2018-2019版高中化學(xué) 專題3 微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì) 第四單元 分子間作用力 分子晶體 第1課時(shí)學(xué)案 蘇教版選修3.docx

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第四單元分子間作用力分子晶體第1課時(shí)分子間作用力學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.熟知常見的分子間作用力(范德華力和氫鍵)的本質(zhì)及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。2.會(huì)比較判斷范德華力的大小，會(huì)分析氫鍵的形成。一、分子間作用力和范德華力1分子間作用力(1)概念：分子之間都存在的一種相互作用，叫分子間作用力。分子間作用力實(shí)質(zhì)上是一種靜電作用，它比化學(xué)鍵弱得多。(2)分類：范德華力和氫鍵是兩種最常見的分子間作用力。2范德華力(1)概念：范德華力是分子之間普遍存在的相互作用力，它使得許多物質(zhì)能以一定的凝聚態(tài)(固態(tài)和液態(tài))存在。(2)特點(diǎn)范德華力約比化學(xué)鍵鍵能小12個(gè)數(shù)量級(jí)，且沒有方向性和飽和性。(3)影響因素影響范德華力的因素很多，如分子的大小、分子的空間構(gòu)型以及分子中電荷分布是否均勻等。對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大。(4)對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響范德華力主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì)，如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等，范德華力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高。(1)范德華力普遍存在于固體、液體和氣體分子之間，其實(shí)質(zhì)是分子之間的電性作用。(2)范德華力只影響物質(zhì)的物理性質(zhì)，與化學(xué)性質(zhì)無(wú)關(guān)。一般情況下，分子的相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高，溶解度越大。例1下列有關(guān)范德華力的敘述正確的是()A范德華力的實(shí)質(zhì)也是一種電性作用，所以范德華力是一種特殊的化學(xué)鍵B范德華力與化學(xué)鍵的區(qū)別是作用力的強(qiáng)弱不同C任何分子間在任意情況下都會(huì)產(chǎn)生范德華力D范德華力非常微弱，故破壞范德華力不需要消耗能量答案B例2有下列物質(zhì)及它們各自的沸點(diǎn)：Cl2：239KO2：90.1KN2：75.1KH2：20.3KI2：454.3KBr2：331.9K(1)據(jù)此判斷，它們分子間的范德華力由大到小的順序是_。(2)這一順序與相對(duì)分子質(zhì)量的大小有何關(guān)系？_。答案(1)I2Br2Cl2O2N2H2(2)相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間范德華力越大，沸點(diǎn)越高。按上述順序相對(duì)分子質(zhì)量逐漸減小，分子間范德華力逐漸減小，物質(zhì)沸點(diǎn)逐漸減小二、氫鍵1氫鍵的概念及表示方法(1)概念：氫鍵是由已經(jīng)與電負(fù)性很大的原子形成共價(jià)鍵的氫原子與另一分子中電負(fù)性很大的原子之間的作用力。 (2)表示方法：氫鍵的通式可用XHY表示。式中X和Y表示F、O、N等，“”表示共價(jià)鍵，“”表示氫鍵。2氫鍵的形成條件(1)要有一個(gè)與電負(fù)性很強(qiáng)的元素X形成強(qiáng)極性鍵的氫原子，如H2O中的氫原子。(2)要有一個(gè)電負(fù)性很強(qiáng)，含有孤電子對(duì)的原子Y，如H2O中的氧原子。一般來(lái)說(shuō)，能形成氫鍵的元素有N、O、F。所以氫鍵一般存在于含NH、HO、HF鍵的物質(zhì)中，或有機(jī)化合物中的醇類和羧酸類等物質(zhì)中。3氫鍵的特征(1) 氫鍵不是化學(xué)鍵，而是特殊的分子間作用力，其鍵能比化學(xué)鍵弱，比范德華力強(qiáng)。(2)氫鍵具有一定的方向性和飽和性XH與Y形成分子間氫鍵時(shí)，氫原子只能與一個(gè)Y原子形成氫鍵，3個(gè)原子總是盡可能沿直線分布，這樣可使X與Y盡量遠(yuǎn)離，使兩原子間電子云的排斥作用力最小，體系能量最低，形成的氫鍵最強(qiáng)、最穩(wěn)定 (如下圖)。4氫鍵的類型(1)分子間氫鍵，如水中，OHO。(2)分子內(nèi)氫鍵，如。5氫鍵對(duì)物質(zhì)物理性質(zhì)的影響(1)對(duì)物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的影響：分子間存在氫鍵的物質(zhì)，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)明顯高，如NH3PH3；同分異構(gòu)體分子間形成氫鍵的物質(zhì)比分子內(nèi)形成氫鍵的物質(zhì)熔、沸點(diǎn)高，如鄰羥基苯甲酸氫鍵范德華力1下列說(shuō)法中正確的是()A分子間作用力越大，分子越穩(wěn)定B分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高C相對(duì)分子質(zhì)量越大，其分子間作用力越大D分子間只存在范德華力答案B解析分子間作用力主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì)，化學(xué)鍵主要影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，分子間作用力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高，B正確，A不正確；分子的組成和結(jié)構(gòu)相似時(shí)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，其分子間作用力越大，C不正確；分子間不只有范德華力，D不正確。2下列關(guān)于范德華力影響物質(zhì)性質(zhì)的敘述中，正確的是()A范德華力是決定由分子構(gòu)成的物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)高低的唯一因素B范德華力與物質(zhì)的性質(zhì)沒有必然的聯(lián)系C范德華力能夠影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)D范德華力僅是影響物質(zhì)部分物理性質(zhì)的一種因素答案D解析范德華力不能影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，僅能影響由分子構(gòu)成的物質(zhì)的部分物理性質(zhì)，如熔、沸點(diǎn)及溶解性，并且不是唯一的影響因素。例如氫鍵也影響物質(zhì)的物理性質(zhì)。3下列幾種氫鍵：OHO，NHN，F(xiàn)HF，OHN，其強(qiáng)度由強(qiáng)到弱的排列順序是()ABCD答案A解析電負(fù)性：同周期從左到右，元素的電負(fù)性逐漸變大，故電負(fù)性：FON，故氫鍵的強(qiáng)度：FHFOHOOHNNHN，故選A。4下列物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)高低順序不正確的是()AF2Cl2Br2I2BCF4CCl4CBr4CI4CH2OH2TeH2SeH2SDCH4SiH4GeH4SnH4答案B解析分子的熔、沸點(diǎn)高低由分子間作用力大小決定，分子間作用力越大，熔、沸點(diǎn)越高，反之越低，而相對(duì)分子質(zhì)量和分子的極性越大，分子間作用力就越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)就越高。5(1)甲醛易溶于水的原因是_。(2)沸點(diǎn)：甲醇_(填“”或“”)甲醛；原因是_。(3)為了減緩溫室效應(yīng)，科學(xué)家設(shè)計(jì)反應(yīng)：CO24H2CH42H2O以減小空氣中CO2。若有2molCH4生成，則有_mol鍵和_mol鍵斷裂。答案(1)甲醛與水分子間形成氫鍵(2)甲醇分子間有氫鍵(3)124解析(1)甲醛與水分子間形成氫鍵，所以甲醛易溶于水。(2)甲醇分子間存在氫鍵，所以沸點(diǎn)：甲醇大于甲醛。(3)1個(gè)CO2和4個(gè)H2分子中共含有6個(gè)鍵和2個(gè)鍵，若有2 mol CH4生成，則有12 mol 鍵和4 mol 鍵斷裂。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練題組一范德華力及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響1以下關(guān)于分子間作用力的敘述不正確的是()A是一種較弱的化學(xué)鍵B分子間作用力較弱，破壞它所需能量較少C分子間作用力對(duì)物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)有影響D稀有氣體原子間存在分子間作用力答案A解析A項(xiàng)，分子間作用力是分子間較弱的作用力，不是化學(xué)鍵，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，分子間作用力是分子間較弱的作用力，破壞它所需能量較少，正確；C項(xiàng)，分子間作用力影響分子晶體的熔、沸點(diǎn)，正確；D項(xiàng)，稀有氣體是單原子分子，原子間的作用力是分子間作用力，正確。2鹵素單質(zhì)從F2到I2，在常溫、常壓下的聚集狀態(tài)由氣態(tài)、液態(tài)到固態(tài)的原因是()A原子間的化學(xué)鍵鍵能逐漸減小B范德華力逐漸增大C原子半徑逐漸增大D氧化性逐漸減弱答案B解析鹵素單質(zhì)結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大。3下列物質(zhì)發(fā)生狀態(tài)變化時(shí)，克服了范德華力的是()A食鹽熔化B晶體硅熔化C碘升華D氫氧化鈉熔化答案C解析氯化鈉、氫氧化鈉均是離子化合物，熔化時(shí)離子鍵斷裂，A、D項(xiàng)錯(cuò)誤；晶體硅熔化時(shí)克服的是共價(jià)鍵，B項(xiàng)錯(cuò)誤；碘升華時(shí)克服的是范德華力，C項(xiàng)正確。題組二氫鍵的形成及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響4下列說(shuō)法中不正確的是()A氫鍵是一種分子間作用力，氫鍵比范德華力強(qiáng)B離子鍵、氫鍵、范德華力本質(zhì)上都是靜電作用C只有電負(fù)性很強(qiáng)、半徑很小的原子(如F、O、N)才能形成氫鍵D所有含氫元素的化合物中都存在氫鍵，氫鍵是一種類似于共價(jià)鍵的化學(xué)鍵答案D解析并不是所有含氫元素的化合物都能形成氫鍵，氫鍵一般形成于電負(fù)性強(qiáng)的元素(如N、O、F)與氫形成的氫化物的分子之間，或有機(jī)化合物中的醇類和羧酸類等物質(zhì)中。氫鍵不是化學(xué)鍵，是介于范德華力和化學(xué)鍵之間的特殊作用力，本質(zhì)上也是一種靜電作用。5下列物質(zhì)中含有氫鍵，且氫鍵最強(qiáng)的是()A甲醇BNH3C冰D(HF)n答案D解析氫鍵可表示為XHY(X、Y可相同也可不同，一般為N、O、F)，當(dāng)X、Y原子半徑越小、電負(fù)性越大時(shí)，在分子間H與Y產(chǎn)生的靜電吸引作用越強(qiáng)，形成的氫鍵越牢固。6氨氣溶于水時(shí)，大部分NH3與H2O通過(guò)氫鍵結(jié)合形成NH3H2O分子。根據(jù)氨水的性質(zhì)可推知NH3H2O的結(jié)構(gòu)式為()答案B解析從氫鍵的形成原理上講，A、B都成立；但從空間構(gòu)型上講，由于氨分子是三角錐型，易于提供孤電子對(duì)，所以，以B方式結(jié)合空間位阻最小，結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定；從事實(shí)上講，依據(jù)NH3H2ONHOH，可知答案為B。7下列物質(zhì)中，分子內(nèi)和分子間均可形成氫鍵的是()ANH3BCH2ODC2H5OH答案B解析形成氫鍵的分子含有NH、HO或HF鍵。NH3、H2O、CH3CH2OH都能形成氫鍵但只存在于分子間。B中的OH鍵與OH鍵和O鍵與間可形成分子間氫鍵，OH鍵與形成分子內(nèi)氫鍵。8比較下列化合物的沸點(diǎn)，前者低于后者的是()A乙醇與氯乙烷B鄰羥基苯甲酸()與對(duì)羥基苯甲酸()C對(duì)羥基苯甲醇()與鄰羥基苯甲醇()DH2O與H2Te答案B解析氫鍵分為兩類：存在于分子之間時(shí)，稱為分子間氫鍵；存在于分子內(nèi)部時(shí)，稱為分子內(nèi)氫鍵。同類物質(zhì)相比，分子內(nèi)形成氫鍵的物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)要低于分子間形成氫鍵的物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)。如鄰羥基苯甲酸、鄰羥基苯甲醇等容易形成分子內(nèi)氫鍵，沸點(diǎn)較低；而對(duì)羥基苯甲酸、對(duì)羥基苯甲醇則容易形成分子間氫鍵，沸點(diǎn)較高，所以B選項(xiàng)正確；對(duì)于A選項(xiàng)，由于乙醇存在分子間氫鍵，而氯乙烷不存在氫鍵，所以乙醇的沸點(diǎn)(78.5 )高于氯乙烷的沸點(diǎn)(12.3 )；同樣道理，D選項(xiàng)中，H2O的沸點(diǎn)(100 )高于H2Te的沸點(diǎn)。題組三化學(xué)鍵、氫鍵、范德華力的比較及應(yīng)用9固體乙醇晶體中不存在的作用力是()A極性鍵B非極性鍵C離子鍵D氫鍵答案C解析固體乙醇晶體是乙醇分子通過(guò)分子間作用力結(jié)合的，在乙醇分子里有CC之間的非極性鍵，CH、CO、OH之間的極性鍵，在分子之間還有O和H原子產(chǎn)生的氫鍵，沒有離子鍵。10下列物質(zhì)性質(zhì)的變化規(guī)律與分子間作用力有關(guān)的是()AH2S、HCl的熱穩(wěn)定性依次增強(qiáng)B金剛石的熔、沸點(diǎn)高于晶體硅CNaF、NaCl、NaBr、NaI的熔點(diǎn)依次降低DCH4、SiH4、GeH4、SnH4的沸點(diǎn)逐漸升高答案D解析A項(xiàng)，Cl的非金屬性大于S，因此H2S、HCl的熱穩(wěn)定性依次增強(qiáng)，與分子間作用力無(wú)關(guān)，錯(cuò)誤；B項(xiàng)，金剛石、晶體硅為原子晶體，熔、沸點(diǎn)取決于共價(jià)鍵的強(qiáng)弱，錯(cuò)誤；C項(xiàng)，NaF、NaCl、NaBr、NaI屬于離子晶體，離子半徑越大，鍵能越小，熔、沸點(diǎn)越低，錯(cuò)誤；D項(xiàng)，CH4、SiH4、GeH4、SnH4相對(duì)分子質(zhì)量逐漸增大，物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越強(qiáng)，沸點(diǎn)越高，正確。11下列說(shuō)法正確的是()A冰融化時(shí)，分子中HO鍵發(fā)生斷裂B隨著鹵素原子電子層數(shù)的增加，鹵化物CX4(X為鹵素原子)分子間作用力逐漸增大，所以它們的熔、沸點(diǎn)也逐漸升高C由于HO鍵比HS鍵牢固，所以水的熔、沸點(diǎn)比H2S的高D在由分子構(gòu)成的物質(zhì)中，分子間作用力越大，該物質(zhì)越穩(wěn)定答案B解析冰融化時(shí)發(fā)生物理變化，只破壞H2O分子間的分子間作用力而不破壞化學(xué)鍵，A項(xiàng)錯(cuò)誤；結(jié)構(gòu)相似的分子中，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)與其相對(duì)分子質(zhì)量成正比，所以隨著鹵素原子電子層數(shù)的增加，鹵化物CX4的分子間作用力逐漸增大，所以它們相應(yīng)的熔、沸點(diǎn)也逐漸升高，B項(xiàng)正確；物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)與化學(xué)鍵無(wú)關(guān)，水的熔、沸點(diǎn)比H2S的高是因?yàn)樗肿娱g存在氫鍵，C項(xiàng)錯(cuò)誤；物質(zhì)的穩(wěn)定性與化學(xué)鍵有關(guān)，與范德華力無(wú)關(guān)，D項(xiàng)錯(cuò)誤。12下列物質(zhì)的變化過(guò)程中有共價(jià)鍵明顯被破壞的是()I2升華氯化鈉溶于水氯化氫溶于水碳酸氫銨中聞到了刺激性氣味ABCD答案D解析碘升華共價(jià)鍵沒被破壞；氯化鈉溶于水破壞的是離子鍵；氯化氫溶于水破壞的是極性共價(jià)鍵；碳酸氫銨分解既有離子鍵被破壞，又有共價(jià)鍵被破壞。綜合強(qiáng)化13(1)一定條件下，CH4、CO2都能與H2O形成籠狀結(jié)構(gòu)(如下圖所示)的水合物晶體，其相關(guān)參數(shù)見下表。CH4與H2O形成的水合物晶體俗稱“可燃冰”。參數(shù)分子分子直徑/nm分子與H2O的結(jié)合能E/kJmol1CH40.43616.40CO20.51229.91“可燃冰”中分子間存在的兩種作用力是_。為開采深海海底的“可燃冰”，有科學(xué)家提出用CO2置換CH4的設(shè)想。已知上圖中籠狀結(jié)構(gòu)的空腔直徑為0.586nm，根據(jù)上述圖表，從物質(zhì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的角度分析，該設(shè)想的依據(jù)是_。(2)H2O與CH3CH2OH可以任意比例互溶，因?yàn)開。答案(1)氫鍵、范德華力CO2的分子直徑小于籠狀空腔直徑，且與H2O的結(jié)合能大于CH4(2)H2O與CH3CH2OH之間可以形成氫鍵解析(1)“可燃冰”中分子間存在的2種作用力是范德華力和氫鍵。根據(jù)題給數(shù)據(jù)可知，籠狀空腔的直徑是0.586 nm，而CO2分子的直徑是0.512 nm，籠狀空腔直徑大于CO2分子的直徑，而且CO2與水分子之間的結(jié)合能大于CH4，因此可以實(shí)現(xiàn)用CO2置換CH4的設(shè)想。(2)水可以與乙醇互溶，是因?yàn)镠2O與CH3CH2OH之間可以形成分子間氫鍵。14水是自然界中普遍存在的一種物質(zhì)，也是維持生命活動(dòng)所必需的一種物質(zhì)。信息一：水的性質(zhì)存在許多反?，F(xiàn)象，如固態(tài)密度小于液態(tài)密度使冰浮在水面上，沸點(diǎn)相對(duì)較高使水在常溫常壓下呈液態(tài)等。信息二：在20、1個(gè)大氣壓下，水可以結(jié)成冰，稱為“熱冰”(如圖)：試根據(jù)以上信息回答下列問題：(1)s軌道與s軌道重疊形成的共價(jià)鍵可用符號(hào)表示為ss，p軌道以“頭碰頭”方式重疊形成的共價(jià)鍵可用符號(hào)表示為pp，則H2O分子中含有的共價(jià)鍵用符號(hào)表示為_。(2)下列物質(zhì)熔化時(shí)，所克服的微粒間的作用與“熱冰”熔化時(shí)所克服的作用類型完全相同的是_(填字母，下同)。A金剛石B干冰C食鹽D固態(tài)氨(3)已知：2H2OH3OOH，在OH、H2O、H3O、H2O2中均含有的化學(xué)鍵是_。A極性鍵B非極性鍵C配位鍵D氫鍵(4)寫出短周期元素原子形成的與H3O具有相同電子數(shù)和原子數(shù)的分子或離子_。(5)水的分解溫度遠(yuǎn)高于其沸點(diǎn)的原因是_。答案(1)sp(2)D(3)A(4)NH3(5)水分解必須破壞OH共價(jià)鍵，而水沸騰只需破壞氫鍵和分子間作用力15請(qǐng)回答下列問題(1)硅烷(SinH2n2)的沸點(diǎn)與其相對(duì)分子質(zhì)量的變化關(guān)系如下圖所示，呈現(xiàn)這種變化關(guān)系的原因是_。(2)H2O分子內(nèi)的OH鍵、分子間的范德華力和氫鍵從強(qiáng)到弱依次為_。的沸點(diǎn)比的沸點(diǎn)低，原因是_。(3)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)和三甲胺N(CH3)3均屬于胺，但乙二胺比三甲胺的沸點(diǎn)高的多，原因是_。(4)下圖中A、B、C、D四條曲線分別表示第A、A、A、A族元素的氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn)，其中表示第A族元素氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn)的曲線是_，表示第A族元素氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn)的曲線是_。同一主族中第3、4、5周期元素的氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn)依次升高，其原因是_。曲線A、B、C中第2周期元素的氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn)顯著高于第3周期元素的氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn)，其原因是_。答案(1)硅烷的結(jié)構(gòu)和組成相似，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，沸點(diǎn)越高(2)OH鍵氫鍵范德華力形成的是分子內(nèi)的氫鍵，而可形成分子間的氫鍵，分子間氫鍵使分子間的作用力增大，沸點(diǎn)升高(3)乙二胺分子間可以形成氫鍵，三甲胺分子間不能形成氫鍵(4)AD組成和結(jié)構(gòu)相似，隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大，范德華力依次增強(qiáng)，故沸點(diǎn)依次升高分子間存在氫鍵解析(2)化學(xué)鍵是相鄰兩個(gè)或多個(gè)原子之間強(qiáng)烈的相互作用；分子間的范德華力和氫鍵均屬于分子間作用力的范疇，但氫鍵要強(qiáng)于分子間的范德華力，所以它們從強(qiáng)到弱的順序依次為OH鍵、氫鍵、范德華力。對(duì)羥基苯甲醛易形成分子間氫鍵，鄰羥基苯甲醛易形成分子內(nèi)氫鍵，分子間氫鍵使分子間作用力增大，所以對(duì)羥基苯甲醛的沸點(diǎn)比鄰羥基苯甲醛的高。(4)每個(gè)水分子可與其他4個(gè)水分子形成氫鍵，故沸點(diǎn)最高，因此曲線A表示第A族元素氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn)；第A族元素的氫化物都為非極性分子，分子間作用力只有范德華力，不存在氫鍵，只有曲線D中第2周期元素的氣態(tài)氫化物中不存在氫鍵，沸點(diǎn)較低；同一主族中第3、4、5周期元素的氣態(tài)氫化物中不存在氫鍵，分子間作用力只有范德華力，組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大，范德華力依次增強(qiáng)，故沸點(diǎn)依次升高；曲線A、B、C中第2周期元素的氣態(tài)氫化物中存在分子間氫鍵，所以沸點(diǎn)較高。