《分子间作用力与物质性质》导学案3.doc

分子间作用力与物质性质导学案课程学习目标1.了解范德华力的类型；掌握范德华力的大小与物质的物理性质之间的辩证关系。2.初步认识影响范德华力的主要因素；学会辩证的质量分析法。3.理解氢键的本质；能分析氢键的强弱；认识氢键的重要性。知识体系梳理一、范德华力与物质性质1.分子间存在多种相互作用，人们将这些作用统称为分子间作用力，最常见的有范德华力和氢键 。2.范德华力是分子之间普遍存在的一种相互作用力，范德华力的作用能通常比化学键键能小，因此克服范德华力所需的能量不足以破坏化学键。如干冰的状态发生改变时，破坏的是二氧化碳分子之间的作用力，其内部的碳氧共价键没被破坏。3.范德华力主要影响物质的熔点、沸点等物理性质。范德华力越强，物质的熔点、沸点越高。对于组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大。分子间作用力:F2Cl2Br2N2。二、氢键与物质性质1.氢键的定义:一个水分子中的氢原子和另一个水分子中的氧原子接近时，原子核“裸露”的氢原子允许带有部分负电荷的氧原子充分接近它，并产生静电作用和一定程度的轨道重叠作用，这种作用就是氢键。2.氢键的表示方法:氢键通常用XHY表示，其中XH表示氢原子和X原子以共价键相结合。氢键的键能是指XHY分解为XH和Y所需要的能量。3.氢键形成的条件X-HY中，氢原子两边的X和Y原子所属元素通常具有很强的电负性和很小的原子半径，氢键才能形成。X、Y主要是氮原子、氧原子和氟原子。4.氢键对物质性质的影响氢键的作用能比范德华力的作用能大，比化学键的键能小，氢键的形成会使物质的熔、沸点升高，另外氢键对物质的电离、溶解等过程也会产生影响。邻羟基苯甲醛的氢键存在于分子内部，对羟基苯甲醛存在分子间氢键，因此对羟基苯甲醛的熔点、沸点比邻羟基苯甲醛的高。基础学习交流1.氢键属于化学键吗？【答案】不属于，氢键属于较强的分子间作用力，不属于化学键。2.请解释物质的下列性质。(1)氨 (NH3)极易溶解于水。(2)氟化氢的熔点比氯化氢高。【答案】(1)氨分子是极性分子，H2O也是极性分子，根据相似相溶原理，NH3易溶于水；又因为NH3与H2O分子之间能够形成氢键，使溶解度增大，故NH3极易溶于水。(2)结构和组成相似的分子，相对分子质量越大，熔、沸点越高，据此，HF的熔点应该比HCl的低。但是，由于HF中可以形成氢键，而氢键的作用力一般比范德华力要大，使晶体的熔、沸点增大，故HF的熔点高于HCl。3.醋酸、硝酸是相对分子质量相近的两种分子，但这两种物质的熔点和沸点相差较大。醋酸的熔点为16.6 ，在温度低于16.6 时即凝结成冰状的固体；常温下硝酸是一种具有挥发性的液体。试根据上述两种物质熔、沸点差异较大的事实，分析它们可能含有的氢键，并与同学交流讨论。a b醋酸(a)、硝酸(b)的结构式【答案】醋酸通过氢键形成二聚体，而硝酸可形成分子内氢键(使熔、沸点降低)，所以醋酸、硝酸的熔、沸点依次降低，它们形成氢键的示意图如下图所示。醋酸 硝酸预习检测1.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【解析】氢键不属于化学键，是分子间作用力的一种，D项错误。【答案】D2.下列物质的熔、沸点高低顺序不正确的是( )。A.F2Cl2Br2CCl4CBr4CI4C.H2OH2TeH2SeH2SD.CH4SiH4GeH4Br2Cl2O2N2H2(2)相对分子质量越大，分子间范德华力越大，沸点越高；按上述顺序相对分子质量逐渐减小，分子间范德华力逐渐减小，物质沸点逐渐减小探究1:范德华力及其对物质性质的影响互动探究解释SO2的熔、沸点高于CO2的熔、沸点的原因: 。【解析】熔、沸点的高低取决于分子之间的作用力，SO2与CO2分子之间只存在范德华力，SO2是角形极性分子，CO2是直线形非极性分子，SO2极性比CO2强，另外SO2相对分子质量比CO2大，因此SO2的熔、沸点高于CO2的熔、沸点。【答案】SO2极性比CO2强、相对分子质量比CO2大，因此SO2的熔、沸点高于CO2探究拓展1.范德华力存在于什么物质之间？【答案】分子与分子之间。2.范德华力有什么特征？【答案】无方向性、无饱和性。3.用范德华力比较物质熔、沸点，前提条件是什么？【答案】物质的组成和结构相似。名师点拨1.范德华力是物质分子之间普遍存在的一种相互作用力，又称分子间作用力，它无方向性、无饱和性。2.范德华力随着分子极性和相对分子质量的增大而增大；组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大。3.范德华力影响物质的熔、沸点，溶解度等物理性质。组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，物质的熔、沸点就越高；物质的极性越大，范德华力就越大，物质的熔、沸点就越高。探究2:氢键及其对物质性质的影响互动探究一些化合物的沸点如下:(1.01105 Pa，单位:)(1)依据上图分析:沸点反常的物质有 ，其原因是 。(2)下列说法不正确的是 (填字母)。A.含氢键物质的沸点一定高于不含氢键物质的沸点B.电负性越强的元素，其氢化物中氢键键能越大，沸点越高C.不含氢键的分子，相对分子质量越大，沸点越高D.氢化物的稳定性越高，其沸点越高E.同周期元素的氢化物，原子序数越大，沸点越高【解析】(1)氢化物沸点与是否形成氢键、相对分子质量、分子结构等有关，其中氢键所起的作用最大，NH3、H2O、HF分子间存在氢键，所以沸点较高。(2)依据图像分析:H2Te(不含氢键)的沸点高于NH3(含氢键)，所以A项错误；电负性最强的元素是F，但HF沸点低于H2O，所以B项错误；HCl(相对分子质量36.5)的沸点低于H2S(相对分子质量34)，所以C项错误；HF最稳定，但沸点不是最高，所以D项错误；同周期元素的氢化物，原子序数与沸点顺序显然不一致，所以E项错误。【答案】(1)NH3、H2O、HF；NH3、H2O、HF分子间存在氢键，所以沸点高(2)ABCDE探究拓展1.哪些元素易与氢原子形成氢键？【答案】N、O、F。2.为什么分子间氢键会使物质的熔、沸点升高？【答案】分子间氢键会使分子缔合在一起，相当于增大了相对分子质量。名师点拨1.氢键的表示方法:XHY(X、Y可以相同，也可以不同)。2.氢键的形成条件:半径小、吸引电子能力强的原子(N、O、F)与H核，即XHY中，X、Y只能是N、O、F中的某原子。3.影响氢键强弱的因素: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。N、O、F电负性顺序:FON。常见氢键强弱顺序:FHFOHOOHNNHN。4.氢键与范德华力之间的区别氢键与范德华力同属于分子间作用力；但两者的不同之处在于氢键具有饱和性与方向性。氢键的作用微粒是N、O、F与H，范德华力的作用微粒是分子。5.氢键可以在分子之间形成，也可在分子内部形成，分子内氢键降低物质的熔、沸点，分子间氢键使物质的熔、沸点升高。当堂检测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【解析】氢键只存在于氟、氧、氮等电负性较大的原子与氢原子之间，D项中不存在氢键。【答案】D2.下列有关水的性质的叙述中，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 D.SiH4比CH4的沸点高【解析】水比硫化氢稳定是因为HO键键能大于HS键键能，与氢键无关系。【答案】B3.下列各组物质中，熔点由高到低的是( )。A.HI HBr HCl HFB.He Ne Ar KrC.CI4 CBr4 CCl4 CF4 D.Rb K Na Li【解析】A项中因为HF分子间存在氢键，所以熔点较高，错误；B项中He、Ne、Ar、Kr的相对分子质量增大，熔、沸点依次升高；D项属于金属晶体，随着原子半径增大，熔、沸点降低。【答案】C4.下列变化或数据与氢键无关的是( )。 A.甲酸蒸气的密度在373 K时为1.335 gL-1，在293 K时为2.5 gL-1 B.氨分子与水分子形成一水合氨 C.丙酮在己烷和三氟甲烷中易溶解，其中在三氟甲烷中溶解时的热效应较