分子间作用力 分子晶体学案.doc

第四单元 分子间作用力 分子晶体 学习目标1了解范德华力的类型，把握范德华力大小与物质物理性质之间的辨证关系2初步认识影响范德华力的主要应素，学会辨证的质量分析法3理解氢键的本质，能分析氢键的强弱，认识氢键的重要性4加深对分子晶体有关知识的认识和应用相关知识回顾1 分子间作用力：分子间存在着将分子聚集在一起的作用力，这种作用力称为分子间作用力。2 分子间作用力的强弱及影响 分子间作用力比化学键弱得多，对于由分子构成的物质，分子间作用力是影响物质熔、沸点和溶解性的重要因素之一。3. 分子晶体：由分子构成的物质所形成的晶体属于分子晶体。分子晶体是分子间依靠分子间作用力按一定规则排列形成的。新知识气体加压或降温时为什么会变为液体、固体？表明分子间存在着 ，它实质上是一种静电作用，比化学键弱得多。 和 是两种最常见的分子间作用力 一 .范德华力1.范德华力的存在：范德华力是分子之间普遍存在的一种相互作用力，它使得许多物质能以一定的凝聚态（固态或液态）存在。范德华力存在于液固气态的任何微粒之间。2. 范德华力的强弱：看表38 见课本53页 分子HClHBrHI范德华力（kJ/moL）21.1423.1126.00共价键键能（kJ/moL）431.8366298.7 结论：范德华力很弱，约比化学键能小1-2数量级3. 范德华力的特点：一般没有 和 只要分子周围空间允许，当气体分子凝聚时它总是尽可能多得吸引其他分子。4.影响 范德华力的因素：做53页交流与讨论题总结：影响 范德华力的因素很多，如 ， 以及 ，对于组成和结构相似的分子(如卤素单质)其范德华力一般随着相对分子质量的增大而增大。另外分子的极性越大，范德华力越大，一般来说极性分子间的作用力大于非极性分子间的作用力。5. 范德华力对物质性质的影响：范德华力影响物质的物理性质，主要包括 、 、 等（1）如卤素单质， 族元素的氢化物（CH4, SiH4 GeH4 SnH4）和卤化氢（HCl HBr HI）烷烃（如CH4 C2H6 C3H8等）的熔沸点逐渐升高就是范德华力逐渐增大的缘故。（2）组成相似且相对分子质量相近的物质，分子极性越大（电荷分布越不均匀）其熔沸点就越高，如熔沸点CO N2。在有机物的同分异构体中，一般来说，支链数越多（分子对称性越好）熔沸点就越低，如沸点;正戊烷 异戊烷 新戊烷。参考拓展视野 范德华力的类型（1）取向力极性分子之间靠永久偶极与永久偶极作用称为取向力。仅存在于极性分子之间（2）诱导力诱导偶极与永久偶极作用称为诱导力。极性分子作用为电场，使非极性分子产生诱导偶极或使极性分子的偶极增大(也产生诱导偶极)，这时诱导偶极与永久偶极之间形成诱导力，因此诱导力存在于极性分子与非极性分子之间，也存在于极性分子与极性分子之间。（3）色散力瞬间偶极与瞬间偶极之间有色散力。由于各种分子均有瞬间偶极，故色散力存在于极性分子与极性分子、极性分子与非极性分子及非极性分子与非极性分子之间。色散力不仅存在广泛，而且在分子间力中，色散力经常是重要的。二、 氢键w.w.w.k.s.5.u.c.o.m思考：观察课本P55页图3-29，第A族元素的气态氢化物的沸点随相对分子质量的增大而升高，符合前面所学规律，但氧族元素中H2O的沸点却反常，这是什么原因呢？1. 氢键的成因：当氢原子与电负性大的原子氟，氧，氮以共价键相结合时，由于氟，氧，氮的电负性比氢大的多，所以它们的共用电子对就强烈地偏向氟，氧，氮原子，而使氢原子核几乎“裸漏”出来。这样带正电的氢原子核就能与另一个（HF H2O NH3）分子中的（氟，氧，氮）的孤对电子相互吸引和发生一定程度的轨道重叠作用，这种相互作用叫做氢键。普遍存在于已经与N, O, F形成共价键的N, O, F原子之间。如HF H2O NH3 C2H5OH CH3COOH 的相同或不同分子间。DNA双螺旋是两个螺旋链也证实用氢键相互结合的。 2氢键的表示方法：XHY（X、Y可以相同，也可以不同）3.影响氢键强弱的因素：氢键比比化学键弱，比范德华力强，强弱与XHY中X、Y原子的电负性及半径大小有关。X、Y原子的电负性越大、半径越小，形成的氢键就越强。常见的氢键的强弱顺序为：FHF OHO OHN NHN 4.氢键的分类：氢键分为分子间氢键和分子内氢键。 邻羟基苯甲醛的分子内氢键 对羟基苯甲醛的分子间氢键分子间氢键增强分子间作用力，分子内氢键削弱分子间作用力5氢键对 物质性质的影响：可以使物质的熔沸点 升高 ，还对物质的 溶解度等也有影响。A、对熔沸点的影响：分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点 。分子内氢键的存在，使物质的熔沸点 。B、对物质溶解度的影响：溶质与溶剂分子间若形成氢键，则会 溶质在该溶剂中的溶解度。溶质分子内部形成氢键，则它在极性溶剂中溶解度 ，在非极性溶剂中溶解度 。解析：在极性溶剂中，如果溶质分子和溶剂分子间能形成氢键，就会促进分子间的结合，导致溶解度增大。例如：由于乙醇分子与水分子间能形成不同分子间的氢键，故乙醇与水能以任意比互溶。而乙醇的同分异构体二甲醚分子中不存在羟基，因而在二甲醚分子与水分子间不能形成氢键，二甲醚很难溶解于水。【交流与讨论】见课本56页 【拓展视野】见课本56页习题研究1下列物质中不存在氢键的是（ ）A冰醋酸中醋酸分子之间 B一水合氨分子中的氨分子与水分子之间C液态氟化氢中氟化氢分子之间 D可燃冰（CH48H2O）中甲烷分子与水分子之间2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3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总称 B范德华力与氢键可同时存在于分子之间C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、硬度等也有影响D氢键是一种特殊的化学键，它广泛地存在于自然界中4下列有关水的叙述中，可以用氢键的知识来解释的是（ ）A水比硫化氢气体稳定 B水的熔沸点比硫化氢的高C氯化氢气体易溶于水 D0时，水的密度比冰大三、分子晶体w.w.w.k.s.5.u.c.o.m1定义分子间以分子间作用力（范德华力,氢键）相结合的晶体叫分子晶体。2常见的分子晶体(1)所有非金属氢化物： H2O, H2S, NH3, CH4, HX(2) 部分非金属单质: X2, N2, O2, H2, S8, P4, C60 (3) 部分非金属氧化物: CO2, SO2, N2O4, P4O6, P4O10 (4) 几乎所有的酸： H2SO4 HNO3, H3PO4(5) 大多数有机物： 乙醇，冰醋酸，蔗糖3分子晶体的物理共性w.w.w.k.s.5.u.c.o.m 较低的熔点和沸点 较小的硬度。 一般都是绝缘体，熔融状态也不导电。4干冰的结构w.w.w.k.s.5.u.c.o.m(1)二氧化碳分子的位置：（2）每个晶胞含二氧化碳分子的个数？（3）与每个二氧化碳分子等距离且最近的二氧化碳分子有几个？科学探究一、四种晶体的比较晶体类型离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体构成微粒阳阴离子原子分子 金属离子和自由电子微粒间作用力肯定有离子键可能有共价键共价键分子间：范德华力分子内：共价键金属键是否有分子存在无无分子、是巨大网状结构有分子无导 电 性熔化时或水溶液能导电无或差晶体不导电，溶于水能电离的，其水溶液能导电；熔化不导电导电熔化时键的变化断开离子键、共价键不一定断断键不断键减弱物质种类大多数盐、强碱活泼金属氧化物金刚石、Si、SiO2、SiC、B气体、多数非金属单质、酸、多数有机物金属二、物质熔沸点高低比较基本原理：晶体内微粒间的作用力越大，物质的熔沸点越高。1不同种晶体的熔沸点大小比较一般：原子晶体离子晶体分子晶体（有例外） 2同种晶体的熔沸点大小比较（1）离子晶体w.w.w.k.s.5.u.c.o.m阴、阳离子电荷数越大，半径越小，熔沸点越高 （2）分子晶体相对分子质量越大，分子的极性越大，熔沸点越高 （含氢键时反常）（3）原子晶体原子半径越小键长越短键能越大，熔沸点越高 （4）金属晶体w.w.w.k.s.5.u.c.o.m金属阳离子电荷数越高，半径越小，熔沸点越高 单元测试题高考资源网1下列说法错误的是 ( ) A. 原子晶体中只存在非极性共价键 B. 分子晶体的状态变化，只需克服分子间作用力 C. 金属晶体通常具有导电、导热和良好的延展性 D. 离子晶体在熔化状态下能导电2下列物质中微粒间作用力最弱的是（）A金属钠晶体B氯化钠晶体C金刚石晶体D碘晶体3干冰气化时，下列所述内容发生变化的是（ ） A. 分子内共价键 B. 分子间的作用力 C. 分子间的距离 D. 分子内共价键的键长4SiCl4的分子结构与CH4类似，下列说法中不正确的是（） ASiCl4具有正四面体的构型w.w.w.k.s.5.u.c.o.mB在SiCl4和CCl4晶体中，前者分子间作用力比后者大C常温下SiCl4是气体DSiCl4的分子中硅氯键的极性比CCl4中的碳氯键强5下列各组物质气化或熔化时,所克服的微粒间的作用力,属同种类型的是( )A碘和干冰的升华 B二氧化硅和生石灰的熔化C氯化钠和铁的熔化 D苯和已烷的蒸发6分子间存在着分子作用间力的实验事实是（ ）A食盐、氯化钾等晶体易溶于水w.w.w.k.s.5.u.c.o.mB氯气在加压、降温时会变成液氯或固氯C 融化的铁水降温可铸成铁锭w.w.w.k.s.5.u.c.o.mD金刚石有相当大的硬度7下列晶体中,不属于原子晶体的是( ) w.w.w.k.s.5.u.c.o.mA干冰 B水晶 C晶体硅 D金刚石8下列各组物质的晶体中,化学键类型相同、晶体类型也相同的是( )ASO2、SiO2 BCO2、H2OCNaCl、HCl DCCl4、KCl9关于晶体的下列说法正确的是 ( )A在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子B在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子C原子晶体的熔点一定比金属晶体的高w.w.w.k.s.5.u.c.o.mD分子晶体的熔点一定比金属晶体的低w.w.w.k.s.5.u.c.o.m10下列物质属于分子晶体的化合物是( )A石英 B硫磺 C干冰 D食盐11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，与键能无关的变化规律是（ ）AHF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱BNaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低CF2、Cl2、Br2、I2的熔沸点逐渐升高DH2S的熔沸点小于H2O的熔沸点w.w.w.k.s.5.u.c.o.m12石墨是层状晶体，每一层内，碳原子排列成正六边形，一个个六边形排列成平面的网状结构。如果将每对相邻的碳原子的化学键看成一个化学键，则石墨晶体的每一层中碳原子数与CC化学键数的比是（）A 11 B12 C13 D2313关于氢键，下列说法不正确的是（）A每一个水分子内含有两个氢键B冰、水中都存在氢键w.w.w.k.s.5.u.c.o.mC水是一种非常稳定的化合物，这是由于水分子之间能形成氢键D由于N、O、F的电负性比较大，所以NH3、H20、HF分子间都可以形成氢键14常温下三氯化氮(NCl3)是一种淡黄色液体，其分子结构呈三角锥形，以下关于NCl3的说法中正确的是( )A分子中NCI键是非极性键B分子中不存在孤对电子C它的沸点比PCl3沸点低 D因NCl键键能大，它的沸点高15已知某些晶体的熔点：NaCl 801、AlCl3 190、BCl3 107、Al2O3 2045、SiO2 1723、CO2 -56.6。其中可能是分子晶体的是 （ ）w.w.w.k.s.5.u.c.o.mABCD16氢键可以表示为AHB，其产生的条件是A电负性大，它强烈地吸引氢的电子云，受体B具有能与氢原子强烈地相互作用的高电子云密度区（如孤对电子）。（1）分子间形成的氢键会使化合物的熔、沸点 ；分子内形成氢键会使化合物的熔、沸点 。（2）在极性溶剂中，溶质和溶剂的分子间形成氢键会使溶质的溶解度 （填“增大”或“减小”）；溶质的分子内形成氢键时，在极性溶剂中溶质的溶解度将 （填“增大”或“减 小”）；在非极性溶剂中溶质的溶解度将 （填“增大”或“减小”）。（3）IBr在CCl4中的溶解度比Br2 ,其原因是（4）二聚甲酸解聚反应（HCOOH）22HCOOH，该反应需吸收60kJmol-1的能量，吸收能量的原因是。17在一定条件下，单质X和单质Y反应，生成化合物Z，Z与水作用可生成气体G和白色沉淀P（如下框图所示），已知气体G的相对分子质量为36.5。请完成下列填空：单质X单质Y 化合物Z气体G沉淀P（1）组成单质X和Y的元素分别属第 族和第 族（2）化合物Z形成的晶体属于晶体（3）每生成1mol的气体G，同时应得到 mol的沉淀P（4）沉淀P经高温煅烧所得到的化合物K为，该化合物形成晶体（5）化合物K经反应可得到单质X，化合物K转化为单质X的化学方程式为。18、下列八种晶体：A水晶 B冰醋酸 C氧化镁 D白磷 E氩晶体 F硫酸铵 G铝 H金刚石属于原子晶体的化合物是 ，直接由原子构成的分子晶体是 。 含有共价键的离子晶体是 属于分子晶体的单质是 。在一定条件下，能导电而不发生化学变化的是 ，受热 熔化后不发生化学键断裂的是 ，受热熔化需克服共价键的是 。参考答案及详解1A说明A选项的错误在于：由一种元素形成的原子晶体中只存在非极性共价键（如金刚石、硅晶体等），而由两种元素形成的原子晶体中就存在极性共价键（如二氧化硅、碳化硅等）w.w.w.k.s.5.u.c.o.m2D说明金属钠晶体中微粒间的作用力是金属键，氯化钠晶体中，微粒间的作用力是离子键，金刚石晶体中，微粒间的作用力是共价键，碘晶体中，微粒间的作用力是分子间作用力。这几种作用力相比较，分子间作用力最弱。3BC说明二氧化碳是分子晶体，组成二氧化碳固体和二氧化碳气体的基本微粒都是二氧化碳分子，干冰气化时，只需要克服分子间的作用力，分子内的共价键不会发生变化。4C说明常温下SiCl4是液体，CCl4在常温下是液体，是大多数人都知道的常识，SiCl4和CCl4都是分子晶体，且SiCl4的分子量大于CCl4，所以分子间作用力大于CCl4，由此也可以推出常温下SiCl4是液体。5AD说明碘和干冰的升华以及苯和己烷的蒸发，克服的都是分子间作用力；二氧化硅的熔化克服的是共价键，生石灰和氯化钠的熔化克服的是离子键，铁的熔化克服的是金属键。6B说明食盐、氯化钾是离子晶体，铁是金属晶体，金刚石是原子晶体，它们的晶体中都没有单个的分子，不能证明分子间存在着分子间作用力。7A说明干冰是分子晶体，水晶、晶体硅、金刚石都是原子晶体8B说明SO2是分子晶体，SiO2是原子晶体；CO2、H2O都是分子晶体，CO2、H2O分子中原子都是以共价键相结合；NaCl为离子晶体，晶体中只有离子键，HCl为分子晶体，HCl分子之间以分子间作用力结合，HCl分子中，氢原子和氯原子以共价键结合；CCl4为分子晶体，CCl4分子之间以分子间作用力结合，CCl4分子中，碳原子和氯原子以共价键结合；KCl为离子晶体，晶体中只有离子键。9A说明金属晶体是由金属阳离子和自由电子构成的，不存在阴离子；金属钨的熔点高于原子晶体硅的熔点；分子晶体碘常温下为固态，