2023-2024學(xué)年蘇教版新教材選擇性必修二 專題3第四單元 分子間作用力 分子晶體（第1課時(shí)） 學(xué)案

第四單元分子間作用力分子晶體第1課時(shí)范德華力與氫鍵學(xué)習(xí)目標(biāo)課程標(biāo)準(zhǔn)學(xué)業(yè)評(píng)價(jià)1.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的分子間作用力。2.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應(yīng)用。1.能說明分子間作用力的特征和實(shí)質(zhì)及其對(duì)物質(zhì)熔、沸點(diǎn)等性質(zhì)的影響。2.了解氫鍵的形成條件、類型和特點(diǎn)。3.能列舉含有氫鍵的物質(zhì)及其性質(zhì)特點(diǎn)。素養(yǎng)解讀:1.宏觀辨識(shí)與微觀探析:從微觀角度認(rèn)識(shí)分子間存在相互作用力,了解分子間作用力對(duì)物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的影響,培養(yǎng)宏觀辨識(shí)與微觀探析核心素養(yǎng)。2.證據(jù)推理與模型認(rèn)知:知道范德華力和氫鍵對(duì)物質(zhì)物理性質(zhì)的影響,建立認(rèn)知模型,并運(yùn)用認(rèn)知模型分析解決實(shí)際問題,培養(yǎng)證據(jù)推理與模型認(rèn)知核心素養(yǎng)。知識(shí)點(diǎn)一范德華力1.分子間作用力(1)概念:共價(jià)分子之間存在的一種相互作用,叫分子間作用力。分子間作用力本質(zhì)上是一種靜電作用,它比化學(xué)鍵弱得多。(2)分類:范德華力和氫鍵是兩種最常見的分子間作用力。2.范德華力(1)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。(2)特點(diǎn)范德華力比化學(xué)鍵鍵能小,且一般沒有方向性和飽和性。(3)影響因素影響范德華力的因素很多,如分子的大小、分子的空間構(gòu)型以及分子中電荷分布是否均勻等。對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的分子,相對(duì)分子質(zhì)量越大,范德華力越大。(4)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)、溶解度等,范德華力越大,物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高。[想一想1]為什么F2、Cl2、Br2、I2的化學(xué)性質(zhì)相似,但狀態(tài)卻分別為氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài)?提示:因?yàn)镕2、Cl2、Br2、I2的組成和結(jié)構(gòu)相似,相對(duì)分子質(zhì)量越大,分子間作用力越大,物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)通常越高。[想一想2]為什么CCl4、SiCl4、SnCl4的熱穩(wěn)定性逐漸減弱,而它們的沸點(diǎn)逐漸升高?提示:分子穩(wěn)定性取決于鍵長(zhǎng)和鍵能,CCl4、SiCl4、SnCl4中的鍵長(zhǎng)逐漸變長(zhǎng),鍵能逐漸減小,分子的熱穩(wěn)定性逐漸減弱;由分子構(gòu)成的物質(zhì)的沸點(diǎn)取決于分子間作用力的大小,CCl4、SiCl4、SnCl4的組成和結(jié)構(gòu)相似,隨相對(duì)分子質(zhì)量的增加,它們分子間的作用力逐漸增大,沸點(diǎn)逐漸升高。范德華力對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響1.一般來說,組成和結(jié)構(gòu)相似的分子構(gòu)成的物質(zhì),相對(duì)分子質(zhì)量越大,分子間作用力越大,物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高。例如,熔、沸點(diǎn):F2<Cl2<Br2<I2。2.分子組成相同的物質(zhì)(即互為同分異構(gòu)體),分子對(duì)稱性越好,范德華力越小,物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越低。例如,沸點(diǎn):新戊烷<異戊烷<正戊烷;沸點(diǎn):對(duì)二甲苯<間二甲苯<鄰二甲苯。3.相對(duì)分子質(zhì)量相近的物質(zhì),分子的極性越小,范德華力越小,物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)通常越低。例如,熔、沸點(diǎn):N2<CO。1.下列有關(guān)范德華力的敘述正確的是(B)A.范德華力的實(shí)質(zhì)是一種電性作用,所以范德華力是一種較弱的化學(xué)鍵B.范德華力與化學(xué)鍵的區(qū)別是作用力的強(qiáng)弱不同C.稀有氣體固態(tài)時(shí)原子間不存在范德華力D.范德華力非常微弱,故破壞范德華力不需要消耗能量解析:范德華力是分子與分子之間的一種相互作用,其實(shí)質(zhì)與化學(xué)鍵類似,也是一種電性作用,但兩者的區(qū)別是作用力的強(qiáng)弱不同,化學(xué)鍵是強(qiáng)烈的相互作用(100～600kJ·mol-1),范德華力只有2～20kJ·mol-1,故范德華力不是化學(xué)鍵;雖然范德華力非常微弱,但破壞它時(shí)也要消耗能量;范德華力普遍存在于分子之間,稀有氣體固態(tài)時(shí)存在范德華力。2.下列敘述與范德華力無關(guān)的是(A)A.NH3的熱穩(wěn)定性大于PH3B.通常狀況下氯化氫為氣體C.氟、氯、溴、碘單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)依次升高D.鄰二甲苯的沸點(diǎn)高于對(duì)二甲苯解析:范德華力主要影響物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)等物理性質(zhì)。NH3的熱穩(wěn)定性大于PH3,與化學(xué)鍵的鍵能有關(guān),A項(xiàng)錯(cuò)誤;HCl分子之間的作用力是很弱的范德華力,因此通常狀況下氯化氫為氣體,B項(xiàng)正確;一般來說,組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì),隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增加,范德華力逐漸增強(qiáng),物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)逐漸升高,C項(xiàng)正確;對(duì)二甲苯比鄰二甲苯的對(duì)稱性高,范德華力小,沸點(diǎn)低,D項(xiàng)正確。范德華力影響物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)、溶解度等物理性質(zhì),物質(zhì)的穩(wěn)定性屬于化學(xué)性質(zhì),與化學(xué)鍵有關(guān)。知識(shí)點(diǎn)二氫鍵1.概念當(dāng)H原子與電負(fù)性大、半徑較小的原子X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。2.表示形式通常用X—H…Y表示氫鍵,其中X—H表示H原子和X原子以共價(jià)鍵相結(jié)合,與Y原子形成氫鍵。X、Y表示的原子可能相同,也可能不同,最常見的為N、O、F三種元素的原子。3.類型(1)分子內(nèi)氫鍵,如(鄰羥基苯甲醛)。(2)分子間氫鍵,如(對(duì)羥基苯甲醛)4.特征(1)氫鍵的作用能比范德華力的作用能大,比化學(xué)鍵的鍵能小。(2)氫鍵具有一定的方向性和飽和性。5.氫鍵對(duì)物質(zhì)物理性質(zhì)的影響(1)對(duì)物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的影響:分子間存在氫鍵的物質(zhì),物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)明顯高,如NH3>PH3;同分異構(gòu)體分子間形成氫鍵的物質(zhì)比分子內(nèi)形成氫鍵的物質(zhì)熔、沸點(diǎn)高,如鄰羥基苯甲酸<對(duì)羥基苯甲酸。(2)對(duì)物質(zhì)溶解度的影響:溶劑和溶質(zhì)之間形成氫鍵使溶質(zhì)的溶解度增大,如NH3極易溶解于水,乙醇和水能以任意比例互溶。(3)對(duì)物質(zhì)密度的影響:氫鍵的存在會(huì)使某些物質(zhì)的密度反常,如水的密度比冰的密度大。(4)氫鍵對(duì)物質(zhì)電離性質(zhì)的影響:如鄰苯二甲酸的電離平衡常數(shù)Ka1比對(duì)苯二甲酸的電離平衡常數(shù)Ka1小很多。[想一想1]有機(jī)化合物多數(shù)難溶于水,為什么乙醇和乙酸能與水互溶?提示:乙醇與乙酸都易與水分子之間互相形成氫鍵。[想一想2]HF分子間氫鍵比H2O分子間氫鍵更強(qiáng),為什么液體氟化氫的蒸發(fā)熱比水的蒸發(fā)熱低?提示:水分子之間形成的氫鍵的個(gè)數(shù)與HF不同,折算下來,1個(gè)H2O可以形成2個(gè)氫鍵,但是1個(gè)HF只形成1個(gè)氫鍵。所以總的作用力,H2O分子間的氫鍵強(qiáng)。化學(xué)鍵、范德華力、氫鍵的比較項(xiàng)目化學(xué)鍵范德華力氫鍵概念相鄰的兩個(gè)或多個(gè)原子之間強(qiáng)烈的相互作用物質(zhì)的分子間存在的微弱的相互作用已經(jīng)與電負(fù)性很大的原子形成共價(jià)鍵的氫原子與另一個(gè)電負(fù)性很大的原子之間的作用力大小鍵能一般在120～800kJ·mol-1幾個(gè)至十幾個(gè)kJ·mol-1幾個(gè)至幾十個(gè)kJ·mol-1性質(zhì)影響主要影響分子的化學(xué)性質(zhì)主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì)主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì)大小關(guān)系化學(xué)鍵>氫鍵>范德華力1.下列各組中兩物質(zhì)都能形成分子間氫鍵的是(A)A.HClO4和H2SO4 B.CH3COOH和H2SeC.C2H5OH和NaOH D.H2O2和HNO3解析:HClO4和H2SO4可形成分子間氫鍵,A正確;Se的非金屬性較弱,H2Se不能形成分子間氫鍵,B錯(cuò)誤;NaOH是離子化合物,不能形成分子間氫鍵,C錯(cuò)誤;HNO3主要形成的是分子內(nèi)氫鍵,D錯(cuò)誤。2.氫鍵是強(qiáng)極性鍵上的氫原子與電負(fù)性很大且含孤電子對(duì)的原子之間的靜電作用力。下列事實(shí)與氫鍵無關(guān)的是(B)A.相同壓強(qiáng)下H2O的沸點(diǎn)高于HF的沸點(diǎn)B.一定條件下,NH3與BF3可以形成NH3·BF3C.羊毛制品水洗再曬干后變形D.H2O和CH3OCH3的結(jié)構(gòu)和極性并不相似,但兩者能完全互溶解析:NH3與BF3在一定條件下形成NH3·BF3,與配位鍵有關(guān),與氫鍵無關(guān)。氫鍵和范德華力的認(rèn)識(shí)誤區(qū)1.氫鍵和范德華力都屬于分子間作用力,不能把氫鍵當(dāng)成化學(xué)鍵。2.有氫鍵的分子間也有范德華力,但有范德華力的分子間不一定存在氫鍵。3.分子間作用力主要影響由分子構(gòu)成的物質(zhì)的物理性質(zhì),而化學(xué)鍵決定分子的穩(wěn)定性。4.只有分子間距離接近到一定程度時(shí)才有分子間作用力(包括范德華力和氫鍵)。5.某些分子間作用力包括范德華力和氫鍵,所以分子間作用力不等價(jià)于范德華力。*一定條件下,CH4、CO2都能與H2O形成籠狀結(jié)構(gòu)(如圖所示)的水合晶體,其相關(guān)參數(shù)見下表。CH4與H2O形成的水合物晶體俗稱“可燃冰”。分子分子直徑/nm分子與H2O的結(jié)合能E/(kJ·mol-1)CH40.43616.40CO20.51229.91(1)“可燃冰”中分子間存在的兩種作用力是。(2)為開采深海海底的“可燃冰”,有科學(xué)家提出用CO2置換CH4的設(shè)想。已知上圖中籠狀結(jié)構(gòu)的空腔直徑為0.586nm,結(jié)合上表,從物質(zhì)結(jié)構(gòu)及性質(zhì)的角度分析,該設(shè)想的依據(jù)是。(3)H2O與CH3CH2OH可以任意比例互溶,除因?yàn)樗鼈兌际菢O性分子外,還因?yàn)椤＝馕?(1)“可燃冰”分子中存在的兩種作用力是氫鍵和范德華力。(2)根據(jù)題給數(shù)據(jù)可知,籠狀結(jié)