新教材高中化學專題3微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)第4單元分子間作用力分子晶體第1課時分子間作用力教師用書蘇教版選擇性必修2

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(×)二、氫鍵1．定義：以水中氫鍵的形成為例：水分子中的O—H鍵是一種極性共價鍵，氧原子與氫原子共用的電子對強烈地偏向_氧原子，使H原子幾乎成了“裸露”的質(zhì)子。這樣，一個水分子中相對顯正電性的氫原子，就能與另一個水分子中相對顯負電性的氧原子的孤電子對接近并產(chǎn)生相互作用，這種相互作用叫做氫鍵。2．表示方法：X－H…Y。3．形成條件(1)電負性大而原子半徑較小且含有孤電子對的非金屬原子。(2)要有與電負性大的元素原子形成強極性鍵的氫原子。4．特點(1)氫鍵有飽和性和方向性①飽和性：分子中每一個X—H鍵中的H只能與一個Y原子形成氫鍵，如果再有第二個Y與H結(jié)合，則Y與Y之間的斥力將比H…Y之間的引力大，也就是說H原子沒有足夠的空間再與另一個Y原子結(jié)合。②方向性：X—H…Y系統(tǒng)中，X—H…Y一般在同一直線上，這樣才可使X和Y距離最遠，兩原子間的斥力最小，系統(tǒng)更穩(wěn)定。(2)氫鍵的強弱與X和Y的電負性大小有關:一般X、Y元素的電負性越大，半徑越小形成的氫鍵越強。例如：F—H…F>O—H…O>N—H…N。微點撥：雖然HF分子間氫鍵比H2O分子間氫鍵更強，但液體氟化氫的蒸發(fā)熱卻比水的蒸發(fā)熱低，原因和氫鍵數(shù)目多少有關，1個HF分子能形成一個氫鍵，1個H2O分子均攤兩個氫鍵。5．類型：氫鍵可分為_分子間氫鍵和分子內(nèi)氫鍵兩種類型。6．氫鍵對化合物性質(zhì)的影響(1)對熔、沸點的影響①分子間存在氫鍵的物質(zhì)比分子間存在范德華力的物質(zhì)的熔、沸點高。②互為同分異構體的物質(zhì)，存在分子間氫鍵物質(zhì)的熔、沸點比存在分子內(nèi)氫鍵物質(zhì)的熔、沸點高。(2)對物質(zhì)溶解度的影響：溶質(zhì)與溶劑分子間若形成氫鍵，則會增大溶質(zhì)在該溶劑中的溶解度。判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”)(1)HCl、HBr、HI的熔、沸點依次升高與氫鍵強弱有關。 (×)(2)H2O的熔、沸點高于H2S的熔、沸點是因為H2O分子間存在氫鍵。 (√)(3)可燃冰中，甲烷分子與水分子間可形成氫鍵。 (×)(4)白酒中，乙醇分子和水分子間存在范德華力和氫鍵。 (√)(5)氨氣比甲烷易溶于水與范德華力大小有關。 (×)范德華力對物質(zhì)性質(zhì)的影響鹵素單質(zhì)的相對分子質(zhì)量和熔、沸點化學式相對分子質(zhì)量熔點/℃沸點/℃F238－219.6－188.1Cl271－101－34.6Br2160－7.258.8I2254113.5184.4[問題1]鹵素單質(zhì)的熔、沸點有怎樣的變化規(guī)律？[提示]熔、沸點：I2＞Br2＞Cl2＞F2。[問題2]導致鹵素單質(zhì)熔、沸點規(guī)律變化的原因是什么？它與鹵素單質(zhì)相對分子質(zhì)量的變化規(guī)律有怎樣的關系？[提示]范德華力：I2＞Br2＞Cl2＞F2，鹵素單質(zhì)的相對分子質(zhì)量越大，范德華力越強。[問題3]試比較甲烷、乙烷、丙烷、正丁烷的熔、沸點高低。[提示]熔、沸點：正丁烷＞丙烷＞乙烷＞甲烷。范德華力對物質(zhì)性質(zhì)的影響1．對物質(zhì)熔、沸點的影響(1)組成和結(jié)構相似的分子，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大，物質(zhì)的熔、沸點就越高。如熔、沸點：CF4<CCl4<CBr4<CI4；CH4<C2H6<C3H8<C4H10。(2)組成相似且相對分子質(zhì)量相近的物質(zhì)，分子的電荷分布越不均勻，范德華力越大，其熔、沸點就越高，如熔、沸點：CO>N2。(3)在同分異構體中，一般來說，支鏈越多，熔、沸點就越低，如沸點：正戊烷>異戊烷>新戊烷。2．對物質(zhì)溶解性的影響溶質(zhì)分子與溶劑分子之間的范德華力越大，溶解度就越大。如在273K、101kPa時，氧氣在水中的溶解量(49cm3·L－1)比氮氣在水中的溶解量(24cm3·L－1)大，就是因為O2分子與水分子之間的作用力比N2分子與水分子之間的作用力大所造成的。1．下列敘述與分子間作用力無關的是()A．氣體物質(zhì)加壓或降溫時能凝結(jié)或凝固B．干冰易升華C．氟、氯、溴、碘單質(zhì)的熔沸點依次升高D．氯化鈉的熔點較高D[氣體物質(zhì)加壓或降溫時能凝結(jié)或凝固，干冰易升華，氟、氯、溴、碘單質(zhì)的熔沸點依次升高均是分子間作用力發(fā)生改變；氯化鈉的熔點較高和離子鍵有關。]2．已知HCl的沸點為－85℃，則HI的沸點可能為()A．－167℃ B．－87℃C．－35℃ D．50℃C[相對分子質(zhì)量：HCl<HI，則范德華力：HCl<HI，故沸點：HCl<HI，由已知HCl的沸點為－85℃，可知HI的沸點高于－85℃，結(jié)合常溫下HI為氣態(tài)，推測HI的沸點可能為－35℃。]3．下列變化中，不存在化學鍵斷裂的是()A．氯化氫氣體溶于水B．干冰氣化C．氯化鈉固體溶于水D．氫氣在氯氣中燃燒B[氯化氫氣體溶于水斷裂共價鍵，A不選；干冰氣化破壞分子間作用力，B選；氯化鈉固體溶于水斷裂離子鍵，C不選；氫氣在氯氣中燃燒斷裂共價鍵，D不選。]范德華力對物質(zhì)性質(zhì)的影響ⅣA～ⅦA族元素的氫化物沸點和周期關系圖如圖所示，仔細審閱圖像，宏觀辨識同族元素氫化物沸點變化規(guī)律，微觀探析呈現(xiàn)這種規(guī)律變化的原因。[問題1]ⅣA族元素的氫化物穩(wěn)定性有何遞變規(guī)律？說明呈現(xiàn)這種規(guī)律的原因。[提示]穩(wěn)定性：CH4＞SiH4＞GeH4＞SnH4，共價鍵鍵能：C－H＞Si－H＞Ge－H＞Sn－H。[問題2]ⅣA族元素的氫化物沸點有何遞變規(guī)律？說明呈現(xiàn)這種規(guī)律的原因。[提示]沸點：CH4<SiH4<GeH4<SnH4，相對分子質(zhì)量：CH4<SiH4<GeH4<SnH4，范德華力：CH4<SiH4<GeH4<SnH4。[問題3]NH3、H2O和HF的熔、沸點比同主族相鄰元素氫化物的熔、沸點高的原因是什么？[提示]NH3、H2O和HF它們各自的分子間形成了氫鍵。[問題4]沸點H2O＞HF＞NH3的原因是什么？[提示]1mol分子均攤的氫鍵數(shù)目：H2O＞HF，故沸點H2O＞HF；電負性：F＞N，原子半徑：F<N，故沸點HF＞NH3。分子間作用力和共價鍵的比較分子間作用力共價鍵分類范德華力氫鍵(包括分子內(nèi)氫鍵、分子間氫鍵)極性共價鍵、非極性共價鍵作用粒子分子或原子(稀有氣體)氫原子與氧原子、氮原子或氟原子原子特征無方向性、飽和性有方向性、飽和性有方向性、飽和性強度比較共價鍵>氫鍵>范德華力影響其強度的因素隨著分子極性和相對分子質(zhì)量的增大而增大對于A—H…B,A、B的電負性越大，B原子的半徑越小，作用力越大成鍵原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定對物質(zhì)性質(zhì)的影響①影響物質(zhì)的熔、沸點和溶解度等物理性質(zhì)；②組成和結(jié)構相似的物質(zhì)，隨相對分子質(zhì)量的增大，物質(zhì)熔、沸點升高，如熔、沸點：F2<Cl2<Br2<I2,CF4<CCl4<CBr4分子間氫鍵的存在，使物質(zhì)的熔、沸點升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸點：H2O>H2S，HF>HCl，NH3>PH3影響分子的穩(wěn)定性，共價鍵鍵能越大，分子穩(wěn)定性越強按要求回答下列問題：(1)HCHO分子與氫氣的加成產(chǎn)物的熔、沸點比CH4的熔、沸點高，其主要原因是(需指明加成產(chǎn)物是何物質(zhì))_________________________________________________________________________________________________________。(2)S位于元素周期表中________族，該族元素氫化物中，H2Te比H2S沸點高的原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________，H2O比H2Te沸點高的原因是_______________________________________________________________________________________________________。(3)有一類組成最簡單的有機硅化合物叫硅烷。硅烷的沸點與相對分子質(zhì)量的關系如圖所示，呈現(xiàn)這種變化的原因是_______________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(4)氨是一種易液化的氣體，請簡述其易液化的原因：_____________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)硫的氫化物在乙醇中的溶解度小于氧的氫化物在乙醇中的溶解度的原因是_________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)納米TiO2是一種應用廣泛的催化劑，其催化的一個實例如圖所示?；衔镆业姆悬c明顯高于化合物甲，主要原因是________________________________________________________________________________________________。[答案](1)加成產(chǎn)物CH3OH分子之間能形成氫鍵(2)ⅥA兩者均為分子晶體且結(jié)構相似，H2Te相對分子質(zhì)量比H2S大，分子間范德華力更強兩者均為分子晶體，H2O分子間存在氫鍵(3)硅烷為分子晶體，隨相對分子質(zhì)量的增大，分子間范德華力增強，熔、沸點升高(4)氨分子間存在氫鍵，分子間作用力大，易液化(5)H2O與乙醇分子間可形成氫鍵(6)化合物乙分子間可形成氫鍵1．(雙選)二氧化碳由固體(干冰)變?yōu)闅怏w時，下列各項發(fā)生變化的是()A．分子間距離 B．極性鍵C．分子之間的作用力 D．離子鍵被破壞AC[二氧化碳由固體(干冰)變?yōu)闅怏w時，分子間距離變大，分子之間的作用力破壞，分子內(nèi)極性鍵不變，二氧化碳分子內(nèi)不含離子鍵。]2．固體乙醇晶體中不存在的作用力是()A．離子鍵 B．范德華力C．極性鍵 D．非極性鍵A[固體乙醇晶體屬于共價化合物，不含離子鍵。]3．下列物質(zhì)間分子間作用力最大的是()A．I2 B．Br2C．Cl2 D．F2A[組成與結(jié)構相似的分子，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大。]4．下列物質(zhì)沸點的比較正確的是()A．H2O＞H2S＞H2Se B．F2＞Cl2＞Br2C．CH4＞SiH4＞GeH4 D．Al＞Mg＞NaD[一般來說，組成與結(jié)構相似的分子，相對分子質(zhì)量越大，沸點越高，則沸點：H2Se＞H2S，A錯誤；沸點Br2＞Cl2＞F2，B錯誤；沸點GeH4＞SiH4＞CH4，C錯誤；自由電子越多，半徑越小，金屬鍵越強，沸點越高，沸點Al＞Mg＞Na，D正確。]5．下列說法正確的是()A．H2O的沸點比HF高，是由于每摩爾分子中水分子形成的氫鍵數(shù)目多B．液態(tài)氟化氫中氟化氫分子之間形成氫鍵，可寫為(HF)n，則NO2分子間也是因氫鍵而聚合形成N2O4C．HCl極易溶于水，原因是HCl分子與水分子之間形成了氫鍵D．可燃冰(CH4·8H2O)的形成是由于甲烷分子與水分子之間存在氫鍵A[1個水分子能形成4個氫鍵，1個HF分子能形成2個氫鍵，則每摩爾分子中水分子形成的氫鍵數(shù)目多，A正確；NO2分子間不存在氫鍵，NO2分子間因形成化學鍵而聚合成N2O4，B錯誤；只有非金屬性很強的元素(如N、O、F)原子才能與氫原子形成極性較強的共價鍵，分子間才能形成氫鍵，C錯誤；甲烷分子和水分子之間不能形成氫鍵，D錯誤。]6．請回答下列問題：(1)NH3的沸點(－33.5℃)高于NF3的沸點(－129℃)的主要原因是______________________________________________________________________________________________________________________________