苏教版选修3 专题3 第四单元 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 课标要求1结合实例说明化学键和分子间作用力的区别。2举例说明分子间作用力对物质的状态等方面的影响。3列举含有氢键的物质，知道氢键的存在对物质性质的影响。4知道分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。1.范德华力普遍存在于分子之间；一般说来，组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点通常越高。2氢键xhy的形成条件是x、y的电负性大、半径小。3分子间氢键使物质的熔、沸点升高，分子内氢键使物质的熔、沸点降低；溶质与溶剂分子间形成氢键时，物质的溶解度增大。4分子晶体是分子间通过分子间作用力(范德华力或氢键)构成的晶体，其熔、沸点较低，硬度小，熔融状态不导电。5干冰晶体是面心立方晶胞，配位数是12。 1分子间作用力概念共价分子之间存在的静电作用分类常见的分子间作用力是范德华力和氢键特点比化学键弱得多，主要影响物质的物理性质2.范德华力概念范德华力是存在于分子之间的一种作用力，普遍存在于固体、液体和气体分子之间特征作用力很弱，约比化学键键能小1个2个数量级。无方向性和饱和性影响因素分子的大小、空间构型及分子中电荷分布是否均匀对物质性质的影响范德华力主要影响物质的物理性质，如熔点、沸点；范德华力越大，物质的熔、沸点越高1范德华力与化学键比较，哪种作用强度更大？提示：化学键强度大于范德华力。2范德华力与化学键的作用微粒有什么不同？提示：化学键的成键微粒包括原子、离子、电子，范德华力存在于分子之间。1化学键与范德华力的比较化学键范德华力概念物质中直接相邻的原子或离子之间存在的强烈的相互作用把分子聚集在一起的作用力存在分子(或晶体)内原子间分子间(近距离)强弱较强比化学键弱得多对物质性质的影响影响化学性质(分子)和物理性质(晶体)主要影响物理性质2对范德华力存在的理解(1)离子化合物中只存在化学键，不存在范德华力。(2)范德华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。但像二氧化硅、金刚石等由共价键形成的物质的微粒之间不存在范德华力。1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)。(1)分子间作用力就是范德华力()(2)范德华力存在于任何物质中()(3)范德华力比化学键弱得多()(4)ch4、c2h6、c3h8的熔点、沸点依次升高()(5)hf、hcl、hbr、hi的稳定性依次减弱，是因为分子间作用力依次减弱()答案：(1)(2)(3)(4)(5)2下列关于范德华力的叙述中，正确的是()a范德华力的实质也是一种电性作用，所以范德华力是一种特殊化学键b范德华力的作用比化学键弱c任何分子间在任意情况下都会产生范德华力d范德华力非常微弱，故破坏范德华力不需要消耗能量解析：选b范德华力存在于分子之间，而化学键存在于晶体(或分子)内、原子(或离子)之间，范德华力不是化学键，a错误；范德华力的作用强弱比化学键弱得多，b正确；范德华力普遍地存在于分子之间，但也必须满足一定的距离要求，若分子间的距离足够大，分子之间也难产生相互作用，c错误；虽然范德华力非常微弱，但破坏它时也要消耗能量，d错误。3下列叙述与范德华力无关的是()a气体物质在加压或降温时能凝结或凝固b干冰易于升华c氟、氯、溴、碘单质的熔点、沸点依次升高d氯化钠的熔点较高解析：选d一般来说，由分子构成的物质，其物理性质通常与范德华力的大小密切相关，a、b、c三个选项中涉及的物质都是由分子构成，故其表现的物理性质与范德华力的大小有关系；只有d选项中的nacl是离子化合物，不存在分子，故其物理性质与范德华力无关。 1氢键的形成和表示方法h原子与电负性大、半径较小的原子x以共价键结合时，h原子能够跟另一个电负性大、半径较小的原子y的孤电子对接近并产生相互作用，即形成氢键，通常用xhy表示。2氢键形成的条件(1)氢原子位于x原子和y原子之间。(2)x、y原子所属元素具有很大的电负性和很小的原子半径，一般是指位于元素周期表右上角的氮、氧、氟原子。3氢键的类型氢键有分子内氢键和分子间氢键两种。4氢键与物质的性质含有分子间氢键的物质有较高的熔点和沸点，氢键会影响物质溶解性。特别提醒(1)氢键具有饱和性和方向性。(2)粒子间作用强弱关系：化学键氢键范德华力。(3)氢键分为分子间氢键和分子内氢键，对物质性质的影响分子间氢键大于分子内氢键。如熔点、沸点： (4)与h原子结合的x原子的电负性越大，形成氢键时氢键的作用能越大。1范德华力、氢键及共价键均属于化学键吗？提示：范德华力、氢键不属于化学键，仅有共价键属于化学键。2h2o的熔、沸点高于h2s的原因是什么？提示：h2o分子之间形成氢键，使h2o的熔、沸点高于h2s。范德华力、氢键与共价键的比较作用力范德华力氢键共价键概念物质分子之间普遍存在的一种相互作用力由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很大的原子之间的作用力原子间通过共用电子对所形成的相互作用分类分子内氢键、分子间氢键极性共价键、非极性共价键特征无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性有方向性、有饱和性强度比较共价键氢键范德华力影响强度的因素组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大ahb中a、b的电负性越大，b原子的半径越小，氢键越牢固成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定影对物质性质的响影响物质的熔、沸点、溶解度等物理性质分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸点：h2oh2s，hfhcl，nh3ph3影响分子的稳定性。共价键键能越大，分子稳定性越强影响原子晶体的熔点。共价键键能越大，含有该共价键的原子晶体的熔点越高1下列说法不正确的是()a氢键是一种化学键b分子间氢键使物质具有较高的熔、沸点c能与水分子形成氢键的物质易溶于水d水结成冰体积膨胀与氢键有关解析：选a氢键不是化学键，而是一种分子间作用力，比化学键弱很多，但比范德华力稍强，a不正确；氢键的存在使物质有较高的熔、沸点(如hf、h2o、nh3等)，也使某些物质易溶于水(如nh3、c2h5oh、ch3cooh等)，b、c项正确；水结成冰时，水分子大范围地以氢键相互连结，形成疏松的晶体，造成体积膨胀，密度减小，d正确。2下列事实，不能用氢键知识解释的是()水和乙醇可以完全互溶溴化氢比碘化氢稳定干冰易升华液态氟化氢的化学式有时可以写成(hf)n的形式abc d解析：选b乙醇与水可形成oho氢键，增大溶解度；hbr的键长比hi的键长短，键能大，故hbr比hi稳定；干冰易升华是由于co2分子间的范德华力小，沸点低；hf分子间可以形成fhf氢键，使得hf分子易聚合。3固体乙醇晶体中不存在的作用力是()a离子键 b氢键c非极性键 d范德华力解析：选a固体乙醇不存在离子键，乙醇的分子内存在cc、ch、co、oh等极性键和非极性键，分子间存在范德华力和氢键。4若不断地升高温度，实现“雪花水水蒸气氧气和氢气”的变化。在变化的各阶段被破坏的粒子间的主要相互作用依次是()a氢键；范德华力；非极性键b氢键；氢键；极性键c氢键；极性键；范德华力d范德华力；氢键；非极性键解析：选b因为o的电负性较大，在雪花、水中存在oho氢键，故在实现雪花水水蒸气的变化阶段主要破坏水分子间的氢键，而由水蒸气氧气和氢气则破坏了oh极性共价键。 1分子晶体(1)分子晶体的结构 (2)分子晶体与物质类型的关系类型实例所有非金属氢化物h2o、nh3、ch4等部分非金属单质卤素(x2)、o2、n2、白磷(p4)、硫(s8)、稀有气体等部分非金属氧化物co2、p4o6、p4o10、so2等几乎所有的酸hno3、h2so4、h3po4、h2sio3等多数有机物的晶体苯、乙醇等(3)三种典型的分子晶体单质碘干冰冰晶胞或结构模型微粒间作用力范德华力范德华力范德华力和氢键晶胞微粒数_4_4_配位数_12_4_(4)分子晶体的物理性质分子晶体由于以比较弱的分子间作用力相结合，因此一般熔点较低，硬度较小。对组成和结构相似，晶体中又不含氢键的分子晶体来说，随着相对分子质量的增大，范德华力增大，熔、沸点升高。特别提醒分子间只存在范德华力的分子晶体服从紧密堆积排列原理；分子间存在氢键的分子晶体，由于氢键具有方向性，故不服从紧密堆积排列原理。2石墨晶体(1)石墨晶体的结构石墨晶体是层状结构，在每一层内，碳原子排列成六边形，一个个六边形排列成平面的网状结构，每一个碳原子都跟其他3个碳原子相结合。在同一层内，相邻的碳原子以共价键相结合，每一个碳原子的一个未成对电子形成大键。层与层之间以范德华力相结合。(2)石墨的晶体类型和性质类型：石墨晶体中既有共价键，又有范德华力，同时还有金属键的特性，是一种混合键型晶体。性质：熔点高，质软，具有导电性。1下列各组晶体都属于化合物组成的分子晶体是()ah2o、o3、ccl4bccl4、(nh4)2s、h2o2cso2、sio2、cs2 dp2o5、co2、h3po4解析：选da项，o3为单质；b项，(nh4)2s为离子晶体；c项，sio2为原子晶体。2下列有关分子晶体的说法中正确的是()a分子内均存在共价键b分子间一定存在范德华力c分子间一定存在氢键d其结构一定不能由原子直接构成解析：选b稀有气体分子组成的晶体中，不存在由多个原子组成的分子，而是原子间通过范德华力结合成晶体，所以不存在任何化学键，且分子为单原子分子，故a、d项错误；分子间作用力包括范德华力和氢键，范德华力存在于所有的分子晶体中，而氢键只存在于含有与电负性较大的n、o、f原子结合的氢原子的分子间或者分子内，所以b项正确，c项错误。3石墨晶体中层与层、同层原子间的主要作用力分别是()a范德华力，范德华力 b共价键，范德华力c范德华力，共价键 d共价键，共价键答案：c4石墨的片层结构如图所示，试回答：(1)片层中平均每个正六边形含有_个碳原子。(2)在片层结构中，碳原子数、cc键、六元环数之比为_。(3)n g碳原子可构成_个正六边形。解析：在石墨的片层结构中，以一个六元环为研究对象，由于每个碳原子被3个六元环共用，即每个六元环拥有碳原子数为62；另外每个碳碳键被2个六元环共用，即属于每个六元环的碳碳键数为63。n g碳原子可构成正六边形的个数为na mol1。答案：(1)2(2)231(3)1四种晶体类型的比较 类型项目离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体构成晶体的微粒阴、阳离子原子分子金属离子和自由电子微粒间的作用离子键共价键分子间作用力(范德华力或氢键)金属键确定作用力强弱的一般判断方法离子电荷、半径键长(原子半径)组成结构相似时，比较相对分子质量大小离子半径、价电子数熔、沸点较高高低差别较大(汞常温下为液态，钨熔点为3 410 )硬度略硬而脆大较小差别较大导热和导电性不良导体(熔化后或溶于水导电)不良导体(个别为半导体)不良导体(部分溶于水发生电离后导电)良导体溶解性多数易溶一般不溶相似相溶一般不溶于水，少数与水反应机械加工性不良不良不良优良延展性差差差优良2判断晶体类型的方法(1)依据构成晶体的微粒和微粒间的相互作用判断离子晶体的构成微粒是阴、阳离子，微粒间的作用是离子键。原子晶体的构成微粒是原子，微粒间的作用是共价键。分子晶体的构成微粒是分子，微粒间的作用为分子间作用力(范德华力或氢键)。金属晶体的构成微粒是金属离子和自由电子，微粒间的作用是金属键。(2)依据物质的类别判断金属氧化物(如k2o、na2o2等)、强碱(如naoh、koh等)和绝大多数的盐类是离子晶体。大多数非金属单质(除金刚石、石墨、晶体硅、晶体硼外)、气态氢化物、非金属氧化物(除sio2外)、酸、绝大多数有机物(除有机盐外)是分子晶体。常见的原子晶体单质有金刚石、晶体硅、晶体硼等，常见的原子晶体化合物有碳化硅、二氧化硅等。金属单质(除汞外)与合金是金属晶体。(3)依据晶体的熔点判断离子晶体的熔点较高，常在数百至一千摄氏度。原子晶体熔点高，常在一千至几千摄氏度。分子晶体熔点低，常在数百摄氏度以下至很低温度。金属晶体多数熔点高，但也有相当低的。(4)依据导电性判断离子晶体的水溶液及熔化时能导电。原子晶体一般为非导体。分子晶体为非导体，而分子晶体中的电解质溶于水，使分子内的化学键断裂形成自由移动的离子也能导电。金属晶体是电的良导体。(5)依据硬度和机械性能判断离子晶体硬度较大或较硬、脆。原子晶体硬度大。分子晶体硬度小且较脆。金属晶体多数硬度大，但也有较小的，且具有延展性。1有关晶体的下列说法中正确的是()a分子晶体中共价键越强，熔点越高b原子晶体中分子间作用力越强，熔点越高c氯化钠晶体熔化时离子键发生断裂d金属晶体熔化时金属键未发生断裂解析：选c分子晶体的熔点与分子间作用力有关；原子晶体的熔点与共价键的强弱有关，金属晶体熔化时破坏了金属键。2下列说法中正确的是()a离子晶体中每个离子的周围均吸引着6个带相反电荷的离子b金属导电的原因是在外加电场的作用下金属产生自由电子，电子定向运动c分子晶体的熔、沸点低，常温下均呈液态或气态d原子晶体中各相邻原子都以共价键相结合解析：选d选项a中离子晶体中每个离子周围吸引带相反电荷的离子数目与离子半径有关，如一个cs可同时吸引8个cl；选项b中金属内部的自由电子不是在电场力的作用下产生的；选项c中分子晶体的熔、沸点很低，在常温下也有呈固态的，如s属于分子晶体，它在常温下为固态。3有a、b、c三种晶体，分别由c、h、na、cl四种元素中的一种或几种形成，对这三种晶体进行实验，结果如表：序号熔点/硬度水溶性导电性水溶液与ag反应a811较大易溶水溶液或熔融导电白色沉淀b3 500很大不溶不导电不反应c114.2很小易溶液态不导电白色沉淀(1)晶体的化学式分别为a_、b_、c_。(2)晶体的类型分别是a_、b_、c_。(3)晶体中粒子间的作用力分别是a_、b_、c_。答案：(1)naclchcl(2)离子晶体原子晶体分子晶体(3)离子键共价键范德华力 1不同晶体类型的物质的熔、沸点高低比较一般顺序是：原子晶体离子晶体分子晶体。金属晶体熔、沸点差距很大，如钨是熔点最高的金属，汞在常温下为液态。2同一类型晶体的比较微粒间的作用力越强，熔、沸点越高。(1)离子晶体结构相似且化学式中各离子个数比相同的离子晶体中，离子半径越小，离子所带电荷越多，相应的晶格能越大，离子键越强，晶体的熔、沸点越高。如naclnabrnai，naclkclrbcl，mgo熔点高于nacl等。(2)分子晶体在组成结构均相似的分子晶体中，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高，如o2n2、hihbrhcl(hf除外)。含有氢键的分子晶体熔、沸点较高。如h2oh2teh2seh2s，hfhcl，nh3ph3。在烷烃的同分异构体中，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；芳香烃及其衍生物苯环上的同分异构体一般按照“邻位间位对位”的顺序。(3)原子晶体由共价键形成的原子晶体中，原子半径越小，键长越短，键能越大，晶体的熔、沸点越高。如熔点：金刚石碳化硅硅。(4)金属晶体金属离子半径越小，带的电荷越多，其熔、沸点也就越高。如a的al，a的mg，a的na，熔、沸点依次降低。又如在同一主族中，金属原子半径越小的，其熔、沸点越高。3注意事项(1)离子晶体的熔点不一定低于原子晶体。如mgo的熔点为3 073 ，而sio2熔点为1 723 。(2)金属晶体的熔点不一定低于原子晶体，如w的熔点达3 410 ；金属晶体的熔点不一定高于分子晶体，如hg常温下呈液态，而硫、白磷常温下呈固态。1下列变化规律正确的是()akcl、nacl、mgo的熔点由低到高bh2o、h2s、h2se的分解温度及沸点都由高到低co2、i2、hg、nacl、sio2的熔点由低到高d碳化硅、晶体硅、金刚石、石墨的熔点由低到高解析：选ab项中沸点h2seh2s，c项中熔点i2hg，d项中熔点晶体硅mgnakcnaf、nacl、nabr