范德华力氢键及其对物质性质的影响与溶解性张

1．结合实例说明化学键和分子间作用力的区别。2．举例说明分子间作用力对物质的状态等方面的影响。3．列举含有氢键的物质，知道氢键的存在对物质性质的影响。4．了解物质溶解性的影响因素及“相似相溶”规律。一、范德华力1．________称为范德华力。范德华力约比化学键能________。2．结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越________；分子的极性越大，范德华力也越________。3．范德华力主要影响物质的________性质，范德华力越大，物质的熔、沸点越________。二、氢键1．氢键：是由已经与电负性很________的原子形成共价键的________原子(如水分子中的氢)与另一个分子中电负性很________的原子(如水分子中的氧)之间的作用力。2．分子间氢键：使物质的熔、沸点________。3．分子内氢键：使物质的熔、沸点________。4．氢键表示方法：___________________________。5．卤族元素氢化物中存在氢键的是________，氧族元素氢化物中存在氢键的是________，氮族元素氢化物中存在氢键的是________。三、溶解性1．相似相溶的规律是______________________。2．影响溶解度的因素有：________等，还与________有关。如溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性________。答案：一、1.分子间作用力小1～2个数量级2．大大3．物理高二、1.强氢强2．升高3．降低4．X—H…Y5．HF

H2O

NH3三、1.非极性溶质能溶于非极性溶剂，极性溶质能溶于极性溶剂2．温度、压强氢键及能否与水反应越好1．范德华力，氢键属于化学键吗？它们能影响物质哪些性质？提示：范德华力、氢键属于分子之间的相互作用、强度均比化学键弱得多。不属于化学键。二者主要影响物质的物理性质。2．分子的相对分子质量越大，则分子间的范德华力就越大这句话对吗？提示：不对。应该是组成和结构相似的分子，一般相对分子质量越大，范德华力就越大。这句话忽略了它成立的前提条件。1.范德华力的概述降温加压时气体会液化，降温时液体会凝固，这一事实表明，分子之间存在着相互作用力，它把分子聚集在一起，因而把这类分子间作用力称为范德华力。其实质是静电作用。说明：①范德华力广泛存在于分子之间，只有分子间才有范德华力。属于分子间的电性引力。②范德华力很弱，约比共价键小1～2个数量级。③范德华力只影响分子的物理性质，它无方向性和饱和性。2．范德华力的影响因素影响范德华力的主要因素有分子的相对分子质量、分子的极性等。(1)组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，如分子ArCOHIHBrHCl范德华力/kJ·mol－18.508.7526.0023.1121.14(2)分子的极性越强，范德华力越大。(3)温度升高，范德华力减小。3．范德华力对物质性质的影响(1)对物质熔、沸点的影响一般来说，分子晶体中范德华力越大，物质的熔、沸点越高。具体如下：①组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增大，分子间的范德华力逐渐增大，它们的熔、沸点逐渐升高。如下图中的曲线所示：②分子组成相同但结构不同的物质(即互为同分异构体)，分子对称性越好，范德华力越小，物质的熔、沸点越低，如熔、沸点：新戊烷＜异戊烷＜正戊烷。③一般，相对分子质量相近的物质，分子的极性越小，范德华力越小，物质的熔、沸点越低，如熔、沸点：N2＜CO。(2)对物质溶解性的影响液体的互溶以及固态、气态的非电解质在液体里的溶解度都与范德华力有密切的关系。●案例精析【例1】下列叙述与分子间作用力无关的是(

)A．气体物质加压或降温时能凝结或凝固B．干冰易升华C．氟、氯、溴、碘单质的熔、沸点依次升高D．氯化钠的熔点较高[解析]

本题考查的是分子间作用力对物质性质的影响。一般来讲，则分子构成的物质，其物理性质通常与分子间作用力的大小密切相关。A、B、C三个选项中涉及的物质都是分子，故其表现的物理性质与分子间作用力的大小有关。只有D选项中的NaCl不是由分子构成的，而是由离子构成的，不存在小分子，其物理性质与分子间作用力无关。故正确答案为D。[答案]

D下列关于范德华力的叙述中，正确的是(

)A．范德华力的实质是一种静电作用，所以范德华力是一种特殊的化学键B．范德华力与化学键的区别是作用力的强弱问题C．任何分子间在任意情况下都会产生范德华力D．范德华力非常微弱，故破坏范德华力不需要消耗能量[解析]

A项范德华力是一种普遍存在于分子之间的作用，不属于化学键，A错；C项分子间距离很大时难以产生相互作用即不会产生范德华力，C错；D项虽然范德华力很弱，破坏它一定需要消耗能量，否则违背了能量守恒原理，D错。[答案]

B分子的范德华力为akJ·mol－1，化学键为bkJ·mol－1，则a、b的大小关系是(

)A．a>b

B．a<bC．a＝b D．无法确定[答案]

B下列物质微粒间只存在范德华力的是(

)A．液体Ne B．NaCl晶体C．干冰 D．金属Na[解析]

Ne为单原子分子，分子间只存在范德华力，A项对；B项中NaCl晶体中只存在离子键，B项错；C项中既存在CO2分子间的范德华力，又存在CO2内的共价键，C项错；D项中金属钠中只存在金属键。[答案]

A1.氢键的概念氢键是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中(或同一个分子中)电负性很强的原子(如N、O、F等)之间的作用力。它是除范德华力之外的另一种分子间作用力。说明：①氢键不属于化学键，其实质是静电作用。氢键的大小介于范德华力和化学键之间，约为化学键的十分之几。②有些分子间既存在氢键，又存在范德华力，如H2O、HF、NH3等。2．氢键的形成以H2O为例，在H2O分子中，由于O原子吸引电子的能力很强，H—O键的极性很强，共用电子对偏向O原子，即H原子的电子云被O原子吸引，使H原子几乎成为“裸露”的质子。这个半径很小、带部分正电荷的H核，与另一个H2O分子中带部分负电荷的O原子相互吸引，这种静电作用就是氢键。3．氢键的表示方法氢键通常用X—H……Y—表示，其中X、Y为N、O、F，“—”表示共价键，“……”表示形成的氢键。例如，水中的氢键表示为：O—H……O—。说明：①氢键中电负性强的原子可以是同种原子，也可以是不同种原子。②氢键的键长定义为X—H…Y的长度，而不定义为H…Y的长度。4．氢键的形成条件(1)分子中必须有一个与电负性极大的元素原子形成强极性键的氢原子。(2)分子中必须有带孤电子对、电负性大、而且原子半径小的原子，主要是氮原子、氧原子、氟原子。5．氢键的类型氢键可分为分子间氢键与分子内氢键两大类。(1)一个分子的X—H键与另一个分子的Y相结合而成的氢键，称为分子间氢键。例如，水、甲酸、乙酸等缔合体就是通过分子间氢键形成的，如甲酸可以形成如下二聚物：除了这种同类分子间的氢键外，不同分子间也可形成氢键。例如，(2)在某些分子里，一个分子的X—H键与它内部的Y相结合而成的氢键称为分子内氢键。例如，硝酸分子中可能出现如图所示的分子内氢键。说明：分子间形成氢键只要符合氢键的形成条件即可；而分子内氢键的形成除了具备形成氢键的条件外，还要具备特定的条件[如形成平面的环、环的大小(以五原子或六原子环最为稳定)、形成的环中没有任何扭曲等]。6．氢键强弱的影响因素在氢键X—H……Y—中，氢键键能的大小与X、Y的电负性大小有关，电负性越大，则键能越大，氢键越强。氢键键能还与X、Y原子的半径大小有关，尤其是与Y原子的半径大小有关，半径越小，则键能越大，氢键越强。7．氢键对物质性质的影响(1)对熔、沸点的影响①分子间氢键的形成使物质的熔、沸点升高，因为要使液体汽化，必须破坏大部分分子间的氢键，这需要较多的能量；要使晶体熔化，也要破坏一部分分子间的氢键。所以，存在分子间氢键的化合物的熔、沸点要比没有氢键的同类化合物高。②分子内氢键的形成使物质的熔、沸点降低，如邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点低。(2)对溶解度的影响在极性溶剂里，如果溶质分子与溶剂分子间可以形成氢键，则溶质的溶解性增大。例如，乙醇和水能以任意比例互溶。(3)对水密度的影响绝大多数物质固态时的密度大于液态时的密度，但是在0℃附近水的密度却是液态的大于固态的。水的这一反常现象也可用氢键解释。(4)对物质的酸性等也有一定的影响。●案例精析【例2】关于氢键的下列说法中正确的是(

)A．每个水分子内含有两个氢键B．在水蒸气、冰和水中都含有氢键C．分子间形成氢键能使物质的熔点和沸点升高D．HF的稳定性很强，是因为其分子间能形成氢键[解析]

A项氢键存在于水分子之间，水分子内是H—O共价键，A项错。B项在水蒸气中水分子以单个分子存在，不形成氢键；在液态水中，几个水分子间以氢键结合而发生缔合；在固态水中，大量水分子以氢键结合，每个水分子和相邻的四个水分子以氢键结合，每个水分子均位于四面体的中心，其他水分子则在四面体的顶点位置，B项错。C项由于氢键比一般的分子间作用力稍大，所以，分子间形成氢键时，物质的熔点和沸点将升高而出现“反常”的现象，C项正确。D项HF的稳定性高，是由于氟的电负性最大，H—F键的键能很大，与分子间形成氢键无关，D项错。[答案]

C水的沸点比硫化氢的高，原因是(

)A．H2O分子极性比H2S分子强B．H2O分子的相对分子质量比H2S的小C．H2O分子中“H—O”键的键能比H2S分子中“H—S”键的键能大D．H2O分子之间有氢键[解析]

H2O和H2S属同主族的氢化物，H2O分子间范德华力应比H2S的小，但由于在水分子间存在氢键，从而使水分子间的作用力加强，所以使水的沸点要比硫化氢的高。[答案]

D若不断地升高温度，实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化。在变化的各阶段被破坏的粒子间的主要相互作用依次是(

)A．氢键；分子间作用力；非极性键B．氢键；氢键、分子间作用力；极性键C．氢键；极性键；分子间作用力D．分子间作用力；氢键；非极性键[解析]

本题综合考查分子间作用力与化学键在物质变化中的作用。[答案]

B

1.相似相溶规律(1)内容：非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂。(2)应用①萘和碘为非极性溶质，易溶于非极性溶剂四氯化碳，而难溶于极性溶剂水。蔗糖、氨易溶于极性溶剂水，难溶于非极性溶剂四氯化碳。②“相似相溶”规律还适用于分子结构相似的物质，如乙醇分子中的—OH与水分子中的—OH相似，因而乙醇能与水互溶，而戊醇(CH3CH2CH2CH2CH2OH)中的烃基较大，其中的—OH与水分子中的—OH相似较小，故戊醇在水中的溶解度明显减小。烃基越大，醇在水中的溶解度就越小，羧酸也是如此。③水是极性溶剂，极性溶质比非极性溶质在水中的溶解度大。2．物质溶解性的影响因素(1)温度是影响固体物质溶解性的主要因素。(2)压强和温度是影响气体物质溶解性的主要因素。(3)相似相溶规律也影响物质的溶解性。由于极性分子间的电性作用，使由极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂，难溶于非极性分子组成的溶剂；非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂，难溶于极性分子组成的溶剂。(4)如果溶质与溶剂之间能形成氢键，则溶质溶解性增大，且氢键作用越大，溶解性越好。(5)溶质与水发生反应时可增大其溶解度，如NH3与H2O生成NH3·H2O等。注意：①固体物质的溶解度主要受温度的影响，受压强的影响较小。一定条件下，随温度的升高，固体物质的溶解度增大。但Ca(OH)2是特例，随温度的升高，Ca(OH)2的溶解度减小。②气体物质的溶解度受温度和压强的影响较大。在一定条件下，随温度的升高气体物质的溶解度减小，随压强的增大气体物质的溶解度增大。●案例精析【例3】从碘水中提取碘的过程中，可供选择的有机试剂是(

)A．苯、酒精 B．汽油、甘油