第2章第4節(jié) 分子間作用力 教學(xué)設(shè)計(jì)-高二化學(xué)魯科版（2019）選擇性必修2

第二章第四節(jié)分子間作用力教學(xué)設(shè)計(jì)教材分析本節(jié)是位于魯科版化學(xué)選擇性必修第二冊物質(zhì)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)第2章第4節(jié)。本章內(nèi)容為微粒間相互作用與物質(zhì)性質(zhì)。前三節(jié)主要講了分子內(nèi)部存在的化學(xué)鍵。重點(diǎn)學(xué)習(xí)了共價(jià)鍵、離子鍵、配位鍵、金屬鍵等。本節(jié)在學(xué)習(xí)前三節(jié)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對物質(zhì)微粒之間的作用力進(jìn)行學(xué)習(xí)。學(xué)習(xí)了分子之間存在的作用力。是對前面學(xué)習(xí)內(nèi)容的進(jìn)一步延伸，具有啟上的作用。下一章重點(diǎn)學(xué)習(xí)的晶體部分，也需要用到分子間作用力有關(guān)知識來對其性質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步分析，具有啟下的作用。分子間作用力本節(jié)內(nèi)容脈絡(luò)清晰。重點(diǎn)講述了兩種分子間作用力范德華力與氫鍵。其中，范德華力介紹篇幅較少，在高考考查中也較少。氫鍵為本節(jié)課學(xué)習(xí)的重點(diǎn)內(nèi)容，要重點(diǎn)理解氫鍵的形成過程以及形成條件，氫鍵在高考考查中屬于熱點(diǎn)內(nèi)容，常出現(xiàn)于非選擇部分的填空部分。學(xué)情分析從學(xué)生的認(rèn)知能力來看，學(xué)生處于高二年級，邏輯思維能力和空間想象能力都比較完備。已經(jīng)具備學(xué)習(xí)本節(jié)內(nèi)容的認(rèn)知能力。但是本節(jié)內(nèi)容主要以范德華力和氫鍵的形成過程為主，如果單純講解，對學(xué)生來講還是過于抽象，可以輔助模型或者動畫。讓學(xué)生對于范德華力和氫鍵形成過程有更深程度的認(rèn)識，進(jìn)一步培養(yǎng)學(xué)生的模型認(rèn)知能力。從學(xué)生知識水平來看，學(xué)生在必修二部分對化學(xué)鍵進(jìn)行了初步學(xué)習(xí)，在第二章前三節(jié)對于化學(xué)鍵進(jìn)行了更深層次的學(xué)習(xí)。學(xué)生對于分子內(nèi)作用力具有較高的知識儲備。分子間作用力可以用學(xué)習(xí)分子內(nèi)化學(xué)鍵的知識思路進(jìn)行進(jìn)一步的學(xué)習(xí)。教學(xué)目標(biāo)1、知道分子間作用力的廣泛存在，及其對物質(zhì)性質(zhì)（如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)及溶解度的影響），增強(qiáng)學(xué)生的宏觀辨析與微觀探析核心素養(yǎng)。2、學(xué)生了解氫鍵的形成條件、類型、特點(diǎn)以及氫鍵對于物質(zhì)性質(zhì)的影響，培養(yǎng)學(xué)生的證據(jù)推理與模型認(rèn)知核心素養(yǎng)。3、通過本節(jié)內(nèi)容的學(xué)習(xí)，能運(yùn)用分子間作用力有關(guān)知識解釋生活中的有關(guān)現(xiàn)象，引導(dǎo)學(xué)生從生活中認(rèn)識化學(xué)，化學(xué)的研究是為了讓人類生活變得更美好，培養(yǎng)學(xué)生的科學(xué)態(tài)度與創(chuàng)新意識。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：氫鍵的形成條件、類型、特點(diǎn)以及氫鍵對于物質(zhì)性質(zhì)的影響教學(xué)難點(diǎn)：氫鍵的形成條件、類型、特點(diǎn)以及氫鍵對于物質(zhì)性質(zhì)的影響課前準(zhǔn)備多媒體教學(xué)環(huán)境、學(xué)案、氫鍵形成的模型教學(xué)過程新課導(dǎo)入【提出問題】教師提出電解水和水的三態(tài)變化實(shí)驗(yàn)過程中能量變化是怎么樣的？電解水和水的三態(tài)變化實(shí)驗(yàn)過程中有沒有破壞水分子之間的共價(jià)鍵？【學(xué)生思考并回答】電解水和水的三態(tài)變化過程中都需要吸收能量。電解水過程能破壞共價(jià)鍵。水的三態(tài)變化過程中不能破壞共價(jià)鍵。分子間作用力【過渡語】水由固體變成氣體的過程中，需要吸收能量，但是并沒有破壞水分子間的化學(xué)鍵，說明水分子間還存在一定的作用力。【分子間作用力概念】分子之間的相互作用力成為分子間作用力?！痉肿娱g作用力分類】分子間作用力常見的有兩大類范德華力和氫鍵。接下來我們會展開學(xué)習(xí)。【辨析概念】分子間作用力與化學(xué)鍵有何異同？【學(xué)生思考并回答】1、形成微粒：化學(xué)鍵形成微粒為分子內(nèi)部，而分子間作用力形成為例為分子之間。2、從強(qiáng)弱來看，化學(xué)鍵的鍵能比分子間作用力強(qiáng)得多?！緦c(diǎn)訓(xùn)練】給大家兩分鐘的時間完成對點(diǎn)訓(xùn)練。學(xué)生完成之后對答案并進(jìn)行講解。1、所有物質(zhì)的分子之間一定存在分子間作用力。2、分子間作用力是化學(xué)鍵的一種。3、干冰升華過程中，二氧化碳分子間作用力增大。4、二氧化碳溶于水和干冰升華過程都只有分子間作用力改變。3、范德華力【范德華力概念】范德華力是分子之間普遍存在的一種相互作用力，它使許多物質(zhì)能以一定的凝聚態(tài)(固態(tài)和液態(tài))存在?！痉兜氯A力實(shí)質(zhì)】電性作用【范德華力特點(diǎn)】①范德華力很弱，比化學(xué)鍵的鍵能小1～2個數(shù)量級，其強(qiáng)度一般是2~20kJ/mol。②范德華力沒有方向性和飽和性【范德華力的影響因素】分子ArCOHIHBrHCl范德華力(kJ·mol-1)8.508.7526.0023.11 21.14分析表格回答下列問題1、HCl、HBr、HI三者分子結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)相似，為什么HCl、HBr、HI范德華力逐漸增大？2、Ar的相對分子質(zhì)量大于CO，為什么CO分子間的范德華更大？ 【學(xué)生回答問題】1、HCl、HBr、HI三者分子結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)相似，HCl、HBr、HI的相對分子質(zhì)量逐漸增大，范德華力逐漸增大。說明結(jié)構(gòu)相似的分子，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大。2、Ar的相對分子質(zhì)量大于CO，但CO分子間的范德華更大，因?yàn)镃O分子極性大于Ar。分子的極性越大，范德華力越大。 【教師總結(jié)】①一般地，組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大。如范德華力：F2＜Cl2＜Br2＜I2；HCl＜HBr＜HI；He＜Ne＜Ar。②相對分子質(zhì)量相同或相近時，分子的極性越大，范德華力越大。如CO為極性分子，N2為非極性分子，范德華力：CO＞N2。【范德華力對物質(zhì)性質(zhì)的影響】單質(zhì)相對分子質(zhì)量熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃F2 38－219.6－188.1Cl2 71－101－34.6Br2160 －7.258.78I2254113.5184.4【提出問題】運(yùn)用分子間作用力的有關(guān)知識，說明為什么鹵素單質(zhì)F2~I2的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)越來越高？【學(xué)生思考并回答問題】 鹵素單質(zhì)F2、Cl2、Br2、I2為非極性分子,相對分子質(zhì)量增大，范德華力增大是因?yàn)樗鼈兊姆兜氯A力逐漸增強(qiáng)，熔沸點(diǎn)增大。在常溫、常壓下,氟單質(zhì)和氯單質(zhì)為氣體,溴單質(zhì)為液體,碘單質(zhì)為固體?！究偨Y(jié)】范德華力主要影響物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)等物理性質(zhì)。范德華力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高。 【提出問題】思考范德華力和化學(xué)鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響有何不同？【學(xué)生思考并回答問題】范德華力主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì)，而化學(xué)鍵主要影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)?！痉兜氯A力的提出】為了研究氣體分子的運(yùn)動規(guī)律，科學(xué)家提出了一種理想氣體模型，假設(shè)氣體分子不具有體積，并且氣體分子之間不存在相互作用。根據(jù)這種模型提出的理想氣體方程對氣體分子運(yùn)動規(guī)律的描述與實(shí)驗(yàn)事實(shí)出現(xiàn)了偏差。荷蘭物理學(xué)家范德華(J.vanderWaas)修正了關(guān)于氣體分子運(yùn)動的以上假設(shè)，指出氣體分子本身具有體積，并且分子間存在引力。由此，范德華提出了描述實(shí)際氣體行為的范德華氣態(tài)方程，根據(jù)這個方程計(jì)算的結(jié)果與實(shí)驗(yàn)事實(shí)十分吻合。由于是范德華首次將分子間作用力的概念引入氣態(tài)方程，人們便將分子間作用力稱為范德華力?！痉兜氯A力的形成】極性分子相互靠近時，一個分子的正電荷端與另一個分子的負(fù)電荷端相互吸引，這種靜電吸引力稱為取向力。分子極性越強(qiáng)，取向力就越大。一個分子受到極性分子的誘導(dǎo)作用，導(dǎo)致正電荷重心與負(fù)電荷重心不重合或距離加大，進(jìn)而使兩種分子之間產(chǎn)生吸引力或使吸引力增強(qiáng)，這種吸引力稱為誘導(dǎo)力。原子核和電子總是在不停地運(yùn)動，因此即使是非極性分子，其正電荷重心與負(fù)電荷重心也會發(fā)生瞬間不重合；當(dāng)分子相互靠近時，分子之間會產(chǎn)生靜電吸引力，這種靜電吸引力叫作色散力。分子越大，分子內(nèi)的電子越多，分子越容易變形，色散力就越大。除了極性特別強(qiáng)的極性分子間的范德華力以取向力為主以外，其他分子之間的范德華力往往以色散力為主?！痉兜氯A力的分類】取向力：極性分子與極性分子之間的固有偶極之間的靜電引力。誘導(dǎo)力：在極性分子的固有偶極誘導(dǎo)下，臨近它的分子會產(chǎn)生誘導(dǎo)偶極，分子間的誘導(dǎo)偶極與固有偶極之間的電性引力子。色散力：任何一個分子，由于電子的不斷運(yùn)動和原子核的不斷振動，常發(fā)生電子云和原子核之間的瞬時相對位移，從而產(chǎn)生瞬時偶極。分子靠瞬時偶極而相互吸引，這種力稱為色散力?！緦c(diǎn)訓(xùn)練1】極性分子與極性分子之間，存在、、。極性分子與非極性分子之間，存在、。非極性分子與非極性分子之間，存在。答案：取向力、誘導(dǎo)力、色散力；誘導(dǎo)力、色散力；色散力【對點(diǎn)訓(xùn)練2】1、CS2的熔沸點(diǎn)比CO2高，與分子間的范德華力有關(guān)系2、荷蘭物理學(xué)家范德華研究出分子間作用力——范德華力3、硼酸具有片層狀結(jié)構(gòu)，層與層之間、單元間都以范德華力連接4、下列敘述與范德華力無關(guān)的是A．CO2加壓時形成干冰 B．通常狀況下氯化氫為氣體C．氟、氯、溴、碘單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)依次升高 D．氯化鉀的熔點(diǎn)較高答案：√、√、×、D4、氫鍵【氫鍵的提出】閱讀課本69頁，回答下列問題。你注意到我們每天都離不開的水有什么反常之處嗎?物質(zhì)由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)時，通常是體積變小，但水結(jié)冰后體積卻變大，如果是在密閉容器里的水結(jié)成冰，甚至可能將容器撐破。另外，在氧族元素的氫化物中，常溫、常壓下硫化氫(H2S)、硒化氫(H2Se)、H2Te都是氣體，只有水以液態(tài)存在。按照一般規(guī)律，水的沸點(diǎn)應(yīng)該低于硫化氫的沸點(diǎn)，但事實(shí)卻相反圖2-4-4)。這是為什么?【回答問題】1、由圖可知第VIA元素的氫化物中，常溫常壓下H2S.H2Se.H2Te都是氣體，只有水以液態(tài)存在。按照一般規(guī)律，水的沸點(diǎn)應(yīng)該低于H2S的沸點(diǎn)。2、物質(zhì)由液態(tài)變?yōu)楣虘B(tài)時，通常體積變小，但水結(jié)冰后體積卻變大。充滿水的密閉容器，結(jié)冰時甚至能將容器撐破【教師講解】水的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)的反?，F(xiàn)象以及水分子和冰晶體的性質(zhì)使人們推想，水分子之間除了范德華力以外還存在其他作用力，正是這種作用力，使水分子之間的相互吸引作用變得更強(qiáng)，造成水的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)反常升高。人們計(jì)算出水分子之間的范德華力，發(fā)現(xiàn)它大約只占冰中水分子間作用力測定值的1/6。為了解釋這些事實(shí)，人們提出了氫鍵的概念?！練滏I的概念】在水分子的O-H中，共用電子對強(qiáng)烈的偏向O，使得H幾乎成為“裸露”的質(zhì)子，其顯正電性，它能與另一個水分子中相對顯負(fù)電性的O的孤電子對產(chǎn)生靜電作用，這種靜電作用就是氫鍵。2013年，國家納米中心利用非接觸原子力顯微鏡（NC—AFM），在世界上首次得到了8－羥基喹啉分子間氫鍵的實(shí)空間圖像。【氫鍵的表示】X——H···Y大小比較：化學(xué)鍵氫鍵范德華力答案：＞、＞氫鍵的作用能:指X—H…Y分解為X—H和Y所需要的能量?！練滏I的形成條件】1、有X-H共價(jià)鍵，X原子電負(fù)性強(qiáng)，原子半徑小，主要是F、O、N。Cl雖然電負(fù)性大，但因其原子半徑大，一般不形成氫鍵2、X—H…Y中的Y必須電負(fù)性強(qiáng)、原子半徑小、具有孤對電子。X、Y可以相同，也可以不同?！練滏I的特點(diǎn)】方向性和飽和性【氫鍵的分類】分子間氫鍵：一個分子的X—H鍵與另一個分子的Y原子相結(jié)合而成的氫鍵，這種氫鍵稱為分子間氫鍵。2、分子內(nèi)氫鍵：一個分子的X—H鍵與該分子內(nèi)部的原子Y相結(jié)合而成的氫鍵，稱為分子內(nèi)氫鍵?！咎岢鰡栴}】請從鄰羥基苯甲醛和對羥基苯甲醛的結(jié)構(gòu)出發(fā)，分析二者形成的氫鍵類型有何差別？對熔沸點(diǎn)有何影響？【回答問題】分子間氫鍵使物質(zhì)熔、沸點(diǎn)升高。分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)的沸點(diǎn)和熔點(diǎn)降低。【氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響】在極性溶劑里,如果溶質(zhì)分子與溶劑分子間可以形成氫鍵,則溶質(zhì)的溶解性增大。例如,乙醇和水能以任意比例互溶?！舅奶厥馕锢硇再|(zhì)】水的熔沸點(diǎn)比較高冰的密度比液態(tài)水小水在4℃時密度最大【提出問題】思考：在水的三態(tài)中，水分子之間存在什么樣的分子間作用力？1、在水蒸氣中，由于分子間距離遠(yuǎn)，不能形成分子間作用力，水以單個的H2O分子形式存在；無氫鍵。2、在液態(tài)水中，經(jīng)常是幾個水分子通過氫鍵結(jié)合起來，形成(H2O)n3、在固態(tài)水(冰)中，水分子大范圍地以氫鍵互相聯(lián)結(jié)(也存在范德華力)，【提出問題】閱讀課本71頁，冰的密度比液態(tài)水小的原因？【回答問題】冰中的水分子之間最大程度地形成氫鍵。由于氫鍵有方向性，每個水分子的兩對孤對電子和兩個氫原子只能沿著四個sp3雜化軌道的方向分別與相鄰水分子形成氫鍵，因此每個水分子只能與周圍四個水分子接觸。水分子之間形成的孔穴造成冰晶體的微觀空間存在空隙，反映在宏觀性質(zhì)上就是冰的密度比水的密度小?！咎岢鰡栴}】閱讀課本71頁，在4℃時水的密度最大的原因？【回答問題】冰中每個氫原子分享到一個氫鍵，折合每摩爾冰有2NA個氫鍵。冰中氫鍵的作用能為18.8kJ·mol-1，而冰的熔化熱只有5.0kJ·mol-1。當(dāng)在0℃冰融化成水時，即使熔化熱全部用于破壞氫鍵，也只能使大約13%的氫鍵遭到破壞，水中仍存在著許多由氫鍵作用而形成的小集團(tuán)(H2O)n。溫度升高使冰融化為水的過程，實(shí)際上包括兩種過程：①水分子間的氫鍵減少，使水的密度變大，水分子的熱運(yùn)動即熱膨脹作用使水的密度減小。②隨著溫度升高，前一過程的作用由強(qiáng)變?nèi)酰笠贿^程的作用由弱變強(qiáng)，在4℃時兩種作用達(dá)到平衡。所以，當(dāng)溫度升高時，由0℃到4℃時水的密度逐漸增大，4℃時水的密度達(dá)到最大，4℃后水的密度變小。【提出問題】閱讀課本71頁，羊毛織品水洗后變形的原因？【回答問題】大家知道，羊毛織品水洗后會變形，這是什么原因呢?羊毛纖維是蛋白