鲁科版选修3 分子间作用力与物质性质 学案2.doc

课堂互动三点剖析重点一：范德瓦尔斯力与物质性质1.概念 分子与分子之间存在着一种把分子聚集在一起的作用力叫分子间作用力。2.大小(1)分子间作用力比化学键弱得多，它主要影响物质的熔点、沸点、溶解性等物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质；(2)在离子化合物和金属晶体中只存在化学键，不存在分子间作用力，分子间作用力只存在于由共价键形成的多数共价化合物和绝大多数非金属单质分子之间，及稀有气体分子之间。像二氧化硅、金刚石等由共价键形成的物质的粒子之间不存在分子间作用力；(3)分子间作用力的范围很小(一般是0.30.5 nm)，即分子充分接近(如固体和液体)时才有相互间的作用力。3.影响分子间作用力的因素 主要有分子的大小、分子的空间构型以及分子内电荷分布是否均匀等。对组成和结构相似的分子，其分子间作用力一般随着相对分子质量的增大而增大。4.分子间作用力对物质性质的影响(1)对物质熔、沸点的影响：一般地，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。如熔点、沸点：i2br2cl2f2，rnxekrarnehe。(2)对物质溶解性的影响：如在273 k、101 kpa时，氧气在水中的溶解量(0.049 cm3l-1)比氮气在水中的溶解量(0.024 cm3l-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。重点二:氢键与物质性质1.氢键 氢键是一种既可以存在于分子之间又可以存在于分子内部原子团之间的作用力。它比化学键弱，比范德瓦尔斯力强。当氢原子与电负性大的原子x以共价键结合时，h原子能够跟另一个电负性大的原子y之间形成氢键。例如，h2o分子中的oh键为极性共价键，氧原子与氢原子共用的电子对强烈地偏向氧原子，使h原子几乎成了“裸露”的质子。这样，一个水分子中相对显正电性的氢原子，就能与另一个水分子中相对显负电性的氧原子的孤电子对接近并产生相互作用，这种相互作用叫做氢键。2.表示形式 通常用xhy表示氢键，其中xh表示h原子和x原子以共价键相结合。氢键的键长是指x和y的距离，氢键的键能是指把xhy分解为xh和y所需要的能量。3.氢键的形成条件 在用xhy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。4.氢键对物质性质的影响 氢键的作用介于化学键和范德瓦尔斯力之间。主要表现为使物质的熔、沸点升高；另外，氢键对物质的电离和溶解等也产生影响。5.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即存在氢键如下图所示，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、沸点分别比邻羟基苯甲醛的熔点、沸点高。分子内氢键和分子间氢键疑难点：分子间作用力与化学键的比较以分子间作用力为例与化学键进行比较，见下表。分子间作用力化学键定义使分子聚集在一起的作用力相邻的原子之间强烈的相互作用存在范围同种或异种分子(狭义的)之间相邻的原子(广义的)之间强弱程度很微弱，克服它只需要较低的能量很强烈，克服它需要较高的能量应用主要影响由分子组成的物质(含稀有气体)的物理性质。对这些物质的化学性质无影响决定物质的化学性质。影响不是由分子组成的物质的物理性质各个击破【例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.分子间氢键的形成除使物质的熔沸点升高，对物质的溶解度、硬度等也都有影响c.分子间作用力与氢键可同时存在于分子之间d.氢键是一种特殊化学键，它广泛地存在于自然界中解析：氢键不是化学键，化学键是分子与分子间强烈的相互作用，而氢键是分子间比范德瓦尔斯力稍强的作用力，它们不是包含与被包含的关系。答案：d类题演练 1下列物质的变化过程中，有共价键明显被破坏的是( )a.1i2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hcl共价键被破坏。 d.nh4hco3是由和组成的离子化合物，与之间的化学键是离子键。内的有关原子之间、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、co2与hco-3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类题演练 2下列物质的变化，破坏的主要是分子间力的是( )a.碘单质的升华 b.nacl溶于水c.将水加热变为气态 d.nh4cl受热分解解析：碘的升华，只是状态发生了变化，破坏的是分子间力，没有破坏化学键，nacl溶于水，会破坏离子键；水由液态变为气态，破坏的是分子间力；nh4cl受热分解，破坏的是化学键(包括共价键和离子键)。答案：ac变式提升 1比较下列化合物熔沸点的高低(填“”或“”。(1)co2_so2 (2)nh3_ph3 (3)o3_o2 (4)ne_ar解析：(1)co2和so2相对分子质量后者大，且co2为非极性分子，so2为极性分子，范德瓦尔斯力co2小于so2，所以co2so2。(2)尽管nh3相对分子质量小于ph3，但nh3分子间存在氢键，所以nh3ph3。(3)o3为极性分子，o2为非极性分子，且相对分子质量o3大于o2，所以范德瓦尔斯力o3o2,因此熔沸点o3大于o2。(4)ne、ar均为稀有气体、单原子分子，范德瓦尔斯力随相对分子质量的增大而递增，所以ar的熔沸点高于ne。答案：(1) (2) (3) (4)变式提升 2有下列物质及它们各自的沸点：cl2:239 k o2:90.1 k n2:75.1 k h2:20.3 k i2：454.3 k br2:331.9 k(1)据此推断，它们分子间的范德瓦尔斯力由大到小的顺序是_。(2)这一顺序与相对分子质量的大小有何关系？解答：(1)i2br2cl2o2n2h2(2)相对分子质量大，色散力大，范德瓦尔斯力大，沸点高，按上述顺序相对分子质量渐小，色散力渐小，物质沸点渐小。【例2】 自然界中往往存在许多有趣也十分有意义的现象，下表列出了若干化合物的结构式、化学式、相对分子质量和沸点。结构式化学式相对分子质量沸点/(1)hohh2o18100(2)ch3ohch4o3264(3)ch3ch2ohc2h6o4678(4)c2h4o260118(5)c3h6o5856(6)ch3ch2ch2ohc3h8o6097(7)ch3ch2och3c3h8o6011从它们的沸点可以说明什么问题？解析：从分子间作用力及氢键加以分析。(2)(3)(6)均为醇类，相对分子质量越大，沸点越高。(4)(6)(7)相对分子质量均为60，沸点不同，这是由于(4)(6)分子间存在氢键。答案：从表中可得出如下结论：(1)组成和结构相似的分子化合物，相对分子质量越大，沸点越高。(2)分子间存在氢键，会使沸点升高，氢键越强，沸点越高。类题演练 3下列物质中不存在氢键的是( )a.冰醋酸中醋酸分子之间b.液态氟化氢中氟化氢分子之间c.一水合氨分子中的氨分子与水分子之间d.可燃冰(ch48h2o)中甲烷分子与水分子之间解析：只有非金属性很强的元素与氢元素形成强极性的共价键之间才可能形成氢键，ch不是强极性共价键。故选d。答案：d类题演练 4影响分子晶体熔沸点的因素主要是分子间的各种作用力。硝基苯酚的分子内和分子之间都存在氢键，邻硝基苯酚以分子内氢键为主，对硝基苯酚以分子间氢键为主，则邻硝基苯酚和对硝基苯酚的沸点比较正确的是( )a.邻硝基苯酚高于对硝基苯酚 b.邻硝基苯酚低于对硝基苯酚c.邻硝基苯酚等于对硝基苯酚 d.无法比较解析：分子内的氢键是原子与原子之间的相互作用，而分子间的氢键是分子与分子间的相互作用，它是影响分子晶体熔沸点的主要因素，故选b。答案：b变式提升 3乙醇(c2h5oh)和二甲醚(ch3och3)的化学组成均为c2h6o。但乙醇的沸点为78.5 ,而二甲醚的沸点为-23 ，为何原因？答案：乙醇(c2h5oh)和二甲醚(ch3och3)的化学组成相同，两者的相对分子质量也相同，但乙醇分子之间能形成氢键，使分子间产生了较强的结合力，沸腾时需要提供更多的能量去破坏分子间氢键，而二甲醚分子间没有氢键，所以乙醇的沸点比二甲醚的高。【例3】 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的热稳定性依次减弱b.金刚石的硬度大于单晶硅，其熔、沸点也高于单晶硅c.naf、nacl、nabr、nai的熔点依次降低d.f2、cl2、br2、i2的熔、沸点逐渐升高解析：本题是对某些变化规律本质原因的考查，这应是重点掌握的知识。hf、hcl、hbr、hi热稳定性依次减弱是因为它们的共价键键能逐渐减小的原因，与键能有关，a不符；金刚石硬度大于单晶硅，熔、沸点高于单晶硅，是因cc键键能大于sisi键键能，b不符；naf、nacl、nabr、nai的熔点依次降低是它们的离子键键能随离子半径增大逐渐减小的原因，c也不符；f2、cl2、br2、i2为分子晶体，熔、沸点高低由分子间作用力决定，与键能无关。答案：d类题演练 5下列物质熔点按从低到高的顺序排列的是( )a.hcl、h2o、hi、na、nacl b.hcl、na、hi、h2o、naclc.nacl、na、h2o、hi、hcl d.hcl、hi、h2o、na、nacl解析：物质熔、沸点的高低首先要取决于该物质所属的晶体类型，一般原子晶体熔点最高，而原子晶体中熔点的差别在于共价键键能的高低，键能越高熔点越高。离子晶体是阴、阳离子之间通过静电作用即离子键结合而成，它们的熔沸点也是较高的 ，离子晶体熔沸点的差别也在于离子键的键能。由金属键形成的金属晶体(单质或合金)，有的熔沸点高，有的低。而分子晶体物质熔沸点低，是因为它们分子间是由范德瓦尔斯力结合的，这种作用是较弱的，不属于化学键。决定范