【化學】2023-2024學年魯科版選擇性必修二 分子間作用力課件

第4節(jié)分子間作用力課程標準1．了解分子間作用力的廣泛存在及對物質性質(如熔點、沸點)的影響。2．了解氫鍵的形成條件、類型和特點。3．列舉含有氫鍵的物質，知道氫鍵對物質性質(如熔點、沸點、溶解度)的影響。

學法指導1.通過對常見物質三態(tài)的轉化和熔、沸點的分析，了解范德華力及其對物質性質的影響。2．通過對水分子和其他氧族元素的氫化物的性質比較，結合教材中的圖示，了解氫鍵的形成及其對物質性質的影響。3．通過閱讀教材，了解氫鍵與水的特殊性質之間的相互關聯(lián)。知識點一

范德華力與物質性質1.分子間作用力多種2．范德華力(1)范德華力相互作用力凝聚電性(2)特征：①范德華力的作用通常比化學鍵的鍵能________得多，化學鍵的鍵能一般為100～600kJ·mol－1，而范德華力的作用一般只有2～20kJ·mol－1。②范德華力沒有________________。(3)影響因素：①相對分子質量一般來說，組成和結構相似的物質，隨著相對分子質量的增加，范德華力逐漸________。②分子的極性一般來說，分子的極性越大，范德華力越________。(4)對物質性質的影響：主要影響物質的物理性質。范德華力越大，物質的熔點、沸點越高。小方向性和飽和性增大大微點撥(1)離子化合物中只存在化學鍵，不存在范德華力。(2)范德華力只存在于由共價鍵形成的多數(shù)共價化合物和絕大多數(shù)非金屬單質分子之間及稀有氣體分子之間。但像二氧化硅、金剛石等由共價鍵形成的物質的微粒之間不存在范德華力。學思用1．判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)分子間作用力是化學鍵的一種。(

)(2)水分解以及水的三態(tài)變化水分子中的化學鍵都被破壞。(

)(3)Cl2、Br2、I2在常溫常壓下分別為氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)，是因為分子間作用力逐漸增大。(

)(4)所有物質中都存在分子間作用力。(

)(5)分子間作用力就是范德華力。(

)××√××2．下列敘述與范德華力無關的是(

)A．氣體物質在加壓或降溫時能凝結或凝固B．干冰易于升華C．氟、氯、溴、碘單質的熔點、沸點依次升高D．氯化鈉的熔點較高答案：D解析：一般來說，由分子構成的物質，其物理性質通常與范德華力的大小密切相關。A、B、C三個選項中涉及的物質都是由分子構成，故其表現(xiàn)的物理性質與范德華力的大小有關系。只有D選項中的NaCl是離子化合物，不存在分子，故其物理性質與范德華力無關。知識點二

氫鍵與物質性質1.氫鍵(1)概念：當氫原子與電負性大的原子X以共價鍵結合時，H原子與另一個電負性大的原子Y之間的靜電作用。(2)表示形式①通常用X—H…Y表示氫鍵，其中X—H表示H原子和____原子以共價鍵相結合，與____原子形成氫鍵。X、Y為N、O、F。②氫鍵的鍵長是指X和Y之間的距離；氫鍵的作用能是指X—H…Y分解為X—H和Y所需要的能量。XY(3)類型①________氫鍵，如：

(鄰羥基苯甲醛)。②________氫鍵，如：

(對羥基苯甲醛)。(4)特征①氫鍵的作用能比范德華力的作用能________，比化學鍵的鍵能________。②氫鍵具有一定的________性和________性。分子內分子間大一些小得多方向飽和2．氫鍵對物質性質的影響(1)當形成分子間氫鍵時，物質的熔、沸點將________。(2)當形成分子內氫鍵時，物質的熔、沸點將________。(3)氫鍵也影響物質的________、________等過程。氫鍵的存在使物質的溶解度________。(4)氫鍵對水的性質的影響水結成冰時，體積膨脹，密度________。升高降低電離溶解增大減小微點撥(1)氫鍵和范德華力都屬于分子間作用力，不能把氫鍵當成是化學鍵。(2)分子間氫鍵和范德華力可以同時存在。(3)分子間作用力主要影響由分子構成的物質的物理性質，而化學鍵決定分子的穩(wěn)定性。學思用1．判斷下列說法是否正確，正確的打“√”，錯誤的打“×”。(1)氫鍵有鍵能、鍵長，因此氫鍵屬于化學鍵。(

)(2)氫鍵和共價鍵一樣有方向性和飽和性。(

)(3)分子間作用力包括范德華力和氫鍵。(

)(4)水是一種非常穩(wěn)定的化合物，這是由于水中存在氫鍵。(

)(5)氫鍵比范德華力強，所以它屬于化學鍵。(

)×√√××2．下列說法正確的是(

)A．HF具有弱酸性，與HF分子間存在氫鍵有關B．鄰硝基苯酚與對硝基苯酚的沸點相同C．NH3在水中的溶解度較大，與氫鍵無關D．H2O的沸點低于H2S的沸點答案：A解析：由于氟原子電負性高，半徑小，HF分子間存在氫鍵，在水中與水分子也形成氫鍵使其不易電離出H＋，呈弱酸性，A正確；前者主要形成分子內氫鍵，后者主要形成分子間氫鍵，故后者沸點高，B項錯誤；在極性溶劑中，若溶質分子與溶劑分子之間可以形成氫鍵，則溶質的溶解度會增大，C項錯誤；H2O分子間存在氫鍵，因此H2O的沸點高于H2S的沸點，D項錯誤。關鍵能力·課堂探究提升點一

范德華力、氫鍵和共價鍵的比較

范德華力氫鍵共價鍵概念物質分子之間普遍存在的一種作用力已經(jīng)與電負性很強的原子形成共價鍵的氫原子與另一個電負性很強的原子之間的靜電作用原子間通過共用電子對所形成的相互作用分類

分子內氫鍵、分子間氫鍵極性共價鍵非極性共價鍵特征無方向性和飽和性有方向性和飽和性有方向性和飽和性強度共價鍵＞氫鍵＞范德華力影響強度的因素①隨分子極性的增大而增大②組成和結構相似的物質，相對分子質量越大，分子間作用力越大對于X—H…Y，X、Y的電負性越大，Y原子的半徑越小，作用越強成鍵原子半徑和共用電子對數(shù)目；鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定對物質性質的影響①影響物質的熔點、沸點、溶解度等物理性質②組成和結構相似的物質，隨相對分子質量的增大，物質的熔、沸點升高。如F2＜Cl2＜Br2＜I2，CF4＜CCl4＜CBr4分子間氫鍵的存在，使物質的熔、沸點升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸點：H2O＞H2S，HF＞HCl，NH3＞PH3①影響分子的穩(wěn)定性②共價鍵鍵能越大，分子穩(wěn)定性越強互動探究如圖所示每條折線表示元素周期表ⅣA～ⅦA中的某一族元素氫化物的沸點變化，每個小黑點代表一種氫化物。問題1

曲線a屬于哪一主族的元素的氫化物的遞變規(guī)律？其氫化物的沸點為什么逐漸增大？提示：由于只有a曲線中氫化物的沸點沒有出現(xiàn)反常現(xiàn)象，因此曲線a是ⅣA族元素的氫化物的遞變規(guī)律；由于其氫化物的組成和結構相似，且分子間不存在氫鍵，因此相對分子質量越大，分子間作用力越大，分子的沸點越高。問題2

B點對應的物質是哪一種元素的氫化物？其沸點比同周期的元素的沸點高，原因是什么？提示：B點的沸點為100℃，因此B點為水，由于水分子之間存在氫鍵導致水的沸點反常的高。典例示范[典例1]下列兩組命題中，乙組中命題正確，且能用甲組中的命題加以解釋的是(

)選項甲組乙組AH—I鍵的鍵能大于H—Cl鍵的鍵能HI比HCl穩(wěn)定BH—I鍵的鍵能小于H—Cl鍵的鍵能HCl比HI穩(wěn)定CH2S分子間的范德華力強于H2O分子間的范德華力H2S的沸點比H2O的沸點高DHI分子間的范德華力弱于HCl分子間的范德華力HI的沸點比HCl的沸點低答案：B解析：碘和氯屬于同主族元素，碘的原子半徑大于氯的原子半徑，H—Cl鍵的鍵能大于H—I鍵的鍵能，故HCl比HI穩(wěn)定，A項錯誤，B項正確。H2S、H2O的結構和組成相似，但由于H2O分子間存在較強的氫鍵，所以H2O的沸點高，C項錯誤。HCl、HI的結構和組成相似，HI的相對分子質量更大，HI分子間的范德華力強于HCl分子間的范德華力，故HI的沸點要高于HCl的沸點，D項錯誤。素養(yǎng)訓練[訓練1]脫氧核糖核苷酸(DNA)是生物細胞內含有的四種生物大分子之一核酸的一種。DNA攜帶有合成RNA和蛋白質所必需的遺傳信息，是生物體發(fā)育和正常運作必不可少的生物大分子。已知，在DNA分子堿基對之間存在的氫鍵共5個，是G和C之間的三個氫鍵和A和T之間的兩個氫鍵。據(jù)此回答下列問題：(1)圖中脫氧核糖核苷酸中，能夠形成氫鍵的原子有哪些？為什么？

答案：堿基中的N原子和O原子均可以形成氫鍵，因為二者電負性大，共用電子對的偏向較大，吸電子能力變強，導致帶部分負電荷。(2)氨氣中的N原子和水分子中的O原子均易形成氫鍵，故當氨溶于水時，大部分NH3與H2O以氫鍵(用“…”表示)結合形成NH3·H2O分子。根據(jù)氨水的性質可推知NH3·H2O的結構式是什么？

(3)在元素周期表中氟的電負性最大，用氫鍵表示式寫出氟的氫化物溶液中存在的所有氫鍵。答案：HF在水溶液中形成的氫鍵可從HF和HF、H2O和H2O、HF和H2O(HF提供氫)、H2O和HF(H2O提供氫)四個方面來考慮。由此可以得出HF水溶液中存在的氫鍵為F—H…F，O—H…O、F—H…O、O—H…F。提升點二

范德華力、氫鍵對物質性質的影響1.范德華力對物質性質的影響(1)對物質熔點、沸點的影響：一般來說，組成和結構相似的物質，相對分子質量越大，分子間作用力越大，物質的熔點、沸點通常越高。如熔點、沸點：I2>Br2>Cl2>F2，Rn>Xe>Kr>Ar>Ne>He。(2)對物質溶解性的影響：如在273K、101kPa時，氧氣在水中的溶解度比氮氣在水中的溶解度大，就是因為O2與水分子之間的作用力比N2與水分子之間的作用力大所導致的。(3)“相似相溶”原理：極性分子易溶于極性溶劑中(如HCl易溶于水中)，非極性分子易溶于非極性溶劑中(如I2易溶于CCl4中，S易溶于CS2中)。2．氫鍵對物質性質的影響(1)對物質熔點、沸點的影響。①某些氫化物分子間存在氫鍵，如H2O、NH3、HF等，會使同族氫化物沸點反常，如H2O>H2Te>H2Se>H2S。②當氫鍵存在于分子內時，它對物質性質的影響與分子間氫鍵對物質性質產(chǎn)生的影響是不同的。鄰羥基苯甲醛的氫鍵存在于分子內部，對羥基苯甲醛的氫鍵存在于分子間，因此對羥基苯甲醛的熔點、沸點分別比鄰羥基苯甲醛的熔點、沸點高。(2)對物質密度的影響：氫鍵的存在，會使某些物質的密度出現(xiàn)反常，如液態(tài)水變?yōu)楸?，密度會變小?3)對物質溶解度的影響：溶劑和溶質之間存在氫鍵，溶解性好，溶質分子不能與水分子形成氫鍵，在水中溶解度就相對小。如NH3極易溶于水，甲醇、乙醇、乙酸等能與水以任意比混溶，就是因為它們與水形成了分子間氫鍵。(4)氫鍵對物質結構的影響：氫鍵的存在使一些物質具有一些特殊結構，如冰晶體的孔穴結構使體積膨脹?；犹骄繂栴}1

在ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的氫化物中，為什么NH3、H2O、HF三者的相對分子質量分別小于同主族其他元素的氫化物，但熔點、沸點卻比其他元素的氫化物高？

提示：因為NH3、H2O、HF三者的分子間能形成氫鍵，同族其他元素的氫化物中不能形成氫鍵，所以它們的熔點和沸點高于同族其他元素的氫化物。問題2

為什么氫鍵在自然界中能廣泛存在？

提示：只要具備形成氫鍵的條件，物質將傾向于盡可能多地形成氫鍵，以最大限度地降低體系的能量。氫鍵的形成和破壞所對應的能量變化比較??；氫鍵的形成不像共價鍵的形成對方向的要求那么高，在物質內部分子不斷運動變化的情況下氫鍵仍能不斷地斷裂和形成。因此，氫鍵廣泛存在于自然界中。問題3

馬王堆古墓出土的帛畫至今兩千多年，上面的動物仍然栩栩如生。我們知道絲綢織物洗滌以后容易變形，知道什么原因嗎？提示：絲綢纖維是蛋白質組成的，蛋白質上氨基和羧基會形成氫鍵，絲綢在水洗和干燥的過程中氫鍵發(fā)生不可逆的改變，改變了蛋白質的結構。典例示范[典例2]下列物質的性質可用范德華力的大小來解釋的是(

)A．HF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性依次減弱B．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸點依次升高C．

、H—O—H、C2H5—OH中—OH上氫原子的活潑性依次減弱D．CH3—O—CH3、C2H5OH的沸點依次升高答案：B解析：HF、HCl、HBr、HI的熱穩(wěn)定性依次減弱是由于H—X鍵能依次減小。F2、Cl2、Br2、I2的相對分子質量依次增大，分子間的范德華力也依次增大，所以其熔、沸點也依次增大。

、H—O—H、C2H5—OH中—OH上氫原子的活潑性依次減弱，與O—H的極性有關。CH3—O—CH3的沸點比C2H5OH的低是由于C2H5OH分子間形成氫鍵而增大了分子間作用力。

d它們都是極性分子且都能與H2O分子形成分子間氫鍵解析：NH3極易溶于水，主要原因有NH3分子與H2O分子間形成氫鍵；NH3和H2O都是極性分子，相似相溶；NH3和H2O能發(fā)生化學反應，a、b、c項不符合題意。NH3易液化是因為NH3分子之間易形成氫鍵，與其水溶性無關，d項符合題意。課

堂

總

結[知識導圖][誤區(qū)警示]1．氫鍵與范德華力主要影響物質的物理性質，如熔點、沸點、溶解度等?；瘜W鍵主要影響物質的化學性質，如物質的穩(wěn)定性等。2．氫鍵的作用力比范德華力的作用力大一些，比化學鍵的鍵能小得多。3．分子間存在氫鍵的物質的熔、沸點不一定高于分子間沒有氫鍵的物質的熔、沸點。如HF分子間存在氫鍵，熔點為－83.4℃，沸點為19.5℃，比I2的熔、沸點低得多。這是因為相對分子質量起了決定性的作用。隨堂檢測·強化落實1．下列有關范德華力的敘述中正確的是(

)A．范德華力是一種很強的作用力B．范德華力是影響所有物質物理性質的因素C．因為相對分子質量Mr(I2)＞Mr(Br2)，所以范德華力I2>Br2，I2比Br2穩(wěn)定D．范德華力比較弱，一般范德華力越大，物質的熔點和沸點越高答案：D解析：范德華力實質是一種分子之間的電性作用，由于分子本身不顯電性，因此范德華力比較弱。范德華力只是影響由分子構成的物質的某些物理性質(如熔、沸點以及溶解度等)的因素之一；對于組成和結構相似的分子組成的物質，相對分子質量越大，范德華力越大，但分子的穩(wěn)定性與范德華力無關，由于鍵能I—I<Br—Br，所以穩(wěn)定性Br2>I2。2．下列事實與氫鍵無關的是(

)A．液態(tài)氟化氫中有三聚氟化氫(HF)3分子存在B．冰的密度比液態(tài)水的密度小C．乙醇能與水以任意比混溶，而甲醚(CH3OCH3)難溶于水D．NH3比PH3穩(wěn)定答案：D解析：氫鍵是已經(jīng)與電負性很強的原子形成共價鍵的氫原子與另一個分子中電負性很強的原子之間的作用力，它只影響物質的物理性質，與物質的穩(wěn)定性無關。3．下列說法正確的是(

)A．極性溶質一定易溶于極性溶劑，非極性溶質一定易溶于非極性溶劑B．Br2和H2O均是極性分子，CCl4是非極性分子，所以Br2難溶于水而易溶于CCl4C．CS2和白磷均是非極性分子，H2O是極性分子，所以白磷難溶于水而易溶于CS2D．H2O是極性分子，CO2可溶于水，因此CO2是極性分子答案：C解析：“相似相溶”原理是經(jīng)驗規(guī)律，存在特殊情況。如CO、NO是極性分子，但難溶于水，H2、N2是非極性分子，但難溶于苯等，A項錯誤。Br2是非極性分子，B項錯誤。CS2和白磷均是非極性分子，H2O是極性分子，根據(jù)“相似相溶”原理，白磷難溶于水而易溶于CS2，C項正確。CO2是非極性分子，CO2溶于水時，部分與H2O反應生成H2CO3，不符合“相似相溶”原理，D項錯誤。4．(雙選)下列說法正確的是(

)A．冰融化時，分子中H—O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、沸點也逐漸升高C．由于H—O鍵比H—S鍵牢固，所以水比H2S的穩(wěn)定性高D．在由分子構成的物質中，分子間作用力越大，該物質越穩(wěn)定答案：BC解析：