2023-2024學年蘇教版新教材選擇性必修二 專題3第四單元 分子間作用力 分子晶體（第1課時） 學案

第四單元分子間作用力分子晶體第1課時范德華力與氫鍵學習目標課程標準學業(yè)評價1.認識分子間存在相互作用,知道范德華力和氫鍵是兩種常見的分子間作用力。2.了解分子內(nèi)氫鍵和分子間氫鍵在自然界中的廣泛存在及重要應(yīng)用。1.能說明分子間作用力的特征和實質(zhì)及其對物質(zhì)熔、沸點等性質(zhì)的影響。2.了解氫鍵的形成條件、類型和特點。3.能列舉含有氫鍵的物質(zhì)及其性質(zhì)特點。素養(yǎng)解讀:1.宏觀辨識與微觀探析:從微觀角度認識分子間存在相互作用力,了解分子間作用力對物質(zhì)熔、沸點的影響,培養(yǎng)宏觀辨識與微觀探析核心素養(yǎng)。2.證據(jù)推理與模型認知:知道范德華力和氫鍵對物質(zhì)物理性質(zhì)的影響,建立認知模型,并運用認知模型分析解決實際問題,培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認知核心素養(yǎng)。知識點一范德華力1.分子間作用力(1)概念:共價分子之間存在的一種相互作用,叫分子間作用力。分子間作用力本質(zhì)上是一種靜電作用,它比化學鍵弱得多。(2)分類:范德華力和氫鍵是兩種最常見的分子間作用力。2.范德華力(1)概念:范德華力是一種普遍存在于固體、液體和氣體中分子之間的作用力。(2)特點范德華力比化學鍵鍵能小,且一般沒有方向性和飽和性。(3)影響因素影響范德華力的因素很多,如分子的大小、分子的空間構(gòu)型以及分子中電荷分布是否均勻等。對于組成和結(jié)構(gòu)相似的分子,相對分子質(zhì)量越大,范德華力越大。(4)對物質(zhì)性質(zhì)的影響范德華力主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì),如熔點、沸點、溶解度等,范德華力越大,物質(zhì)的熔、沸點越高。[想一想1]為什么F2、Cl2、Br2、I2的化學性質(zhì)相似,但狀態(tài)卻分別為氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)?提示:因為F2、Cl2、Br2、I2的組成和結(jié)構(gòu)相似,相對分子質(zhì)量越大,分子間作用力越大,物質(zhì)的熔、沸點通常越高。[想一想2]為什么CCl4、SiCl4、SnCl4的熱穩(wěn)定性逐漸減弱,而它們的沸點逐漸升高?提示:分子穩(wěn)定性取決于鍵長和鍵能,CCl4、SiCl4、SnCl4中的鍵長逐漸變長,鍵能逐漸減小,分子的熱穩(wěn)定性逐漸減弱;由分子構(gòu)成的物質(zhì)的沸點取決于分子間作用力的大小,CCl4、SiCl4、SnCl4的組成和結(jié)構(gòu)相似,隨相對分子質(zhì)量的增加,它們分子間的作用力逐漸增大,沸點逐漸升高。范德華力對物質(zhì)性質(zhì)的影響1.一般來說,組成和結(jié)構(gòu)相似的分子構(gòu)成的物質(zhì),相對分子質(zhì)量越大,分子間作用力越大,物質(zhì)的熔、沸點越高。例如,熔、沸點:F2<Cl2<Br2<I2。2.分子組成相同的物質(zhì)(即互為同分異構(gòu)體),分子對稱性越好,范德華力越小,物質(zhì)的熔、沸點越低。例如,沸點:新戊烷<異戊烷<正戊烷;沸點:對二甲苯<間二甲苯<鄰二甲苯。3.相對分子質(zhì)量相近的物質(zhì),分子的極性越小,范德華力越小,物質(zhì)的熔、沸點通常越低。例如,熔、沸點:N2<CO。1.下列有關(guān)范德華力的敘述正確的是(B)A.范德華力的實質(zhì)是一種電性作用,所以范德華力是一種較弱的化學鍵B.范德華力與化學鍵的區(qū)別是作用力的強弱不同C.稀有氣體固態(tài)時原子間不存在范德華力D.范德華力非常微弱,故破壞范德華力不需要消耗能量解析:范德華力是分子與分子之間的一種相互作用,其實質(zhì)與化學鍵類似,也是一種電性作用,但兩者的區(qū)別是作用力的強弱不同,化學鍵是強烈的相互作用(100～600kJ·mol-1),范德華力只有2～20kJ·mol-1,故范德華力不是化學鍵;雖然范德華力非常微弱,但破壞它時也要消耗能量;范德華力普遍存在于分子之間,稀有氣體固態(tài)時存在范德華力。2.下列敘述與范德華力無關(guān)的是(A)A.NH3的熱穩(wěn)定性大于PH3B.通常狀況下氯化氫為氣體C.氟、氯、溴、碘單質(zhì)的熔、沸點依次升高D.鄰二甲苯的沸點高于對二甲苯解析:范德華力主要影響物質(zhì)的熔點、沸點等物理性質(zhì)。NH3的熱穩(wěn)定性大于PH3,與化學鍵的鍵能有關(guān),A項錯誤;HCl分子之間的作用力是很弱的范德華力,因此通常狀況下氯化氫為氣體,B項正確;一般來說,組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì),隨著相對分子質(zhì)量的增加,范德華力逐漸增強,物質(zhì)的熔、沸點逐漸升高,C項正確;對二甲苯比鄰二甲苯的對稱性高,范德華力小,沸點低,D項正確。范德華力影響物質(zhì)的熔、沸點、溶解度等物理性質(zhì),物質(zhì)的穩(wěn)定性屬于化學性質(zhì),與化學鍵有關(guān)。知識點二氫鍵1.概念當H原子與電負性大、半徑較小的原子X以共價鍵結(jié)合時,H原子能夠跟另一個電負性大、半徑較小的原子Y之間形成氫鍵。2.表示形式通常用X—H…Y表示氫鍵,其中X—H表示H原子和X原子以共價鍵相結(jié)合,與Y原子形成氫鍵。X、Y表示的原子可能相同,也可能不同,最常見的為N、O、F三種元素的原子。3.類型(1)分子內(nèi)氫鍵,如(鄰羥基苯甲醛)。(2)分子間氫鍵,如(對羥基苯甲醛)4.特征(1)氫鍵的作用能比范德華力的作用能大,比化學鍵的鍵能小。(2)氫鍵具有一定的方向性和飽和性。5.氫鍵對物質(zhì)物理性質(zhì)的影響(1)對物質(zhì)熔、沸點的影響:分子間存在氫鍵的物質(zhì),物質(zhì)的熔、沸點明顯高,如NH3>PH3;同分異構(gòu)體分子間形成氫鍵的物質(zhì)比分子內(nèi)形成氫鍵的物質(zhì)熔、沸點高,如鄰羥基苯甲酸<對羥基苯甲酸。(2)對物質(zhì)溶解度的影響:溶劑和溶質(zhì)之間形成氫鍵使溶質(zhì)的溶解度增大,如NH3極易溶解于水,乙醇和水能以任意比例互溶。(3)對物質(zhì)密度的影響:氫鍵的存在會使某些物質(zhì)的密度反常,如水的密度比冰的密度大。(4)氫鍵對物質(zhì)電離性質(zhì)的影響:如鄰苯二甲酸的電離平衡常數(shù)Ka1比對苯二甲酸的電離平衡常數(shù)Ka1小很多。[想一想1]有機化合物多數(shù)難溶于水,為什么乙醇和乙酸能與水互溶?提示:乙醇與乙酸都易與水分子之間互相形成氫鍵。[想一想2]HF分子間氫鍵比H2O分子間氫鍵更強,為什么液體氟化氫的蒸發(fā)熱比水的蒸發(fā)熱低?提示:水分子之間形成的氫鍵的個數(shù)與HF不同,折算下來,1個H2O可以形成2個氫鍵,但是1個HF只形成1個氫鍵。所以總的作用力,H2O分子間的氫鍵強?；瘜W鍵、范德華力、氫鍵的比較項目化學鍵范德華力氫鍵概念相鄰的兩個或多個原子之間強烈的相互作用物質(zhì)的分子間存在的微弱的相互作用已經(jīng)與電負性很大的原子形成共價鍵的氫原子與另一個電負性很大的原子之間的作用力大小鍵能一般在120～800kJ·mol-1幾個至十幾個kJ·mol-1幾個至幾十個kJ·mol-1性質(zhì)影響主要影響分子的化學性質(zhì)主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì)主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì)大小關(guān)系化學鍵>氫鍵>范德華力1.下列各組中兩物質(zhì)都能形成分子間氫鍵的是(A)A.HClO4和H2SO4 B.CH3COOH和H2SeC.C2H5OH和NaOH D.H2O2和HNO3解析:HClO4和H2SO4可形成分子間氫鍵,A正確;Se的非金屬性較弱,H2Se不能形成分子間氫鍵,B錯誤;NaOH是離子化合物,不能形成分子間氫鍵,C錯誤;HNO3主要形成的是分子內(nèi)氫鍵,D錯誤。2.氫鍵是強極性鍵上的氫原子與電負性很大且含孤電子對的原子之間的靜電作用力。下列事實與氫鍵無關(guān)的是(B)A.相同壓強下H2O的沸點高于HF的沸點B.一定條件下,NH3與BF3可以形成NH3·BF3C.羊毛制品水洗再曬干后變形D.H2O和CH3OCH3的結(jié)構(gòu)和極性并不相似,但兩者能完全互溶解析:NH3與BF3在一定條件下形成NH3·BF3,與配位鍵有關(guān),與氫鍵無關(guān)。氫鍵和范德華力的認識誤區(qū)1.氫鍵和范德華力都屬于分子間作用力,不能把氫鍵當成化學鍵。2.有氫鍵的分子間也有范德華力,但有范德華力的分子間不一定存在氫鍵。3.分子間作用力主要影響由分子構(gòu)成的物質(zhì)的物理性質(zhì),而化學鍵決定分子的穩(wěn)定性。4.只有分子間距離接近到一定程度時才有分子間作用力(包括范德華力和氫鍵)。5.某些分子間作用力包括范德華力和氫鍵,所以分子間作用力不等價于范德華力。*一定條件下,CH4、CO2都能與H2O形成籠狀結(jié)構(gòu)(如圖所示)的水合晶體,其相關(guān)參數(shù)見下表。CH4與H2O形成的水合物晶體俗稱“可燃冰”。分子分子直徑/nm分子與H2O的結(jié)合能E/(kJ·mol-1)CH40.43616.40CO20.51229.91(1)“可燃冰”中分子間存在的兩種作用力是。(2)為開采深海海底的“可燃冰”,有科學家提出用CO2置換CH4的設(shè)想。已知上圖中籠狀結(jié)構(gòu)的空腔直徑為0.586nm,結(jié)合上表,從物質(zhì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的角度分析,該設(shè)想的依據(jù)是。(3)H2O與CH3CH2OH可以任意比例互溶,除因為它們都是極性分子外,還因為。解析:(1)“可燃冰”分子中存在的兩種作用力是氫鍵和范德華力。(2)根據(jù)題給數(shù)據(jù)可知,籠狀結(jié)