚绿，酒精浓度愈大，颜色就会呈现深绿色。

根据深绿色的程度可以测定实际含酒精量。

教学反思：
氢键是一种特殊的分子间力，它可以确定分子的三维空间结构，影响分子的性质和化学反应，同时也影响着生命现象。

对氢键的学习可以加深学生对分子间力的认识，有助于更深入地理解化学反应的基本原理。

通过实验的学习，能让学生更深入地理解氢键的特性与应用，培养学生的实验操作能力，提高学生的实验技能。