高中化学 第2章 分子结构与性质 第3节 分子的性质（第1课时）键的极性、分子极性、范德华力和氢键课件 新人教版选修3.ppt

成才之路 化学 路漫漫其修远兮吾将上下而求索 人教版 选修 分子结构与性质 第二章 第三节分子的性质 第二章 第1课时键的极性 分子极性 范德华力和氢键 范德华力概念的产生为了研究气体分子的运动规律 科学家们提出一种理想气体的假设 认为气体分子不具有体积 并且气体分子之间不存在相互作用 根据这种假设提出的理想气体方程对气体分子运动规律的描述与实验事实出现偏差 荷兰物理学家范德华 j vanderwaals 修正了关于气体分子运动的以上假设 指出气体分子本身具有体积 并且分子间存在引力 由此 范德华提出了描述实际气体行为的范德华气态方程 根据这个方程计算的结果与实验事实十分吻合 由于是范德华首次将分子间作用力概念引入气态方程 人们将这种相互作用力称为范德华力 一 键的极性和分子的极性1 键的极性 不同 同种 发生 不发生 2 键的极性与分子极性的关系 非极性键 空间对称 不是 极性 零 不重合 不为零 二 范德华力和氢键1 范德华力及其对物质性质的影响 分子 相互作用力 弱 越大 相似 越大 物理 熔点 沸点 化学 越高 2 氢键及其对物质性质的影响 电负性 氢原子 电负性 共价键 氢键 强 分子内 分子间 熔沸点 答案 d解析 a项 co2为极性键形成的非极性分子 so2为极性键形成的极性分子 b项 ch4为极性键形成的非极性分子 no2为极性键形成的极性分子 c项 bf3为极性键形成的非极性分子 nh3为极性键形成的极性分子 d项 hcl hi都为极性健形成的极性分子 答案 b解析 键角是180 说明分子是对称的 正电荷中心与负电荷中心重合 是非极性分子 解析 在第 a a族中的氢化物里 nh3 h2o hf因分子间可以形成氢键 故沸点高于同主族相邻元素氢化物的沸点 只有第 a族元素氢化物不存在反常现象 故a点代表的是sih4 答案 b 解析 a项 反常 是指它们在与其同族氢化物沸点排序中的现象 它们的沸点顺序可由氢化物的状态所得 水常温下是液体 沸点最高 b项 氢键存在于不直接相连但相邻的h o原子间 所以 分子内可以存在氢键 c项正确 因为氢键造成了常温 常压下水是液态 而液态的水是生物体营养传递的基础 d项 在气态时 分子间距离大 分子之间没有氢键 判断共价键的极性与分子极性的方法 2 分子的极性的判断方法 1 化合价法 abm型分子中 中心原子的化合价的绝对值等于该元素的价电子数时 该分子为非极性分子 此时分子的空间结构对称 若中心原子的化合价的绝对值不等于其价电子数 则分子的空间结构不对称 其分子为极性分子 具体实例如下 2 根据分子所含键的类型及分子立体构型判断 3 根据中心原子最外层电子是否全部成键判断 中心原子即其他原子围绕它成键的原子 分子中的中心原子最外层电子若全部成键不存在孤电子对 此分子一般为非极性分子 分子中的中心原子最外层电子若未全部成键 存在孤电子对 此分子一般为极性分子 ch4 bf3 co2等分子中的中心原子的最外层电子均全部成键 它们都是非极性分子 h2o nh3 nf3等分子中的中心原子的最外层电子均未全部成键 它们都是极性分子 解析 由于o2 co2 bf3 ccl4均为对称结构 所以它们均为非极性分子 hf h2o nh3空间结构不对称 均为极性分子 方法技巧 从以下两方面判断分子的极性 答案 b解析 由两种不同元素形成的共价键才会有极性 因此c项中cl2中无极性键 之后根据结构可以判断a项中h2s d项中nh3 hcl分子中正负电荷中心不重合 属于极性分子 故正确答案为b 1 范德华力 1 范德华力的概述降温加压时气体会液化 降温时液体会凝固 这一事实表明 分子之间存在着相互作用力 它把分子聚集在一起 因而把这类分子间作用力称为范德华力 其实质是静电作用 说明 范德华力广泛存在于分子之间 只有分子间才有范德华力 属于分子间的电性作用力 范德华力很弱 约比共价键小1 2个数量级 范德华力只影响分子的物理性质 它无方向性和饱和性 分子间作用力和氢键 2 范德华力的影响因素影响范德华力的主要因素有分子的相对分子质量 分子的极性等 组成和结构相似的物质 相对分子质量越大 范德华力越大 如 分子的极性越强 范德华力越大 温度升高 范德华力减小 3 范德华力对物质性质的影响 对物质熔 沸点的影响一般来说 分子晶体中范德华力越大 物质的熔 沸点越高 具体如下 a 组成和结构相似的物质 随着相对分子质量的增大 分子间的范德华力逐渐增大 它们的熔 沸点逐渐升高 如下图中的曲线所示 b 分子组成相同但结构不同的物质 即互为同分异构体 分子对称性越好 范德华力越小 物质的熔 沸点越低 如熔 沸点 新戊烷 异戊烷 正戊烷 c 一般 相对分子质量相近的物质 分子的极性越小 范德华力越小 物质的熔 沸点越低 如熔 沸点 n2 co 对物质溶解性的影响液体的互溶以及固态 气态的非电解质在液体里的溶解度都与范德华力有密切的关系 2 氢键 1 形成条件 要有一个与电负性很大的元素x形成强极性键的氢原子 如h2o中的氢原子 要有一个电负性很大 含有孤电子对并带有部分负电荷的原子y 如h2o中的氧原子 x和y的原子半径要小 这样空间位阻较小 一般来说能形成氢键的元素为n o f 2 氢键的存在 含h o n h h f键的物质 有机化合物中的醇类和羧酸等物质 3 氢键的类型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 如邻羟基苯甲醛分子内的羟基与醛基之间存在氢键 对羟基苯甲醛存在分子间氢键 如图 4 氢键对物质性质的影响 对熔 沸点的影响a 分子间氢键的形成使物质的熔 沸点升高 因为要使液体汽化 必须破坏大部分分子间的氢键 这需要较多的能量 要使晶体熔化 也要破坏一部分分子间的氢键 所以 存在分子间氢键的化合物的熔 沸点要比没有氢键的同类化合物高 b 分子内氢键的形成使物质的熔 沸点降低 如邻羟基苯甲醛的熔 沸点比对羟基苯甲醛的熔 沸点低 对溶解度的影响在极性溶剂里 如果溶质分子与溶剂分子间可以形成氢键 则溶质的溶解性增大 例如 乙醇和水能以任意比例互溶 对水密度的影响绝大多数物质固态时的密度大于液态时的密度 但是在0 附近水的密度却是液态的大于固态的 水的这一反常现象也可用氢键解释 对物质的酸性等也有一定的影响 3 范德华力 氢键及共价键比较 解析 解题关键是理解两个方面 1 分子间作用力与化学键的关系 2 氢键与化学键 范德华力的关系 分子间作用力是分子间相互作用力的总称 a项正确 分子间氢键的形成除使物质的熔 沸点升高外 对物质的溶解度 密度等也有影响 b项正确 分子间作用力包括范德华力和氢键 它们可以同时存在于分子之间 c项正确 氢键不是化学键 d项错误 答案 d 解析 hbr与hcl结构相似 hbr的相对分子质量比hcl大 hbr分子间的范德华力比hcl强 所以其沸点比hcl高 a项符合题意 c2h5br的沸点比c2h5oh低是由于c2h5oh分子间形成氢键而增大了分子间作用力的缘故 hf比hcl稳定是由于h f键键能比h cl键键能大的缘故 h2o分子中 oh上的o h键比c2h5oh中的o h键更易断裂是由于 c2h5的影响使o h键极性减弱的缘故 答案 c解析 na2o2中含有离子键 共价键 nacl中含有离子键 sio2中含有共价键 干冰中含有共价键 范德华力 答案 d 解析 a hf和hcl 因为f的氧化性比cl的强 所以f对h的电子的吸引力比cl的强 所以共用电子对就更偏向f 所以hf的共价键的极性就更强 同主族中 由上到下 随核电荷数的增加半径在逐渐增大 非金属性减弱 所以卤化氢稳定性为hf hcl hbr hi 共价键的极性依次减弱 a正确 b 如ch4含有h c极性键 空间构型为正四面体 结构对称且正负电荷的中心重合 为非极性分子 b正确 c 对于a2b或ab2型分子 由极性键构成的分子 由该分子的分子空间结构决定分子极性 如果分子的立体构型为直线形键角等于180 平面三角形 正四面体形 三角双锥形 正八面体形等空间对称的结构 致使正电中心与负电中心重合 这样的分子就是非极性分子 为什么水呈现出独特的物理性质水分子之间存在着氢键 使水的沸点比硫化氢的沸点高出139 结果在通常状况下水为液态 地球上因此有了生命 冰中的水分子之间最大程度地形成氢键 由于氢键有方向性 每个水分子的两对孤对电子和两个氢原子只能沿着四个sp3杂化轨道的方向分别与相邻水分子形成氢键 因此每个水分子只能与周围四个水分子接触 水分子之间形成的孔穴造成冰晶体的微观空间存在空隙 反映在宏观性质上就是冰的密度比水的密度小 正是由于冰的这一独特结构 使冰可以浮在水面上 从而使水中生物在寒冷的冬季得以在冰层下的水中存活 冰中每个氢原子分享到一个氢键 折合每摩尔冰有2na个氢键 na为阿伏加德罗常数 冰中氢键的作用能为18 8kj mol 1而冰的熔化热只有5 0kj mol 1 当在0 冰融化成水时 即使熔化热全部用于破坏氢键 也只能使大约13 的氢