《分子间作用力与物质性质》导学案3 (2)

分子间作用力与物质性质分子间作用力与物质性质 导学案导学案 课程学习目标课程学习目标 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 F2 Cl2 Br2N2 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X H Y表示 其中X H表示氢原子和X原子以共价 键相结合 氢键的键能是指X H Y分解为X H和Y所需要的能量 3 氢键形成的条件 X H Y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 D 2 下列物质的熔 沸点高低顺序不正确的是 A F2 Cl2 Br2CCl4 CBr4 CI4 C H2O H2Te H2Se H2S D CH4 SiH4 GeH4Br2 Cl2 O2 N2 H2 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 互动探究互动探究 一些化合物的沸点如下 1 01 105 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 名师点拨名师点拨 1 氢键的表示方法 X H Y 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X H Y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X H Y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 F O N 常见氢键强弱顺序 F H F O H O O H N N H N 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 CH4 8H2O 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 D 2 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H O键键能大于H S键键能 与氢键无关系 答案 B 3 下列各组物质中 熔点由高到低的是 A HI HBr HCl HF B He Ne Ar Kr C 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 C 4 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 g L 1 在293 K时为2 5 g L 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