資源簡介 (共36張PPT)人教版高中化學選擇性必修2第二章分子結構與性質教材分析01 無 課程標準02 以 地位和作用03 教學內容04 新版教材的變化05 膏 教學策略和建議目 錄模塊2物質結構與性質本課程模塊將從原子、分子水平上認識物 質構成的規律,以微粒之間不同的作用力為線 索,側重研究不同類型物質的有關性質,進一 步豐富學生物質結構的知識,提高學生分析問 題和解決問題的能力。通過本課程模塊的學習,提升學生有關物 質結構的基本認識,深入認識物質的結構與性 質之間的關系,發展化學學科核心素養。宏觀辨識與微觀探析 證據推理與模型認知普通高中化學課程標準(2 017年版)中犟人民共和國教言外到定化學課程標準(2017年版)課程內容整合,注重幫助學生形成統攝性、結構化的認識黃泰榮.新舊兩版課標“物質結構與性質”模塊的比較研究.中學化學教學參考{J}2020,10:29-32主題1原子結構與元素的性質主題2化學鍵與物質的性質主題3分子間作用力與物質的性質主題4研究物質結構的價值主題1原子結構與元素的性質主題2微粒間的相互作用與 物質的性質主題3研究物質結構的方法 與價值,舊課標 新課標以 二 教 學 內容教學內容本章對共價鍵、分子的空間結構、分子的結構對物質性質的影響等內容進行深入的探討。共價鍵分子結構分子的空間結構共價鍵的極性分子性質分子結構與性質1.能說出共價鍵的主要類型、特征與區別,能利用鍵參數解釋物質的 某些性質2.能根據給定的信息分析常見簡單分子的空間結構,能利用價層電子 對互斥模型和雜化軌道理論,預測和解釋簡單的共價分子的空間結構3.能利用電負性判斷共價鍵的極性,能根據共價分子的結構特點說明 簡單分子的某些性質,能說明分子間作用力(含氫鍵)對物質熔點、 沸點等性質的影響,能列舉含有氫鍵的物質及其性質特點,知道氫鍵 對于生命的重大意義4.能根據鍵的極性和分子結構特點來判斷分子的極性,并據此對分子 的一些典型性質及其應用作出解釋學業要求2020年 2019年2018年全國卷I 未成對電子敢 電離能 空間構型,價屬電子對取,雜化方式 品胞中LF PO,單元數、 Li -,FePO,中x求算 電離能 雜化方式 配位鍵的形成及物定性 分子品體、離子品體熔點差異 原子問的正離及品體密度計算基態、激發態L原子能量比較離子半徑比較及原因空間構型、雜化方式化學鍵類型電離能、晶格能,鍵能品體電虛計算全回卷Ⅱ 電子樣布式 離子晶體、分子晶體熔游點比較 電負性、微粒間作用力、配位數 雜化方式 晶體位置判斷及品體密度計算 室間構型 分于晶體沸點比較 電子排布式 離子半徑比較 品體化學式判斷、密度計算、坐標 分析電子排布圖,電子云輪肉圖中心原子價層電子對雕、雜化方式,空 間 構分子晶體縮沸點比較共價健類型品體密度及品胞專致全回要Ⅲ 原子半徑,對角線規則 配位鍵 雜化方式 電負性、等電子體 分子晶體熔點比較 品體密度計算 對角線規剛 雙聚分子FeCL結構式及配位弦的 確定 品體類型判斷及熔沸點比較 電負性 雜化軌道的形成 瑞酸祖高子化學式通式電子排布式電離能比較及原因化學健類型空間構型,雜化方式金屬品伴(Zn)堆積方式、密度計算· 每年均有涉及的基本考點:價層電子對數、雜化類型、分子 的空間結構、熔沸點比較等。· 多數為常規考點,學生得分相 對比較容易·考查形式和命題角度在逐年變 化 ,試題角度新穎,源于教材 又高于教材。全國卷的命題特點和趨勢(3)(2018 ·全國卷I ·35節選)LiAIH 是有機合成中常用的還原劑,LiAIH 中的陰離子空間構型是 中心原子的雜化形式為【答案】正四面體 sp 【例8](2019·全國卷Ⅲ·35節選)苯胺(C-NH ) 的品體類型是 。苯胺與甲苯( C-CH )的相對分子質量相近,但苯胺的熔點(-5.9℃)、沸點 (184.4 ℃)分別高于甲苯的熔點(一95.0 ℃)、沸點 (110.6 ℃),原因是【答案】分子品體苯胺分子之間存在氫鍵【例9】(2018 ·全國卷Ⅱ ·35節選)如圖所示為S。的結 構,其熔點和沸點要比二氧化硫的熔點和沸點高很多,主要 原因為近三年全國卷例如,關于雜化軌道、價層電子對數、空間構型的考查 在2018-2020年高考中分別以如下形式出現:【例1】1)(2020 ·全國卷I ·35 節選)碩酸根離子的 空問構型為 其中P的價層電子對數為 雜化軌道類型為【答案】正四面體4 sp 【例4】(2020 ·全國卷Ⅱ ·35節選)Ti的四鹵化物熔點 如下表所示,TiF,熔點高于其他三種鹵化物,自TiCl 至 TiI,熔點依次升高,原因是(2)(2019 ·全國卷Ⅲ ·35節選)NH,H PO 中,電負性最高的元素是 P 的 雜化軌道與0的 2p軌道形成 鍵。【答案】0 sp 。【例6】(2019 ·全國卷I ·35節選)一些氧化物的熔點 如下表所示【答案】TiF。為離子化合物,熔點高,其他三種均為共價化合物,隨相對分子質量的增大分子間作用力增大,熔點逐 漸升高【例5】(2020 ·全國卷Ⅲ ·35節選)與NH,BH。 原子總 數相等的等電子體是 _ (寫分子式),其熔點比 NH BH (填“高”或“低”)。【答案】CH CH 低解釋表中氧化物之間熔點差異的原因【答案】Li O,MgO 為離子品體,P O 、SO 為分子品 體,晶格能MgO>Li O。分子間作用力P O >S0 【例7】(2019 ·全國卷Ⅱ ·35節選)元素As與N 同族。 預測As的氧化物分子的立體結構為 ,其沸點比NH, 的 (“高”或“低”),其判斷理由是 【答案】三角錐形低 NH, 分子間存在氫鍵化合物 TiF TCL TiBrTil焙點/℃ 377 -24.12 38.3155氧化物 Li:0 MgO P OSO熔點/℃ 1570 2800 23.8-75.5【答案]S 相對分子質量大,分子間范德華力強2011-2015年全國卷試題考查知識點2011年全國I卷37題(3)在BF 分子中F-B-F鍵角,B原子雜化方式,BF 立體構型2011年全國I卷37題(4)六方BN晶體(層狀)中B、N間化學鍵 ,層間作用力 。2012年全國I卷37題(1)Sg分子中S原子軌道雜化方式2012年全國I卷37題(4)SeO 、SO 的立體構型2012年全國I卷37題(5)解釋H SeO 、H SeO 第一步電離大于第二步電離的原因;解釋H SeO 比H SeO 酸性強的 原因。2013年全國I卷37題(5)利用相關鍵能數據解釋①硅烷不如烷烴多②CH 比SiH 穩定2013年全國Ⅱ卷37題(4)F、K+、Fe +組成的化合物K FeF 中化學鍵類型,其中復雜離子的化學式是_ ,配體 是_ _。2014年全國I卷37題(3)乙醛中C原子雜化類型;σ鍵數目;乙酸沸點明顯高于乙醛的主要原因(氫鍵影響)2014年全國Ⅱ卷37題(2)NH 立體構型,N原子雜化方式;N H4、H O 分子中化學鍵類型2015年全國I卷37題(2)C原子形成化合物時,主要成鍵類型及原因2015年全國I卷37題(3)CS 分子中共價鍵類型,C的雜化類型,其等電子體有2015年全國Ⅱ卷37題(2)O 、 O 沸 點 比 較 ;2015年全國Ⅱ卷37題(3) 2015年全國Ⅱ卷37題(4)PCl 的立體構型,P原子雜化方式Cl O的立體構型,中心原子價層電子對數三地位和作用必修2 選擇性必口為什么甲烷是 修3正四面體結構,乙烯是平面結構 口為什么乙烯易發生加成反應必修11.為什么有O 和H O , 而沒 有H 、Cl H Cl等分子 2.為什么氨氣 極易溶于水 萃取 地位和作用有機化學的核心思想是“結構決定性 質,性質反映結構”,要求學生形成有 機化學的思想和方法,需要進一步增進 化學學科理解,從學科本原上認識化學 知識中所蘊含的學科本原性問題以及解 決本原性問題的學科思維方式和方法。《課程標準》指出“官能團、碳原子 的飽和性和化學鍵的極性對有機物的性 質具有決定作用”。題號 I組平均得分Ⅱ組平均得分1 1.201.522 1.201.203 1.351.384 1.401.605 1.451.616 選 A 率 8 5 %選 A 率 9 1 %《物質結構與性質》和《有機化學基礎》模塊的教學時序對“有機物分子結構與性質”學習影響的研究表2 I、Ⅱ兩組學生后測數據統計注:后測試題6選項A 是認為《物質結構與性質》模塊的知識有利于《有機化學基礎》中“有機物分子結構和性質” 知識的學習,選項B 則相反。王素珍.化學教學[J]2014,6:16-19共價鍵的極性、鄰近基團對化學鍵電子云密度 的影響、碳原子的飽和程度官能團的類別、官能團的相互作用物質的類別化學鍵角度官能團角度物質角度反應類型 物質轉化 影響因素性結 質構反 應性 用質物理性質 化學性質狀態、 熔沸點溶解性有機物的性質和反應2.共價鍵的極性與有機反應由于不同的成鍵原子間電負性的差異,共用電子對會 發生偏移。偏移的程度越大,共價鍵極性越強,在反應中 越容易發生斷裂。因此有機化合物的官能團及其鄰近的化 學鍵往往是發生化學反應的活性部位。■■烴的衍生物中雜原子的引入使有機物中的共價 鍵產生極性,基團之間進一步相互作用,從而 對有機物的性質和有機反應產生影響。從化學鍵極性的角度對斷鍵、成鍵的部位和可能發生的化學反應進行預測和解釋,體現有機物結構與性質關系中的“電子效應”。實驗表明,乙醇與鈉能發生反應放出氫氣,原因在于 乙醇分子中的氫氧鍵極性較強,能夠發生斷裂。同樣條件 下,乙醇與鈉的反應沒有水與鈉的反應劇烈,這是由于乙 醇分子中氫氧鍵的極性比水分子中氫氧鍵的極性弱?;鶊F 之間的相互影響使得官能團中化學鍵的極性發生變化,從 而影響著官能團和物質的性質。另外,由于羥基中氧原子的電負性較大,乙醇分子中 的碳氧鍵極性也較強,在乙醇與氫溴酸的反應中,碳氧鍵 發生了斷裂。本章的地位和作用四新版教材中的變化舊版教材新版教材第三章分子結構與性質第三章分子結構與性質第一節共價鍵第一節共價鍵第二節分子的立體結構第二節分子的空間結構第三節分子的性質第三節分子結構與物質的性質新舊版教材結構比較注重物質結構的研究過程研究物質結構的基本方法和使用手段,盡 管在舊的課標和教材中也有所體現,但是在過 往的教學中卻并沒有得到足夠的重視,而關于 物質結構的理論結論的探討比較多,但對于得 到這些理論得到的過程卻討論的非常少。因此,新課標和教材中明確列出了紅外光 譜、晶體X射線衍射等實驗手段,強調并外顯 物質結構研究過程的思路和方法。新舊版教材內容比較鍵長和鍵角的數值可通過品體的X射線衍射實驗獲得。舊版教材新版教材二、分子間的作用力1.范德華力及其對物質性質的影響 2.氫鍵及其對物質性質的影響二、范德華力及其對物質性質的影響三、氡鍵及其對物質性質的影響認識分子間存在相互作用,知道范德華力和氫鍵是兩種常見的分子間作用力,了解分子內氫鍵和分子間氫鍵在自然界中的廣泛存在及重要作用。口分子間作用力就是范德華力嗎 新舊版教材內容比較教材版本價層電子對數目(n)計算方法人教版n =σ鍵電子對數+孤電子對數[中心原子上的孤電子對數=1/2(a-bx),其中a為中心原子的價電 子數,b為與中心原子結合的原子最多能接受的電 子數,x為與中心原子結合的原子數魯科版n =成鍵電子對數+孤電子對數[中心原子上的孤 電子對數=1/2(中心原子的價電子數-與中心原子結合的原子未成對電子數之和)]蘇教版針對AB。型分子n=1/2(中心原子的價電子數+每 個配位原子提供的價電子數×m),其中,中心原子 的價電子數等于中心原子的最外層電子數,配位原 子中鹵素原子、氫原子提供一個價電子,氧原子和硫 原子按不提供價電子計算價層電子對互斥模型認為,分子的空間結構是中心原 子周圍的“價層電子對”相互排斥的結果。VSEPR 的“價 層電子對”是指分子中的中心原子與結合原子間的σ鍵電 子對和中心原子上的孤電子對。多重鍵只計其中的σ鍵電 子對,不計π鍵電子對。例如CO 中實際的成鍵電子對數目是4,計算時 只記σ成鍵電子對數目為2。由于π鍵是在σ鍵形 成的基礎上原子軌道從側面重疊而成的,并不 影響分子的整體構型,因此在計算價層電子對 數目時不考慮π鍵,這一點要讓學生明確。新舊版教材內容比較口價層電子對數目的計算方法意義(6)價層電子對互斥模型中,π鍵電子對數不計入中心原子的價層電子對數( )借助圖片、視頻、模型和軟件把微 觀和抽象的內容形象化,直觀化充分利用教材的數據、資料、習題, 發揮知識內容的學科認識功能重視物質結構學習的“一般性”和 “特殊性”,不要絕對化知識結構化、系統化,重視學科思 維方法的培養教學策略和建議02DATA1.借助圖片、視頻、模型和軟件把微觀和抽象的內容形象化,直觀化國家中小學課程資源《共價鍵》張雪1.借助圖片、視頻、模型和軟件把微觀和抽象的內容形象化,直觀化國家中小學課程資源《分子的空間結構》余潔V2bendasymmetric stretchsymmetrc stretchlibrationsV31.借助圖片、視頻、模型和軟件把微觀和抽象的內容形象化,直觀化sp 雜化 sp 雜化polar molecules 極性分子手性分子國家中小學課程資源《分子結構與物質性質》時朔1.借助圖片、視頻、模型和軟件把微觀和抽象的內容形象化,直觀化電子云 密度大電子云 密度小蛋白質中的氫鍵金屬片金 屬 片鍵 鍵能 (kJ ·mor) 鍵鍵能 (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鍵 鍵長/pm① 鍵鍵長/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口同種類型共價鍵,成鍵原子的半徑越小,鍵長越小口成鍵原子相同的共價鍵鍵長:單鍵>雙鍵>三鍵口一般來說,分子中的鍵長越小,鍵能越大,共價鍵 越穩定2.充分利用教材的數據、資料、習題,發揮知識內容的學科認識功能表2-2 某些共價鍵的鍵長表2-1 某些共價鍵的鍵能思考與討論(1)試利用表2-1的數據進行計算,1 mol H 分別 與1 mol Cl 、1 mol Br (蒸氣)反應,分別形成2 mol HCl和2 mol HBr,哪一個反應釋放的能量更多 如何 用計算的結果說明氯化氫分子和溴化氫分子哪個更容 易發生熱分解生成相應的單質 (2)N 、O 、F 跟 H 的反應能力依次增強,從 鍵能的角度應如何理解這一化學事實 (3)通過上述例子,你認為鍵長、鍵能對分子的 化學性質有什么影響 (1)從表2-1數據不難計算出,生成2 mol HCI和2 mol HBr分別放出184.9K 和102.3kJ 熱 量,顯然生成氯化氫放熱多,所以HCI比HBr更易生成,更難分解,或者說溴化氫分子更容易發 生熱分解。(2)由于N—N 、0=0 、F—F 的鍵能依次減小,而N—H 、O-H 、F-H 的鍵能依次增 大,所以,N 、O 、F 跟H 的反應能力依次增強。(3)一般來說,分子中共價鍵的鍵長越小,鍵能越大,共價鍵越穩定。定量計算定性分析 結論以上數據說明:通常鍵長越小,鍵能越大,共價鍵越穩定。(注:本題的鍵長數據和熱分解溫度,需要通過查閱課外資料獲得)鍵長、鍵能、共價鍵穩定性間的關系:一般來說,鍵長越小,鍵能越大,共價鍵越穩定 ★從所給的數據出發,具體問題具體分析,抓問題的主要矛盾,給出合理解釋7. 怎樣理解Cl 、Br 、I 的鍵能依次下降,鍵長依次增大 8.查出HCI 、HBr和HI的鍵長、鍵能的數據和熱分解溫度,考察它們之間的相關性。通過這個例子說 明分子的結構如何影響分子的化學性質。7.鍵能和鍵長都能描述共價鍵的強弱,從CI 到I, 原子半徑依次增大,可得出從Cl 到 I 其 X—X 鍵長依次增大,鍵能依次下降。8.鍵 鍵長/pm 鍵能/(kJ · mol )HX在1273 K的分解百分數/%H—Cl 127.4 431.80.0014H—Br 141.4 3660.5H—I 160.9 298.733氣體 溶解度ig 氣體 溶解度g乙炔 0.117 乙烯 0.0149氨氣 52.9 氫氣 0.00016二氧化碳 0.169 甲烷 0.0023一氧化碳 0.0028 氮氣 0.0019氫氣 0.729 氧氣 0.0043乙烷 0.0062 二氧化硫 11.28水是極性溶劑,根據 “相似相溶”,極性溶質比非極 性溶質在水中的溶解度大。如果存在氫鍵,則溶劑和溶質之間的氫鍵作用力越大, 溶解性越好。相反,無氫鍵相互作用的溶質在有氫鍵的水 中的溶解度就比較小。子間作用力稱為范德華力。范德華力很弱,比化學鍵的鍵 能小1~2個數量級。 相對分子質量越大,范德華力越大 分子的極性越大,范德華力也越大。表2-7 某些分子間的范德華力分子 Ar CO HI HBrHC1范德華力 (kJ ·mol) 8.50 8.75 26.00 23.1121.14單質 熔點/℃沸點/℃F -219.6-188.1Cl -101-34.6Br -7.258.78I 113.5184,4資料卡片表2-10 氣體的溶解度(氣體的壓強為1.01×10'Pa,濕度為293K, 在100g水中的溶解度)2.充分利用教材的數據、資料、習題,發揮知識內容的學科認識功能@思考與討論怎樣解釋鹵素單質 從 F ~I 的熔點和沸點 越來越高 表2-8 鹵素單質的熔點和沸點鍵 鍵能 (kJ ·mol ) 鍵鍵能 (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鍵 鍵長/pm 鍵鍵長/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 鍵長越小,鍵能一定越大嗎 新教材中刪去了“鍵長越短,往往鍵能越大,表明共 價鍵越穩定”,改為“化學鍵的鍵長和鍵能是相關的”表2-2 某些共價鍵的鍵長3.重視物質結構學習的“一般性”和“特殊性”,不要絕對化表2-1 某些共價鍵的鍵能鍵 健能 (kJ ·mor) 健鍵能 (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原子軌道分子軌道原子軌道(a) 無s-p 混雜 (b) 存在s-p 混雜的N 分子軌道能級圖圖1 第二周期同核雙原子分子軌道能級圖□ σ鍵的鍵能一定比π鍵大嗎 表2-1 某些共價鍵的健能6.已 知O 的空間結構為V形,分子中正電中心和負電中心不重合,則下列關于O 和O 在水中的溶解度的敘述中,正確的是( )。A.O 在水中的溶解度和O 的一樣 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. 無法比較口同種元素間形成的共價鍵一定是非極性鍵嗎 資料卡片臭氧是極性分子臭氧是一種重要物質。大氣高空的臭氧 層保護了地球生物的生存;空氣質量預報中 臭氧含量是空氣質量的重要指標;它還是有 機合成的氧化劑、替代氧氣的凈水劑……出 人意料的是,臭氧分子有極性,但很微弱。 其分子的空間結構與水分子的基本相同,但極性僅是水分子的極性的28%。臭氧分子中的 共價鍵是極性鍵,臭氧分子的中心氧原子是 呈正電性的,而端位的兩個氧原子是呈負電 性的。由于臭氧的極性微弱,它在四氯化碳 里的溶解度高于在水中的溶解度。o鍵o鍵*頭碰頭“S-po鍵π鍵:“肩并肩“鍵能共價鍵鍵參數鍵角方 向性飽和性價層電子對數=成鍵電子對數+孤電子對數略去確定孤電子對數價層電 VSEPR子對數 理想模型2 直線形3 平面三角形4 正四面體形預測VSEPR模 型分子的 空間結構雜化軌道理論 解釋4 . 知 識 結 構 化 、 系 統 化 , 重 視 學 科 思 維 方 法 的 培 養1.電子式2.計算 -xb)確定價層 電子對數分子的空間結構VSEPR 理想模型測定p-Pπ鍵孤電子對光 譜鍵長ssP-INTERACTIVE SIMULATIONShttps://phet.colorado.edu/PhET是一款開放、免費的互動仿真 程序。由諾貝爾物理學獎獲得者卡 爾 ·威曼于2002年發起。火花學院是科學可視化教學內容及工具庫,致力于幫助學生“看見”那些難以“見到” 的科學場景和概念。推薦資源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)圖3經典氫鍵到SHBs的轉變 圖4經典氫鍵到氫原子介導的化學鍵的轉變口最新研究成果Exctaton Frequency a,(cn')圖2 SHBs 的紅外光譜23F-FDistance(A) Exdlslon Frequencym(cm)圖1各類氫鍵FHatanA) 展開更多...... 收起↑ 資源預覽 縮略圖、資源來源于二一教育資源庫