高中化学 3.4 分子间作用力 分子晶体同步课件 苏教版选修3.ppt

第四单元分子间作用力分子晶体 哪些物质通常以分子形式存在 在这些分子中可能存在哪些化学键 提示某些非金属的单质 如o2 ar等 部分氧化物 co2 so2等 氢化物 nh3 hcl等 含氧酸 h2so4 hno3 h2co3等 以及大多数有机物都是以分子形式存在 这些分子中可能存在共价键 以分子形式存在的物质其熔 沸点高吗 提示以分子形式存在的物质的熔 沸点一般不高 1 2 掌握两种重要的分子间作用力 范德华力 氢键 的本质及其对物质性质的影响 掌握影响范德华力和氢键大小的因素 1 2 分子之间都存在的一种 叫分子间作用力 分子间作用力实质上是一种 作用 它比化学键 得多 和 是两种最常见的分子间作用力 范德华力是 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 笃学一范德华力 1 分子间作用力 2 范德华力的概念 相互作用 静电 弱 范德华力 氢键 分子之间 1 范德华力约比化学键键能小1 2个数量级 且没有方向性和饱和性 2 分子的极性越大 范德华力越 3 结构和组成相似的物质 相对分子质量越大 范德华力越 范德华力主要影响物质的 如 范德华力越大 物质的熔沸点越高 化学键主要影响物质的 3 范德华力的强弱 4 范德华力的大小对物质性质的影响 大 大 物理性质 熔点 沸点 化学性质 概念 氢键是除范德华力外的另一种 作用力 它是由 氢键的存在 了水分子之间的作用力 使水的熔 沸点较高 形成条件 研究证明 氢键普遍存在于已经与 原子形成共价键的氢原子与另外的 原子之间 例如 不仅氟化氢分子之间以及氨分子之间存在氢键 而且它们跟水分子之间也存在氢键 笃学二氢键的形成 1 2 分子间 水分子中的氢 与另一个分子中电负性很强的原子 如水分 大大加强 等电负性很大的 f等电负性很大的 已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子 如 子中的氧 之间的作用力 n o f n o 强度 尽管人们把氢键也称作 键 但与化学键比较 氢键属于 其大小介于 约为化学键的十分之几 化学键 3 一种较弱的作用力 学键之间 不属于 范德华力和化 分子晶体的概念 分子通过 构成的固态物质 称为分子晶体 分子晶体中存在的微粒 微粒间的作用力 分子晶体的物理性质由于分子晶体中相邻分子靠 相互作用 因此分子晶体有熔 沸点 硬度 易升华的特性 笃学三分子晶体 1 2 3 4 分子间作用力 分子 分子间作用力 分子间的作用力 低 小 1 所有 如水 硫化氢 氨 甲烷等 2 部分 如卤素 x2 氧 o2 硫 s8 氮 n2 白磷 p4 碳60 c60 等 3 部分 如co2 so2 so3 p4o6 p4o10等 4 几乎所有的 如h2so4 hno3 h3po4 h2sio3 h2so3等 5 绝大多数 如苯 乙醇 乙酸 葡萄糖等 5 典型的分子晶体 非金属氢化物 非金属单质 非金属氧化物 酸 有机物的晶体 常见典型分子晶体的结构特征 1 分子间作用力只有范德华力 干冰 每个co2分子周围等距离且最近的co2分子有 个 每个晶胞中含有co2分子为 个 2 分子间作用力既有范德华力又有氢键 冰 水分子之间的主要作用力是 也存在 有方向性 它的存在迫使在 的每个水分子与 方向的4个相邻水分子互相吸引 石墨是什么类型的晶体 每个最小环上碳原子个数与cc键之比为多少 答案混合晶体2 3 6 冰的结构模型 7 12 4 氢键 范德华力 氢键 中央 周围 在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时 与化学键的强弱无关的变化规律是 a hf hcl hbr hi的热稳定依次减弱b 金刚石的硬度大于硅 其熔 沸点也高于硅c naf nacl nabr nai的熔点依次减小d f2 cl2 br2 i2的熔 沸点逐渐升高答案d 慎思1 从下图可以看出 nh3 h2o和hf的沸点反常 例如 hf的沸点按沸点曲线的上升趋势应该在 90 以下 而实际上是20 h2o的沸点按沸点曲线上升趋势应该在 70 以下 而实际上是100 慎思2 试用分子间作用力解释 为什么hf h2o和nh3的沸点会反常 解析h2o hf nh3分子间存在氢键 氢键能使物质沸点升高 答案因为h2o hf nh3中的o f n三种元素的电负性较大 分子间形成了氢键 故h2o hf nh3的沸点会出现反常现象 分子晶体中一定有共价键吗 分子晶体熔化时破坏共价键吗 答案不一定 如稀有气体晶体中只有分子间作用力而无共价键 分子晶体熔化时只破坏分子间作用力 不破坏共价键 慎思3 下列分子晶体 关于熔沸点高低叙述中 正确的是 a cl2 i2b sicl4 ccl4c nh3ch3 ch2 2ch3解析a b选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选项属于有氢键存在但分子结构相似的情况 存在氢键的熔沸点高 d选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 答案b 慎思4 分子晶体能否导电 在什么条件下可以导电 答案由于构成分子晶体的粒子是分子 不管是晶体或晶体熔化成的液体 都没有带电荷的离子存在 因此 分子晶体以及它熔化成的液体都不导电 分子晶体溶于水时 水溶液有的能导电 如hcl溶于水 有的不导电 如c2h5oh溶于水 慎思5 如何理解冰融化为水时密度增大 答案在冰的晶体中 每个水分子周围只有4个紧邻的水分子 由于水分子之间的主要作用力是氢键 氢键跟共价键一样具有方向性 即氢键的存在迫使在四面体中心的每个水分子与四面体顶点方向的4个相邻水分子相互吸引 这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高 留有相当大的空隙 当冰刚刚融化为液态水时 热运动使冰的结构部分解体 水分子间的空隙减小 密度反而增大 慎思6 1 化学键与分子间作用力的比较 要点一 范德华力与化学键 主要包括 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 对组成和结构相似的分子 其范德华力一般随着相对分子质量的增大而增大 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 沸点通常越高 如熔 沸点 i2 br2 cl2 f2 rn xe kr ar ne he 2 对物质溶解性的影响如 在273k 101kpa时 氧气在水中的溶解量 0 049cm3 l 1 比氮气在水中的溶解量 0 024cm3 l 1 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 2 影响范德华力的因素 3 范德华力对物质性质的影响 下列物质的变化过程中 有共价键明显被破坏的是 a i2升华b nacl颗粒被粉碎c hcl溶于水得盐酸d 从nh4hco3中闻到了刺激性气味 例1 解析a 由i2分子组成的物质的升华是物理变化 共价键未被破坏 b nacl是离子化合物 其中有离子键无共价键 nacl颗粒被粉碎的过程有离子键被破坏 c hcl是共价型分子 分子中有共价键 hcl溶于水形成盐酸的过程中有变化 hcl h cl 此变化中h cl共价键被破坏 d nh4hco3是由nh4 和hco3 组成的离子化合物 nh4 与hco3 之间的化学键是离子键 nh4 内的有关原子之间 hco3 内的有关原子之间的化学键是共价键 从nh4hco3中闻到刺激性气味 是因为发生了化学反应 nh4hco3 nh3 co2 h2o 比较nh3与nh4 co2与hco3 的组成可知 nh4hco3分解的过程既有离子键被破坏 又有共价键被破坏 答案cd 电离或发生化学反应会导致化学键明显破坏 下列每组物质发生状态变化所克服的粒子间的相互作用属于同种类型的是 a 食盐和蔗糖熔化b 金属钠和晶体硫熔化c 碘和干冰的升华d 二氧化硅和氧化钠熔化解析食盐熔化克服的是离子键 蔗糖熔化克服的是分子间作用力 故a选项错误 钠发生状态变化克服的是金属键 而硫发生状态变化克服的是分子间作用力 因此b选项也不正确 碘和干冰都属于分子晶体 状态改变克服的都是分子间作用力 故c选项符合题意 二氧化硅属于原子晶体 熔化时克服的是共价键 而氧化钠属于离子晶体 熔化时克服的是离子键 故d选项也不符合题意 答案c 体验1 通常用x h y表示氢键 其中x h表示氢原子和x原子以共价键相结合 其中 x y代表电负性大而原子半径较小的非金属原子 如n o f等 氢键的键长是指x和y的距离 氢键的键能是指x h y分解为x h和y所需要的能量 在用x h y表示的氢键中 氢原子位于其间是氢键形成的最重要的条件之一 同时 氢原子两边的x原子和y原子所属元素具有很强的电负性 很小的原子半径是氢键形成的另一个条件 由于x原子和y原子具有强烈吸引电子的作用 氢键才能存在 这类原子应该是位于元素周期表的右上角元素的原子 主要是氮原子 氧原子和氟原子 要点二 氢键及其对物质性质的影响 1 表示形式 2 形成条件 尽管人们将氢键归结为一种分子间作用力 但是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 如邻羟基苯甲酸分子内的羟基与羧基之间即存在氢键 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 邻羟基苯甲酸的氢键存在于分子内部 对羟基苯甲酸存在分子间氢键 因此对羟基甲酸的熔点 沸点分别比邻羟基苯甲酸的熔点 沸点高 氢键只影响物质的物理性质 3 类型 4 氢键既有方向性又有饱和性 范德华力与氢键主要影响物质的物理性质 如熔点 沸点等 组成和结构相似的物质 相对分子质量越大 熔沸点越高 如熔沸点 o2 n2 hi hbr hcl 组成和结构不相似的物质 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 5 范德华力和氢键对物质性质的影响 下列说法中错误的是 a 卤化氢中 以hf沸点最高 是由于hf分子间存在氢键b h2o的沸点比hf的高 可能与氢键有关c 氨水中有分子间氢键d 氢键x h y的三个原子总在一条直线上解析因氟化氢分子之间存在氢键 所以hf是卤化氢中沸点最高的 氨水中除nh3分子之间存在氢键 nh3与h2o h2o与h2o之间都存在氢键 c正确 氢键中的x h y三原子应尽可能的在一条直线上 但在特定条件下 如空间位置的影响下 也可能不在一条直线上 故d错 答案d 例2 分子间形成氢键会导致物质的熔 沸点升高 nh3 h2o hf分子间易形成氢键 关于氢键的下列说法中正确的是 a 每个水分子内含有两个氢键b 在水蒸气 水和冰中都含有氢键c 分子间能形成氢键使物质的熔点和沸点升高d hf的稳定性很强 是因为其分子间能形成氢键答案c 体验2 分子晶体的熔沸点高低取决于分子间作用力的大小 对于组成和结构相似的分子晶体 随相对分子质量的增大 分子间作用力也增大 熔沸点升高 如i2 br2 cl2 f2 o2 n2 组成相似的分子 有极性的比无极性的分子间作用力大 熔沸点高 如so2 co2 有氢键的分子晶体 还要考虑氢键的强弱 结构相似的分子晶体相对分子质量大的其熔沸点不一定大 例如 h2o与h2s h2o的沸点比h2s高 因为水分子间有氢键 h2s分子中只有范德华力 而氢键比范德华力强 要点三 分子晶体熔 沸点高低的判断 1 2 通常情况下各种晶体熔沸点高低顺序为原子晶体 离子晶体 分子晶体 金属晶体熔沸点有的很高 有的很低 但也有些离子晶体的熔沸点比原子晶体高 如mgo的熔沸点比sio2的高 3 氮化硼 bn 是