资源简介 (共36张PPT)人教版高中化学选择性必修2第二章分子结构与性质教材分析01 無 课程标准02 以 地位和作用03 教学内容04 新版教材的变化05 膏 教学策略和建议目 录模块2物质结构与性质本课程模块将从原子、分子水平上认识物 质构成的规律,以微粒之间不同的作用力为线 索,侧重研究不同类型物质的有关性质,进一 步丰富学生物质结构的知识,提高学生分析问 题和解决问题的能力。通过本课程模块的学习,提升学生有关物 质结构的基本认识,深入认识物质的结构与性 质之间的关系,发展化学学科核心素养。宏观辨识与微观探析 证据推理与模型认知普通高中化学课程标准(2 017年版)中犟人民共和国教言外到定化学课程标准(2017年版)课程内容整合,注重帮助学生形成统摄性、结构化的认识黄泰荣.新旧两版课标“物质结构与性质”模块的比较研究.中学化学教学参考{J}2020,10:29-32主题1原子结构与元素的性质主题2化学键与物质的性质主题3分子间作用力与物质的性质主题4研究物质结构的价值主题1原子结构与元素的性质主题2微粒间的相互作用与 物质的性质主题3研究物质结构的方法 与价值,旧课标 新课标以 二 教 学 内容教学内容本章对共价键、分子的空间结构、分子的结构对物质性质的影响等内容进行深入的探讨。共价键分子结构分子的空间结构共价键的极性分子性质分子结构与性质1.能说出共价键的主要类型、特征与区别,能利用键参数解释物质的 某些性质2.能根据给定的信息分析常见简单分子的空间结构,能利用价层电子 对互斥模型和杂化轨道理论,预测和解释简单的共价分子的空间结构3.能利用电负性判断共价键的极性,能根据共价分子的结构特点说明 简单分子的某些性质,能说明分子间作用力(含氢键)对物质熔点、 沸点等性质的影响,能列举含有氢键的物质及其性质特点,知道氢键 对于生命的重大意义4.能根据键的极性和分子结构特点来判断分子的极性,并据此对分子 的一些典型性质及其应用作出解释学业要求2020年 2019年2018年全国卷I 未成对电子敢 电离能 空间构型,价属电子对取,杂化方式 品胞中LF PO,单元数、 Li -,FePO,中x求算 电离能 杂化方式 配位键的形成及物定性 分子品体、离子品体熔点差异 原子问的正离及品体密度计算基态、激发态L原子能量比较离子半径比较及原因空间构型、杂化方式化学键类型电离能、晶格能,键能品体电虚计算全回卷Ⅱ 电子样布式 离子晶体、分子晶体熔游点比较 电负性、微粒间作用力、配位数 杂化方式 晶体位置判断及品体密度计算 室间构型 分于晶体沸点比较 电子排布式 离子半径比较 品体化学式判断、密度计算、坐标 分析电子排布图,电子云轮肉图中心原子价层电子对雕、杂化方式,空 间 构分子晶体缩沸点比较共价健类型品体密度及品胞专致全回要Ⅲ 原子半径,对角线规则 配位键 杂化方式 电负性、等电子体 分子晶体熔点比较 品体密度计算 对角线规刚 双聚分子FeCL结构式及配位弦的 确定 品体类型判断及熔沸点比较 电负性 杂化轨道的形成 瑞酸祖高子化学式通式电子排布式电离能比较及原因化学健类型空间构型,杂化方式金属品伴(Zn)堆积方式、密度计算· 每年均有涉及的基本考点:价层电子对数、杂化类型、分子 的空间结构、熔沸点比较等。· 多数为常规考点,学生得分相 对比较容易·考查形式和命题角度在逐年变 化 ,试题角度新颖,源于教材 又高于教材。全国卷的命题特点和趋势(3)(2018 ·全国卷I ·35节选)LiAIH 是有机合成中常用的还原剂,LiAIH 中的阴离子空间构型是 中心原子的杂化形式为【答案】正四面体 sp 【例8](2019·全国卷Ⅲ·35节选)苯胺(C-NH ) 的品体类型是 。苯胺与甲苯( C-CH )的相对分子质量相近,但苯胺的熔点(-5.9℃)、沸点 (184.4 ℃)分别高于甲苯的熔点(一95.0 ℃)、沸点 (110.6 ℃),原因是【答案】分子品体苯胺分子之间存在氢键【例9】(2018 ·全国卷Ⅱ ·35节选)如图所示为S。的结 构,其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多,主要 原因为近三年全国卷例如,关于杂化轨道、价层电子对数、空间构型的考查 在2018-2020年高考中分别以如下形式出现:【例1】1)(2020 ·全国卷I ·35 节选)硕酸根离子的 空问构型为 其中P的价层电子对数为 杂化轨道类型为【答案】正四面体4 sp 【例4】(2020 ·全国卷Ⅱ ·35节选)Ti的四卤化物熔点 如下表所示,TiF,熔点高于其他三种卤化物,自TiCl 至 TiI,熔点依次升高,原因是(2)(2019 ·全国卷Ⅲ ·35节选)NH,H PO 中,电负性最高的元素是 P 的 杂化轨道与0的 2p轨道形成 键。【答案】0 sp 。【例6】(2019 ·全国卷I ·35节选)一些氧化物的熔点 如下表所示【答案】TiF。为离子化合物,熔点高,其他三种均为共价化合物,随相对分子质量的增大分子间作用力增大,熔点逐 渐升高【例5】(2020 ·全国卷Ⅲ ·35节选)与NH,BH。 原子总 数相等的等电子体是 _ (写分子式),其熔点比 NH BH (填“高”或“低”)。【答案】CH CH 低解释表中氧化物之间熔点差异的原因【答案】Li O,MgO 为离子品体,P O 、SO 为分子品 体,晶格能MgO>Li O。分子间作用力P O >S0 【例7】(2019 ·全国卷Ⅱ ·35节选)元素As与N 同族。 预测As的氧化物分子的立体结构为 ,其沸点比NH, 的 (“高”或“低”),其判断理由是 【答案】三角锥形低 NH, 分子间存在氢键化合物 TiF TCL TiBrTil焙点/℃ 377 -24.12 38.3155氧化物 Li:0 MgO P OSO熔点/℃ 1570 2800 23.8-75.5【答案]S 相对分子质量大,分子间范德华力强2011-2015年全国卷试题考查知识点2011年全国I卷37题(3)在BF 分子中F-B-F键角,B原子杂化方式,BF 立体构型2011年全国I卷37题(4)六方BN晶体(层状)中B、N间化学键 ,层间作用力 。2012年全国I卷37题(1)Sg分子中S原子轨道杂化方式2012年全国I卷37题(4)SeO 、SO 的立体构型2012年全国I卷37题(5)解释H SeO 、H SeO 第一步电离大于第二步电离的原因;解释H SeO 比H SeO 酸性强的 原因。2013年全国I卷37题(5)利用相关键能数据解释①硅烷不如烷烃多②CH 比SiH 稳定2013年全国Ⅱ卷37题(4)F、K+、Fe +组成的化合物K FeF 中化学键类型,其中复杂离子的化学式是_ ,配体 是_ _。2014年全国I卷37题(3)乙醛中C原子杂化类型;σ键数目;乙酸沸点明显高于乙醛的主要原因(氢键影响)2014年全国Ⅱ卷37题(2)NH 立体构型,N原子杂化方式;N H4、H O 分子中化学键类型2015年全国I卷37题(2)C原子形成化合物时,主要成键类型及原因2015年全国I卷37题(3)CS 分子中共价键类型,C的杂化类型,其等电子体有2015年全国Ⅱ卷37题(2)O 、 O 沸 点 比 较 ;2015年全国Ⅱ卷37题(3) 2015年全国Ⅱ卷37题(4)PCl 的立体构型,P原子杂化方式Cl O的立体构型,中心原子价层电子对数三地位和作用必修2 选择性必口为什么甲烷是 修3正四面体结构,乙烯是平面结构 口为什么乙烯易发生加成反应必修11.为什么有O 和H O , 而没 有H 、Cl H Cl等分子 2.为什么氨气 极易溶于水 萃取 地位和作用有机化学的核心思想是“结构决定性 质,性质反映结构”,要求学生形成有 机化学的思想和方法,需要进一步增进 化学学科理解,从学科本原上认识化学 知识中所蕴含的学科本原性问题以及解 决本原性问题的学科思维方式和方法。《课程标准》指出“官能团、碳原子 的饱和性和化学键的极性对有机物的性 质具有决定作用”。题号 I组平均得分Ⅱ组平均得分1 1.201.522 1.201.203 1.351.384 1.401.605 1.451.616 选 A 率 8 5 %选 A 率 9 1 %《物质结构与性质》和《有机化学基础》模块的教学时序对“有机物分子结构与性质”学习影响的研究表2 I、Ⅱ两组学生后测数据统计注:后测试题6选项A 是认为《物质结构与性质》模块的知识有利于《有机化学基础》中“有机物分子结构和性质” 知识的学习,选项B 则相反。王素珍.化学教学[J]2014,6:16-19共价键的极性、邻近基团对化学键电子云密度 的影响、碳原子的饱和程度官能团的类别、官能团的相互作用物质的类别化学键角度官能团角度物质角度反应类型 物质转化 影响因素性结 质构反 应性 用质物理性质 化学性质状态、 熔沸点溶解性有机物的性质和反应2.共价键的极性与有机反应由于不同的成键原子间电负性的差异,共用电子对会 发生偏移。偏移的程度越大,共价键极性越强,在反应中 越容易发生断裂。因此有机化合物的官能团及其邻近的化 学键往往是发生化学反应的活性部位。■■烃的衍生物中杂原子的引入使有机物中的共价 键产生极性,基团之间进一步相互作用,从而 对有机物的性质和有机反应产生影响。从化学键极性的角度对断键、成键的部位和可能发生的化学反应进行预测和解释,体现有机物结构与性质关系中的“电子效应”。实验表明,乙醇与钠能发生反应放出氢气,原因在于 乙醇分子中的氢氧键极性较强,能够发生断裂。同样条件 下,乙醇与钠的反应没有水与钠的反应剧烈,这是由于乙 醇分子中氢氧键的极性比水分子中氢氧键的极性弱。基团 之间的相互影响使得官能团中化学键的极性发生变化,从 而影响着官能团和物质的性质。另外,由于羟基中氧原子的电负性较大,乙醇分子中 的碳氧键极性也较强,在乙醇与氢溴酸的反应中,碳氧键 发生了断裂。本章的地位和作用四新版教材中的变化旧版教材新版教材第三章分子结构与性质第三章分子结构与性质第一节共价键第一节共价键第二节分子的立体结构第二节分子的空间结构第三节分子的性质第三节分子结构与物质的性质新旧版教材结构比较注重物质结构的研究过程研究物质结构的基本方法和使用手段,尽 管在旧的课标和教材中也有所体现,但是在过 往的教学中却并没有得到足够的重视,而关于 物质结构的理论结论的探讨比较多,但对于得 到这些理论得到的过程却讨论的非常少。因此,新课标和教材中明确列出了红外光 谱、晶体X射线衍射等实验手段,强调并外显 物质结构研究过程的思路和方法。新旧版教材内容比较键长和键角的数值可通过品体的X射线衍射实验获得。旧版教材新版教材二、分子间的作用力1.范德华力及其对物质性质的影响 2.氢键及其对物质性质的影响二、范德华力及其对物质性质的影响三、氡键及其对物质性质的影响认识分子间存在相互作用,知道范德华力和氢键是两种常见的分子间作用力,了解分子内氢键和分子间氢键在自然界中的广泛存在及重要作用。口分子间作用力就是范德华力吗 新旧版教材内容比较教材版本价层电子对数目(n)计算方法人教版n =σ键电子对数+孤电子对数[中心原子上的孤电子对数=1/2(a-bx),其中a为中心原子的价电 子数,b为与中心原子结合的原子最多能接受的电 子数,x为与中心原子结合的原子数鲁科版n =成键电子对数+孤电子对数[中心原子上的孤 电子对数=1/2(中心原子的价电子数-与中心原子结合的原子未成对电子数之和)]苏教版针对AB。型分子n=1/2(中心原子的价电子数+每 个配位原子提供的价电子数×m),其中,中心原子 的价电子数等于中心原子的最外层电子数,配位原 子中卤素原子、氢原子提供一个价电子,氧原子和硫 原子按不提供价电子计算价层电子对互斥模型认为,分子的空间结构是中心原 子周围的“价层电子对”相互排斥的结果。VSEPR 的“价 层电子对”是指分子中的中心原子与结合原子间的σ键电 子对和中心原子上的孤电子对。多重键只计其中的σ键电 子对,不计π键电子对。例如CO 中实际的成键电子对数目是4,计算时 只记σ成键电子对数目为2。由于π键是在σ键形 成的基础上原子轨道从侧面重叠而成的,并不 影响分子的整体构型,因此在计算价层电子对 数目时不考虑π键,这一点要让学生明确。新旧版教材内容比较口价层电子对数目的计算方法意义(6)价层电子对互斥模型中,π键电子对数不计入中心原子的价层电子对数( )借助图片、视频、模型和软件把微 观和抽象的内容形象化,直观化充分利用教材的数据、资料、习题, 发挥知识内容的学科认识功能重视物质结构学习的“一般性”和 “特殊性”,不要绝对化知识结构化、系统化,重视学科思 维方法的培养教学策略和建议02DATA1.借助图片、视频、模型和软件把微观和抽象的内容形象化,直观化国家中小学课程资源《共价键》张雪1.借助图片、视频、模型和软件把微观和抽象的内容形象化,直观化国家中小学课程资源《分子的空间结构》余洁V2bendasymmetric stretchsymmetrc stretchlibrationsV31.借助图片、视频、模型和软件把微观和抽象的内容形象化,直观化sp 杂化 sp 杂化polar molecules 极性分子手性分子国家中小学课程资源《分子结构与物质性质》时朔1.借助图片、视频、模型和软件把微观和抽象的内容形象化,直观化电子云 密度大电子云 密度小蛋白质中的氢键金属片金 属 片键 键能 (kJ ·mor) 键键能 (kJ ·molr )H—H 436.0 N=N946F—F 157 N—0176Cl—CI 242.7 N=0607Br—Br 193.7 0-0142I—I 152.7 0=(497.3C—C 347.7 C—H413.4C=C 615 0—H462.8C=C 812 N—H390.8C—0 351 H—F568C=0 745 H—CI431.8N—N 193 H—Br366N=N 418 H—I298.7键 键长/pm① 键键长/pmH—H 74 C=C120F—F 141 C—H109Cl—CI 198 0—H96Br—Br 228 N—H101I—1 267 N=N110C—C 154 Si—Si235C=C 133 Si—0162口同种类型共价键,成键原子的半径越小,键长越小口成键原子相同的共价键键长:单键>双键>三键口一般来说,分子中的键长越小,键能越大,共价键 越稳定2.充分利用教材的数据、资料、习题,发挥知识内容的学科认识功能表2-2 某些共价键的键长表2-1 某些共价键的键能思考与讨论(1)试利用表2-1的数据进行计算,1 mol H 分别 与1 mol Cl 、1 mol Br (蒸气)反应,分别形成2 mol HCl和2 mol HBr,哪一个反应释放的能量更多 如何 用计算的结果说明氯化氢分子和溴化氢分子哪个更容 易发生热分解生成相应的单质 (2)N 、O 、F 跟 H 的反应能力依次增强,从 键能的角度应如何理解这一化学事实 (3)通过上述例子,你认为键长、键能对分子的 化学性质有什么影响 (1)从表2-1数据不难计算出,生成2 mol HCI和2 mol HBr分别放出184.9K 和102.3kJ 热 量,显然生成氯化氢放热多,所以HCI比HBr更易生成,更难分解,或者说溴化氢分子更容易发 生热分解。(2)由于N—N 、0=0 、F—F 的键能依次减小,而N—H 、O-H 、F-H 的键能依次增 大,所以,N 、O 、F 跟H 的反应能力依次增强。(3)一般来说,分子中共价键的键长越小,键能越大,共价键越稳定。定量计算定性分析 结论以上数据说明:通常键长越小,键能越大,共价键越稳定。(注:本题的键长数据和热分解温度,需要通过查阅课外资料获得)键长、键能、共价键稳定性间的关系:一般来说,键长越小,键能越大,共价键越稳定 ★从所给的数据出发,具体问题具体分析,抓问题的主要矛盾,给出合理解释7. 怎样理解Cl 、Br 、I 的键能依次下降,键长依次增大 8.查出HCI 、HBr和HI的键长、键能的数据和热分解温度,考察它们之间的相关性。通过这个例子说 明分子的结构如何影响分子的化学性质。7.键能和键长都能描述共价键的强弱,从CI 到I, 原子半径依次增大,可得出从Cl 到 I 其 X—X 键长依次增大,键能依次下降。8.键 键长/pm 键能/(kJ · mol )HX在1273 K的分解百分数/%H—Cl 127.4 431.80.0014H—Br 141.4 3660.5H—I 160.9 298.733气体 溶解度ig 气体 溶解度g乙炔 0.117 乙烯 0.0149氨气 52.9 氢气 0.00016二氧化碳 0.169 甲烷 0.0023一氧化碳 0.0028 氮气 0.0019氢气 0.729 氧气 0.0043乙烷 0.0062 二氧化硫 11.28水是极性溶剂,根据 “相似相溶”,极性溶质比非极 性溶质在水中的溶解度大。如果存在氢键,则溶剂和溶质之间的氢键作用力越大, 溶解性越好。相反,无氢键相互作用的溶质在有氢键的水 中的溶解度就比较小。子间作用力称为范德华力。范德华力很弱,比化学键的键 能小1~2个数量级。 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。表2-7 某些分子间的范德华力分子 Ar CO HI HBrHC1范德华力 (kJ ·mol) 8.50 8.75 26.00 23.1121.14单质 熔点/℃沸点/℃F -219.6-188.1Cl -101-34.6Br -7.258.78I 113.5184,4资料卡片表2-10 气体的溶解度(气体的压强为1.01×10'Pa,湿度为293K, 在100g水中的溶解度)2.充分利用教材的数据、资料、习题,发挥知识内容的学科认识功能@思考与讨论怎样解释卤素单质 从 F ~I 的熔点和沸点 越来越高 表2-8 卤素单质的熔点和沸点键 键能 (kJ ·mol ) 键键能 (kJ ·mol- )H—H 436.0 N=N946F—F 157 N—0176Cl—CI 242.7 N=0607Br—Br 193.7 0-0142I—I 152.7 0=(497.3C—C 347.7 C—H413.4C=C 615 0—H462.8C=C 812 N—H390.8C—0 351 H—F568C=0 745 H—CI431.8N—N 193 H—Br366N=N 418 H—I298.7键 键长/pm 键键长/pmH—H 74 C=C120F—F 141 C—H109Cl—CI 198 0—H96Br—Br 228 N—H101I—1 267 N=N110C—C 154 Si—Si235C=C 133 Si—0162口 键长越小,键能一定越大吗 新教材中删去了“键长越短,往往键能越大,表明共 价键越稳定”,改为“化学键的键长和键能是相关的”表2-2 某些共价键的键长3.重视物质结构学习的“一般性”和“特殊性”,不要绝对化表2-1 某些共价键的键能键 健能 (kJ ·mor) 健键能 (1J ·moli )H—H 436.0 N=N946F—F 157 N-0176C—CI 242.7 N=0607Br—Br 193.7 0-0142I—1 152.7 0=0497.3C—C 347,7 C—H413.4C=C 615 0—H462.8C=C 812 N—H390.8C—0 351 H—F568C-0 745 H—CI431.8N—N 193 H—Br366N-N 418 H—I298.7原子轨道分子轨道原子轨道(a) 无s-p 混杂 (b) 存在s-p 混杂的N 分子轨道能级图图1 第二周期同核双原子分子轨道能级图□ σ键的键能一定比π键大吗 表2-1 某些共价键的健能6.已 知O 的空间结构为V形,分子中正电中心和负电中心不重合,则下列关于O 和O 在水中的溶解度的叙述中,正确的是( )。A.O 在水中的溶解度和O 的一样 B.O 在水中的溶解度比O 的小C.O 在水中的溶解度比O 的大 D. 无法比较口同种元素间形成的共价键一定是非极性键吗 资料卡片臭氧是极性分子臭氧是一种重要物质。大气高空的臭氧 层保护了地球生物的生存;空气质量预报中 臭氧含量是空气质量的重要指标;它还是有 机合成的氧化剂、替代氧气的净水剂……出 人意料的是,臭氧分子有极性,但很微弱。 其分子的空间结构与水分子的基本相同,但极性仅是水分子的极性的28%。臭氧分子中的 共价键是极性键,臭氧分子的中心氧原子是 呈正电性的,而端位的两个氧原子是呈负电 性的。由于臭氧的极性微弱,它在四氯化碳 里的溶解度高于在水中的溶解度。o键o键*头碰头“S-po键π键:“肩并肩“键能共价键键参数键角方 向性饱和性价层电子对数=成键电子对数+孤电子对数略去确定孤电子对数价层电 VSEPR子对数 理想模型2 直线形3 平面三角形4 正四面体形预测VSEPR模 型分子的 空间结构杂化轨道理论 解释4 . 知 识 结 构 化 、 系 统 化 , 重 视 学 科 思 维 方 法 的 培 养1.电子式2.计算 -xb)确定价层 电子对数分子的空间结构VSEPR 理想模型测定p-Pπ键孤电子对光 谱键长ssP-INTERACTIVE SIMULATIONShttps://phet.colorado.edu/PhET是一款开放、免费的互动仿真 程序。由诺贝尔物理学奖获得者卡 尔 ·威曼于2002年发起。火花学院是科学可视化教学内容及工具库,致力于帮助学生“看见”那些难以“见到” 的科学场景和概念。推荐资源mm9F4 Dstnce (A)δ (cm) 中 " A(cm”200016001200c 8003002502000p 15001200100024Dereka B,Yu Q,Lewis NHC,et al.Crossover from hydrogen to chemical bonding[J].Science,2021,371(6525):160-164.(cm)图3经典氢键到SHBs的转变 图4经典氢键到氢原子介导的化学键的转变口最新研究成果Exctaton Frequency a,(cn')图2 SHBs 的红外光谱23F-FDistance(A) Exdlslon Frequencym(cm)图1各类氢键FHatanA) 展开更多...... 收起↑ 资源预览