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第四单元分子间作用力分子晶体第四单元分子间作用力分子晶体专题专题3 微粒间作用力与物质性质微粒间作用力与物质性质课程标准课程标准1了解范德华力的类型，把握范德华力大小了解范德华力的类型，把握范德华力大小 与物质与物质 物物 理理性质之间的辩证关系。性质之间的辩证关系。2初步认识影响范德华力的主要因素，学会辩初步认识影响范德华力的主要因素，学会辩 证的证的 质质 量量分析法。分析法。3理解氢键的本质，能分析氢键的强弱，认识氢理解氢键的本质，能分析氢键的强弱，认识氢 键的键的 重重要性。要性。4加深对分子晶体有关知识的认识和应用。加深对分子晶体有关知识的认识和应用。专题专题3 微粒间作用力与物质性质微粒间作用力与物质性质一、范德华力一、范德华力1共价分子之间存在着某种作用力，能够把它们的分子聚集共价分子之间存在着某种作用力，能够把它们的分子聚集在一起，这种作用力叫做在一起，这种作用力叫做_，范德，范德华力和氢键是两种常见的分子间作用力，其实质是一种华力和氢键是两种常见的分子间作用力，其实质是一种_，比化学键，比化学键_得多。得多。2范德华力范德华力_饱和性和方向性。饱和性和方向性。3对于组成与结构相似的分子，其范德华力一般随相对分子对于组成与结构相似的分子，其范德华力一般随相对分子质量的增大而质量的增大而_，对应物质的熔、沸点也逐渐，对应物质的熔、沸点也逐渐_。分子间作用力分子间作用力静电作用静电作用弱弱没有没有增大增大升高升高1CO2 和和CS2 结构和组成相似，为什么常温下结构和组成相似，为什么常温下CO2 是气是气体、体、CS2 是液体？是液体？提示：提示：因为因为CS2比比CO2 相对分子质量大，所以分子间范德华相对分子质量大，所以分子间范德华力也大，使力也大，使CS2 沸点升高，常温下呈液态。沸点升高，常温下呈液态。二、氢键的形成二、氢键的形成1. 一个水分子中相对显正电性的氢原子，能与另一个水一个水分子中相对显正电性的氢原子，能与另一个水 分分 子中相对显负电性的氧原子的孤电子对接近并产生相互作用子中相对显负电性的氧原子的孤电子对接近并产生相互作用,这种相互作用叫做氢键。氢键比化学键这种相互作用叫做氢键。氢键比化学键_，但，但比范德华力比范德华力_。氢键通常用。氢键通常用XHY表示，其表示，其中中X和和Y表示电负性表示电负性_而原子半径而原子半径_的的非金属原子。非金属原子。2氢键氢键_方向性和饱和性。方向性和饱和性。3分子间氢键使物质的熔、沸点分子间氢键使物质的熔、沸点_，溶解度，溶解度_，而分子内氢键使物质的熔、沸点，而分子内氢键使物质的熔、沸点_。弱弱强强大大小小具有具有升高升高增大增大降低降低2相对分子质量越大的物质，其熔、沸点越高吗？相对分子质量越大的物质，其熔、沸点越高吗？提示：提示：不正确，对于分子晶体，若分子中不含有氢键，且结不正确，对于分子晶体，若分子中不含有氢键，且结构相似的物质，才具有这一性质。构相似的物质，才具有这一性质。三、分子晶体三、分子晶体1分子通过分子通过_构成的固态物质叫构成的固态物质叫做分子晶体。做分子晶体。2分子晶体一般硬度分子晶体一般硬度_，熔点和沸点，熔点和沸点_。3多数非金属单质、非金属元素组成的化合物以及绝大多数多数非金属单质、非金属元素组成的化合物以及绝大多数有机化合物形成的晶体都属于分子晶体。有机化合物形成的晶体都属于分子晶体。分子间作用力分子间作用力较小较小较低较低3所有分子晶体中都存在化学键吗？所有分子晶体中都存在化学键吗？提示：提示：不一定，如稀有气体是单原子分子，其晶体中不含化不一定，如稀有气体是单原子分子，其晶体中不含化学键。学键。1固体乙醇晶体中不存在的作用力是固体乙醇晶体中不存在的作用力是()A极性键极性键 B非极性键非极性键C离子键离子键 D氢键氢键解析：固体乙醇晶体是乙醇分子通过分子间作用力结合的解析：固体乙醇晶体是乙醇分子通过分子间作用力结合的,在在乙醇分子里有乙醇分子里有CC之间的非极性键，之间的非极性键，CH、CO、O H之间的极性键，在分子之间还有之间的极性键，在分子之间还有O和和H原子产生的氢键，没有原子产生的氢键，没有离子键。离子键。C2下列氢键中最强的是下列氢键中最强的是()ASHO BNHNCFHF DCHN解析：解析：XHY中，中，X、Y原子的电负性越大原子的电负性越大,原子半径越小原子半径越小,形成的氢键越强。形成的氢键越强。S、O、N、F、C中，中，F的电负性最大的电负性最大,原子原子半径最小，故半径最小，故C中氢键最强。中氢键最强。C3共价键、离子键和范德华力是构成物质时粒子间的不同作共价键、离子键和范德华力是构成物质时粒子间的不同作用。下列物质中，只含有上述一种作用的是用。下列物质中，只含有上述一种作用的是()A干冰干冰 B氯化钠氯化钠C氢氧化钠氢氧化钠 D碘碘解析：干冰中有共价键和范德华力两种作用；氯化钠中只有解析：干冰中有共价键和范德华力两种作用；氯化钠中只有离子键一种作用；氢氧化钠晶体中有离子键和共价键两种作离子键一种作用；氢氧化钠晶体中有离子键和共价键两种作用；碘晶体中有共价键和范德华力两种作用。用；碘晶体中有共价键和范德华力两种作用。B4. (2014高考江苏卷高考江苏卷)水是生命之源，水是生命之源，2014年我国科学家首年我国科学家首次拍摄到水分子团簇的空间取向图像，模型如图。下列关于次拍摄到水分子团簇的空间取向图像，模型如图。下列关于水的说法正确的是水的说法正确的是()A水是弱电解质水是弱电解质B可燃冰是可以燃烧的水可燃冰是可以燃烧的水C氢氧两种元素只能组成水氢氧两种元素只能组成水D0 时冰的密度比液态水的密度大时冰的密度比液态水的密度大探究导引探究导引1F、Cl、Br均位于第均位于第A族元素，族元素，HF和和HBr的沸点的沸点均比均比HCl高，原因是什么？高，原因是什么？提示：提示： HBr的相对分子质量比的相对分子质量比HCl大，则大，则HBr的范的范 德华德华 力力 比比HCl大，所以大，所以HBr的沸点比的沸点比HCl高；高；HF分子间存在氢分子间存在氢 键，键， 所所以其沸点比同族的其他元素形成的氢化物沸点高。以其沸点比同族的其他元素形成的氢化物沸点高。范德华力与氢键范德华力与氢键探究导引探究导引2磷酸与硫酸的相对分子质量都是磷酸与硫酸的相对分子质量都是98，为什么磷，为什么磷酸在常温下是固体酸在常温下是固体(熔点为熔点为43.3 )，硫酸在常温下是液体？，硫酸在常温下是液体？提示：提示：分析两者的结构，磷酸分子中有三个羟基，硫酸分析两者的结构，磷酸分子中有三个羟基，硫酸 分分 子子中有两个羟基中有两个羟基,由此可知磷酸分子间氢键的数目比硫酸分子间由此可知磷酸分子间氢键的数目比硫酸分子间氢键的数目多，氢键的数目越多，分子间的作用力就越大氢键的数目多，氢键的数目越多，分子间的作用力就越大,从从而导致磷酸的熔点比硫酸的高。而导致磷酸的熔点比硫酸的高。化学键、范德华力和氢键的对比化学键、范德华力和氢键的对比相互相互作用作用化学键化学键范德华力范德华力氢键氢键定义定义分子内或晶体分子内或晶体中，相邻两个中，相邻两个或多个原子之或多个原子之间的强烈的相间的强烈的相互作用互作用物质的分子之物质的分子之间存在的微弱间存在的微弱的相互作用的相互作用少数具有特殊组成的分子少数具有特殊组成的分子(如如N、O、F的氢化物等的氢化物等)之间存在的比分子间作用之间存在的比分子间作用力稍强的相互作用力稍强的相互作用能量能量键能一般在键能一般在120800 kJ/mol约几个到数十约几个到数十个个kJ/mol约数十个约数十个kJ/mol(比分子比分子间作用力大间作用力大)对性对性质的质的影响影响主要影响分子主要影响分子的化学性质的化学性质主要影响物质主要影响物质的物理性质的物理性质主要影响该类物质的熔点、主要影响该类物质的熔点、沸点、密度等物理性质沸点、密度等物理性质1有五组由同族元素形成的物质，在有五组由同族元素形成的物质，在101.3 kPa时测得它们时测得它们的沸点的沸点()数据如下表所示：数据如下表所示：对于表中内容，下列各项中的判断正确的是对于表中内容，下列各项中的判断正确的是()A表中各行中物质均为分子，且从左到右沸点均逐渐升高表中各行中物质均为分子，且从左到右沸点均逐渐升高B第第行物质均有氧化性；第行物质均有氧化性；第行物质对应的水溶液均是强行物质对应的水溶液均是强酸酸C第第行中各化合物的稳定性顺序为行中各化合物的稳定性顺序为H2OH2SH2SeH2TeD上表中物质上表中物质HF和和H2O，由于氢键的影响使它们的分子特，由于氢键的影响使它们的分子特别稳定别稳定解析：选解析：选C。上表中。上表中、行的第一种物质的沸点行的第一种物质的沸点 在同在同 一一 行中均最高，因为在行中均最高，因为在HF分子间、分子间、H2O分子间均存在氢键，增分子间均存在氢键，增 大了分子间作用力。第大了分子间作用力。第行物质为卤素单质，均具有氧化性行物质为卤素单质，均具有氧化性,第第行物质为卤化氢，对应的水溶液中除行物质为卤化氢，对应的水溶液中除HF是弱酸外，其余是弱酸外，其余均为强酸。第均为强酸。第行物质为氧族元素的氢化物，其共价键逐渐行物质为氧族元素的氢化物，其共价键逐渐 减弱，所以稳定性逐渐减弱。减弱，所以稳定性逐渐减弱。D选项中，氢键只能选项中，氢键只能 影响物影响物 质质 的物理性质的物理性质,如熔沸点、溶解性等，不影响物质的化学性质如熔沸点、溶解性等，不影响物质的化学性质,如如分子的稳定性与氢键无关。分子的稳定性与氢键无关。探究导引探究导引1CO2和和SiO2是两种组成相似的共价化合物，但两是两种组成相似的共价化合物，但两者的物理性质却相差很大，其原因是什么呢？者的物理性质却相差很大，其原因是什么呢？ 提示：提示： CO2和和SiO2在固态时的晶体类型不同，在固态时的晶体类型不同，CO2是分是分 子子 晶体，构成晶体的微粒间以微弱的范德华力相结合，而晶体，构成晶体的微粒间以微弱的范德华力相结合，而SiO2 是原子晶体，构成晶体的微粒间以共价键相结合成空间网状是原子晶体，构成晶体的微粒间以共价键相结合成空间网状 结构，由于共价键比范德华力要强得多，所以结构，由于共价键比范德华力要强得多，所以SiO2的熔、沸的熔、沸 点和硬度比点和硬度比CO2要高得多。要高得多。分子晶体分子晶体探究导引探究导引2 下图下图(左左)为为CO2的晶胞图，下图的晶胞图，下图(右右)为该为该 晶胞晶胞 的的 简化图，请分析一个简化图，请分析一个CO2晶胞中含有多少个晶胞中含有多少个CO2分子？分子？ 最最 近的近的CO2有多少个？有多少个？1分子晶体的性质与分子间作用力强弱相关。由于分子分子晶体的性质与分子间作用力强弱相关。由于分子 间间作用力一般很弱作用力一般很弱,因而分子晶体具有硬度小，熔、沸点低因而分子晶体具有硬度小，熔、沸点低 ,易易挥发，不导电等特点。晶体的熔、沸点越高表挥发，不导电等特点。晶体的熔、沸点越高表 明分子明分子 间间 作作用力越大。用力越大。2分子汽化时，只破坏分子间作用力，不破坏分子内的分子汽化时，只破坏分子间作用力，不破坏分子内的 共共价键。价键。2根据下表给出的几种物质的熔、沸点数据，判断下列有关根据下表给出的几种物质的熔、沸点数据，判断下列有关说法中错误的是说法中错误的是()A.SiCl4是分子晶体是分子晶体B单质单质B可能是原子晶体可能是原子晶体CAlCl3不能升华不能升华DNaCl的键的强度比的键的强度比MgCl2大大NaClMgCl2AlCl3SiCl4单质单质B熔点熔点/810710180682 300沸点沸点/1 4651 418160572 500解析：选解析：选C。由表中所给熔、沸点数据可知。由表中所给熔、沸点数据可知SiCl4最低，最低， 应应 为为分子晶体；单质分子晶体；单质B的熔、沸点最高，因此为原子晶体；的熔、沸点最高，因此为原子晶体；AlCl3的沸点低于熔点，故可升华的沸点低于熔点，故可升华;NaCl的熔点高于的熔点高于MgCl2的的 熔熔 点点,表明表明NaCl键键 断断 裂裂 较较MgCl难，难， 所以所以 Na Cl的键的键 强强 度度 比比MgCl2大。大。 在下列各物质中，属于分子晶体且分子间存在范德在下列各物质中，属于分子晶体且分子间存在范德华力和氢键，分子内只含极性共价键的是华力和氢键，分子内只含极性共价键的是()ACO2 BH2OCHCl DNH4Cl 思路点拨思路点拨这是一类归属性选择题，重要的是审这是一类归属性选择题，重要的是审 题中题中 对对 各各物质、各条件仔细辨别，不能漏掉有关条件。如本题第一物质、各条件仔细辨别，不能漏掉有关条件。如本题第一 个个条件是条件是“属于分子晶体属于分子晶体”，选项物质中，选项物质中NH4Cl不符；第二个不符；第二个 条条件是件是“分子间存在范德华力和氢键分子间存在范德华力和氢键”，范德华力都存在，关，范德华力都存在，关 键键是氢键，只有是氢键，只有B项项H2O符合。最后条件是符合。最后条件是“分子内只含极性分子内只含极性 共共价键价键”，H2O符合。符合。分子间作用力分子间作用力答案答案B规律方法规律方法只有分子晶体才存在分子，分子晶体中肯定只有分子晶体才存在分子，分子晶体中肯定 存存在范德华力，氢键存在于在范德华力，氢键存在于N、O、F等电负性较大的原子与等电负性较大的原子与H原子之间。原子之间。 如图为某晶体中分子间形成氢键的结构模型，大球如图为某晶体中分子间形成氢键的结构模型，大球代表代表O，小球代表，小球代表H。下列有关说法中正确的是。下列有关说法中正确的是()A该晶体具有空间网状结构，所以该晶体具有空间网状结构，所以不是分子晶体不是分子晶体B1 mol该晶体中含有该晶体中含有46.021023个氢键个氢键C该晶体受热融化时，分子之间的该晶体受热融化时，分子之间的空隙将增大空隙将增大D该晶体中每个分子与另外四个分子形成四面体结构该晶体中每个分子与另外四个分子形成四面体结构 分子晶体分子晶体思路点拨思路点拨一般分子晶体和原子晶体均是由非金一般分子晶体和原子晶体均是由非金 属元属元 素素 组组成的成的,但是两者的性质却截然不同但是两者的性质却截然不同,如熔、沸点，硬度等。不含如熔、沸点，硬度等。不含有氢键的分子晶体有氢键的分子晶体,其范德华力是没有方向性的其范德华力是没有方向性的,故结故结 构构 较为较为紧密是由于氢键有方向性，此题中的冰结构为空间四紧密是由于氢键有方向性，此题中的冰结构为空间四 面面 体体,貌似原子晶体，所以判断两者不能仅从结构上看。貌似原子晶体，所以判断两者不能仅从结构上看。解析解析由图可知该晶体是冰由图可知该晶体是冰(H2O)，属于分子晶体。晶体，属于分子晶体。晶体 中中每个水分子与另外每个水分子与另外4个水分子形成个水分子形成4个氢键，即个氢键，即1 mol晶体冰晶体冰中含有中含有2 mol氢键，也就是氢键，也就是26.021023个氢键。尽管氢键比个氢键。尽管氢键比共价键弱得多，不属于化学键，却和共价键一样具有方向性共价键弱得多，不属于化学键，却和共价键一样具有方向性,从而从而1个水分子与另外个水分子与另外4个水分子形成了四面体结构。这种结个水分子形成了四面体结构。这种结 构存在较大的空隙，空间利用率不高，当晶体受热熔化时，构存在较大的空隙，空间利用率不高，当晶体受热熔化时， 热运动使冰的结构解体，水分子间的空隙变小，密度增大。热运动使冰的结构解体，水分子间的空隙变小，密度增大。答案答案D规律方法规律方法分子晶体中分子间以范德华力相结合，分子晶体中分子间以范德华力相结合， 其其 作作 用用力很弱，如加热可以破坏范德华力，故分子晶体一般具有力很弱，如加热可以破坏范德华力，故分子晶体一般具有 较较低的熔、沸点。再如给分子晶体一定的作用力，分子晶体低的熔、沸点。再如给分子晶体一定的作用力，分子晶体 会会被击碎，从而也说明了范德华力作用力很小，易被破坏，被击碎，从而也说明了范德华力作用力很小，易被破坏， 分分子晶体的硬度一般也较小。子晶体的硬度一般也较小。
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