高中化学必修2课件第2章化学键与分子间作用力24分子间作用力与物质性质（53张）

第4节分子间作用力与物质性质第2章

化学键与分子间作用力学习目标定位1.了解分子间作用力的广泛存在及对物质性质的影响。2.了解氢键的形成条件、类型和特点。3.列举含有氢键的物质，知道氢键对物质性质的影响。内容索引新知导学——新知探究

点点落实达标检测——当堂检测

巩固反馈新知导学1.分析讨论，回答下列问题：(1)液态苯、汽油等发生汽化时，为何需要加热？答案液态苯、汽油等发生汽化需要吸收能量克服其分子间的相互作用。(2)降低氯气的温度，为什么能使氯气转化为液态或固态？答案降低氯气的温度时，氯气分子的平均动能逐渐减小。当分子靠自身的动能不足以克服分子间相互作用力时，分子就会凝聚在一起，形成液体或固体。一、范德华力与物质性质答案(3)卤素单质F2、Cl2、Br2、I2，按其相对分子质量增大的顺序，物理性质(如颜色、状态、熔点、沸点)有何变化规律？答案颜色逐渐加深；由气态到液态、固态；熔、沸点逐渐升高。答案2.上述事实能够说明：(1)范德华力是

之间普遍存在的一种相互作用力，它使得许多物质以一定的聚集状态存在。(2)一般来说，组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越

。物质的熔、沸点越

。分子大高归纳总结1.范德华力(1)实质：

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

kJ·mol－1，而范德华力的作用能一般只有______kJ·mol－1。(3)特征：范德华力没有

性和

性，只要分子周围空间允许，当气体分子凝聚时，它总是

。(4)影响因素：主要包括

、分子的空间构型以及分子中电荷分布是否均匀等。电性100～6002～20方向饱和尽可能多的吸引其他分子相对分子质量的大小2.范德华力对物质性质的影响(1)对物质熔、沸点的影响①组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点就越

。例如熔、沸点：CF4

CCl4

CBr4

CI4。②组成相似且相对分子质量相近的物质，分子电荷分布越不均匀，范德华力越大，其熔、沸点就越

，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

，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

，溶解度越大。<<<>高低>>大高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别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.范德华力非常微弱，故破坏范德华力不需要消耗能量答案解析活学活用√规律总结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，但两者的区别是作用力的强弱不同，化学键必须是强烈的相互作用(100～600kJ·mol－1)，范德华力只有

2～20kJ·mol－1，故范德华力不是化学键；虽然范德华力非常微弱，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。规律总结规律总结

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，只影响物理性质；化学键是相邻的原子之间强烈的相互作用，作用强烈，主要影响化学性质。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。2.回答下列问题：(1)下列有关范德华力的强弱比较正确的是________(填字母)。A.CH4＞CH3CH3B.CH3CH2CH2CH2CH3＞

C.SO2＜CO2答案解析D.

√解析CH4和CH3CH3的结构相似，前者的相对分子质量小于后者，故前者的范德华力小于后者；CH3CH2CH2CH2CH3和

是同分异构体，相对分子质量相同，后者支链比前者多，范德华力前者大于后者；SO2的相对分子质量大于CO2，且SO2是极性分子，而CO2是非极性分子，故SO2分子间的范德华力大于CO2；

的极性小于

，且两者相对分子质量相同，故前者范德华力小于后者。(2)ClF3的熔、沸点比BrF3的____(填“高”或“低”)。答案解析解析ClF3和BrF3分子组成和结构相似，ClF3的相对分子质量小于BrF3，ClF3分子间作用力小于BrF3，故BrF3的熔、沸点高于ClF3。低(3)比较下列锗卤化物的熔点和沸点，分析其变化规律及原因：________________________________________________________________________________________________________。答案解析

GeCl4GeBr4GeI4熔点/℃－49.526146沸点/℃83.1186约400GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸点依次升高，原因是分子结构相似，相对分子质量依次增大，分子间相互作用力逐渐增强解析GeCl4、GeBr4和GeI4分子的组成和结构相似，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高。(4)硅烷(SinH2n＋2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如下图所示，呈现这种变化关系的原因是___________________________________________________________________。答案解析解析硅烷由分子构成，且其结构相似，故相对分子质量越大，分子间作用力越大，沸点越高。

硅烷的结构和组成相似，相对分子质量越大，分子间作用力越大，沸点越高规律总结规律总结

1.组成和结构相似的分子组成的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，熔、沸点越高。2.同分异构体中，一般来说，支链越多，熔、沸点越低。3.一般来说，分子的极性越强，范德华力越大。1.比较H2O和H2S的分子组成、空间构型，分析H2O的熔、沸点比H2S高的原因是什么？答案H2O和H2S分子组成相似，都是V形结构，常温下H2O为液态，熔、沸点比H2S高。在水分子中，氢原子与氧原子形成共价键时，由于氧的电负性很强，共用电子对就强烈地偏向氧原子，而使氢原子核几乎“裸露”出来。这样带正电荷的氢原子核就能与另一个水分子中的氧原子发生一定程度的轨道重叠作用，使水分子之间作用力增强，这种分子间的作用力就是氢键，比范德华力大。硫化氢分子间不能形成氢键，故水的熔、沸点比硫化氢高。二、氢键与物质性质答案2.氢键的概念与形成条件(1)氢键的概念：带部分正电荷的氢原子和另一个分子中

的原子充分接近时，产生

和一定程度的轨道重叠作用，这种作用叫氢键。(2)氢键的表示方法：通常用X—H…Y表示氢键，式中X和Y代表________“—”代表

，“…”代表

。电负性很强静电作用F、O、N，共价键氢键(3)氢键的形成条件：①要有一个与

很大的元素X形成

键的氢原子，如H2O中的氢原子。②要有一个

很大，含有

并带有部分

的原子Y，如H2O中的氧原子。③X和Y的原子半径

，这样空间位阻较小。电负性强极性电负性孤对电子负电荷要小3.氢键的类型(1)

氢键，如：

(邻羟基苯甲醛)。(2)

氢键，如：(对羟基苯甲醛)。分子内分子间4.氢键的特征(1)方向性：X—H…Y中的三原子总是尽可能沿

分布，这样可使X与Y原子电子云之间的排斥力最小，形成的氢键最强，体系更稳定。(2)饱和性：每个X—H只能与一个Y形成氢键，原因是氢原子的半径小，再有一个Y原子接近时，会受到X、Y原子电子云的排斥。直线5.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

，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

，如邻羟基苯甲酸

对羟基苯甲酸。(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

，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

。(4)氢键对物质电离性质的影响：如邻苯二甲酸的电离平衡常数Ka1比对苯二甲酸的电离平衡常数Ka1

很多。高高<增大大小归纳总结

1.氢键比化学键

，比范德华力

。既可以存在于分子

又可以存在于分子

。2.氢键有饱和性、方向性。一般X—H…Y中三原子在

上。如水结冰体积膨胀，是因为冰中所有水分子通过有方向性和饱和性的氢键互相联结成晶体，而液态水中只有大部分水分子以氢键结合成为(H2O)n。3.氢键的存在

分子间作用力，引起物质的熔、沸点反常。如H2O、HF、NH3的沸点分别比ⅥA、ⅦA、ⅤA族其他元素的氢化物的沸点高出许多。弱强之间内部同一直线大大增强了3.下列事实与氢键无关的是A.液态氟化氢中有三聚氟化氢(HF)3分子存在B.冰的密度比液态水的密度小C.乙醇能与水以任意比混溶而甲醚(CH3—O—CH3)难溶于水D.NH3比PH3稳定解析氢键是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电负性很强的原子之间的作用力，它只影响物质的物理性质，故只有D与氢键无关。√答案解析易错警示活学活用易错警示

1.氢键是一种分子间作用力，不属于化学键，只能是F—H、O—H、N—H中的H原子与另一分子或同一分子中的F、O、N原子之间才能形成氢键。2.氢键能影响物质的物理性质(如熔、沸点、密度、溶解性)和电离的性质，不影响分子的稳定性等化学性质。4.下列物质的性质可用氢键来解释的是A.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱B.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点依次升高C.

、H—O—H、C2H5—OH中—OH上氢原子的活泼性依次

减弱D.CH3—O—CH3、C2H5OH的沸点依次升高答案解析方法规律√解析HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱是由于H—X键能依次减小；F2、Cl2、Br2、I2的相对分子质量依次增大，分子间的范德华力也依次增大，所以其熔、沸点也依次增大；

、H—O—H、C2H5—OH中—OH上氢原子的活泼性依次减弱，与O—H的极性有关；CH3—O—CH3的沸点比C2H5OH的低是由于C2H5OH分子间形成氢键而增大了分子间作用力。

方法规律方法规律比较由分子构成的物质熔、沸点大小时，首先应考虑分子间是否存在氢键。学习小结化学键、范德华力、氢键的比较

化学键范德华力氢键概念

相邻的两个或多

个原子之间强烈

的相互作用

物质的分子间

存在的微弱相

互作用力

是已经与电负性很大的原子

形成共价键的氢原子与另一

个分子中电负性很大的原子

之间的作用力大小键能一般在100～600kJ·mol－1一般只有2～20kJ·mol－1一般不超过40kJ·mol－1性质影响

主要影响物质的化

学性质

主要影响物

质的物理性质

主要影响物质的物

理性质大小关系化学键>氢键>范德华力达标检测1.下列关于范德华力影响物质性质的叙述中，正确的是A.范德华力是决定由分子构成的物质的熔、沸点高低的唯一因素B.范德华力与物质的性质没有必然的联系C.范德华力能够影响物质的化学性质和物理性质D.范德华力仅是影响物质部分物理性质的一种因素解析范德华力不能影响物质的化学性质，仅能影响由分子构成的物质的部分物理性质，如熔、沸点及溶解性，并且不是唯一的影响因素。例如氢键也影响物质的物理性质。12345√答案解析12345√答案解析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结或凝固B.通常状况下氯化氢为气体C.氟、氯、溴、碘单质的熔、沸点依次升高D.氯化钠的熔点较高12345解析范德华力主要影响物质的熔、沸点等物理性质。A项，气体物质加压时，范德华力增大，降温时，气体分子的平均动能减小，分子靠自身的动能不足以克服范德华力，从而聚集在一起形成液体甚至固体；B项，HCl分子之间的作用力是很弱的范德华力，因此通常状况下氯化氢为气体；C项，一般来说，组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增加，范德华力逐渐增强，物质的熔、沸点逐渐升高；D项，NaCl中将Na＋和Cl－之间以较强的离子键结合，所以NaCl的熔点较高，与范德华力无关。3.NCl3是一种淡黄色油状液体，下列对NCl3的有关描述正确的是A.该分子呈平面三角形B.该分子为非极性分子C.它的沸点比PCl3的低D.因为N—Cl键的键能大，所以NCl3沸点高12345√答案解析12345解析NCl3中N原子的价电子对数为

＝4，孤电子对数＝1，所以该分子为三角锥形。由于3个N—Cl极性键的排列不对称，所以该分子为极性分子。NCl3与PCl3的组成和结构相似，相对分子质量NCl3小于PCl3，所以范德华力NCl3小于PCl3，沸点NCl3低于PCl3。NCl3的沸点与N—Cl键的键能无关。4.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不是强极性共价键，CH4与H2O分子间不存在氢键。12345√答案解析5.下列现象不能用氢键知识解释的是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.水通常情况下为液态解析12345√答案解析葡萄糖易溶于水是因为葡萄糖分子和水分子间可以形成氢键，A正确；水通常情况下为液态，在4℃时水的密度最大，是因为水分子之间形成氢键，降温时，水分子间形成的氢键数目增多，水分子排列比较松，使密度减小，B正确；硫酸是一种强酸，在水中能全部电离，与氢键无关，C不正确；水分子间形成氢键，因此水的熔点较高，所以水通常情况下为液态。解析12345答案6.回答下列问题：(1)下列几种氢键由强到弱的顺序为__________(填字母)。a.O—H…O

b.N—H…N

c.F—H…F

d.O—H…N解析F、O、N的电负性依次降低，原子半径依次增大，所以氢键由强到弱的顺序为c>a>d>b。c＞a＞d＞b解析12345答案(2)①H2O分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为________________________。的沸点比

的沸点低，原因是______________O—H键＞氢键＞范德华力___________________________________________________________________________________。形成的是分子内氢键，而

可形成分子间氢键，分子间氢键使分子间的作用力增大12345解析化学键是相邻两个或多个原子之间强烈的相互作用；分子间的范德华力和氢键均属于分子间作用力的范畴，但氢键要强于范德华力，所以它们从强到弱的顺序依次为O—H键＞氢键＞范德华力。对羟基苯甲醛易形成分子间氢键，邻羟基苯甲醛易形成分子内氢键，分子间氢键使分子间作用力增大，所以对羟基苯甲醛的沸点比邻羟基苯甲醛的高。解析12345答案②乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高的多，原因是_____________________________________________________。解析乙二胺分子中存在N—H键，故乙二胺分子间存在氢键，三甲胺中不存在N—H、O—H、F—H键，分子间不能形成氢键，所以乙二胺的沸点高于三甲胺。乙二胺分子间可以形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键解析12345答案③甲醇的沸点明显高于甲醛，乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是______________________________________________________________________________。解析甲醇和乙酸中均含有O—H键，而甲醛和乙醛中不含有O—H键，所以甲醇分子间、乙酸分子间能形成氢键，熔、沸点高，甲醛分子间、乙醛分子间不能形成氢键，熔、沸点低。甲醇分子间、乙酸分子间能形成分子间氢键，而甲醛分子间、乙醛分子间不能形成氢键12345答案④水和乙酸以任意比例互溶，除因为他们都是极性分子外，还因为__________________________。水与乙酸分子间可以形成氢键⑤从氨合成塔里H2、N2、NH3的混合物中分离出NH3，常采用加压使NH3液化的方法，原因是_________________________________________________________________________。

氨气分子间由于存在氢键，加压会使其容易液化，从而可以和氢气、氮气分离开来解析12345答案(3)如图所示每条折线表示周期表ⅣA～ⅦA族中某一族元素氢化物的沸点变化，每个小黑点代表一种氢化物，其中a点代表的是______，b点代表的是________。解析第2周期ⅣA～ⅦA族元素分别是C、N、O、F，其氢化物的沸点由高到低的顺序为H2O>HF>NH3>CH4，因此，由上至下4条折线分别代表ⅥA、ⅦA、ⅤA、ⅣA族元素的氢化物的沸点变化。那么，b点代表的物质是H2Se，a点代表的物质是SiH4。SiH4H2Se(4)关于化合物

，下列叙述正确的有

______(填字母，下同)