3.4分子间作用力 分子晶体(第1课时)(教案)

3.4分子间作用力分子晶体(第1课时)

一、核心素养发展目标

1.能举例说明不同类型分子间作用力的特征和实质，能运用范德华力和氢键解释、预测物质的物理性质；

2.能列举生活中常见物质中存在的氢键，认识氢键在生命活动中扮演的重要角色。

二、教学重点及难点

重点不同类型分子间作用力的特征和实质

难点运用范德华力和氢键解释、预测物质的物理性质

三、教学方法

讲授法、讨论法

四、教学工具

PPT、视频

五、教学过程

【展示】水的沸腾动图

【讲述】观察水的沸腾过

【问】是否为化学变化?有没有破坏化学键？是否需要吸收能量？【生】不是化学变化，没有破坏化学键，需要吸收能量。

【讲述】结论：水分子间存在分子间的作用力

气体分子能够凝聚成相应的固体或液体，表明分子之间存在着分子间作用力。

共价分子之间都存在着分子间作用力。

分子间作用力实质上是一种静电作用，它比化学键弱得多。

一、范德华力

是一种普遍存在于固体、液体和气体中分子间的作用力。

【展示】范德华的照片

【讲述】范德华(1837-1923)荷兰物理学家，提出了范德华方程，研究了毛细作用，对附着力进行了计算，推导出物体气、液、固三相相互转化条件下的临界点计算公式。1910年因研究气态和液态方程获诺贝尔物理学奖。

范德华力存在：

大多数共价化合物，例如：

1. CO2、H2SO4、HF, H2O, AlCl3、各种有机化合物等；

2. 大多数非金属单质，例如：H2、P4、S8、C60等。

3. 各种稀有气体（例如Ar、Kr）等。

几种类型的范德华力

【展示】三种范德华力图片

【讲述】1. 电荷分布不均匀的分子（如HCl、H2O等）之间以其带异号电荷的一端互相吸引，产生的静电作用使分子按一定的取向排列，从而使体系处于比较稳定的状态。

2. 电荷分布均匀的分子（如O2、N2、CO2等），由于核外电子的不断运动，分子中电子产生的负电荷重心与原子核产生的正电荷重心瞬时不重合，使分子的电荷分布不均匀，其带异号电荷的一端也互相吸引，这样分子间也会产生静电作用力。

3. 电荷分布均匀的分子在电荷分布不均匀的分子的作用下，导致电荷分布均匀的分子的负电荷重心和正电荷重心不重合，其带异号电荷的一端也互相吸引，产生静电作用力。

【问】范德华力有什么特点？

【展示】卤化氢分子的范德华力和化学键的比较表格

【生】1、范德华力很弱，比化学键的键能小1～2个数量级。

2、对于组成和结构相似的物质，范德华力一般随着相对分子质量的增大而增大。

3、范德华力一般没有饱和性和方向性，只要分子周围空间允许，当气体分子凝聚时，它总是尽可能多地吸引其他分子。

范德华力对物质性质的影响

【展示】加热过程中物质的状态变化的微观模拟过程

【讲述】固体→液体→气体的过程，熵值增大，分子间的距离不断被拉开，这个过程是分子吸收外界能量，克服范德华力；

某分子的范德华力如果越大，克服它就需要吸收外界更多的能量，因此只有外界温度较高时，分子才能顺利克服范德华力，实现固体→液体→气体的三态变化。

【展示】卤素单质的相对分子质量和熔、沸点表格及单质卤素的图片。【讲述】分子间的范德华力越大，物质的熔、沸点越高

Cl2、Br2 、I2的相对分子质量依次增大，范德华力依次增大，熔、沸点依次升高。

【讲述】烷烃（CnH2n＋2）的熔、沸点随着其相对分子质量的增加而增加，也是由于烷烃分子之间的范德华力增加所造成的。

【问】思考：如果两物质的相对分子质量相近，怎么比较熔沸点高低？【生】共价键成键原子的电负性差异（越大）→范德华力（越大）→沸点（越高）

【问】将下列物质按熔沸点由高到低的顺序排列：

D2O_____H2O I2_____Br2 CO_____N2 CH4_____SiH4

【生】> > > <

范德华力对物质性质的影响

【讲述】可以影响物质的溶解度

273 K、101 kPa时，氧气在水中的溶解量（49 cm3·L－1）比氮气在水中的溶解量（24 cm3·L－1）大，就是O2与水分子之间的作用力比N2与水分子之间的作用力大所导致的。

【展示】一些氢化物的沸点

【讲述】氧和硫同为ⅥA族元素，H2O和H2S的结构也很相似。

从相对分子质量对分子间作用力和物质性质影响的角度分析，应该是H2S 的沸点高于H2O，但通常情况下，H2O是液体（沸点为100℃），H2S是气体（沸点为－61℃）。

【问】你知道导致H2O沸点“反常”的原因吗？

二、氢键

【讲述】水分子中的O—H键是极性共价键，氧原子与氢原子共用的电子

对强烈地偏向氧原子，使H原子几乎成了“裸露”的质子。

一个水分子中相对显正电性的氢原子，就能与另一个水分子中相对显负电性的氧原子的孤电子对接近并产生相互作用，这种相互作用叫做氢键。

氢键是由已经与电负性很大的原子(如N、F、O)形成共价键的氢原子与另一分子中电负性很大的原子之间的作用力。

【展示】氢键图片

【讲述】1、氢键是一种既可以存在于分子之间又可以存在于分子内部的作用力。

2、氢键通常是物质在液态时形成的，但有时也存在于某些晶体或气态物质中，如氟化氢在三种状态下均存在氢键。

氢键形成条件

【讲述】当H原子与电负性大、半径较小的原子X以共价键结合时，H原子能够跟另一个电负性大、半径较小的原子Y之间形成氢键。

分子中一定要有N、O、F这三种原子中的一种，或者含有N—H键、O—H键、F—H键中的一种，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。

【展示】主族非元素的氢化物沸点图像

【讲述】分子中一定要有N、O、F这三种原子中的一种，或者含有N—H 键、O—H键、F—H键中的一种，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。