2019-2020学年高中化学 第二章 化学键与分子间作用力 第4节 分子间作用力与物质性质课件 鲁

第4节分子间作用力与物质性质1．了解分子间作用力的广泛存在及对物质性质的影响。2．了解氢键的形成条件、类型和特点。3．列举含有氢键的物质，知道氢键对物质性质的影响。01课前自主梳理02课堂合作探究03演练效果检测课时作业知识点一分子间作用力1．概念分子间普遍存在的一类弱的。2．分类相互作用力知识点二范德华力及对物质性质的影响概念及作用分子之间普遍存在的一种，它使得许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在实质范德华力的实质是作用特征无性和性影响因素(1)分子的极性越大，范德华力(2)组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力范德华力与物质的性质范德华力主要影响物质的、沸点等物理性质，范德华力越大，物质的熔、沸点相互作用力电性饱和方向越大越大熔点越高[自我诊断]Cl2、Br2、I2三者的组成和化学性质均相似，但常温常压下状态却分别为气、液、固态，原因是什么？提示：Cl2、Br2、I2三种物质的分子之间都存在范德华力。对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、沸点越高。知识点三氢键与物质的性质概念当氢原子与的原子X以共价键结合时，氢原子与另一个的原子Y之间产生的和一定程度的轨道重叠作用表达方式用表示形成条件氢原子两边的X原子和Y原子所属元素通常具有很强的电负性和很小的，通常只有N、O、F特征有一定的饱和性和方向性对物质性质的影响主要表现为物质的熔点和沸点，对物质的电离、等也产生影响分类氢键有和分子间氢键电负性大电负性大静电相互作用X—H…Y原子半径升高溶解分子内氢键[自我诊断]CH3CH2OH和CH3OCH3二者熔、沸点较高的是________，原因是________________________________________________________________________。答案：CH3CH2OHCH3CH2OH与CH3OCH3互为同分异构体，但CH3CH2OH分子内存在—O—H，可形成分子间氢键，使熔、沸点升高，而CH3—O—CH3不能形成氢键。要点分子间作用力对物质性质的影响1．范德华力对物质性质的影响(1)对物质熔、沸点的影响一般来说，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，物质的熔、沸点越高。如熔、沸点：I2＞Br2＞Cl2＞F2，CI4＞CBr4＞CCl4＞CF4。(2)对物质溶解性的影响如：在293K、101kPa时，氧气在水中的溶解度(0.0043g)比氮气在水中的溶解度(0.0019g)大，就是因为O2与水分子之间的作用力比N2与水分子之间的作用力大所导致的。(3)相似相溶原理极性分子易溶于极性溶剂中(如NH3易溶于H2O中)，非极性分子易溶于非极性溶剂中(如Br2易溶于CCl4中，S易溶于CS2中)。2．氢键对物质性质的影响(1)对物质熔、沸点的影响①某些氢化物分子存在氢键，如H2O、NH3、HF等，会使同族氢化物沸点反常，如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。②氢键可以在分子之间形成，也可以在分子内部形成，但对物质的性质影响不同。分子间氢键使物质的熔、沸点升高，分子内氢键使物质熔、沸点降低。邻羟基苯甲醛的氢键存在于分子内部，对羟基苯甲醛的氢键存在于分子间，因此对羟基苯甲醛的熔、沸点分别比邻羟基苯甲醛的熔、沸点高。(2)对物质密度的影响氢键的存在，会使某物质的密度出现反常，如液态水变为冰，密度会变小。(3)对物质溶解度的影响溶剂和溶质之间存在氢键，溶解性就好；溶质分子不能与水分子形成氢键，在水中溶解度就相对小。如NH3极易溶于水，甲醇、乙醇、乙酸等能与水混溶，就是因为它们与水形成了分子间氢键。(4)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，如冰晶体的孔穴结构使体积膨胀。[温馨提示](1)分子间作用力包括范德华力和氢键，二者都不是化学键，是一种较弱的作用。强弱比较：共价键＞氢键＞范德华力。(2)氢键X—H…Y的键长指X和Y之间的距离，键能指X—H…Y分解为X—H和Y所需要的能量。[典例]下列说法不正确的是()A．分子间作用力是分子间相互作用力的简称，包括氢键与范德华力B．分子间氢键的形成除使物质的熔点、沸点升高外，对物质的溶解、电离等也都有影响C．范德华力与氢键可同时存在于分子之间D．氢键是一种特殊的化学键，它广泛存在于自然界中[思路点拨][解析]分子间作用力是分子间相互作用力的简称，它包括氢键与范德华力，它们不是化学键，且作用弱于化学键，其存在需要满足一定的条件，对物质熔点、沸点、溶解、电离等有影响。[答案]D(1)分子间作用力的作用范围较小，只有当分子与分子充分接近时，才有明显的作用。物质处于气态时，由于分子之间的距离较大，其分子间作用力比较微弱。由离子或原子构成的物质中不存在分子间作用力。(2)范德华力和氢键只对物质的物理性质如熔点、沸点、电离、溶解等产生影响。下列两组命题中，B组中命题正确，且能用A组中的命题加以解释的是()A组B组Ⅰ.H—I键的键能大于H—Cl键的键能①HI比HCl稳定Ⅱ.H—I键的键能小于H—Cl键的键能②HCl比HI稳定Ⅲ.H2S的范德华力大于H2O的范德华力③H2S的沸点比H2O的高Ⅳ.HI的范德华力小于HCl的范德华力④HI的沸点比HCl的低A.Ⅰ①B．Ⅱ②C．Ⅲ③D．Ⅳ④解析：碘和氯属于同主族，碘的原子半径大于氯的原子半径，碘的非金属性弱于氯的非金属性，H—Cl键的键能大于H—I键的键能，HCl的稳定性大于HI的稳定性，A错误，B正确。HCl和HI结构相似，HI的范德华力大于HCl的范德华力，HI的熔、沸点要高于HCl的熔、沸点，D错误。H2S的结构和H2O的结构相似，但由于H2O分子间存在较强的氢键，所以H2O的熔、沸点高。答案：B[随堂训练]1．下列关于范德华力的有关叙述中，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问题C．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D．范德华力能够影响物质的化学性质和物理性质解析：范德华力是分子与分子之间的一种相互作用，其实质与化学键类似，也是一种电性作用，但两者的区别是作用力的强弱不同，化学键必须是强烈的相互作用(120～800kJ·mol－1)，范德华力只有几到几十千焦每摩尔，故范德华力不是化学键；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。答案：B2．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．氧化性逐渐减弱解析：卤素单质从F2到I2结构相似，相对分子质量依次增大，相对分子质量越大，范德华力就越大，分子的熔、沸点就越高。答案：B3．关于氢键，下列说法正确的是()A．甲硫醇(CH3SH)比甲醇的熔点低的原因是甲醇的分子间易形成氢键B．氯化钠易溶于水是因为形成了氢键C．氨易液化与氨分子间存在氢键无关D．H2O是一种非常稳定的化合物，这是由于氢键所致解析：氢键是一种分子间作用力，对物质的熔点、沸点、溶解、电离等都有影响。NaCl中含有离子键，无氢键存在；氨易液化是因为存在分子间氢键；H2O稳定与分子中的化学键有关，与氢键无关。答案：A4．下列有关氢键的说法中错误的是()A．氢键是一种相对比较弱的化学键B．通常说氢键是较强的分子间作用力C．氢键是由氢原子与非金属性极强的原子相互作用而形成的D．分子间形成氢键会使物质的熔、沸点升高解析：氢键是一种较强的电性作用，属于分子间作用力的范畴，它是由带部分正电荷的H原子与强电负性的非金属原子间发生相互作用而形成的，它对物质的熔、沸点和溶解度等性质有明显的影响。答案：A5．经验规律(相似相溶原理)：一般来说，由极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂。非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂。以下事实中不能用相似相溶原理说明的是()A．HCl易溶于水中B．I2易溶于CCl4中C．Cl2易溶于NaOH溶液D．NH3难溶于苯中解析：HCl、H2O、NH3是极性分子，I2、Cl2、CCl4、是非极性分子。Cl2溶于NaOH溶液是因为发生了化学反应，不能用相似相溶原理说明。答案：C6．氨气在水中的溶解度较大，下列因素与NH3的水溶性无关的是()A．NH3和H2O都是极性较强的分子B．NH3在水中易形成“O—H…N”键C．NH3溶于水存在平衡：NH3＋H2ONH3·H2ONH＋4＋OH－D．NH3分子中N—H键的键能较大解析：NH3的水溶性与分子的极性、氢键有关，NH3和H2O都是极性分子，且NH3与H2O分子之间易形成分子间氢键，导致NH3在水中的溶解度较大。NH3分子中N—H的键能大小将影响其稳定性，与NH3的水溶性无关。答案：D7．下列事实与氢键有关的是()A．乙醇难电离B．H2O的热稳定性比H2S强C．HF能与SiO2反应生成SiF4，故氢氟酸不能盛放在玻璃瓶中D．冰的密度比水小，冰是一种具有许多空洞结构的晶体解析：氢键主要影响物质的物理性质，乙醇难电离、H2O与H2S的热稳定性强弱以及HF能与SiO2反应生成SiF4与其含有的化学键有关。答案：D8．下列说法中正确的是()A．化学键的极性越大，键就越强B．凡能形成氢键的物质，其熔、沸点比同类物质的熔、沸点高C．CH3F分子中，既有氢原子，又有电负性大、半径小的氟原子，因此，CH3F分子间可以形成氢键D．稀有气体能在温度充分降低时液化，而且随相对分子质量的增大熔点升高解析：A项说法错误，影响化学键强度的因素很多，键的极性只是其中之一。B项说法错误，分子内氢键使化合物的熔、沸点降低。C项说法错误，因为在CH3F分子中，是C—F和C—H间形成共价键，而在H与F之间并没有形成共价键，不符合形成氢键的条件，所以CH3F分子间不能形成氢键。D项说法正确，稀有气体是非极性的单原子分子，分子间存在范德华力，所以在温度充分降低时液化，而且范德华力随着相对分子质量的增大而增大，所以熔点依次升高。答案：D9．如图A、B、C、D四条曲线分别表示ⅥA、ⅦA、ⅤA、ⅣA族元素的气态氢化物的沸点。(1)说明A、B、C曲线和D曲线不同的原因是_________________________。(2)第3、4、5周期元素的气态氢化物沸点依次升高，原因是_____________________。(3)HF分子间氢键比H2O分子间氢键更强，但HF的沸点及汽化热均比H2O的低，原因是_____________________________________________________________________________________________________________________________________________。解析：(1)四个主族的氢化物中，NH3、H2O、HF中含有分子间氢键，使熔、沸点升高，所以这三个主族与碳族的氢化物沸点曲线不同。(2)组成和结构相似的物质，沸点随相对分子质量增大而升高。(3)从氢键的数量上解释。答案：(1)ⅤA、ⅥA、ⅦA族中第一种元素的氢化物NH3、H2O、HF中均有分子间氢键，使沸点比同族的氢化物高，而ⅣA族碳的氢化物CH4中没有分子间氢键(2)组成和结构相似的氢化物随相对分子质量增大，沸点依次升高(3)一个H2O分子能形成4个氢键，而一个HF分子只能形成2个氢键10．根据题给信息，回答相关问题：(1)F2与其他卤素单质反应可以形成卤素互化物，例如ClF3、BrF3等。ClF3的熔、沸点比BrF3的________(填“高”或“低”)。(2)一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如图所示)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/(kJ·mol－1)CH40.43616.40CO20.51229.91①“可燃冰”中分子间存在的2种作用力是________。②