3.4.1 分子間作用力 課件-2024-2025學(xué)年高二上學(xué)期化學(xué)蘇教版（2019）選擇性必修二

專題3

微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)

第四單元

分子間作用力

分子晶體第1課時(shí)分子間作用力學(xué)習(xí)目標(biāo)認(rèn)識(shí)分子間存在相互作用，知道范德華力和氫鍵是兩種常見(jiàn)的分子間作用力，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作用。思考：自然界中為什么存在固、液、氣三態(tài)呢？分子間存在著分子間作用力，大量的分子可通過(guò)分子間作用力結(jié)合成分子晶體。分子間作用力本質(zhì)上是一種靜電作用，包括引力和斥力。新課導(dǎo)入鹵素單質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量和熔、沸點(diǎn)化學(xué)式相對(duì)分子質(zhì)量熔點(diǎn)/℃沸點(diǎn)/℃F238－219.6－188.1Cl271－101－34.6Br2160－7.258.8I2254113.5184.4請(qǐng)根據(jù)上表中的數(shù)據(jù)探究以下問(wèn)題：(1)鹵素單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)有怎樣的變化規(guī)律？提示：隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大，鹵素單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)依次升高?；顒?dòng)探究(2)導(dǎo)致鹵素單質(zhì)熔、沸點(diǎn)規(guī)律變化的原因是什么？它與鹵素單質(zhì)相對(duì)分子質(zhì)量的變化規(guī)律有怎樣的關(guān)系？提示：鹵素單質(zhì)組成和結(jié)構(gòu)相近，分子之間存在范德華力，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，相應(yīng)單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高。1．范德華力與化學(xué)鍵的區(qū)別？提示：范德華力是一種分子間作用力，比化學(xué)鍵的鍵能小得多。2．范德華力是如何影響物質(zhì)性質(zhì)的？提示：范德華力主要影響物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等物理性質(zhì)。3．影響范德華力的因素有哪些？提示：分子的大小、分子的空間構(gòu)型及分子中電荷分布是否均勻等。[思考交流]1．分子間作用力概念共價(jià)分子之間存在的靜電作用分類常見(jiàn)的分子間作用力是范德華力和氫鍵特點(diǎn)比化學(xué)鍵弱得多，主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì)一、范德華力歸納總結(jié)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特征作用力比較小，且一般沒(méi)有飽和性和方向性影響因素分子的大小、分子的空間構(gòu)型及分子中電荷分布是否均勻等對(duì)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(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度；范德華力越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高2．范德華力

化學(xué)鍵范德華力概念是構(gòu)成單質(zhì)或化合物的原子與原子之間或離子與離子之間存在著的強(qiáng)烈的相互作用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存在分子(或晶體)內(nèi)原子間分子間(近距離)強(qiáng)弱較強(qiáng)比化學(xué)鍵弱得多對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響影響化學(xué)性質(zhì)(分子)和物理性質(zhì)(晶體)主要影響物理性質(zhì)3．化學(xué)鍵與范德華力的比較(1)離子化合物中只存在化學(xué)鍵，不存在范德華力。(2)范德華力只存在于由共價(jià)鍵形成的多數(shù)共價(jià)化合物和絕大多數(shù)非金屬單質(zhì)分子之間及稀有氣體分子之間。但像二氧化硅、金剛石等由共價(jià)鍵形成的物質(zhì)的微粒之間不存在范德華力。4．對(duì)范德華力存在的理解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)的靜電作用C．直接影響所有物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)D．稀有氣體的原子間存在范德華力【解析】范德華力是分子間存在的較弱的相互作用，實(shí)質(zhì)上是一種靜電作用，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，原子間存在范德華力。鞏固練習(xí)D2．下列敘述與范德華力無(wú)關(guān)的是(

)A．氣體物質(zhì)在加壓或降溫時(shí)能凝結(jié)或凝固B．干冰易于升華C．氟、氯、溴、碘單質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)依次升高D．氯化鈉的熔點(diǎn)較高【解析】一般來(lái)說(shuō)，由分子構(gòu)成的物質(zhì)，其物理性質(zhì)通常與范德華力的大小密切相關(guān)，A、B、C三個(gè)選項(xiàng)中涉及的物質(zhì)都是由分子構(gòu)成，故其表現(xiàn)的物理性質(zhì)與范德華力的大小有關(guān)系；只有D選項(xiàng)中的NaCl是離子化合物，不存在分子，故其物理性質(zhì)與范德華力無(wú)關(guān)。D氧和硫同為ⅥA族元素，H2O和H2S的結(jié)構(gòu)也很相似。從相對(duì)分子質(zhì)量對(duì)分子間作用力和物質(zhì)性質(zhì)影響的角度分析，應(yīng)該是H2S的沸點(diǎn)高于H2O，但通常情況下，H2O是液體(沸點(diǎn)為100℃)，H2S是氣體(沸點(diǎn)為－61℃)。你知道導(dǎo)致H2O沸點(diǎn)“反常”的原因嗎？提示：H2O分子之間存在氫鍵。活動(dòng)探究1．分析氫鍵的形成條件及表示方法。提示：H原子與電負(fù)性大、半徑較小的原子X(jué)以共價(jià)鍵結(jié)合時(shí)，H原子能夠跟另一個(gè)電負(fù)性大、半徑較小的原子Y之間形成氫鍵。氫鍵通常用X—H…Y表示，其中X和Y代表電負(fù)性大而原子半徑較小的非金屬原子，如氟、氧、氮等。2．雖然HF分子間氫鍵比H2O分子間氫鍵更強(qiáng)，但液體氟化氫的蒸發(fā)熱卻比水的蒸發(fā)熱低，試解釋其原因。提示：每個(gè)HF分子最多與周圍的HF分子形成2個(gè)氫鍵，而每個(gè)H2O分子最多可與周圍的H2O分子形成4個(gè)氫鍵，即H2O分子間氫鍵比HF分子間氫鍵多，H2O的沸點(diǎn)比HF的高。[思考交流]H原子與電負(fù)性大、半徑較小的原子X(jué)以共價(jià)鍵結(jié)合時(shí)，H原子能夠跟另一個(gè)電負(fù)性大、半徑較小的原子Y之間形成氫鍵，通常用X—H…Y表示。二、氫鍵歸納總結(jié)1．氫鍵的形成和表示方法4．氫鍵與物質(zhì)的性質(zhì)含有分子間氫鍵的物質(zhì)有較高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)，氫鍵會(huì)影響物質(zhì)溶解性。3．氫鍵的類型氫鍵有分子內(nèi)氫鍵和分子間氫鍵兩種。2．氫鍵形成的條件(1)氫原子位于X原子和Y原子之間。(2)X、Y原子所屬元素具有很大的電負(fù)性和很小的原子半徑，一般是指位于元素周期表右上角的氮、氧、氟等。(1)氫鍵具有飽和性和方向性。(2)微粒間作用強(qiáng)弱關(guān)系：化學(xué)鍵＞氫鍵＞范德華力。(3)氫鍵分為分子間氫鍵和分子內(nèi)氫鍵，對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響分子間氫鍵大于分子內(nèi)氫鍵。如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)：

。(4)與H原子結(jié)合的X原子的電負(fù)性越大，形成氫鍵時(shí)作用力越大。[名師點(diǎn)撥]1．中科院國(guó)家納米科學(xué)中心的科研人員在國(guó)際上首次“拍到”氫鍵的“照片”，實(shí)現(xiàn)了氫鍵的實(shí)空間成像，為“氫鍵的本質(zhì)”這一化學(xué)界爭(zhēng)論了80多年的問(wèn)題提供了直觀證據(jù)。下列說(shuō)法不正確的是(

)A．由于氫鍵的存在，冰能浮在水面上B．由于氫鍵的存在，乙醇比甲醚更易溶于水C．由于氫鍵的存在，沸點(diǎn)的大小順序?yàn)镠F>HCl>HBr>HID．蛋白質(zhì)中存在氫鍵鞏固練習(xí)C【解析】由于氫鍵具有方向性，在結(jié)冰時(shí)，水分子之間形成的間隙造成冰晶體的微觀空間存在孔洞，導(dǎo)致冰的密度比水的小，浮于水面上，A項(xiàng)正確；乙醇中的羥基氫原子與水分子中的氧原子可形成分子間氫鍵，乙醇的羥基氧原子與水分子中的H原子之間也可以形成氫鍵，致使其與水混溶，而甲醚中的O原子與H原子不相連，無(wú)法形成氫鍵，難溶于水，B項(xiàng)正確；HF分子間能形成氫鍵，故沸點(diǎn)大小順序?yàn)镠F>HI>HBr>HCl，C項(xiàng)錯(cuò)誤；蛋白質(zhì)分子中，氨基和羧基中分別存在N原子與H原子相連和O與H相連，可形成氫鍵，D項(xiàng)正確。2．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的主要相互作用依次是(

)A．氫鍵；范德華力；非極性鍵B．氫鍵；氫鍵；極性鍵C．氫鍵；極性鍵；范德華力D．范德華力；氫鍵；非極性鍵【解析】因?yàn)镺的電負(fù)性較大，在雪花、水中存在O—H…O，故在實(shí)現(xiàn)“雪花→水→水蒸氣”的變化階段主要破壞水分子間的氫鍵，而由“水蒸氣→氧氣和氫氣”則破壞了O—H極性共價(jià)鍵。B1．關(guān)于氫鍵及范德華力，下列說(shuō)法正確的是(

)A．氫鍵比范德華力強(qiáng)，所以它屬于化學(xué)鍵B．分子間形成的氫鍵使物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)升高C．沸點(diǎn)：HI>HBr>HCl>HFD．H2O是一種穩(wěn)定的化合物，這是由于H2O之間形成氫鍵所致當(dāng)堂檢測(cè)B【解析】氫鍵比范德華力強(qiáng)，但不屬于化學(xué)鍵，化學(xué)鍵是原子間的作用力，氫鍵屬于分子間的作用力，A錯(cuò)誤；氫鍵的存在，大大加強(qiáng)了分子間的作用力，使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)升高，B正確；在結(jié)構(gòu)相似的共價(jià)化合物中，相對(duì)分子質(zhì)量越大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高，但由于HF分子間存在氫鍵，導(dǎo)致HF的沸點(diǎn)比其他氫化物的沸點(diǎn)高，沸點(diǎn)高低的順序?yàn)镠F>HI>HBr>HCl，C錯(cuò)誤；氫鍵一般影響物質(zhì)的物理性質(zhì)，H2O是一種穩(wěn)定的化合物，主要是氧氫鍵的影響，D錯(cuò)誤。2．下列有關(guān)水的敘述中，不能用氫鍵的知識(shí)進(jìn)行解釋的是(

)A．水比硫化氫氣體穩(wěn)定B．水的熔、沸點(diǎn)比硫化氫的高C．氨氣極易溶于水D．0℃時(shí)，水的密度比冰大【解析】A項(xiàng)中，水比硫化氫氣體穩(wěn)定是由于氧氫鍵的鍵能比硫氫鍵的鍵能大；B項(xiàng)中，水的熔、沸點(diǎn)比硫化氫的高，與氫鍵有關(guān)；C項(xiàng)中，氨氣極易溶于水，與氫鍵有關(guān)；D項(xiàng)中，由于水分子間存在氫鍵，在固態(tài)時(shí)水分子大范圍以氫鍵連接，形成疏松多孔的固體，造成體積膨脹，密度減小。A3．試用相關(guān)知識(shí)回答下列問(wèn)題：(1)有機(jī)化合物大多難溶于水，而乙醇和乙酸可與水互溶，原因是________________________________________________________________________________。(2)乙醚(C2H5OC2H5)的相對(duì)分子質(zhì)量大于乙醇，但乙醇的沸點(diǎn)卻比乙醚的高得多，原因是______________________________________________________。(3)從氨合成塔里分離出NH3，通常采用的方法是____________________________________，原因是_________________________________________________。(4)水在常溫下的組成的化學(xué)式可用(H2O)m表示，原因是________________________________________________________。

乙醇、乙酸和水均為極性分子，且乙醇和乙酸均可與水形成分子間氫鍵乙醇