第2章分子结构与性质探究水的结构与性质【项目情境】素养解读水分子之间存在着氢键，使水的沸点比硫化氢的沸点高出139℃，导致在通常状况下水为液态，地球上因此有了生命。冰中的水分子之间最大限度地形成氢键。由于氢键有方向性，每个水分子的两对弧对电子和两个氢原子只能沿着四个sp3杂化轨道的方向分别与相邻水分子形成氢键，因此每个水分子只能与周围四个水分子接触。水分子之间形成的孔穴造成冰晶体的微观空间存在空隙，反映在宏观性质上就是冰的密度比水的密度小。正是由于冰的这一独特结构，使冰可以浮在水面上，从而使水中生物在寒冷的冬季得以在冰层下的水中存活。1.素养要求—宏观辨识与微观探析：能根据物质的结构描述或预测物质的性质。2．素养目标：通过“探究水的结构与性质”，要求学生体会结构与性质的关系，形成“结构决定性质”的理论认知。【探究过程】素养评价【探究任务一：探究水分子的结构】问题1.根据所学知识分析水分子的中心原子的杂化轨道类型及水分子的空间结构是怎样的？提示：水分子中氧原子以sp3杂化，水分子的空间结构是V形的。问题2.水分子中存在氢键，在冰中每个水分子被四个水分子包围形成变形的正四面体形，继而通过氢键相互连接成固态冰。结构如图所示：假设冰是所有水分子都被包围在四面体中的理想结构，请分析1mol冰中有多少氢键？1.微观探析—水平3：能从原子、分子水平分析水的结构。2．宏观辨识与微观探析—水平4：能依据物质的微观结构，描述或预测物质的性质和在一定条件下可能发生的化学变化。提示：在冰中每个氢原子分享到1个氢键，折合每摩尔冰中含有2mol氢键。【探究任务二：探究水分子的性质】问题3.假设水分子中没有氢键，那么你估计水的熔、沸点将怎样变化？提示：熔、沸点降低。问题4.根据上述材料分析为什么冰的密度小于水的密度？提示：水分子形成冰后所有的水分子按一定的方向全部形成氢键，成为晶体，在冰的结构中形成许多空隙，造成体积膨胀，密度减小。问题5.请思考为什么氨气在水中溶解度很大？提示：氨气分子是极性分子，且氨气与水分子间形成氢键，所以氨气在水中溶解度很大。
