魯科版選修三 第2章 第4節(jié)　分子間作用力與物質(zhì)性質(zhì) 學(xué)案.docx

第4節(jié)分子間作用力與物質(zhì)性質(zhì)學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.了解分子間作用力的廣泛存在及對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。2.了解氫鍵的形成條件、類型和特點(diǎn)。3.列舉含有氫鍵的物質(zhì)，知道氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。一、范德華力與物質(zhì)性質(zhì)1分析討論，回答下列問題：(1)液態(tài)苯、汽油等發(fā)生汽化時(shí)，為何需要加熱？答案液態(tài)苯、汽油等發(fā)生汽化需要吸收能量克服其分子間的相互作用。(2)降低氯氣的溫度，為什么能使氯氣轉(zhuǎn)化為液態(tài)或固態(tài)？答案降低氯氣的溫度時(shí)，氯氣分子的平均動(dòng)能逐漸減小。當(dāng)分子靠自身的動(dòng)能不足以克服分子間相互作用力時(shí)，分子就會(huì)凝聚在一起，形成液體或固體。(3)鹵素單質(zhì)f2、cl2、br2、i2，按其相對(duì)分子質(zhì)量增大的順序，物理性質(zhì)(如顏色、狀態(tài)、熔點(diǎn)、沸點(diǎn))有何變化規(guī)律？答案顏色逐漸加深；由氣態(tài)到液態(tài)、固態(tài)；熔、沸點(diǎn)逐漸升高。2根據(jù)上述事實(shí)總結(jié)范德華力的概念及影響因素(1)概念：物質(zhì)的分子之間存在一種相互作用力叫分子間作用力，又叫范德華力。(2)影響因素：一般來(lái)說(shuō)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大；分子的極性越大，范德華力越大。1.范德華力(1)實(shí)質(zhì)：電性作用。(2)大?。悍兜氯A力的作用能通常比化學(xué)鍵的鍵能小得多，化學(xué)鍵的鍵能一般為100600 kjmol1，而范德華力的作用能一般只有220 kjmol1。(3)特征：范德華力沒有方向性和飽和性，只要分子周圍空間允許，當(dāng)氣體分子凝聚時(shí)，它總是盡可能多的吸引其他分子。(4)影響因素：主要包括相對(duì)分子質(zhì)量的大小、分子的空間構(gòu)型以及分子中電荷分布是否均勻等。2范德華力對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)對(duì)物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的影響組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)就越高。例如熔、沸點(diǎn)：cf4ccl4cbr4n2。在同分異構(gòu)體中，一般來(lái)說(shuō)，支鏈數(shù)越多，熔、沸點(diǎn)就越低，如沸點(diǎn)：正戊烷異戊烷新戊烷。(2)對(duì)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，溶解度越大。例1下列有關(guān)范德華力的敘述正確的是()a范德華力的實(shí)質(zhì)是一種電性作用，所以范德華力是一種較弱的化學(xué)鍵b范德華力與化學(xué)鍵的區(qū)別是作用力的強(qiáng)弱不同c稀有氣體固態(tài)時(shí)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答案b解析范德華力是分子與分子之間的一種相互作用，其實(shí)質(zhì)與化學(xué)鍵類似，也是一種電性作用，但兩者的區(qū)別是作用力的強(qiáng)弱不同，化學(xué)鍵必須是強(qiáng)烈的相互作用(100600 kjmol1)，范德華力只有 220 kjmol1，故范德華力不是化學(xué)鍵；雖然范德華力非常微弱，但破壞它時(shí)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(shí)存在范德華力。規(guī)律總結(jié)(1)范德華力是分子之間普遍存在的一種相互作用力，作用微弱，只影響物理性質(zhì)；化學(xué)鍵是相鄰的原子之間強(qiáng)烈的相互作用，作用強(qiáng)烈，主要影響化學(xué)性質(zhì)。(2)范德華力的作用能遠(yuǎn)小于化學(xué)鍵的鍵能，范德華力不屬于化學(xué)鍵。例2下列敘述與范德華力無(wú)關(guān)的是()a氣體物質(zhì)加壓或降溫時(shí)能凝結(jié)或凝固b熔、沸點(diǎn)高低：ch3ch3ph3；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(diǎn)高，如鄰羥基苯甲酸氫鍵范德華力1下列關(guān)于范德華力影響物質(zhì)性質(zhì)的敘述中，正確的是()a范德華力是決定由分子構(gòu)成的物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)高低的唯一因素b范德華力與物質(zhì)的性質(zhì)沒有必然的聯(lián)系c范德華力能夠影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)d范德華力僅是影響物質(zhì)部分物理性質(zhì)的一種因素答案d解析范德華力不能影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，僅能影響由分子構(gòu)成的物質(zhì)的部分物理性質(zhì)，如熔、沸點(diǎn)及溶解性，并且不是唯一的影響因素。例如氫鍵也影響物質(zhì)的物理性質(zhì)。2下列敘述與范德華力無(wú)關(guān)的是()aco2加壓時(shí)形成干冰b通常狀況下氯化氫為氣體c氟、氯、溴、碘單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)依次升高d氯化鉀的熔點(diǎn)較高答案d3下列物質(zhì)中不存在氫鍵的是()a冰醋酸中醋酸分子之間b液態(tài)氟化氫中氟化氫分子之間cnh3h2o中的nh3與h2o分子之間d可燃冰(ch48h2o)中甲烷分子與水分子之間答案d解析只有非金屬性很強(qiáng)的元素與氫元素形成強(qiáng)極性的共價(jià)鍵之間才可能形成氫鍵(如n、o、f)。ch鍵不是強(qiáng)極性共價(jià)鍵，ch4與h2o分子間不存在氫鍵。4下列現(xiàn)象不能用氫鍵知識(shí)解釋的是()a葡萄糖易溶于水 b在4 時(shí)水的密度最大c硫酸是一種強(qiáng)酸 d水通常情況下為液態(tài)答案c解析葡萄糖易溶于水是因?yàn)槠咸烟欠肿雍退肿娱g可以形成氫鍵，a正確；水通常情況下為液態(tài)，在4 時(shí)水的密度最大，是因?yàn)樗肿又g形成氫鍵，降溫時(shí)，水分子間形成的氫鍵數(shù)目增多，水分子排列比較松，使密度減小，b正確；硫酸是一種強(qiáng)酸，在水中能全部電離，與氫鍵無(wú)關(guān)，c不正確；水分子間形成氫鍵，因此水的熔點(diǎn)較高，所以水通常情況下為液態(tài)。5(1)我國(guó)科學(xué)家最近成功合成了世界上首個(gè)五氮陰離子鹽(n5)6(h3o)3(nh4)4cl(用r代表)?；卮鹣铝袉栴}：經(jīng)x射線衍射測(cè)得化合物r的晶體結(jié)構(gòu)，其局部結(jié)構(gòu)如圖所示。圖中虛線代表氫鍵，其表示式為(nh)nhcl、_、_。(2)在co2低壓合成甲醇反應(yīng)(co23h2=ch3ohh2o)所涉及的4種物質(zhì)中，沸點(diǎn)從高到低的順序?yàn)開，原因是_。答案(1)(h3o)ohn(n)(nh)nhn(n)(2)h2och3ohco2h2h2o與ch3oh均為極性分子，h2o中氫鍵比甲醇多；co2與h2均為非極性分子，co2分子量較大、范德華力較大解析(1)結(jié)合題圖可知，n與h3o中的h原子，與nh中的h原子間均存在氫鍵。(2)比較分子晶體的沸點(diǎn)時(shí)注意考慮范德華力和氫鍵。對(duì)點(diǎn)訓(xùn)練題組1范德華力及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響1下列關(guān)于范德華力的敘述正確的是()a是一種較弱的化學(xué)鍵b分子間存在的較強(qiáng)的電性作用c直接影響物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)d稀有氣體的原子間存在范德華力答案d解析范德華力是分子間存在的較弱的相互作用，它不是化學(xué)鍵且比化學(xué)鍵弱得多，只能影響由分子構(gòu)成的物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)；稀有氣體為單原子分子，分子之間靠范德華力相結(jié)合。2鹵素單質(zhì)從f2到i2，在常溫、常壓下的聚集狀態(tài)由氣態(tài)、液態(tài)到固態(tài)的原因是()a原子間的化學(xué)鍵鍵能逐漸減小b范德華力逐漸增大c原子半徑逐漸增大d氧化性逐漸減弱答案b解析鹵素單質(zhì)結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大。3下列物質(zhì)發(fā)生狀態(tài)變化時(shí)，克服了范德華力的是()a食鹽熔化 b晶體硅熔化c碘升華 d氫氧化鈉熔化答案c解析氯化鈉、氫氧化鈉均是離子化合物，熔化時(shí)離子鍵斷裂，a、d項(xiàng)錯(cuò)誤；晶體硅熔化時(shí)克服的是共價(jià)鍵，b項(xiàng)錯(cuò)誤；碘升華時(shí)克服的是范德華力，c項(xiàng)正確。題組2氫鍵的形成及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響4氨氣溶于水中，大部分nh3與h2o以氫鍵(用“”表示)結(jié)合形成nh3h2o分子。根據(jù)氨水的性質(zhì)可推知nh3h2o的結(jié)構(gòu)式為()a bc d答案b解析從氫鍵的成鍵原理上講，a、b都成立；但從空間構(gòu)型上講，由于氨分子是三角錐形，易于提供孤電子對(duì)，所以以b方式結(jié)合空間阻礙最小，結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定；從事實(shí)上講，依據(jù)nh3h2onhoh可知答案是b。5下列物質(zhì)中含有氫鍵，且氫鍵最強(qiáng)的是()a甲醇 bnh3c冰 d(hf)n答案d解析氫鍵可表示為xhy(x、y可相同也可不同，一般為n、o、f)，當(dāng)x、y原子半徑越小、電負(fù)性越大時(shí)，在分子間h與y產(chǎn)生的靜電吸引作用越強(qiáng)，形成的氫鍵越牢固。6在硼酸b(oh)3分子中，b原子與3個(gè)羥基相連，其晶體具有與石墨相似的層狀結(jié)構(gòu)。則分子中b原子雜化軌道的類型及同層分子間的主要作用力分別是()asp，范德華力 bsp2，范德華力csp2，氫鍵 dsp3，氫鍵答案c解析石墨晶體中c原子為sp2雜化，層與層之間以范德華力結(jié)合，在硼酸b(oh)3分子中，b原子也為sp2雜化，但由于b(oh)3中b原子與3個(gè)羥基相連，羥基間能形成氫鍵，故同層分子間的主要作用力為氫鍵。7下列有關(guān)氫鍵的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()a通常說(shuō)氫鍵是較強(qiáng)的分子間作用力b因?yàn)樗肿娱g存在氫鍵，所以冰能浮在水面上c氫鍵比范德華力強(qiáng)，所以氫鍵是一種相對(duì)較弱的化學(xué)鍵d氫鍵是由氫原子與非金屬性極強(qiáng)的原子相互作用而形成的答案c解析氫鍵比范德華力強(qiáng)，比化學(xué)鍵弱，屬于較強(qiáng)的分子間作用力，不屬于化學(xué)鍵。氫鍵是由帶正電荷的h原子與強(qiáng)極性的非金屬原子間發(fā)生相互作用而形成的，對(duì)物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)和溶解度等物理性質(zhì)有明顯的影響。8下列與氫鍵有關(guān)的說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()a氨水中存在分子間氫鍵b形成氫鍵ahb的三個(gè)原子總在一條直線上c鹵化氫中hf沸點(diǎn)較高，是由于hf分子間存在氫鍵d鄰羥基苯甲醛()的熔、沸點(diǎn)比對(duì)羥基苯甲醛()的熔、沸點(diǎn)低答案b解析氨水中氨分子之間、水分子之間以及氨分子與水分子之間都存在氫鍵，a正確；氫鍵具有一定的方向性，但不是一定在一條直線上，如，故b錯(cuò)誤。hf分子間存在氫鍵ahb，使氟化氫分子間作用力增大，所以氟化氫的沸點(diǎn)較高，c正確；鄰羥基苯甲醛可形成分子內(nèi)氫鍵，而對(duì)羥基苯甲醛可形成分子間氫鍵，所以鄰羥基苯甲醛的熔、沸點(diǎn)比對(duì)羥基苯甲醛的熔、沸點(diǎn)低，d正確。題組3化學(xué)鍵、范德華力、氫鍵的綜合9下列關(guān)于范德華力與氫鍵的敘述中正確的是()a范德華力比氫鍵的作用還要弱b范德華力與氫鍵共同決定物質(zhì)的物理性質(zhì)c范德華力與氫鍵的強(qiáng)弱都只與相對(duì)分子質(zhì)量有關(guān)d任何物質(zhì)中都存在范德華力，而氫鍵只存在于含有n、o、f的物質(zhì)中答案a解析范德華力弱于氫鍵，a項(xiàng)正確；只有由分子組成且分子之間存在氫鍵的物質(zhì)，其物理性質(zhì)才由范德華力和氫鍵共同決定，b項(xiàng)錯(cuò)誤；氫鍵的強(qiáng)弱主要與形成氫鍵的原子的電負(fù)性有關(guān)，c項(xiàng)錯(cuò)誤；只有由分子組成的物質(zhì)中才存在范德華力，d項(xiàng)錯(cuò)誤。10下列說(shuō)法正確的是()a冰融化時(shí)，分子中ho鍵發(fā)生斷裂b隨著鹵素原子電子層數(shù)的增加，鹵化物cx4(x為鹵素原子)分子間作用力逐漸增大，所以它們的熔、沸點(diǎn)也逐漸升高c由于ho鍵比hs鍵牢固，所以水的熔、沸點(diǎn)比h2s的高d在由分子構(gòu)成的物質(zhì)中，分子間作用力越大，該物質(zhì)越穩(wěn)定答案b解析冰融化時(shí)發(fā)生物理變化，只破壞h2o分子間的分子間作用力而不破壞化學(xué)鍵，a項(xiàng)錯(cuò)誤；結(jié)構(gòu)相似的分子中，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)與其相對(duì)分子質(zhì)量成正比，所以隨著鹵素原子電子層數(shù)的增加，鹵化物cx4的分子間作用力逐漸增大，所以它們相應(yīng)的熔、沸點(diǎn)也逐漸升高，b項(xiàng)正確；物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)與化學(xué)鍵無(wú)關(guān)，水的熔、沸點(diǎn)比h2s的高是因?yàn)樗肿娱g存在氫鍵，c項(xiàng)錯(cuò)誤；物質(zhì)的穩(wěn)定性與化學(xué)鍵有關(guān)，與范德華力無(wú)關(guān)，d項(xiàng)錯(cuò)誤。11若不斷地升高溫度，實(shí)現(xiàn)“雪花水水蒸氣氧氣和氫氣”的變化。在變化的各階段被破壞的粒子間主要的相互作用依次是()a氫鍵分子間作用力非極性鍵b氫鍵氫鍵極性鍵c氫鍵極性鍵分子間作用力d分子間作用力氫鍵非極性鍵答案b解析固態(tài)的水與液態(tài)的水分子間的作用力種類相同，均為氫鍵和范德華力，區(qū)別在于氫鍵的數(shù)目，故由固態(tài)水液態(tài)水破壞氫鍵，同樣，由液態(tài)水變?yōu)樗魵鈺r(shí)，破壞的也是氫鍵，而由h2o(氣)h2(氣)o2(氣)時(shí)破壞的是極性鍵，故選b。12關(guān)于氫鍵 ，下列說(shuō)法正確的是()a由于冰中的水分子間存在氫鍵，所以其密度大于液態(tài)水b可以用氫鍵解釋接近沸點(diǎn)的水蒸氣的相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定值比用化學(xué)式(h2o)計(jì)算出來(lái)的相對(duì)分子質(zhì)量大c分子間氫鍵和分子內(nèi)氫鍵都會(huì)使熔、沸點(diǎn)升高d每個(gè)水分子內(nèi)平均含有兩個(gè)氫鍵答案b解析由于冰中的水分子間的氫鍵多于液態(tài)水中的氫鍵，分子間的距離較大，所以其密度小于液態(tài)水，a項(xiàng)錯(cuò)誤；由于水分子之間存在氫鍵，水分子通常以幾個(gè)分子聚合的形式存在，所以接近沸點(diǎn)的水蒸氣的相對(duì)分子質(zhì)量測(cè)定值比用化學(xué)式(h2o)計(jì)算出來(lái)的相對(duì)分子質(zhì)量大，b項(xiàng)正確；分子間氫鍵可使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)升高，分子內(nèi)氫鍵可使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)降低，c項(xiàng)錯(cuò)誤；水分子內(nèi)不含氫鍵，水中的氫鍵只存在于水分子之間，d項(xiàng)錯(cuò)誤。綜合強(qiáng)化13(1)一定條件下，ch4、co2都能與h2o形成籠狀結(jié)構(gòu)(如下圖所示)的水合物晶體，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”。參數(shù)分子分子直徑/nm分子與h2o的結(jié)合能e/kjmol1ch40.43616.40co20.51229.91“可燃冰”中分子間存在的兩種作用力是_。為開采深海海底的“可燃冰”，有科學(xué)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0.586 nm，根據(jù)上述圖表，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_。(2)h2o與ch3ch2oh可以任意比例互溶，除因?yàn)樗鼈兌际菢O性分子外，還因?yàn)開。答案(1)氫鍵、范德華力 co2的分子直徑小于籠狀空腔直徑，且與h2o的結(jié)合能大于ch4(2)h2o與ch3ch2oh之間可以形成氫鍵解析(1)根據(jù)題給數(shù)據(jù)可知，籠狀空腔的直徑是0.586 nm，而co2分子的直徑是0.512 nm，籠狀空腔直徑大于co2分子的直徑，而且co2與水分子之間的結(jié)合能大于ch4，因此可以實(shí)現(xiàn)用co2置換ch4的設(shè)想。(2)水可以與乙醇互溶，是因?yàn)閔2o與ch3ch2oh之間可以形成分子間氫鍵。14水是自然界中普遍存在的一種物質(zhì)，也是維持生命活動(dòng)所必需的一種物質(zhì)。信息一：水的性質(zhì)存在許多反常現(xiàn)象，如固態(tài)密度小于液態(tài)密度使冰浮在水面上，沸點(diǎn)相對(duì)較高使水在常溫常壓下呈液態(tài)等。信息二：在20 、1個(gè)大氣壓下，水可以結(jié)成冰，稱為“熱冰”(如圖)：試根據(jù)以上信息回答下列問題：(1)s軌道與s軌道重疊形成的共價(jià)鍵可用符號(hào)表示為ss，p軌道以“頭碰頭”方式重疊形成的共價(jià)鍵可用符號(hào)表示為pp，則h2o分子中含有的共價(jià)鍵用符號(hào)表示為_。(2)下列物質(zhì)熔化時(shí)，所克服的微粒間的作用與“熱冰”熔化時(shí)所克服的作用類型完全相同的是_(填字母)。a金剛石 b干冰c食鹽 d固態(tài)氨(3)已知：2h2oh3ooh，h3o的立體構(gòu)型是_，在oh、h2o、h3o、h2o2中均含有的化學(xué)鍵是_(填字母)。a極性鍵 b非極性鍵c配位鍵 d氫鍵(4)根據(jù)等電子原理，寫出短周期元素原子形成的與h3o互為等電子體的分子或離子_。(5)水的分解溫度遠(yuǎn)高于其沸點(diǎn)的原因是_。答案(1)sp(2)d(3)三角錐形a(4)nh3(5)水分解必須破壞分子內(nèi)部oh共價(jià)鍵，而水沸騰只需破壞分子間作用力15短周期的5種非金屬元素，其中a、b、c的特征電