2018-2019版高中化学 专题3 微粒间作用力与物质性质 第四单元 分子间作用力 分子晶体 第1课时学案 苏教版选修3.docx

第四单元分子间作用力分子晶体第1课时分子间作用力学习目标定位1.熟知常见的分子间作用力(范德华力和氢键)的本质及其对物质性质的影响。2.会比较判断范德华力的大小，会分析氢键的形成。一、分子间作用力和范德华力1分子间作用力(1)概念：分子之间都存在的一种相互作用，叫分子间作用力。分子间作用力实质上是一种静电作用，它比化学键弱得多。(2)分类：范德华力和氢键是两种最常见的分子间作用力。2范德华力(1)概念：范德华力是分子之间普遍存在的相互作用力，它使得许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。(2)特点范德华力约比化学键键能小12个数量级，且没有方向性和饱和性。(3)影响因素影响范德华力的因素很多，如分子的大小、分子的空间构型以及分子中电荷分布是否均匀等。对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大。(4)对物质性质的影响范德华力主要影响物质的物理性质，如熔点、沸点、溶解度等，范德华力越大，物质的熔、沸点越高。(1)范德华力普遍存在于固体、液体和气体分子之间，其实质是分子之间的电性作用。(2)范德华力只影响物质的物理性质，与化学性质无关。一般情况下，分子的相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点越高，溶解度越大。例1下列有关范德华力的叙述正确的是()A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B范德华力与化学键的区别是作用力的强弱不同C任何分子间在任意情况下都会产生范德华力D范德华力非常微弱，故破坏范德华力不需要消耗能量答案B例2有下列物质及它们各自的沸点：Cl2：239KO2：90.1KN2：75.1KH2：20.3KI2：454.3KBr2：331.9K(1)据此判断，它们分子间的范德华力由大到小的顺序是_。(2)这一顺序与相对分子质量的大小有何关系？_。答案(1)I2Br2Cl2O2N2H2(2)相对分子质量越大，分子间范德华力越大，沸点越高。按上述顺序相对分子质量逐渐减小，分子间范德华力逐渐减小，物质沸点逐渐减小二、氢键1氢键的概念及表示方法(1)概念：氢键是由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一分子中电负性很大的原子之间的作用力。 (2)表示方法：氢键的通式可用XHY表示。式中X和Y表示F、O、N等，“”表示共价键，“”表示氢键。2氢键的形成条件(1)要有一个与电负性很强的元素X形成强极性键的氢原子，如H2O中的氢原子。(2)要有一个电负性很强，含有孤电子对的原子Y，如H2O中的氧原子。一般来说，能形成氢键的元素有N、O、F。所以氢键一般存在于含NH、HO、HF键的物质中，或有机化合物中的醇类和羧酸类等物质中。3氢键的特征(1) 氢键不是化学键，而是特殊的分子间作用力，其键能比化学键弱，比范德华力强。(2)氢键具有一定的方向性和饱和性XH与Y形成分子间氢键时，氢原子只能与一个Y原子形成氢键，3个原子总是尽可能沿直线分布，这样可使X与Y尽量远离，使两原子间电子云的排斥作用力最小，体系能量最低，形成的氢键最强、最稳定 (如下图)。4氢键的类型(1)分子间氢键，如水中，OHO。(2)分子内氢键，如。5氢键对物质物理性质的影响(1)对物质熔、沸点的影响：分子间存在氢键的物质，物质的熔、沸点明显高，如NH3PH3；同分异构体分子间形成氢键的物质比分子内形成氢键的物质熔、沸点高，如邻羟基苯甲酸氢键范德华力1下列说法中正确的是()A分子间作用力越大，分子越稳定B分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高C相对分子质量越大，其分子间作用力越大D分子间只存在范德华力答案B解析分子间作用力主要影响物质的物理性质，化学键主要影响物质的化学性质，分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高，B正确，A不正确；分子的组成和结构相似时，相对分子质量越大，其分子间作用力越大，C不正确；分子间不只有范德华力，D不正确。2下列关于范德华力影响物质性质的叙述中，正确的是()A范德华力是决定由分子构成的物质的熔、沸点高低的唯一因素B范德华力与物质的性质没有必然的联系C范德华力能够影响物质的化学性质和物理性质D范德华力仅是影响物质部分物理性质的一种因素答案D解析范德华力不能影响物质的化学性质，仅能影响由分子构成的物质的部分物理性质，如熔、沸点及溶解性，并且不是唯一的影响因素。例如氢键也影响物质的物理性质。3下列几种氢键：OHO，NHN，FHF，OHN，其强度由强到弱的排列顺序是()ABCD答案A解析电负性：同周期从左到右，元素的电负性逐渐变大，故电负性：FON，故氢键的强度：FHFOHOOHNNHN，故选A。4下列物质的熔、沸点高低顺序不正确的是()AF2Cl2Br2I2BCF4CCl4CBr4CI4CH2OH2TeH2SeH2SDCH4SiH4GeH4SnH4答案B解析分子的熔、沸点高低由分子间作用力大小决定，分子间作用力越大，熔、沸点越高，反之越低，而相对分子质量和分子的极性越大，分子间作用力就越大，物质的熔、沸点就越高。5(1)甲醛易溶于水的原因是_。(2)沸点：甲醇_(填“”或“”)甲醛；原因是_。(3)为了减缓温室效应，科学家设计反应：CO24H2CH42H2O以减小空气中CO2。若有2molCH4生成，则有_mol键和_mol键断裂。答案(1)甲醛与水分子间形成氢键(2)甲醇分子间有氢键(3)124解析(1)甲醛与水分子间形成氢键，所以甲醛易溶于水。(2)甲醇分子间存在氢键，所以沸点：甲醇大于甲醛。(3)1个CO2和4个H2分子中共含有6个键和2个键，若有2 mol CH4生成，则有12 mol 键和4 mol 键断裂。对点训练题组一范德华力及其对物质性质的影响1以下关于分子间作用力的叙述不正确的是()A是一种较弱的化学键B分子间作用力较弱，破坏它所需能量较少C分子间作用力对物质的熔、沸点有影响D稀有气体原子间存在分子间作用力答案A解析A项，分子间作用力是分子间较弱的作用力，不是化学键，错误；B项，分子间作用力是分子间较弱的作用力，破坏它所需能量较少，正确；C项，分子间作用力影响分子晶体的熔、沸点，正确；D项，稀有气体是单原子分子，原子间的作用力是分子间作用力，正确。2卤素单质从F2到I2，在常温、常压下的聚集状态由气态、液态到固态的原因是()A原子间的化学键键能逐渐减小B范德华力逐渐增大C原子半径逐渐增大D氧化性逐渐减弱答案B解析卤素单质结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大。3下列物质发生状态变化时，克服了范德华力的是()A食盐熔化B晶体硅熔化C碘升华D氢氧化钠熔化答案C解析氯化钠、氢氧化钠均是离子化合物，熔化时离子键断裂，A、D项错误；晶体硅熔化时克服的是共价键，B项错误；碘升华时克服的是范德华力，C项正确。题组二氢键的形成及其对物质性质的影响4下列说法中不正确的是()A氢键是一种分子间作用力，氢键比范德华力强B离子键、氢键、范德华力本质上都是静电作用C只有电负性很强、半径很小的原子(如F、O、N)才能形成氢键D所有含氢元素的化合物中都存在氢键，氢键是一种类似于共价键的化学键答案D解析并不是所有含氢元素的化合物都能形成氢键，氢键一般形成于电负性强的元素(如N、O、F)与氢形成的氢化物的分子之间，或有机化合物中的醇类和羧酸类等物质中。氢键不是化学键，是介于范德华力和化学键之间的特殊作用力，本质上也是一种静电作用。5下列物质中含有氢键，且氢键最强的是()A甲醇BNH3C冰D(HF)n答案D解析氢键可表示为XHY(X、Y可相同也可不同，一般为N、O、F)，当X、Y原子半径越小、电负性越大时，在分子间H与Y产生的静电吸引作用越强，形成的氢键越牢固。6氨气溶于水时，大部分NH3与H2O通过氢键结合形成NH3H2O分子。根据氨水的性质可推知NH3H2O的结构式为()答案B解析从氢键的形成原理上讲，A、B都成立；但从空间构型上讲，由于氨分子是三角锥型，易于提供孤电子对，所以，以B方式结合空间位阻最小，结构最稳定；从事实上讲，依据NH3H2ONHOH，可知答案为B。7下列物质中，分子内和分子间均可形成氢键的是()ANH3BCH2ODC2H5OH答案B解析形成氢键的分子含有NH、HO或HF键。NH3、H2O、CH3CH2OH都能形成氢键但只存在于分子间。B中的OH键与OH键和O键与间可形成分子间氢键，OH键与形成分子内氢键。8比较下列化合物的沸点，前者低于后者的是()A乙醇与氯乙烷B邻羟基苯甲酸()与对羟基苯甲酸()C对羟基苯甲醇()与邻羟基苯甲醇()DH2O与H2Te答案B解析氢键分为两类：存在于分子之间时，称为分子间氢键；存在于分子内部时，称为分子内氢键。同类物质相比，分子内形成氢键的物质的熔、沸点要低于分子间形成氢键的物质的熔、沸点。如邻羟基苯甲酸、邻羟基苯甲醇等容易形成分子内氢键，沸点较低；而对羟基苯甲酸、对羟基苯甲醇则容易形成分子间氢键，沸点较高，所以B选项正确；对于A选项，由于乙醇存在分子间氢键，而氯乙烷不存在氢键，所以乙醇的沸点(78.5 )高于氯乙烷的沸点(12.3 )；同样道理，D选项中，H2O的沸点(100 )高于H2Te的沸点。题组三化学键、氢键、范德华力的比较及应用9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氢键答案C解析固体乙醇晶体是乙醇分子通过分子间作用力结合的，在乙醇分子里有CC之间的非极性键，CH、CO、OH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。10下列物质性质的变化规律与分子间作用力有关的是()AH2S、HCl的热稳定性依次增强B金刚石的熔、沸点高于晶体硅CNaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低DCH4、SiH4、GeH4、SnH4的沸点逐渐升高答案D解析A项，Cl的非金属性大于S，因此H2S、HCl的热稳定性依次增强，与分子间作用力无关，错误；B项，金刚石、晶体硅为原子晶体，熔、沸点取决于共价键的强弱，错误；C项，NaF、NaCl、NaBr、NaI属于离子晶体，离子半径越大，键能越小，熔、沸点越低，错误；D项，CH4、SiH4、GeH4、SnH4相对分子质量逐渐增大，物质的相对分子质量越大，分子间作用力越强，沸点越高，正确。11下列说法正确的是()A冰融化时，分子中HO键发生断裂B随着卤素原子电子层数的增加，卤化物CX4(X为卤素原子)分子间作用力逐渐增大，所以它们的熔、沸点也逐渐升高C由于HO键比HS键牢固，所以水的熔、沸点比H2S的高D在由分子构成的物质中，分子间作用力越大，该物质越稳定答案B解析冰融化时发生物理变化，只破坏H2O分子间的分子间作用力而不破坏化学键，A项错误；结构相似的分子中，物质的熔、沸点与其相对分子质量成正比，所以随着卤素原子电子层数的增加，卤化物CX4的分子间作用力逐渐增大，所以它们相应的熔、沸点也逐渐升高，B项正确；物质的熔、沸点与化学键无关，水的熔、沸点比H2S的高是因为水分子间存在氢键，C项错误；物质的稳定性与化学键有关，与范德华力无关，D项错误。12下列物质的变化过程中有共价键明显被破坏的是()I2升华氯化钠溶于水氯化氢溶于水碳酸氢铵中闻到了刺激性气味ABCD答案D解析碘升华共价键没被破坏；氯化钠溶于水破坏的是离子键；氯化氢溶于水破坏的是极性共价键；碳酸氢铵分解既有离子键被破坏，又有共价键被破坏。综合强化13(1)一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如下图所示)的水合物晶体，其相关参数见下表。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。参数分子分子直径/nm分子与H2O的结合能E/kJmol1CH40.43616.40CO20.51229.91“可燃冰”中分子间存在的两种作用力是_。为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是_。(2)H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，因为_。答案(1)氢键、范德华力CO2的分子直径小于笼状空腔直径，且与H2O的结合能大于CH4(2)H2O与CH3CH2OH之间可以形成氢键解析(1)“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是范德华力和氢键。根据题给数据可知，笼状空腔的直径是0.586 nm，而CO2分子的直径是0.512 nm，笼状空腔直径大于CO2分子的直径，而且CO2与水分子之间的结合能大于CH4，因此可以实现用CO2置换CH4的设想。(2)水可以与乙醇互溶，是因为H2O与CH3CH2OH之间可以形成分子间氢键。14水是自然界中普遍存在的一种物质，也是维持生命活动所必需的一种物质。信息一：水的性质存在许多反常现象，如固态密度小于液态密度使冰浮在水面上，沸点相对较高使水在常温常压下呈液态等。信息二：在20、1个大气压下，水可以结成冰，称为“热冰”(如图)：试根据以上信息回答下列问题：(1)s轨道与s轨道重叠形成的共价键可用符号表示为ss，p轨道以“头碰头”方式重叠形成的共价键可用符号表示为pp，则H2O分子中含有的共价键用符号表示为_。(2)下列物质熔化时，所克服的微粒间的作用与“热冰”熔化时所克服的作用类型完全相同的是_(填字母，下同)。A金刚石B干冰C食盐D固态氨(3)已知：2H2OH3OOH，在OH、H2O、H3O、H2O2中均含有的化学键是_。A极性键B非极性键C配位键D氢键(4)写出短周期元素原子形成的与H3O具有相同电子数和原子数的分子或离子_。(5)水的分解温度远高于其沸点的原因是_。答案(1)sp(2)D(3)A(4)NH3(5)水分解必须破坏OH共价键，而水沸腾只需破坏氢键和分子间作用力15请回答下列问题(1)硅烷(SinH2n2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如下图所示，呈现这种变化关系的原因是_。(2)H2O分子内的OH键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为_。的沸点比的沸点低，原因是_。(3)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)和三甲胺N(CH3)3均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高的多，原因是_。(4)下图中A、B、C、D四条曲线分别表示第A、A、A、A族元素的气态氢化物的沸点，其中表示第A族元素气态氢化物的沸点的曲线是_，表示第A族元素气态氢化物的沸点的曲线是_。同一主族中第3、4、5周期元素的气态氢化物的沸点依次升高，其原因是_。曲线A、B、C中第2周期元素的气态氢化物的沸点显著高于第3周期元素的气态氢化物的沸点，其原因是_。答案(1)硅烷的结构和组成相似，相对分子质量越大，分子间作用力越大，沸点越高(2)OH键氢键范德华力形成的是分子内的氢键，而可形成分子间的氢键，分子间氢键使分子间的作用力增大，沸点升高(3)乙二胺分子间可以形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键(4)AD组成和结构相似，随着相对分子质量的增大，范德华力依次增强，故沸点依次升高分子间存在氢键解析(2)化学键是相邻两个或多个原子之间强烈的相互作用；分子间的范德华力和氢键均属于分子间作用力的范畴，但氢键要强于分子间的范德华力，所以它们从强到弱的顺序依次为OH键、氢键、范德华力。对羟基苯甲醛易形成分子间氢键，邻羟基苯甲醛易形成分子内氢键，分子间氢键使分子间作用力增大，所以对羟基苯甲醛的沸点比邻羟基苯甲醛的高。(4)每个水分子可与其他4个水分子形成氢键，故沸点最高，因此曲线A表示第A族元素气态氢化物的沸点；第A族元素的氢化物都为非极性分子，分子间作用力只有范德华力，不存在氢键，只有曲线D中第2周期元素的气态氢化物中不存在氢键，沸点较低；同一主族中第3、4、5周期元素的气态氢化物中不存在氢键，分子间作用力只有范德华力，组成和结构相似的物质随着相对分子质量的增大，范德华力依次增强，故沸点依次升高；曲线A、B、C中第2周期元素的气态氢化物中存在分子间氢键，所以沸点较高。