苏教版 化学 选修3 专题3第4单元　分子间作用力　分子晶体

欢迎进入化学课堂 第四单元分子间作用力分子晶体 学习目标1 能举例说明化学键和分子间作用力的区别 2 会分析范德华力 氢键对物质性质的影响 3 了解分子晶体的特征 4 能以典型物质为例描述分子晶体结构与性质的关系 课堂互动讲练 探究整合应用 知能优化训练 第四单元 课前自主学案 课前自主学案 一 范德华力与氢键1 分子间作用力 1 概念 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 这种作用力叫做分子间作用力 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 静电作用 弱 2 范德华力的影响因素 影响因素很多 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 3 规律 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 增大 升高 思考感悟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 2 氢键及其对物质性质的影响 1 概念 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 氢键的表示方法 2 形成条件 a 电负性大而原子半径较小的非金属原子 b 与电负性大的元素原子形成强极性键的氢原子 弱 强 X H Y 3 类型 氢键可分为 和 两种类型 4 规律 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 思考感悟2 一个水分子最多可以形成几个氢键 提示 一个水分子有两个氢原子 氧原子上有两对孤电子对 易与其他H2O的氢原子形成氢键 故一个H2O分子最多可形成四个氢键 分子间氢键 分子内氢键 升高 增大 降低 二 分子晶体1 概念 分子间通过 结合成的晶体叫做分子晶体 2 物理性质 分子晶体一般硬度 熔点和沸点 3 常见的分子晶体有绝大多数有机物 所有的酸 大部分非金属单质 大多数酸性氧化物 少数盐的晶体等 分子间作用力 较小 较低 思考感悟3 1 所有分子晶体中都存在化学键吗 2 冰熔化与干冰升华克服的作用力完全相同吗 提示 1 不一定 如稀有气体是单原子分子 其晶体中不含化学键 2 不同 干冰升华只克服范德华力 而冰熔化不仅要克服范德华力外还要克服氢键 解析 选D 只有非金属性很强的元素与氢元素形成的强极性共价键之间才可能形成氢键 C H键不是强极性共价键 故选D 2 下列现象与化学键有关的是 A F2 Cl2 Br2 I2单质的熔点依次升高B H2O的沸点远高于H2S的沸点C H2O在高温下也难分解D 干冰升华解析 选C A B D与范德华力或氢键有关 与化学键无关 只有C项中由于H O键键能很大 在较高温度下也难断裂 所以H2O分子很稳定 与共价键有关 解析 选D 原子晶体的硬度通常都比分子晶体大 分子晶体熔融或晶体时不导电 但有的溶于水能导电 如H2SO4等 干冰属于分子晶体 课堂互动讲练 1 化学键与分子间作用力的比较 2 影响范德华力的因素主要有分子的大小 分子的空间构型以及分子内电荷分布是否均匀等 对组成和结构相似的分子 其分子间作用力一般随着相对分子质量的增大而增大 3 范德华力对物质物理性质的影响 1 对物质熔 沸点的影响 组成和结构相似的物质 相对分子质量越大 分子间作用力越大 破坏这种作用力所需能量越高 反之越低 而相对分子质量越大 分子的极性越大 熔 沸点越高 如I2 Br2 Cl2 F2 O2 N2 HI HBr HCl 组成和结构不相似的物质 一般分子极性越大 其熔 沸点就越高 如熔 沸点CO N2 在同分异构体中 一般来说 支链数越多 熔 沸点越低 如沸点 正戊烷 异戊烷 新戊烷 2 对物质溶解性的影响 影响固体溶解度的因素主要是温度 影响气体溶解度的因素主要是温度和压强 对于极性分子 一般易溶于极性分子构成的溶剂 难溶于非极性分子构成的溶剂 非极性分子构成的溶质易溶于非极性分子构成的溶剂 难溶于极性分子构成的溶剂 这个经验规律叫 相似相溶规则 其实质是由范德华力的大小决定的 同是非极性分子 相对分子质量越大 溶解度越大 在273K 101kPa时 氧气在水中的溶解度 0 049cm3 L 1 比N2在水中的溶解度 0 024cm3 L 1 大 特别提醒 对分子晶体来说 沸点高的物质分子间的范德华力必然大 溶质分子在溶剂分子里的溶解度大 溶质分子与溶剂分子之间的范德华力必然大 2011年扬州高二检测 下列物质的熔 沸点高低顺序正确的是 双选 A F2 Cl2 Br2 I2B CF4 CCl4 CBr4 CI4C HF HCl HBr HID CH4 SiH4 GeH4 SnH4 解析 选项中各物质的熔 沸点高低由范德华力的大小决定 范德华力越大 熔 沸点越高 反之越低 而相对分子质量越大 分子的极性越大 范德华力也就越大 物质的熔 沸点就越高 A项中卤素单质随相对分子质量的增大 范德华力逐渐增大 熔 沸点升高 A项正确 B项恰好相反 B项错误 C项中虽然四种物质的相对分子质量增大 但是HF分子中存在氢键 故HF的熔 沸点是最高的 C项不正确 D项正确 答案 AD 变式训练1下列物质性质的变化规律与分子间作用力有关的是 A HF HCl HBr HI的热稳定性依次减弱B 金刚石的硬度大于硅 其熔 沸点也高于硅C NaF NaCl NaBr NaI的熔点依次降低D F2 Cl2 Br2 I2的沸点依次升高 解析 选D A中因为r F r Cl r Br r I 其共价键减弱 B中r C r Si 共价键逐渐减弱 C中r F r Cl r Br r I 离子键依次减弱 D中都是分子晶体 组成和结构也相似 分子量越大 分子间作用力越强 沸点越高 1 形成条件原子半径较小 非金属性很强的原子X N O F 与H原子形成强极性共价键 该分子中的氢原子与另一个分子中的原子半径较小 非金属性很强的原子Y N O F 在分子间产生的较强静电作用叫氢键 2 表示方法X H Y X Y可相同也可不同 一般为N O F 3 氢键对物质性质的影响分子间存在氢键的物质有相对较高的熔 沸点 例 HF H2O NH3等 使物质易溶于水 例 NH3 C2H5OH CH3COOH等 还可以解释一些反常现象 如 1 沸点 HF H2O的沸点大于同主族的其他气态氢化物 2 溶解性 含有氢键的物质的溶解度高 如 C2H5OH与水互溶 3 冰的密度比水小 水蒸气中水分子主要以单个分子的形式存在 液态水中多个分子通过氢键结合在一起 形成 H2O n 冰中所有水分子以氢键互相连接成晶体 4 氢键的类型氢键既可以存在于分子之间 也可以存在于分子内部的原子团之间 如邻羟基苯甲醛分子内的羟基与醛基之间存在氢键 如图所示 不难理解 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 邻羟基苯甲醛的氢键存在于分子内部时 对羟基苯甲醛存在分子间氢键 因此对羟基苯甲醛的熔 沸点比邻羟基苯甲醛的熔 沸点高 5 结合力强度顺序 范德华力 氢键 化学键 下列事实与氢键有关的是 双选 A 水加热到很高的温度都难以分解B 水结成冰体积膨胀 密度变小C 熔点 NH3 AsH3 PH3D HF HCl HBr HI的热稳定性依次减弱 解析 本题考查氢键存在的反常情况 A D两项中均涉及物质的化学性质 均应由化学键的键能来说明 B项中水结成冰 形成了氢键使体积膨胀 正确 C项中NH3中含有氢键 故选B C 答案 BC 规律方法 范德华力和氢键都不是化学键 这两者对物质的熔点 沸点 溶解度 硬度等物理性质都有重要影响 变式训练2下列叙述不正确的是 A 分子间作用力是分子之间相互作用力的总称B 分子间氢键的形成除使物质的熔 沸点升高 对物质的溶解度 硬度等也有影响C 范德华力与氢键可同时存在于分子之间D 氢键是一种特殊化学键 它广泛地存在于自然界中 解析 选D 分子间作用力是分子间相互作用力的总称 A正确 氢键不是化学键 化学键是相邻原子间强烈的相互作用 D错误 范德华力是分子与分子间相互作用 而氢键是分子间 或分子内 比范德华力稍强的作用力 它们不是包含与被包含的关系 C正确 分子间氢键的形成除使物质的熔 沸点升高 对物质的溶解度 硬度等也有影响 B正确 1 分子晶体 分子间通过分子间作用力结合形成的晶体称为分子晶体 如 干冰 碘晶体 冰等 1 分子晶体的组成粒子是分子 只有分子晶体中才有真正意义上的分子 离子晶体 如NaCl 金属晶体 如Cu 原子晶体 如金刚石 的化学式 NaCl Cu C 不表示分子 2 分子晶体中分子之间的作用力是分子间作用力 它主要包括两种 范德华力和氢键 3 并不是所有的分子晶体中都有化学键 稀有气体的晶体中只有分子与分子之间的范德华力 不存在化学键 稀有气体的构成粒子为单原子分子 如Ar晶体的构成粒子为Ar原子 也可以说是Ar分子 Ar原子与Ar原子之间只有范德华力 不存在任何化学键 4 分子晶体熔化时 要破坏分子间作用力 2 常见典型的分子晶体 1 所有非金属氢化物 如水 氨 甲烷等 2 部分非金属单质 如卤素 X2 O2 S8 P4 C60 3 部分非金属氧化物 如H2O CO2 SO3等 4 几乎所有的酸 5 绝大多数有机物的晶体3 分子晶体的性质 1 分子晶体的基本构成微粒 分子 2 分子晶体的基本构成微粒间的相互作用 分子间作用力 范德华力 无方向性和饱和性 和氢键 有方向性和饱和性 3 分子晶体的物理性质及其解释见表 4 分子晶体熔 沸点高低的判断思路 组成和结构相似的分子 存在分子间氢键的比不存在分子间氢键的分子晶体的熔 沸点高 组成和结构相似的分子 若不存在氢键 一般相对分子质量越大 分子间作用力越大 分子晶体的熔 沸点越高 结构 组成相似且不存在氢键的同分异构体所形成的分子晶体 相对分子质量相同 一般支链越多 分子间作用力越弱 熔 沸点越低 特别提醒 构成分子晶体的微粒是分子 微粒间的作用力为分子间作用力 因此分子晶体熔 沸点高低与分子间作用力的强弱有关 4 典型的分子晶体 干冰干冰晶体是一种面心立方结构 每8个CO2分子构成立方体的8个顶点 且在六个面的中心又各占据1个CO2分子 每个CO2分子周围离该分子最近且距离相等的CO2分子有12个 同层4个 上层4个 下层4个 下列属于分子晶体的性质的是 A 熔点为1070 易溶于水 水溶液能导电B 能溶于二硫化碳 熔点为112 8 沸点为444 6 C 熔点为1400 可做半导体材料 难溶于水D 熔点为97 81 质软 导电 密度为0 97g cm 3 解析 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 晶体不导电 熔化时也不导电等 故选B 答案 B 规律方法 分子晶体的判断方法 1 依据组成晶体的微粒和微粒间的作用力判断 组成分子晶体的微粒是分子 微粒间的作用力是分子间作用力 2 依据物质的分类判断 大多数非金属单质 气态氢化物 非金属氧化物 酸 绝大多数有机化合物形成的晶体是分子晶体 3 依据晶体的熔 沸点判断 分子晶体的熔 沸点较低 变式训练3关于下列分子晶体熔 沸点高低的比较中 正确的是 双选 A Cl2 I2B SiCl4 CCl4C NH3 PH3D C CH3 4 CH3CH2CH2CH2CH3解析 选BC A B项属于无氢键存在的 分子结构相似的情况 相对分子质量大的熔 沸点高 C选项属于分子结构相似的情况 但存在氢键的熔 沸点高 D项属于相对分子质量相同 但分子结构不同的情况 支链多的熔 沸点低 探究整合应用 晶体类型的判断1 依据物质的分类判断 1 金属氧化物 如K2O Na2O2等 强碱 如NaOH KOH等 和绝大多数的盐类是离子晶体 2 金属单质 除汞外 与合金是金属晶体 3 常见的原子晶体单质有金刚石 晶体硅 晶体硼等 常见的原子晶体化合物有碳化硅 二氧化硅等 4 大多数非金属单质 除金刚石 石墨 晶体硅 晶体硼外 气态氢化物 非金属氧化物 除SiO2外 酸 绝大多数有机物 除有机盐外 都是分子晶体 2 依据晶体的定义判断 1 离子晶体 构成晶体的微粒是阴 阳离子 微粒间的相互作用是离子键 2 金属晶体 构成晶体的微粒是金属离子和自由电子 微粒间的相互作用是金属键 3 原子晶体 构成晶体的微粒是原子 微粒间的相互作用是共价键 4 分子晶体 构成晶体的微粒是分子 微粒间的相互作用是分子间作用力 3 依据晶体的熔点判断 1 离子晶体的熔点较高 常在数百度至一千多度 2 金属晶体多数熔点高 但也有相当低的金属晶体 3 原子晶体熔点高 常在一千度至几千度 4 分子晶体熔点低 常在数百度以下至很低 在0 以下 4 依据导电性判断 1 离子晶体水溶液及熔融态能导电 2 金属晶体是电的良导体 3 原子晶体一般为非导体 但有些能导电 如晶体硅 4 分子晶体为非导体 但若分子晶体中的电解质 如酸和部分非金属气态氢化物 溶于水 使分子内的化学键断裂 电离 形成自由移动的离子 则可以导电 5 依据硬度和机械性能判断 1 离子晶体硬度较大或略硬而脆 2 金属晶体多数硬度大 但也有较低的 且具有延展性 3 原子晶体硬度大 4 分子晶体硬度小且较脆 下列八种晶体 A 水晶B 冰醋酸C 氧化镁D 白磷E 晶体氩F 氯化铵G 铝H 金刚石 1 属于原子晶体的化合物是 填编号 后同 直接由原子构成的分子晶体是 2 由极性分子构成的晶体是 含有共价键的离子晶体是 属于分子晶体的单质是 3 在一定条件下能导电而不发生化学变化的是 受热熔化后化学键不发生变化的是 受热熔化需克服共价键的是 解析 原子晶体有水晶 金刚石 其中化合物是水晶 SiO2 分子晶体包括冰醋酸 白磷 晶体氩 其中直接由原子构成的是晶体氩 由极性键构成的分子晶体是冰醋酸 离子晶体中含共价键的是氯化铵 分子晶体的单质是白磷和晶体氩 能导电而状态不发生变化的是金属铝 受热熔化后化学键不发生变化的是分子晶体 如 冰醋酸 白磷 受热熔化需克服共价键的是水晶 金刚石 答案 1 AE 2 BFD E 3 GB DA H 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