高考化学 专题3 第四单元 分子间作用力 分子晶体 苏教版选修3

欢迎进入化学课堂 第四单元分子间作用力分子晶体 课程标准导航1 了解范德华力的类型 把握范德华力大小与物质物理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 学会辩证的质量分析法 3 理解氢键的本质 能分析氢键的强弱 认识氢键的重要性 4 加深对分子晶体有关知识的认识和应用 自主学习一 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在一起 这种作用力叫做 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 比化学键 分子间作用力 静电作用 弱 2 范德华力 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质量的增大而 对应物质的熔 沸点也逐渐 没有 增大 升高 想一想1 CO2和CS2结构和组成相似 为什么常温下CO2是气体 CS2是液体 提示 因为CS2比CO2相对分子质量大 所以分子间范德华力也大 使CS2沸点升高 常温下呈液态 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 这种相互作用叫做氢键 氢键比化学键 但比范德华力 氢键通常用X H Y表示 其中X和Y表示电负性 而原子半径 的非金属原子 弱 强 大 小 2 氢键 方向性和饱和性 3 分子间氢键使物质的熔 沸点 溶解度 而分子内氢键使物质的熔 沸点 具有 升高 增大 降低 想一想2 相对分子质量越大的物质 其熔 沸点越高吗 提示 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 三 分子晶体1 分子通过 构成的固态物质叫做分子晶体 2 分子晶体一般硬度 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有机化合物形成的晶体都属于分子晶体 分子间作用力 较小 较低 想一想3 所有分子晶体中都存在化学键吗 提示 不一定 如稀有气体是单原子分子 其晶体中不含化学键 自主体验1 固体乙醇晶体中不存在的作用力是 A 极性键B 非极性键C 离子键D 氢键解析 选C 固体乙醇晶体是乙醇分子通过分子间作用力结合的 在乙醇分子里有C C之间的非极性键 C H C O O H之间的极性键 在分子之间还有O和H原子产生的氢键 没有离子键 2 下列氢键中最强的是 A S H OB N H NC F H FD C H N解析 选C X H Y中 X Y原子的电负性越大 原子半径越小 形成的氢键越强 S O N F C中 F的电负性最大 原子半径最小 故C中氢键最强 3 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 A 干冰B 氯化钠C 氢氧化钠D 碘解析 选B 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用 碘晶体中有共价键和范德华力两种作用 4 下列说法正确的是 A 原子晶体中只存在非极性共价键B 稀有气体形成的晶体属于分子晶体C 干冰升华时 分子内共价键会发生断裂D 金属元素和非金属元素形成的化合物一定是离子化合物 解析 选B 原子晶体中有的只含有非极性共价键 如金刚石 晶体硅 多为单质 也有含极性键的 如SiO2 BN等 A不正确 干冰升华是物理性质中状态的改变 变化的是分子间的距离 分子内的共价键没有断裂 C不正确 D项中常见的反例为AlCl3 由金属和非金属构成的共价化合物 注意由非金属构成的化合物不一定是共价化合物 如铵盐 D不正确 探究导引1F Cl Br均位于第 A族元素 HF和HBr的沸点均比HCl高 原因是什么 提示 HBr的相对分子质量比HCl大 所以HBr的范德华力比HCl大 所以HBr的沸点比HCl高 HF分子间存在氢键 所以其沸点比同族的其他元素形成的氢化物沸点高 探究导引2磷酸与硫酸的相对分子质量都是98 为什么磷酸在常温下是固体 熔点为43 3 硫酸在常温下是液体 提示 分析两者的结构 磷酸分子中有三个羟基 硫酸分子中有两个羟基 由此可知磷酸分子间氢键的数目比硫酸分子间氢键的数目多 氢键的数目越多 分子间的作用力就越大 从而导致磷酸的熔点比硫酸的高 要点归纳化学键 范德华力和氢键的对比 即时应用1 有五组由同族元素形成的物质 在101 3kPa时测得它们的沸点 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 A 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 行物质均有氧化性 第 行物质对应的水溶液均是强酸C 第 行中各化合物的稳定性顺序为H2O H2S H2Se H2Te D 上表中物质HF和H2O 由于氢键的影响使它们的分子特别稳定解析 选C 上表中 行的第一种物质的沸点在同一行中均最高 因为在HF分子间 H2O分子间均存在氢键 增大了分子间作用力 第 行物质为卤素单质 均具有氧化性 第 行物质为卤化氢 对应的水溶液中除HF是弱酸外 其余均为强酸 第 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 D选项中 氢键只能影响物质的物理性质 如熔沸点 溶解性等 不影响物质的化学性质 如分子的稳定性与氢键无关 探究导引1CO2和SiO2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 提示 CO2和SiO2在固态时的晶体类型不同 CO2是分子晶体 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结构 由于共价键比范德华力要强得多 所以SiO2的熔 沸点和硬度比CO2要高得多 探究导引2下图为CO2的晶胞图 请分析一个CO2晶胞中含有多少个CO2分子 最近的CO2有多少个 要点归纳1 分子晶体的性质与分子间作用力强弱相关 由于分子间作用力一般很弱 因而分子晶体具有硬度小 熔 沸点低 易挥发 不导电等特点 晶体的熔 沸点越高表明分子间作用力越大 2 分子汽化时 只破坏分子间作用力 不破坏分子内的共价键 即时应用2 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 A SiCl4是分子晶体B 单质B可能是原子晶体C AlCl3不能升华D NaCl的键的强度比MgCl2大解析 选C 由表中所给熔 沸点数据可知SiCl4最低 应为分子晶体 单质B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 NaCl的熔点高于MgCl2的熔点 表明Na Cl键断裂较Mg Cl难 所以NaCl的键强度比MgCl2大 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 A CO2B H2OC HClD NH4Cl 思路点拨 这是一类归属性选择题 重要的是审题中对各物质 各条件仔细辩别 不能漏掉有关条件 如本题第一个条件是 属于分子晶体 选项物质中NH4Cl不符 第二个条件是 分子间存在范德华力和氢键 范德华力都存在 关键是氢键 只有B项H2O符合 最后条件是 分子内只含极性共价键 H2O符合 答案 B 规律方法 只有分子晶体才存在分子 分子晶体中肯定存在范德华力 氢键存在于N O F等电负性较大的原子与H原子之间 如图为某晶体中分子间形成氢键的结构模型 大球代表O 小球代表H 下列有关说法中正确的是 A 该晶体具有空间网状结构 所以不是分子晶体B 1mol该晶体中含有4 6 02 1023个氢键C 该晶体受热融化时 分子之间的空隙将增大D 该晶体中每个分子与另外四个分子形成四面体结构 思路点拨 一般分子晶体和原子晶体均是由非金属元素组成的 但是两者的性质却截然不同 如熔 沸点 硬度等 不含有氢键的分子晶体 其范德华力是没有方向性的 故结构较为紧密 由于氢键有方向性 此题中的冰结构为空间四面体 貌似原子晶体 所以判断两者不能仅从结构上看 解析 由图可知该晶体是冰 H2O 属于分子晶体 晶体中每个水分子与另外4个水分子形成4个氢键 即1mol晶体冰中含有2mol氢键 也就是2 6 02 1023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 从而1个水分子与另外4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 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 D 规律方法 分子晶体中分子间以范德华力相结合 其作用力很弱 如加热可以破坏范德华力 故分子晶体一般具有较低的熔 沸点 再如给分子晶体一定的作用力 分子晶体会被击碎 从而也说明了范德华力作用力很小 易被破坏 分子晶体的硬度一般也较小 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全