氫鍵 課件【知識建構(gòu)+高效助教】高二化學(xué)人教版（2019）選擇性必修2

物質(zhì)的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)第三節(jié)分子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì)第三課時氫鍵一、范德華力1.定義：把分子聚集在一起的相互作用力2.實質(zhì)：分子間的靜電作用。3.范德華力廣泛存在于分子之間，但只有分子間充分接近時才有分子間的相互作用力，如固體和液體物質(zhì)中。4.范德華力沒有飽和性和方向性。

只要分子周圍空間允許，分子總是盡可能多地吸引其他分子。5.范德華力的大小和特征1.范德華力很弱，比化學(xué)鍵的鍵能小1～2個數(shù)量級2.組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大3.相對分子質(zhì)量相同或相近時，分子的極性越大，范德華力越大。上節(jié)回顧注意：鍵能大小影響分子的熱穩(wěn)定性,范德華力的大小影響物質(zhì)的熔、沸點。3．互為同分異構(gòu)體的分子，支鏈越多，分子間范德華力越弱,

熔、沸點就越低，如沸點：正戊烷>異戊烷>新戊烷。2.相對分子質(zhì)量相近的物質(zhì)，分子極性越大，范德華力越大

其熔、沸點就越高，如熔、沸點：CO>N2。組成和結(jié)構(gòu)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。6.范德華力對物質(zhì)熔、沸點的影響二、氫鍵及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響1.氫鍵概念：氫鍵是一種特殊的分子間作用力，它是由已經(jīng)與電負(fù)性很強的原子形成共價鍵的氫原子與另一分子中電負(fù)性很強的原子之間的作用力.氫鍵OHHδ＋δ－…H—O鍵極性很強OHHδ－無內(nèi)層電子，幾乎成為“裸露”的質(zhì)子電負(fù)性大，半徑小δ＋δ＋三、氫鍵及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響2.氫鍵的表示方法:X—H---Y（X、Y一般為F、O、N）共價鍵氫鍵3.氫鍵的本質(zhì)：→不屬于化學(xué)鍵→氫鍵介于范德華力和化學(xué)鍵之間,是一種較弱的靜電作用力。氫鍵鍵長三、氫鍵及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響①

與電負(fù)性大且半徑小的原子(F、O、N)相連的H4.氫鍵形成的兩個條件:②在附近有電負(fù)性大,半徑小的原子(F、O、N)O—H…ON—H…NF—H…F三、氫鍵及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響5.氫鍵的特征：具有方向性和飽和性①方向性(X—H…Y三個原子盡可能在同一條直線上)→原因是在這樣的方向上成鍵兩原子電子云之間的排斥力最小,形成的氫鍵最強,體系最穩(wěn)定→原因是H原子半徑很小,再有一個原子接近時,會受到X、Y原子電子云的排斥。②飽和性(一個X—H只能和一個Y原子結(jié)合)→氫鍵強弱與X和Y的吸引電子的能力有關(guān)，一般X、Y元素吸引電子能力越強(即電負(fù)性越大)，則氫鍵越強。6.氫鍵的強弱三、氫鍵及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響X—H…Y→氫鍵強弱變化順序為：F-H…F>O-H…O>O-H…N>N-H…N7.氫鍵的分類①分子間氫鍵如：HF、H2O、NH3

相互之間C2H5OH、CH3COOH、H2O相互之間三、氫鍵及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響②分子內(nèi)氫鍵某些物質(zhì)在分子內(nèi)也可形成氫鍵，例如當(dāng)苯酚在鄰位上有—CHO、—COOH、—OH和—NO2時，可形成分子內(nèi)的氫鍵，組成“螯合環(huán)”的特殊結(jié)構(gòu).

(2)分子內(nèi)氫鍵：例如：對羥基苯甲醛對羥基苯甲酸

(1)分子間氫鍵：鄰羥基苯甲醛鄰羥基苯甲酸鄰硝基苯酚氫鍵氫鍵氫鍵氫鍵氫鍵(不屬于分子間作用力)(屬于分子間作用力)(1)對物質(zhì)熔、沸點的影響三、氫鍵及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響8.氫鍵對物質(zhì)物理性質(zhì)的影響①分子間氫鍵使物質(zhì)熔、沸點升高-150-125-100-75-50-2502550751002345××××CH4SiH4GeH4SnH4NH3PH3AsH3SbH3HFHClHBrHIH2OH2SH2SeH2Te沸點/℃周期一些氫化物的沸點②分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)熔、沸點降低注意:標(biāo)況下，HF非氣態(tài)鄰羥基苯甲醛對羥基苯甲醛分子內(nèi)氫鍵分子間氫鍵(熔點-7℃沸點196.5℃)(熔點115℃沸點246.6℃)(2)氫鍵對水分子的影響三、氫鍵及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響8.氫鍵對物質(zhì)物理性質(zhì)的影響水的熔點(℃)水的沸點(℃)水在0℃時密度(g/ml)水在4℃時密度(g/ml)0.00100.000.99981.0000②水結(jié)冰時,體積膨脹,密度降低①氫鍵使水分子沸點反常的高→每個水分子與4個水分子相鄰→水分子以氫鍵相連接，含1molH2O的冰中，最多可形成2mol氫鍵?！叵乱簯B(tài)水中除了含有簡單H2O外，還含有通過氫鍵聯(lián)系在一起的締合分子(H2O)2、(H2O)3……(H2O)n等。當(dāng)水結(jié)成冰后，水分子大范圍地以氫鍵互相聯(lián)結(jié)成為晶體，因此在冰的結(jié)構(gòu)中形成許多空隙，體積膨脹，密度減小。冰(2)氫鍵對水分子的影響三、氫鍵及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響8.氫鍵對物質(zhì)物理性質(zhì)的影響②水結(jié)冰時,體積膨脹,密度降低①氫鍵使水分子沸點反常的高③接近水的沸點的水蒸氣的相對分子質(zhì)量的測定值比按化學(xué)式H2O計算出來的相對分子質(zhì)量大。用氫鍵解釋這種異常性：接近水的沸點的水蒸氣中存在相當(dāng)量的水分子因氫鍵而相互締合，形成所謂的締合分子(H2O)n?！八掀?/p>

水中的氫鍵很脆弱，破壞的快，形成的也快?？偟慕Y(jié)果是水分子總是以不穩(wěn)定的氫鍵連在一片。水的這一特性使水有了較強的內(nèi)聚力和表面能力。由于具有較高的表面能力，所以昆蟲能在水面上行走。當(dāng)然也和昆蟲本身所具有的結(jié)構(gòu)有關(guān)系.思考1：為什么NH3極易溶于水？提示

①NH3與H2O之間形成分子間氫鍵；②NH3和H2O均是極性分子(3)氫鍵對物質(zhì)溶解度的影響三、氫鍵及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響8.氫鍵對物質(zhì)物理性質(zhì)的影響問題：NH3溶于水主要是形成N-H…Ｏ還是形成O-H…N?極性分子易溶于極性分子形成的溶劑中。(“相似相溶”)√思考2：為什么甲醛易溶于水？δ-δ+δ+δ-δ+δ+極性分子甲醛能和H2O之間形成氫鍵原子電負(fù)性C2.5H2.1O3.5(3)氫鍵對物質(zhì)溶解度的影響三、氫鍵及其對物質(zhì)性質(zhì)的影響8.氫鍵對物質(zhì)物理性質(zhì)的影響→低級醇、醛、酮、羧酸等分子都能與水分子間形成氫鍵，均可溶于水。1.(1)試表示HF水溶液中的氫鍵深度思考提示

F—H…F

O—H…F

F—H…O

O—H…O(2)甲酸可通過氫鍵形成二聚物，HNO3可形成分子內(nèi)氫鍵。試在下圖中畫出氫鍵。提示生物大分子中的氫鍵科學(xué)?技術(shù)?社會P58生命體中許多大分子內(nèi)也存在氫鍵生物大分子中的氫鍵科學(xué)?技術(shù)?社會P58羊毛纖維是蛋白質(zhì)構(gòu)成的，蛋白質(zhì)上的氨基和羰基可能會形成氫鍵。羊毛在浸水和干燥的過程中，會在這些氫鍵處納入水和去除水，而且其變化往往是不可逆的，從而改變了原先蛋白質(zhì)的構(gòu)造，即原先的氫鍵部位可能發(fā)生移動，由此引起羊毛織品變形。解決問題羊毛織品水洗后為什么會變形

DNA分子有兩條鏈，鏈內(nèi)原子之間以很強的共價鍵結(jié)合，鏈之間則是兩條鏈上的堿基以氫鍵配對，許許多多的氫鍵將兩條鏈連成獨特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，這是遺傳基因復(fù)制機理的化學(xué)基礎(chǔ)。DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)中的氫鍵解決問題化學(xué)鍵范德華力氫鍵存在范圍分子內(nèi)，原子間分子之間分子間或分子內(nèi)作用力強弱較強比化學(xué)鍵的鍵能小1～2個數(shù)量級比化學(xué)鍵的鍵能小1～2個數(shù)量級，介于范德華力和化學(xué)鍵之間對物質(zhì)性質(zhì)的影響主要影響化學(xué)性質(zhì)主要影響物理性質(zhì)（如熔、沸點、溶解度）主要影響物理性質(zhì)（如熔、沸點、溶解度）【歸納小結(jié)】1.相似相溶四.溶解性p59(屬于經(jīng)驗規(guī)律)而F2、Cl2、Br2、I2、萘是非極性分子,易溶于常見的非極性溶劑——CCl4、苯例如：蔗糖、NH3、HCl、SO2均為極性分子，易溶于最常見的極性溶劑——H2O→非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑，極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑?！跋嗨葡嗳堋笔墙?jīng)驗規(guī)律，有不符合規(guī)律的情況。如，NO、CO都是極性分子，但是均難溶于水物質(zhì)在水中的溶解性與哪些因素有關(guān)？【思考】四.溶解性p59①外界因素：主要有溫度、壓強等。

物質(zhì)相互溶解的性質(zhì)十分復(fù)雜，受許多因素影響?！腆w溶解度主要受溫度影響，大多數(shù)固體溶解度隨溫度升高而增大[Ca(OH)2例外]。

→氣體溶解度隨溫度升高而減小，隨壓強的增大而增大。2.影響物質(zhì)溶解性的因素四.溶解性p59②氫鍵：溶劑和溶質(zhì)之間的氫鍵作用力越大，溶解性越好

→CH3OH是極性分子，易溶于極性溶劑水，且甲醇與水分子間還存在氫鍵，使溶解度更大2.影響物質(zhì)溶解性的因素→溶質(zhì)和溶劑分子間存在氫鍵會提高溶解度【思考與交流】分析表中數(shù)據(jù)，解釋溶解度變化規(guī)律名稱甲醇乙醇1-丙醇1-丁醇1-戊醇溶解度/g∞∞∞0.110.030規(guī)律：隨分子中的碳原子數(shù)增加，飽和一元醇在水中的溶解度逐漸減小。某些物質(zhì)在293K,100g水中的溶解度→“相似相溶”還適用于分子結(jié)構(gòu)的相似性。

CH3OH、C2H5OH、

CH3CH2CH2OH中的—OH和H2O中的—OH相近，

因而甲醇、乙醇、丙醇能與水任意比例互溶。

丁醇(CH3CH2CH2CH2OH)、戊醇(CH3CH2CH2CH2CH2OH)中烴基較大，其中的—OH跟水分子中的—OH相似性差異較大，因此它在水中溶解度明顯減小。四.溶解性p592.影響物質(zhì)溶解性的因素③分子結(jié)構(gòu)→分子結(jié)構(gòu)相似度越高，互溶性越好如，低級醇、低級醛、低級酸均易溶于水(當(dāng)然也有氫鍵的因素)，高級醇、高級醛、高級酸含疏水基團(烴基)越大，溶解性越差。④溶質(zhì)能與水反應(yīng)，也會增大溶質(zhì)在水中的溶解度如：NH3(1:700)、SO2(1:40)SO2＋H2OH2SO3

NH3+H2ONH3·H2O(1)比較NH3和CH4在水中的溶解度。怎樣用“相似相溶”規(guī)律理解它們的溶解度不同?→CH4是非極性分子，難溶于水。(2)為什么在日常生活中用有機溶劑(如乙酸乙酯等)溶解油漆而不用水?油漆的主要成分是非極性或極性很小的有機分子，故易溶于非極性或極性很小的有機溶劑中，如苯、甲苯、乙酸乙酯等，而不溶于水?！舅伎寂c討論】P59→NH3是極性分子，易溶于極性溶劑水中；而且NH3可以和H2O形成分子間氫鍵，使溶解度更大。【思考與討論】P59(3)在一個小試管里放入一小粒碘晶體，加入約5mL蒸餾水，觀察碘在水中的溶解性（若有不溶的碘，可將碘水溶液傾倒在另一個試管里繼續(xù)下面的實驗)。在碘水溶液中加入約1mlCCl4，振蕩試管，觀察碘被CCl4萃取，形成紫紅色的碘的CCl4溶液。再向試管里加入1ml濃碘化鉀(KI）水溶液，振蕩試管，溶液紫色變淺，這是由于在水溶液里可發(fā)生如下反應(yīng):I2+I-I3-。實驗表明碘在純水還是在CCl4中溶解性較好?為什么？視頻：碘單質(zhì)的溶解性→I2是非極性分子，所以在極性溶劑水中的溶解度很小，而易溶于非極性溶劑CCl4。→碘水中加人濃的KI溶液后，由于發(fā)生反應(yīng):I2+I-I3-，碘生成了無色的I3-，并溶解到水中，碘的濃度降低，所以溶液紫色變淺。請利用物質(zhì)的溶解性的影響因素解釋實驗現(xiàn)象碘水溶液向碘水溶液中加入CCl4后I2+I-I3-【活學(xué)活用】分析下表，你能得到哪些規(guī)律，并加以解釋【思考與交流】水是極性溶劑，根據(jù)“相似相溶”，非極性溶質(zhì)在水中的溶解度不大。非極性分子分析下表，你能得到哪些規(guī)律，并加以解釋【思考與交流】異常數(shù)據(jù)：CO2、Cl2是非極性分子，但在水中具有較好的溶解度。化學(xué)反應(yīng)：如果溶質(zhì)與水發(fā)生化學(xué)反應(yīng),可增大其溶解度。分析下表，你能得到哪些規(guī)律，并加以解釋【思考與交流】SO2是極性分子，且SO2能與水反應(yīng)在該表中，氨氣溶解度最高。NH3是極性分子，NH3和H2O發(fā)生反應(yīng)，且NH3分子和H2O分子間能形成氫鍵1.相似相溶→非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑，極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑?！練w納小結(jié)】物質(zhì)在水中的溶解性的影響因素

2.外界因素：主要有溫度、壓強等。

3.氫鍵：溶劑和溶質(zhì)之間的氫鍵作用力越大，溶解性越好

4.分子結(jié)構(gòu)的相似性：分子結(jié)構(gòu)相似度越高，互溶性越好5.溶質(zhì)能與水反應(yīng)，也會增大溶質(zhì)在水中的溶解度(1)范德華力的實質(zhì)也是一種電性作用(

)(2)任何分子間在任何情況下都會產(chǎn)生范德華力(

)(3)HI分子間的范德華力大于HCl分子間的范德華力，故HI的沸點比HCl的高(

)(4)CO的沸點大于N2(

)(5)氫鍵的鍵長是指“X—H…Y”中“H…Y”的長度(

)(6)H2O的熱穩(wěn)定性大于H2S，是因為H2O分子間存在氫鍵(

)(7)冰融化成水，僅僅破壞氫鍵(

)(8)氫鍵均能使物質(zhì)的熔、沸點升高(

)判斷正誤√×√√××××(9)形成氫鍵A—H…B的三個原子總在一條直線上(

)(10)I2在酒精中易溶，故可用酒精萃取碘水中的碘(

)(11)配制碘水時，為了增大碘的溶解性，常加入KI溶液(

)(12)SO2和HCl均易溶于水，原因之一是它們都是極性分子(

)××√√判斷正誤1.下列關(guān)于氫鍵的說法中正確的是()A.每個水分子內(nèi)含有兩個氫鍵B.在所有的水蒸氣、水、冰中都含有氫鍵C.分子間能形成氫鍵，使物質(zhì)的熔沸點升高D.HF穩(wěn)定性很強，是因為其分子間能形成氫鍵

C【課堂練習(xí)】【課堂練習(xí)】

C3.下列事實可用氫鍵解釋的是（）A.氯氣易液化B.氨氣極易溶于水C.HF的酸性比HI的弱D.水加熱到很高的溫度都難以分解

B【課堂練習(xí)】4.下列與氫鍵有關(guān)的說法中錯誤的是A.鹵化氫中HF沸點較高，是由于HF分子間存在氫鍵B.鄰羥基苯甲醛()的熔、沸點比對羥基苯甲醛()

的熔、沸點低C.氨水中存在分子間氫鍵D.形成氫鍵A—H…B—的三個原子總在一條直線上D→氫鍵具有一定的方向性，但形成氫鍵的原子不一定在一條直線上，如【課堂練習(xí)】5.下列有關(guān)物質(zhì)性質(zhì)判斷正確且可以用范德華力來解釋的是A.沸點：HBr＞HClB.沸點：CH3CH2Br＜C2H5OHC.穩(wěn)定性：HF＞HClD.—OH上氫原子的活潑性：H—O—H＞C2H5—O—HAH—F鍵能比H—Cl鍵能大由于—C2H5的影響使O—H極性減弱的緣故。C2H5OH分子間形