高中化学 专题3 第四单元 分子间作用力 分子晶体课件 苏教版选修3

课前预习课前预习巧设计巧设计名师课堂名师课堂一点通一点通创新演练创新演练大冲关大冲关考考 点一点一课堂课堂1010分钟练习分钟练习设计设计 1 1考考 点二点二设计设计 2 2课下课下3030分钟演练分钟演练课堂课堂5 5分钟归纳分钟归纳第第四四单单元元专专题题3 3考考 点三点三一、分子间作用力一、分子间作用力1概念概念 分子间存在着将分子分子间存在着将分子 在一起的作用力，这种作用力在一起的作用力，这种作用力称为分子间作用力。称为分子间作用力。2实质实质 作用。作用。3分类分类常见的分子间作用力有常见的分子间作用力有 和和 。4特点和作用特点和作用 分子间作用力比分子间作用力比 弱的多，主要影响着物质的弱的多，主要影响着物质的性质。性质。 聚集聚集静电静电范德华力范德华力氢键氢键化学键化学键物理物理二、范德华力二、范德华力1特点特点 范德华力普遍存在于范德华力普遍存在于 、 和和 分子之间。分子之间。范德华力范德华力 ，没有，没有 和和 。 2影响因素影响因素 (1)分子的分子的 ，分子的，分子的 以及分子中以及分子中 分分布是否均匀。布是否均匀。 (2) 相似的分子，其范德华力一般随相似的分子，其范德华力一般随着着 的增大而增大。的增大而增大。固体固体液体液体气体气体较小较小饱和性饱和性方向性方向性大小大小空间构型空间构型电荷电荷对于组成和结构对于组成和结构相对分子质量相对分子质量3范德华力对物质性质的影响范德华力对物质性质的影响 主要影响物质的主要影响物质的 、 、 等物理性质。等物理性质。范德华力范德华力 ，物质的，物质的 越高，越高， 越大。越大。熔点熔点沸点沸点溶解度溶解度越大越大熔点熔点溶解度溶解度三、氢键三、氢键1形成形成 当氢原子与当氢原子与 的原子的原子X以共价键结合时，以共价键结合时，H原原子能够跟另一个子能够跟另一个 的原子的原子Y之间形成氢键，通常之间形成氢键，通常用用 表示。表示。 2存在存在 氢键既可以存在于氢键既可以存在于 又可以存在于又可以存在于 。形成氢键的元素主要是形成氢键的元素主要是 三种。三种。电负性大电负性大电负性大电负性大XHY分子之间分子之间分子内部分子内部N、O、F3大小及作用大小及作用 它比化学键它比化学键 ，比范德华力，比范德华力 ，影响物质的熔沸点、，影响物质的熔沸点、溶解性等性质。溶解性等性质。 弱弱强强四、分子晶体四、分子晶体1概念概念分子晶体是分子通过分子晶体是分子通过 构成的固态物质。构成的固态物质。2分子晶体的物理特性分子晶体的物理特性 熔点和沸点熔点和沸点 ，硬度，硬度 ，熔融状态不导电，有，熔融状态不导电，有的分子晶体溶于水可以导电。的分子晶体溶于水可以导电。 3常见分子晶体类型常见分子晶体类型 多数非金属单质、非金属元素组成的无机化合物以及多数非金属单质、非金属元素组成的无机化合物以及绝大多数有机化合物。绝大多数有机化合物。分子间作用力分子间作用力较低较低较小较小4典型的分子晶体干冰的分析典型的分子晶体干冰的分析(1)晶胞：面心立方晶胞。晶胞：面心立方晶胞。 (2)一个一个CO2晶胞中有：晶胞中有： ，即一个，即一个CO2晶晶胞中含有胞中含有 个个CO2。(3)每个每个CO2分子周围距离相等且最近的分子周围距离相等且最近的CO2有有 个。个。412五、石墨五、石墨混合晶体混合晶体1结构特点结构特点层状结构层状结构 (1)同层内，每个碳原子以同层内，每个碳原子以 与周围三个碳原子相与周围三个碳原子相结合形成结合形成 平面网状结构。所有碳原子的平面网状结构。所有碳原子的2p轨道平轨道平行且相互重叠，形成大行且相互重叠，形成大键，键，p电子可在整个层内运动。电子可在整个层内运动。(2)层与层之间以层与层之间以 相结合。相结合。2晶体类型晶体类型 石墨晶体中，既有石墨晶体中，既有 ，又有，又有 ，属于，属于 。共价键共价键正六边形正六边形分子间作用力分子间作用力共价键共价键分子间作用力分子间作用力混合晶体混合晶体1连线题：连线题：答案：答案：A(2)B(3)C(4) D(1)2判断题判断题(1)范德华力的实质也是一种电性作用，所以范德华力是一范德华力的实质也是一种电性作用，所以范德华力是一种特殊的化学键种特殊的化学键()(2)范德华力与化学键的区别是作用力的强弱问题范德华力与化学键的区别是作用力的强弱问题()(3)任何分子间在任意情况下都会产生范德华力任何分子间在任意情况下都会产生范德华力()(4)范德华力非常微弱，故破坏范德华力不需要消耗能量范德华力非常微弱，故破坏范德华力不需要消耗能量()(5)氢键是一种相对比较弱的化学键氢键是一种相对比较弱的化学键()(6)通常说氢键是较强的分子间作用力通常说氢键是较强的分子间作用力()(7)氢键是由于氢原子与非金属性极强的原子相互作用而形成氢键是由于氢原子与非金属性极强的原子相互作用而形成的的()(8)分子间形成氢键会使物质的熔、沸点升高分子间形成氢键会使物质的熔、沸点升高()(9)只要含有共价键的晶体就是分子晶体只要含有共价键的晶体就是分子晶体()(10)分子晶体熔点一定比金属晶体的低分子晶体熔点一定比金属晶体的低()答案：答案：(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)(9)(10)3排序题：比较下列物质熔点或沸点：排序题：比较下列物质熔点或沸点：(1)HF、HCl、HBr、HI_(2)CI4、CBr4、CCl4、CF4_(3)F2、Cl2、Br2、I2_(4)H2O、H2S、H2Se_(5)NaCl、NaBr、NaI_(6)Na、Mg、Al_答案：答案：(1)HFHIHBrHCl(2)CI4CBr4CCl4CF4(3)I2Br2Cl2F2(4)H2OH2SeH2S(5)NaClNaBrNaI(6)AlMgNa4CH3CH2OH和和CH3OCH3二者熔沸点较高的是二者熔沸点较高的是_，原因是原因是_。解析：解析：分子间形成氢键，增大了分子间作用力，物质的分子间形成氢键，增大了分子间作用力，物质的熔沸点升高。熔沸点升高。答案：答案：CH3CH2OHCH3CH2OH与与CH3OCH3互为同分互为同分异构体，但异构体，但CH3CH2OH可形成分子间氢键，而可形成分子间氢键，而CH3OCH3不能形成氢键不能形成氢键1范德华力、氢键与共价键的比较范德华力、氢键与共价键的比较范德华力范德华力氢键氢键共价键共价键含义含义普遍存在于普遍存在于固体、液体固体、液体和气体中分和气体中分子之间的作子之间的作用力用力是由已经与电负性很是由已经与电负性很强的原子形成共价键强的原子形成共价键的氢原子与另一个分的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子中电负性很强的原子之间的作用力子之间的作用力原子间通过形原子间通过形成共用电子对成共用电子对所产生的相互所产生的相互作用作用分类分类分子内氢键、分子间分子内氢键、分子间氢键氢键极性共价键、极性共价键、非极性共价键非极性共价键范德华力范德华力氢键氢键共价键共价键特征特征 无方向性、无方向性、无饱和性无饱和性有方向性、有有方向性、有饱和性饱和性有方向性、有方向性、有饱和性有饱和性强度比较强度比较共价键共价键氢键氢键范德华力范德华力影响强度影响强度的因素的因素随着分子极性和相随着分子极性和相对分子质量的增大而对分子质量的增大而增大增大组成和结构相似的组成和结构相似的物质，相对分子质量物质，相对分子质量越大，范德华力越大越大，范德华力越大对于对于XHY，X、Y的电负的电负性越大，原子性越大，原子的半径越小，的半径越小，氢键越强氢键越强成键原子半成键原子半径越小，键径越小，键长越短，键长越短，键能越大，共能越大，共价键越稳定价键越稳定2范德华力对物质性质的影响范德华力对物质性质的影响(1)对物质熔、沸点的影响：对物质熔、沸点的影响： 一般说来，组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，一般说来，组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点通常越高。如熔、沸点：范德华力越大，物质的熔、沸点通常越高。如熔、沸点：I2Br2Cl2F2，RnXeKrArNeHe。(2)对物质溶解性的影响：对物质溶解性的影响： 如在如在273 K、101 kPa时，氧气在水中的溶解度时，氧气在水中的溶解度(0.049 cm3L1)比氮气在水中的溶解度比氮气在水中的溶解度(0.024 cm3L1)大，就是大，就是因为因为O2与水分子之间的范德华力比与水分子之间的范德华力比N2与水分子之间的范德与水分子之间的范德华力大所导致的。华力大所导致的。 3氢键对物质性质的影响氢键对物质性质的影响 (1)对物质熔、沸点的影响：对物质熔、沸点的影响： 某些氢化物分子间存在氢键，如某些氢化物分子间存在氢键，如H2O、NH3，H F 等 ， 会 使 其 在 同 族 氢 化 物 中 沸 点 反 常 ， 如等 ， 会 使 其 在 同 族 氢 化 物 中 沸 点 反 常 ， 如H2OH2TeH2SeH2S。 当氢键存在于分子内时，它对物质性质的影响与当氢键存在于分子内时，它对物质性质的影响与分子间氢键对物质性质产生的影响是不同的。邻羟基分子间氢键对物质性质产生的影响是不同的。邻羟基苯甲酸的氢键存在于分子内部，对羟基苯甲酸存在分苯甲酸的氢键存在于分子内部，对羟基苯甲酸存在分子间氢键，因此对羟基苯甲酸的熔点、沸点分别比邻子间氢键，因此对羟基苯甲酸的熔点、沸点分别比邻羟基苯甲酸的熔点、沸点高。羟基苯甲酸的熔点、沸点高。 (2)对物质密度的影响：对物质密度的影响： 氢键的存在，会使某些物质的密度出现反常，如液态氢键的存在，会使某些物质的密度出现反常，如液态水变为冰，密度会变小。水变为冰，密度会变小。 (3)对物质溶解度的影响：对物质溶解度的影响： 如如NH3极易溶于水，甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与极易溶于水，甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与水混溶，就是因为它们与水形成了分子间氢键的原因。水混溶，就是因为它们与水形成了分子间氢键的原因。 (4)氢键对物质结构的影响：氢键对物质结构的影响： 氢键的存在使一些物质具有一些特殊结构，如冰晶体氢键的存在使一些物质具有一些特殊结构，如冰晶体的孔穴结构等。的孔穴结构等。 例例1下列叙述正确的是下列叙述正确的是() AF2，Cl2，Br2，I2单质的熔点依次升高，与分子间单质的熔点依次升高，与分子间范德华力大小有关范德华力大小有关 BH2S的相对分子质量比的相对分子质量比H2O的大，其沸点比水的高的大，其沸点比水的高 C稀有气体的化学性质比较稳定，是因为其键能很大稀有气体的化学性质比较稳定，是因为其键能很大 D干冰汽化时破坏了共价键干冰汽化时破坏了共价键 解析解析本题主要考查范德华力、氢键、共价键对物质本题主要考查范德华力、氢键、共价键对物质性质的影响。性质的影响。A项，从项，从F2I2，相对分子质量增大，范德华，相对分子质量增大，范德华力增大，熔、沸点升高。力增大，熔、沸点升高。B项，项，H2O分子之间有氢键，其沸分子之间有氢键，其沸点高于点高于H2S。C项，稀有气体分子为单原子分子，分子之间无项，稀有气体分子为单原子分子，分子之间无化学键，其化学性质稳定是因为原子的最外层为化学键，其化学性质稳定是因为原子的最外层为8电子稳定电子稳定结构结构(He为为2个个)。D项，干冰汽化破坏的是范德华力，并未破项，干冰汽化破坏的是范德华力，并未破坏共价键。坏共价键。 答案答案A (1)分子间作用力比化学键弱得多，它主要影响物质的熔分子间作用力比化学键弱得多，它主要影响物质的熔点、沸点、溶解性等物理性质，而化学键主要影响物质的化点、沸点、溶解性等物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质。学性质。 (2)分子间作用力存在于由共价键形成的多数共价化合物分子间作用力存在于由共价键形成的多数共价化合物分子和绝大多数非金属单质分子之间及稀有气体分子之间。分子和绝大多数非金属单质分子之间及稀有气体分子之间。 1组成和结构特点组成和结构特点 典型分子晶体是指有限数目的原子以共价键结合成分子典型分子晶体是指有限数目的原子以共价键结合成分子后，这些分子再以分子间作用力结合成晶体。分子之间若只后，这些分子再以分子间作用力结合成晶体。分子之间若只存在范德华力其相互作用不具有方向性，因此分子晶体中分存在范德华力其相互作用不具有方向性，因此分子晶体中分子在堆积排列时采取紧密堆积方式。但分子的形状、分子的子在堆积排列时采取紧密堆积方式。但分子的形状、分子的极性以及分子间是否存在具有方向性的氢键等影响分子的堆极性以及分子间是否存在具有方向性的氢键等影响分子的堆积方式和结构型式，如碘晶体的晶胞是一个长方体形，干冰积方式和结构型式，如碘晶体的晶胞是一个长方体形，干冰的晶胞是立方体形。的晶胞是立方体形。 2物理性质物理性质 因为分子晶体是通过分子间作用力结合构成的，分因为分子晶体是通过分子间作用力结合构成的，分子间作用力较弱，所以分子晶体的熔、沸点通常较低，子间作用力较弱，所以分子晶体的熔、沸点通常较低，硬度较小。硬度较小。 3物理性质的变化规律物理性质的变化规律 (1)对于组成和结构相似、晶体中不含氢键的物质来说，对于组成和结构相似、晶体中不含氢键的物质来说，随着相对分子质量的增大，范德华力增大，熔、沸点升高。随着相对分子质量的增大，范德华力增大，熔、沸点升高。如卤素单质、四卤化碳、稀有气体等。如卤素单质、四卤化碳、稀有气体等。 (2)同分异构体中，支链越多，熔、沸点越低。如沸点：同分异构体中，支链越多，熔、沸点越低。如沸点：正戊烷正戊烷异戊烷异戊烷新戊烷。芳香烃及其衍生物的同分异构体新戊烷。芳香烃及其衍生物的同分异构体熔、沸点一般按照熔、沸点一般按照“邻位邻位间位间位对位对位”的顺序。的顺序。 4易形成分子晶体的物质易形成分子晶体的物质 (1)所有非金属氢化物，如水、硫化氢、氨、过氧化氢、所有非金属氢化物，如水、硫化氢、氨、过氧化氢、甲烷等。甲烷等。 (2)部分非金属单质，如卤素部分非金属单质，如卤素X2、碘、氧气、硫、碘、氧气、硫(S8)、氮气、氮气(N2)、白磷、白磷(P4)、C60等。等。 (3)部分非金属氧化物，如部分非金属氧化物，如CO2、SO2、SO3、P4O6、P4O10等。等。 (4)几乎所有的酸，如几乎所有的酸，如H2SO4、HNO3、H3PO4、H2SiO3、H2SO3等。等。 (5)绝大多数有机物，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。绝大多数有机物，如苯、乙醇、乙酸、葡萄糖等。 例例2下列属于分子晶体性质的是下列属于分子晶体性质的是()A熔点熔点1070，易溶于水，水溶液能导电，易溶于水，水溶液能导电B能溶于能溶于CS2，熔点，熔点112.8，沸点，沸点444.6C熔点熔点1400，可做半导体材料，难溶于水，可做半导体材料，难溶于水D熔点熔点97.81，质软，导电，密度，质软，导电，密度0.97 gcm3 解析解析分子晶体的主要性质有：熔、沸点低，硬度小，分子晶体的主要性质有：熔、沸点低，硬度小，极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂，极性分子易溶于极性溶剂，非极性分子易溶于非极性溶剂，晶体固态和熔化时均不导电。晶体固态和熔化时均不导电。 答案答案B晶体中的晶体中的“一定一定”辨析辨析 (1)分子晶体中一定存在化学键，反例：稀有气体中没有分子晶体中一定存在化学键，反例：稀有气体中没有化学键。化学键。 (2)共价化合物中一定不存在非极性键。反例：共价化合物中一定不存在非极性键。反例：C2H6、H2O2等。等。 (3)离子化合物中一定不存在非极性共价键。反例：离子化合物中一定不存在非极性共价键。反例：Na2O2等。等。 (4)晶体中有阳离子就一定有阴离子。反例：金属晶体。晶体中有阳离子就一定有阴离子。反例：金属晶体。 类类型型项目项目离子晶体离子晶体原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体构成晶体构成晶体的微粒的微粒阴、阳离阴、阳离子子原子原子分子分子金属阳离子金属阳离子和自由电子和自由电子微粒间微粒间的作用的作用离子键离子键共价键共价键分子间作用分子间作用力力(范德华范德华力或氢键力或氢键)金属离子和金属离子和自由电子之自由电子之间的强烈相间的强烈相互作用互作用 类型类型项目项目离子晶体离子晶体原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体确定作用确定作用力强弱的力强弱的一般判断一般判断方法方法离子电荷、离子电荷、半径半径键长键长(原子原子半径半径)组成结构组成结构相似时，相似时，比较相对比较相对分子质量分子质量离子半径、价离子半径、价电子数电子数熔沸点熔沸点较高较高高高低低差别较大差别较大(汞汞常温下为液态，常温下为液态，钨熔点为钨熔点为3410) 类型类型项目项目离子晶体离子晶体原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体硬度硬度略硬而脆略硬而脆大大较小较小差别较大差别较大导热和导热和导电性导电性不良导体不良导体(熔熔化后或溶于化后或溶于水导电水导电)不良导体不良导体(个别为个别为半导体半导体)不良导体不良导体(部部分溶于水发生分溶于水发生电离后导电电离后导电)良导体良导体 类类型型项目项目离子晶体离子晶体原子晶体原子晶体分子晶体分子晶体金属晶体金属晶体溶解性溶解性多数易溶多数易溶一般不溶一般不溶相似相溶相似相溶一般不溶于一般不溶于水，少数与水，少数与水反应水反应机械加机械加工性工性不良不良不良不良不良不良优良优良延展性延展性差差差差差差优良优良 例例3在解释下列物质变化规律与物质结构间因果在解释下列物质变化规律与物质结构间因果关系时，与化学键的强弱无关的变化规律是关系时，与化学键的强弱无关的变化规律是() A钠、镁、铝的熔、沸点逐渐升高，硬度逐渐增大钠、镁、铝的熔、沸点逐渐升高，硬度逐渐增大 B金刚石的硬度大于晶体硅，熔点高于晶体硅金刚石的硬度大于晶体硅，熔点高于晶体硅 CKF、KCl、KBr、KI的熔点依次降低的熔点依次降低 DCF4、SiF4、GeF4、SnF4的熔、沸点逐渐升高的熔、沸点逐渐升高 解析解析钠、镁、铝的熔、沸点逐渐升高，硬度逐渐增钠、镁、铝的熔、沸点逐渐升高，硬度逐渐增大，是因为它们中的金属键逐渐增强，与化学键的强弱有关；大，是因为它们中的金属键逐渐增强，与化学键的强弱有关；金刚石的硬度大于晶体硅，熔点高于晶体硅，是因为金刚石的硬度大于晶体硅，熔点高于晶体硅，是因为CC键键的键能比的键能比SiSi键的大，键的大，CC键的键长比键的键长比SiSi键的短，也键的短，也与化学键的强弱有关；与化学键的强弱有关；KF、KCl、KBr、KI的熔点依次降低，的熔点依次降低，是由于它们中的离子键的强度逐渐减弱，同样是由于化学键是由于它们中的离子键的强度逐渐减弱，同样是由于化学键的强弱造成的；只有的强弱造成的；只有CF4、SiF4、GeF4、SnF4的熔、沸点逐的熔、沸点逐渐升高，是因为范德华力随相对分子质量的增大而增大导致渐升高，是因为范德华力随相对分子质量的增大而增大导致的，与化学键无关。的，与化学键无关。 答案答案D (1)金属晶体的熔、沸点与金属键的强弱有关，金属键金属晶体的熔、沸点与金属键的强弱有关，金属键的强弱与金属元素的原子半径、单位体积内自由电子数目的强弱与金属元素的原子半径、单位体积内自由电子数目有关；原子晶体的熔、沸点与共价键的强弱有关，共价键有关；原子晶体的熔、沸点与共价键的强弱有关，共价键的强弱与成键原子的半径和共用电子对的数目有关；离子的强弱与成键原子的半径和共用电子对的数目有关；离子晶体的熔、沸点与离子键的强弱有关，离子键的强弱与离晶体的熔、沸点与离子键的强弱有关，离子键的强弱与离子的半径、离子的电荷数有关；分子晶体的熔、沸点与分子的半径、离子的电荷数有关；分子晶体的熔、沸点与分子间作用力的强弱有关，分子间作用力与分子结构、相对子间作用力的强弱有关，分子间作用力与分子结构、相对分子质量和分子中电荷分布情况有关。分子质量和分子中电荷分布情况有关。 (2)不同晶体类型的熔、沸点一般为：原子晶体不同晶体类型的熔、沸点一般为：原子晶体离子离子晶体晶体分子晶体，金属晶体的熔、沸点有的很高分子晶体，金属晶体的熔、沸点有的很高(如钨如钨)，有的很低有的很低(如汞如汞)。 (1)范德华力普遍存在于分子之间；一般说来，组成范德华力普遍存在于分子之间；一般说来，组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点通常越高。物质的熔、沸点通常越高。 (2)氢键氢键XHY的形成条件是，的形成条件是，X、Y的电负性大、的电负性大、半径小。半径小。 (3)分子间氢键使物质的熔、沸点升高，分子内氢键分子间氢键使物质的熔、沸点升高，分子内氢键使物质的熔、沸点降低；溶质与溶剂分子间形成氢键时，使物质的熔、沸点降低；溶质与溶剂分子间形成氢键时，物质的溶解度增大。物质的溶解度增大。 (4)分子晶体是分子间通过分子间作用力分子晶体是分子间通过分子间作用力(范德华范德华力或氢键力或氢键)构成的晶体，其熔、沸点较低，硬度小，熔构成的晶体，其熔、沸点较低，硬度小，熔融状态不导电。融状态不导电。 (5)干冰晶体是面心立方晶胞，配位数是干冰晶体是面心立方晶胞，配位数是12。