新教材高中化学第2章微粒间相互作用与物质性质第4节分子间作用力导学案鲁科版选择性必修2

第4节分子间作用力核心素养学业要求1．能将化学事实和微粒间相互作用相关理论模型进行关联和合理匹配，并能选取适当的证据从不同的角度分析问题，推出合理的结论。2．能理解化学改变的微观实质。1．结合实例说明化学键和分子间作用力的区分。2．了解分子间作用力对物质的状态等方面的影响。3．了解含有氢键的物质，知道氢键的存在对物质性质的影响。范德华力与物质性质1．范德华力的概念：分子之间eq\x(\s\up1(01))普遍存在的一种相互作用力。2．对物质熔、沸点的影响：一般来说，分子结构和组成相像的物质，随着相对分子质量的eq\x(\s\up1(02))增加，范德华力eq\x(\s\up1(03))渐渐增加。范德华力eq\x(\s\up1(04))越强，物质的熔点、沸点通常eq\x(\s\up1(05))越高。如熔、沸点：I2>Br2>Cl2>F2。氢键与物质性质1．什么是氢键(1)概念氢键是已经与电负性eq\x(\s\up1(01))很大的原子形成共价键的eq\x(\s\up1(02))氢原子与另一分子中电负性eq\x(\s\up1(03))很大的原子之间的作用力。(2)表示方法氢键通常用X—H…Y表示。其中“X—H”表示氢原子和X原子以eq\x(\s\up1(04))共价键相结合。2．氢键形成的条件(1)在X—H…Y中，氢原子两边的X原子和Y原子所属元素通常具有较大的eq\x(\s\up1(05))电负性和较小的eq\x(\s\up1(06))原子半径，或者说，eq\x(\s\up1(07))氢原子位于X原子和Y原子之间且X原子和Y原子具有eq\x(\s\up1(08))剧烈吸引电子的作用，氢键才能形成。(2)当X原子和Y原子是位于元素周期表的eq\x(\s\up1(09))右上角元素的原子时，更简洁形成氢键，如eq\x(\s\up1(10))氮原子、氧原子和氟原子等。3．氢键对物质性质的影响(1)氢键不是化学键，而是特别的分子间作用力，其作用能比化学键的键能eq\x(\s\up1(11))小得多，比范德华力的作用能eq\x(\s\up1(12))大一些。(2)氢键的类型①eq\x(\s\up1(13))分子间氢键，如O—H…O—。②eq\x(\s\up1(14))分子内氢键，如。(3)氢键对物质物理性质的影响①对物质熔、沸点的影响：分子间存在氢键的物质，物质的熔、沸点明显eq\x(\s\up1(15))高，如NH3>PH3；同分异构体分子间形成氢键的物质比分子内形成氢键的物质熔、沸点eq\x(\s\up1(16))高，如邻羟基苯甲醛eq\x(\s\up1(17))<对羟基苯甲醛。②对物质溶解度的影响：溶剂和溶质之间形成氢键使溶质的溶解度增大，如NH3、甲醇、甲酸等易溶于水。③对物质密度的影响：氢键的存在会使某些物质的密度反常，如水的密度比冰的密度eq\x(\s\up1(18))大。1．推断正误，正确的打“√”，错误的打“×”。(1)范德华力的实质也是一种电性作用，所以范德华力是一种特别化学键。()(2)任何分子间在随意状况下都会产生范德华力。()(3)范德华力特别微弱，故破坏范德华力不须要消耗能量。()(4)氢键是一种化学键。()(5)氢键使物质具有较高的熔、沸点。()(6)水结成冰体积膨胀与氢键有关。()答案(1)×(2)×(3)×(4)×(5)×(6)√解析(1)范德华力是分子之间的一种相互作用，其实质也是一种电性作用，但比较微弱，化学键必需是剧烈的相互作用，故范德华力不是化学键。(2)范德华力普遍存在于分子之间，但也必需满意肯定的距离要求，若分子间的距离足够大，分子之间很难产生相互作用。(3)虽然范德华力特别微弱，但破坏它时也要消耗能量。(4)氢键是一种分子间作用力，不是化学键。(5)分子间的氢键可以使物质的熔、沸点上升，而分子内的氢键可以使物质的熔、沸点降低。2．下列有关氢键的存在及类别的说法正确的是()A．氢键广泛存在于全部原子间B．氢键是一种极弱的化学键C．氢键是一种重要的范德华力D．氢键既能存在于分子间，也能存在于分子内答案D解析氢键仅存在于电负性较大的几种元素原子与H原子之间，A错误；氢键与范德华力均属于分子间作用力，B、C错误。3．下列说法不正确的是()A．分子间作用力是分子间相互作用力的总称，包括氢键与范德华力B．分子间氢键的形成除使物质的熔点、沸点上升外，对物质的溶解、电离等都有影响C．范德华力与氢键可同时存在于分子之间D．氢键是一种特别的化学键，它广泛存在于自然界中答案D解析分子间作用力是分子间相互作用力的总称，它包括氢键与范德华力，它不是化学键，作用能弱于化学键，须要满意肯定的条件才存在，对物质熔点、沸点等有影响。探究一范德华力与物质性质卤族元素单质溶、沸点发生这样改变的缘由是什么？提示：组成和分子结构相像的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，克服分子间作用力使物质熔化和汽化就须要更多的能量，熔、沸点就越高。1．范德华力(1)实质：电性作用。(2)大小：范德华力的作用能通常比化学键的键能小得多，化学键的键能一般为100～600kJ·mol－1，而范德华力的作用能一般只有2～20kJ·mol－1。(3)特征：范德华力没有方向性和饱和性，只要分子四周空间允许，当气体分子凝合时，它总是尽可能多地吸引其他分子。(4)影响因素：主要包括相对分子质量的大小、分子的空间结构以及分子中电荷分布是否匀称等。2．范德华力对物质性质的影响(1)对物质熔、沸点的影响①组成和分子结构相像的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点就越高。例如熔、沸点：CF4<CCl4<CBr4<CI4。②组成相像且相对分子质量相近的物质，分子电荷分布越不匀称，范德华力越大，其熔、沸点就越高，如熔、沸点：CO>N2。③在同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔、沸点就越低，如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。(2)对物质溶解性的影响溶质分子与溶剂分子之间的范德华力越大，溶解度越大。共价化合物的热稳定性与共价化合物达到沸点汽化的理论说明简洁混淆，共价化合物的热稳定性是探讨化学键强弱，因受热分解，破坏的是化学键；而共价化合物达到沸点汽化时，破坏的是分子间作用力(氢键或范德华力)。1．下列有关范德华力的叙述正确的是()A．范德华力的实质是一种电性作用，所以范德华力是一种较弱的化学键B．范德华力与化学键的区分是作用力的强弱不同C．稀有气体固态时原子间不存在范德华力D．范德华力特别微弱，故破坏范德华力不须要消耗能量答案B解析范德华力是分子与分子之间的一种相互作用，其实质与化学键类似，也是一种电性作用，但两者的区分是作用力的强弱不同，化学键是剧烈的相互作用(100～600kJ·mol－1)，范德华力只有2～20kJ·mol－1，故范德华力不是化学键；虽然范德华力特别微弱，但破坏它时也要消耗能量；范德华力普遍存在于分子之间，稀有气体固态时存在范德华力。2．下列叙述与范德华力无关的是()A．气体物质加压或降温时能凝合或凝固B．熔、沸点凹凸：CH3CH3<CH3(CH2)2CH3C．干冰易升华，SO2固体不易升华D．氯化钠的熔点较高答案D解析A项，气体凝合或凝固时，范德华力增加，正确；B项，相对分子质量大的范德华力大，正确；C项，极性大的范德华力大，正确；D项，氯化钠中不存在分子，错误。(1)范德华力是分子之间普遍存在的一种相互作用力，作用微弱，主要影响物质的物理性质；化学键是相邻的原子之间剧烈的相互作用，主要影响物质的化学性质。(2)范德华力的作用能远小于化学键的键能，范德华力不属于化学键。探究二氢键与物质性质在ⅤA族、ⅥA族、ⅦA族元素的氢化物中，为什么NH3、H2O、HF三者的相对分子质量分别小于同主族其他元素的氢化物，但熔点、沸点却比其他元素的氢化物高？这是否与范德华力相冲突？提示：因为在NH3、H2O、HF三者的分子之间存在氢键，同族其他元素的氢化物中不存在氢键，只存在范德华力，所以NH3、H2O、HF的熔点、沸点分别高于同主族其他元素氢化物的熔点、沸点。这与范德华力不冲突。1．氢键概念当氢原子与电负性大的元素原子X以共价键结合时，氢原子与另一个电负性大的元素原子Y之间产生静电相互作用表示方法①通常用X—H…Y表示氢键，其中X—H表示氢原子和X原子以共价键相结合；②氢键的作用能是指X—H…Y分解为X—H和Y所须要的能量形成条件①氢原子位于X原子和Y原子之间；②X、Y原子所属元素具有很强的电负性和很小的原子半径，主要是N、O、F类型分子间氢键、分子内氢键特征氢键的作用能比范德华力的作用能大，比化学键的键能小2．氢键对物质性质的影响(1)对物质熔、沸点的影响①某些氢化物分子间存在氢键，如H2O、NH3、HF等，会使其在同族氢化物中的沸点反常，如H2O>H2Te>H2Se>H2S。②氢键分为分子间氢键和分子内氢键，其对物质熔、沸点的影响：形成分子间氢键的的熔、沸点大于形成分子内氢键的的熔、沸点。(2)对物质密度的影响氢键的存在，使一些物质具有一些特别结构，如冰晶体的孔穴结构，进而使某些物质的密度出现反常，如液态水变为冰，密度会变小。(3)对物质溶解度的影响若溶剂和溶质之间存在氢键，则溶质在溶剂中的溶解度大，如NH3极易溶于水，甲醇、乙醇、乙酸等能与水以随意比混溶，因为它们与水分子形成了分子间氢键。氢键具有肯定的方向性和饱和性X—H与Y形成分子间氢键时，氢原子只能与一个Y原子形成氢键，3个原子总是尽可能沿直线分布，这样可使X与Y尽量远离，使两原子间电子云的排斥作用力最小，体系能量最低，形成的氢键最强、最稳定(如下图)。3．下列物质中不存在氢键的是()A．冰醋酸中醋酸分子之间B．液态氟化氢中氟化氢分子之间C．NH3·H2O中的NH3与H2O分子之间D．可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子之间答案D解析只有非金属性很强的元素与氢元素形成强极性的共价键之间才可能形成氢键(如N、O、F)。C—H键不是强极性共价键，CH4与H2O分子间不存在氢键。4．下列现象不能用氢键学问说明的是()A．葡萄糖易溶于水B．在4℃时水的密度最大C．硫酸是一种强酸D．水通常状况下为液态答案C解析硫酸是一种强酸，在水中能全部电离，与氢键无关，C符合题意。(1)HF存在分子间氢键，故它是卤化氢中沸点最高的氢化物，HF在标准状况下呈液态，不是气体。(2)氨气虽然存在分子间氢键，使其熔沸点偏高，但它不是第ⅤA族元素的氢化物中熔沸点最高的。本课小结范德华力氢键共价键分类—分子内氢键、分子间氢键极性共价键、非极性共价键特征无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性有方向性、有饱和性强度比较共价键>氢键>范德华力存在范围分子之间某些含氢化合物分子间(如HF、H2O、NH3)和一些有机物分子内成键原子之间影响强度的因素①随着分子极性和相对分子质量的增大而增大；②组成和分子结构相像的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大对于X—H…Y，X、Y的电负性越大，原子的半径越小，氢键作用能越大成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定对物质性质的影响①影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质；②组成和分子结构相像的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔点、沸点上升，如熔点、沸点：F2<Cl2<Br2<I2，CF4<CCl4<CBr4分子间氢键的存在，使物质的熔点、沸点上升，在水中的溶解度增大，如熔点、沸点：H2O>H2S，HF>HCl，H3>PH3分子内氢键使熔点、沸点降低，如熔点、沸点：>①影响分子的稳定性；②共价键键能越大，分子稳定性越强课时作业一、选择题(本题共8小题，每小题只有1个选项符合题意)1．下列有关范德华力的说法正确的是()A．范德华力尽管很弱，但这种作用力仍属于化学键B．范德华力具有方向性和饱和性C．分子结构和组成相像的物质，其相对分子质量越大，范德华力越大D．范德华力越大，物质的熔沸点越低答案C解析范德华力不属于化学键，A错误；范德华力没有方向性和饱和性，B错误；一般状况下，范德华力越大，物质的熔、沸点越高，D错误。2．下列关于范德华力对物质性质的影响的描述正确的是()A．范德华力是确定物质熔点和沸点凹凸的唯一因素B．范德华力是影响物质部分物理性质的一种因素C．范德华力能够影响物质的化学性质和物理性质D．范德华力与物质的性质没有必定的联系答案B解析影响物质熔、沸点的因素有许多，A错误；范德华力不会影响物质的化学性质，能影响物质的部分物理性质，如物质的熔点、沸点以及溶解度，C、D错误，B正确。3．下列说法正确的是()A．氢键是一种化学键B．氢键使物质具有较高的熔、沸点C．能与水分子形成氢键的物质易溶于水D．水结成冰体积膨胀与氢键无关答案C解析氢键不是化学键，而是一种分子间作用力，A错误；分子间的氢键可以使物质的熔、沸点上升，而分子内的氢键可以使物质的熔、沸点降低，B错误；物质与水分子形成氢键，能使溶质更好地被水分子包围，并分散到水中，使溶质的溶解度增大，C正确；水结冰的过程中，形成更多的氢键，使晶体疏松、体积膨胀，D错误。4．下列事实与氢键有关的是()A．水加热到很高的温度都难以分解B．水结成冰体积膨胀，密度变小C．CH4、SiH4、GeH4、SnH4的熔点随相对分子质量增大而上升D．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱答案B解析水分解破坏的是化学键，不是氢键，A错误；氢键具有方向性，氢键的存在迫使四面体中心的每个水分子与四面体顶角方向的4个相邻水分子相互吸引，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，留有相当大的空隙，所以水结成冰时，体积增大，密度变小，当冰刚刚溶化为液态水时，热运动使冰的结构部分解体，水分子间的间隙减小，密度增大，B正确；CH4、SiH4、GeH4、SnH4的分子结构和组成相像，熔点随相对分子质量的增大而上升，与范德华力有关，四种物质分子间均不形成氢键，C错误；HF、HCl、HBr、HI的热稳定性与F、Cl、Br、I的非金属性有关，非金属性越强，其氢化物越稳定，同一主族元素，非金属性随着原子序数的增大而减小，所以其氢化物的热稳定性渐渐减弱，与氢键无关，D错误。5．在常温、常压下卤素单质(从F2到I2)的聚集状态依次为气态、气态、液态、固态的缘由是()A．原子间的化学键的键能渐渐减小B．范德华力渐渐增大C．原子半径渐渐增大D．氧化性渐渐减弱答案B解析卤素单质的组成、结构相像，从F2到I2的相对分子质量渐渐增大，范德华力渐渐增大，对应物质的熔、沸点渐渐上升，聚集状态的改变为气态→液态→固态。6．下列物质性质的改变规律与分子间作用力无关的是()A．在相同条件下，N2在水中的溶解度小于O2B．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱C．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点渐渐上升D．CH3CH3、CH3CH2CH3、(CH3)2CHCH3、CH3CH2CH2CH3的沸点渐渐上升答案B解析A项，N2和O2都是非极性分子，在水中的溶解度都不大，但在相同条件下，O2分子与水分子之间的作用力比N2分子与水分子之间的作用力大，故O2在水中的溶解度大于N2。B项，HF、HCl、HBr、HI的热稳定性与其分子中的极性键的强弱有关，而与分子间作用力无关。C项，F2、Cl2、Br2、I2的组成和结构相像，分子间作用力随相对分子质量的增大而增大，故其熔、沸点渐渐上升。D项，烷烃分子之间的作用力随相对分子质量的增大而增大，故乙烷、丙烷、丁烷的沸点渐渐上升，在烷烃的同分异构体中，支链越多，分子间作用力越小，熔、沸点越低，故异丁烷的沸点低于正丁烷。7．下列说法不正确的是()A．全部含氢元素的化合物中都存在氢键，氢键是一种类似于共价键的化学键B．离子键、氢键本质上都是静电作用C．只有电负性很强、半径很小的原子(如F、O、N)才可能形成氢键D．氢键是一种分子间作用力，氢键比范德华力强答案A解析并不是全部含氢元素的化合物中都存在氢键，氢键不是化学键，是一种分子间作用力，本质上也是一种静电作用。8．以下说法与分子间作用力或氢键无关的是()A．按H2、N2、O2、Cl2的依次，单质的熔、沸点依次上升B．NH3、PH3、AsH3的稳定性渐渐减弱C．冰的密度小于液态水的密度，冰会浮在水面上D．按CH4、NH3、H2O的依次，物质的熔、沸点相应上升答案B解析按H2、N2、O2、Cl2的依次，相对分子质量渐渐增大，分子间作用力渐渐增大，单质的熔、沸点依次上升，故A不符合题意；N、P、As氢化物的稳定性渐渐减弱，与元素的非金属性有关，与分子间作用力和氢键无关，故B符合题意；冰的密度小于液态水的密度，与氢键有关，故C不符合题意；按CH4、NH3、H2O的依次，物质的熔、沸点相应上升，与分子间作用力和氢键有关，故D不符合题意。二、选择题(本题共4小题，每小题有1个或2个选项符合题意)9．下列说法不正确的是()A．加热使碘升华是因为汲取的热量克服了分子间作用力B．二氧化硅和干冰的化学键不同C．H2O(l)=H2O(g)ΔH＝＋44kJ·mol－1，说明H—O键的键能为22kJ·mol－1D．冰醋酸晶体溶于水的过程中既破坏了分子间作用力，又破坏了部分化学键答案BC解析固体碘受热升华，是物理改变，碘分子本身没有改变，汲取的热量克服了分子间作用力，故A正确；二者化学键类型相同，都是共价键，故B错误；H2O(l)=H2O(g)克服的主要是分子间作用力，H—O键没有发生断裂，所以通过题干中所给热化学方程式，无法计算H—O键的键能，故C错误；冰醋酸晶体溶于水的过程中破坏了分子间作用力，部分CH3COOH电离产生CH3COO－和H＋，破坏部分共价键，故D正确。10．下列物质发生改变时，所克服的粒子间相互作用属于同种类型的是()A．液溴和苯分别受热变为气体B．干冰和氯化铵分别受热变为气体C．二氧化硅和铁分别受热熔化D．食盐和葡萄糖分别溶解在水中答案A解析液溴和苯分别受热变为气体都需克服分子间作用力，A符合题意；干冰受热变为气体克服分子间作用力，而氯化铵受热会发生分解反应，破坏的是化学键，故B不符合题意；二氧化硅受热熔化破坏共价键，铁受热熔化破坏金属键，故C不符合题意；食盐溶解在水中破坏的是离子键，葡萄糖溶解在水中，破坏的是分子间作用力，故D不符合题意。11．下列说法正确的是()A．正是由于氢键的存在，冰能浮在水面上B．氢键是自然界中最重要、存在最广泛的化学键之一C．由于氢键的存在，沸点：HCl>HFD．由于氢键的存在，水分子中氢氧键键角是104.5°答案A解析氢键不是化学键，B错误；HF分子间存在氢键，其沸点比HCl大，C错误；由于氧原子中孤电子对的影响，水分子中氢氧键键角为104.5°，D错误。12．下列说法正确的是()A．H2O的沸点比H2S高，是因为水分子间可形成氢键B．液态氟化氢中氟化氢分子之间形成氢键，可写为(HF)n，则NO2分子间也因氢键而聚合形成N2O4C．氨气极易溶于水，缘由之一是氨分子与水分子之间形成了氢键D．可燃冰(CH4·8H2O)的形成是由于甲烷分子与水分子之间存在氢键答案AC解析分子间形成氢键可使物质熔、沸点上升，A正确；NO2分子间不存在氢键，NO2分子间因形成化学键而聚合成N2O4，B错误；只有非金属性很强的元素(如N、O、F)原子才能与氢原子形成极性较强的共价键，分子间才能形成氢键，C—H键不是极性较强的共价键，C正确，D错误。三、非选择题(本题共3小题)13．试用相关学问回答下列问题：(1)有机物大多难溶于水，而乙醇和乙酸可与水互溶，缘由是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)乙醚(C2H5OC2H5)的相对分子质量大于乙醇，但乙醇的沸点却比乙醚的高得多，缘由是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)从氨合成塔里分别出NH3，通常采纳的方法是________，缘由是__________________________________。(4)水在常温下的组成的化学式可用(H2O)m表示，缘由是________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)乙醇、乙酸和水均为极性分子，且乙醇和乙酸均可与水形成分子间氢键(2)乙醇分子间存在较强的氢键(3)加压使NH3液化后，与H2、N2分别NH3分子间存在氢键，易液化(4)水分子间存在氢键，若干个水分子易缔合成较大的“分子”解析(2)乙醇分子间通过氢键结合产生的作用力比乙醚分子间的作用力要大，故乙醇的相对分子质量虽然比较小，但其分子间作用力较大，所以沸点较高。(4)常温下，水分子不是以单个分子的形式存在的，而是依靠氢键缔合成较大的“分子”，所以用(H2O)m表示其存在更符合实际状况。14．氧是地壳中含量最多的元素，氮是空气中含量最多的元素。(1)H2O中的O—H键、分子间的范德华力和氢键由强到弱的依次依次为________>________>________。(2)的沸点高于，其缘由是_______________。(3)N、P、As都属于第ⅤA族元素，形成简洁氢化物的沸点由高到低的依次为________(填分子式，下同)>________>________。(4)如图1表示某种含氮有机化合物的结构简式，其分子内4个氮原子分别位于正四面体的4个顶点(见图2)。分子内存在空腔，能嵌入某种离子或分子并形成4个氢键予以识别。下列分子或离子中，能被该有机化合物识别的是________(填标号)。a．CF4 b．CH4c．NHeq\o\al(＋,4) d．H2O答案(1)O—H键氢键范德华力(2)能形成分子间氢键，而能形成分子内氢键(3)NH3AsH3PH3(4)c解析(1)O—H键属于化学键，氢键和范德华力均属于分子间作用力，但氢键比范德华力强。(2和分子间都存在范德华力，但前者存在分子间氢键，后者存在分子内氢键，分子间氢键使分子间作用力增大，故前者的沸点高于后者的沸点。(3)N、P、As元素形成的简洁氢