2024-2025學年高中化學第二章第三節(jié)分子的性質第2課時較強的分子間作用力-氫鍵教案新人教版選修3

PAGEPAGE11第2課時較強的分子間作用力——氫鍵[核心素養(yǎng)發(fā)展目標]宏觀辨識與微觀探析：能從微觀角度理解氫鍵的實質、特征、表示方法及形成條件，知道氫鍵對物質性質的影響。一、氫鍵1．氫鍵的概念及表示方法(1)概念氫鍵是由已經與電負性很大的原子形成共價鍵的氫原子與另一個電負性很大的原子之間的作用力。(2)表示方法氫鍵的通式可用A—H…B—表示。式中A和B表示F、O、N，“—”表示共價鍵，“…”表示氫鍵。2．氫鍵的形成條件(1)要有一個與電負性很大的元素X形成強極性鍵的氫原子，如H2O中的氫原子。(2)要有一個電負性很大，含有孤電子對并帶有部分電荷的原子Y，如H2O中的氧原子。(3)X和Y的原子半徑要小，這樣空間位阻較小。一般來說，能形成氫鍵的元素有N、O、F。所以氫鍵一般存在于含N—H、H—O、H—F鍵的物質中，或有機化合物中的醇類和羧酸類等物質中。3．氫鍵的特征(1)氫鍵比化學鍵弱，比范德華力強。(2)氫鍵具有肯定的方向性和飽和性。4．氫鍵的類型(1)分子間氫鍵，如水中，O—H…O—。(2)分子內氫鍵，如。(1)氫鍵屬于分子間作用力，不屬于化學鍵。(2)氫鍵存在則必定存在范德華力，但存在范德華力不肯定存在氫鍵。(3)在A—H…B中，A、B的電負性越大，氫鍵越強；B原子的半徑越小，氫鍵越強。例1甲酸可通過氫鍵形成二聚物，HNO3可形成分子內氫鍵。試在下圖中畫出氫鍵。【考點】氫鍵的形成及存在【題點】氫鍵的形成及表示方法答案解析依據(jù)氫鍵的表示方法及形成條件畫出。例2下列物質中，分子內和分子間均可形成氫鍵的是()A．NH3 B．C．H2O D．C2H5OH【考點】氫鍵的形成及存在【題點】氫鍵的形成條件及存在答案B解析形成氫鍵的分子含有N—H、H—O或H—F鍵。NH3、H2O、CH3CH2OH都能形成氫鍵但只存在于分子間。B中的O—H鍵與O—H鍵間可形成分子間氫鍵，O—H鍵與間形成分子內氫鍵。二、氫鍵對物質性質的影響1．氫鍵對物質性質的影響(1)當形成分子間氫鍵時，物質的熔、沸點將上升。(2)當形成分子內氫鍵時，物質的熔、沸點將降低。2．氫鍵與水分子的性質(1)水結冰時，體積膨脹，密度減小。(2)接近沸點時形成“締合分子”，水蒸氣的相對分子質量的測定值比用化學式H2O計算出來的相對分子質量偏大。例3下列與氫鍵有關的說法中錯誤的是()A．鹵化氫中HF沸點較高，是由于HF分子間存在氫鍵B．鄰羥基苯甲醛()的熔、沸點比對羥基苯甲醛()的熔、沸點低C．氨水中存在分子間氫鍵D．形成氫鍵A—H…B—的三個原子總在一條直線上【考點】氫鍵對物質性質的影響【題點】氫鍵對物質熔、沸點的影響答案D解析HF分子間存在氫鍵F—H…F—，使氟化氫分子間作用力增大，所以鹵化氫中氟化氫的沸點較高，A正確；鄰羥基苯甲醛可形成分子內氫鍵，而對羥基苯甲醛可形成分子間氫鍵，所以鄰羥基苯甲醛的熔、沸點比對羥基苯甲醛的熔、沸點低，B正確；氨水中氨分子之間、水分子之間以及氨分子與水分子之間都存在氫鍵，C正確；氫鍵具有肯定的方向性，但形成氫鍵的原子不肯定在一條直線上，如，故D錯誤。易錯提示形成氫鍵A—H…B—的三個原子不肯定在一條直線上；分子內氫鍵使物質的熔、沸點降低，而分子間氫鍵使物質的熔、沸點上升。例4下圖中A、B、C、D四條曲線分別表示第ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的氣態(tài)氫化物的沸點，其中表示第ⅥA族元素氣態(tài)氫化物的沸點的是曲線________；表示第ⅣA族元素氣態(tài)氫化物的沸點的是曲線________；同一主族中第三、四、五周期元素的氣態(tài)氫化物的沸點依次上升，其緣由是_______________________________________________________。A、B、C曲線中其次周期元素的氣態(tài)氫化物的沸點顯著高于第三周期元素氣態(tài)氫化物的沸點，其緣由是__________________________________，假如把這些氫化物分子間存在的主要影響沸點的相互作用表示為A—H…B—，則A元素一般具有的特點是________________。【考點】氫鍵對物質性質的影響【題點】氫鍵對物質熔、沸點的影響答案AD組成和結構相像，相對分子質量越大，范德華力越大，沸點越高H2O、HF、NH3都存在分子間氫鍵電負性大，原子半徑小解析ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族其次周期元素的氣態(tài)氫化物中沸點最高的是水，最低的是甲烷；由圖可知，A、B、C、D曲線中表示ⅥA族元素氣態(tài)氫化物沸點的是曲線A；表示ⅣA族元素氣態(tài)氫化物沸點的是曲線D。同一主族中第三、四、五周期元素的氣態(tài)氫化物中分子間的范德華力依次增大，所以沸點依次上升。A、B、C曲線中其次周期元素的氣態(tài)氫化物中分子間都存在氫鍵，所以它們的沸點顯著高于第三周期元素氣態(tài)氫化物的沸點。1．正誤推斷(1)只要分子中含有氫原子即可形成氫鍵(×)(2)由氫鍵的形成過程可知，氫鍵本質上屬于配位鍵(×)(3)范德華力和氫鍵可同時存在于分子之間(√)(4)能形成氫鍵的分子可以盡可能多的通過氫鍵與其他分子結合(×)(5)只要分子能形成氫鍵，就可使分子的熔、沸點上升(×)(6)HF水溶液中存在四種形式的氫鍵(√)2．下列每組物質都能形成分子間氫鍵的是()A．HClO4和H2SO4 B．CH3COOH和H2SeC．C2H5OH和NaOH D．H2O2和HI【考點】氫鍵的形成與存在【題點】氫鍵的形成條件及存在答案A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錯誤；NaOH是離子化合物，不能形成分子間氫鍵，C錯誤；HI中碘元素的非金屬性較弱，不能形成分子間氫鍵，D項錯誤。3．(2024·江門高二檢測)氨氣溶于水中，大部分NH3與H2O以氫鍵(用“…”表示)結合形成NH3·H2O分子。依據(jù)氨水的性質可推知NH3·H2O的結構式為()【考點】氫鍵的形成與存在【題點】氫鍵的形成與表示方法答案B解析從氫鍵的成鍵原理上講，A、B都成立；但從立體構型上講，由于氨分子是三角錐形，易于供應孤電子對，所以以B方式結合空間阻礙最小，結構最穩(wěn)定；從事實上講，依據(jù)NH3·H2ONHeq\o\al(＋,4)＋OH－可知答案是B。4．比較下列化合物的沸點，前者低于后者的是()A．乙醇與氯乙烷B．鄰羥基苯甲酸與對羥基苯甲酸C．對羥基苯甲醇與鄰羥基苯甲醇D．H2O與H2Te【考點】氫鍵對物質性質的影響【題點】氫鍵對物質熔、沸點的影響答案B解析氫鍵分為兩類：存在于分子之間時，稱為分子間氫鍵；存在于分子內部時，稱為分子內氫鍵。同類物質相比，分子內形成氫鍵的物質的熔、沸點要低于分子間形成氫鍵的物質的熔、沸點。如鄰羥基苯甲酸、鄰羥基苯甲醇等簡單形成分子內氫鍵，沸點較低，而對羥基苯甲酸、對羥基苯甲醇則簡單形成分子間氫鍵，沸點較高，所以B選項正確，C選項錯誤；對于A選項，由于乙醇存在分子間氫鍵，而氯乙烷不存在氫鍵，所以乙醇的沸點(78.5℃)高于氯乙烷的沸點(12.3℃)；同樣道理，D選項中，H2O的沸點(100℃)高于H2Te的沸點。5．試用有關學問說明下列現(xiàn)象：(1)乙醚(C2H5OC2H5)的相對分子質量遠大于乙醇，但乙醇的沸點卻比乙醚高許多，緣由：________________________________________________________________________。(2)從氨合成塔里出來的H2、N2、NH3的混合物中分別出NH3，常采納加壓使NH3液化的方法：_________________________________________________________________________。(3)水在常溫下，其組成的化學式可用(H2O)m表示，緣由：__________________________?！究键c】氫鍵對物質性質的影響【題點】氫鍵對物質性質影響的綜合考查答案(1)乙醇分子之間形成的氫鍵作用遠大于乙醚分子間的范德華力，故沸點比乙醚高許多(2)NH3分子間可以形成氫鍵，而N2、H2分子間的范德華力很小，故NH3可采納加壓液化的方法從混合物中分別(3)常溫下，液態(tài)水中水分子間通過氫鍵締合成較大分子團，所以用(H2O)m表示，而不是以單個分子形式存在題組一氫鍵的形成與存在1．下列說法中不正確的是()A．全部含氫元素的化合物中都存在氫鍵，氫鍵是一種類似于共價鍵的化學鍵B．離子鍵、氫鍵、范德華力本質上都是靜電作用C．只有電負性很大、半徑很小的原子(如F、O、N)才能形成氫鍵D．氫鍵是一種分子間作用力，氫鍵比范德華力強【考點】氫鍵的形成及存在【題點】氫鍵的形成及表示方法答案A解析并不是全部含氫元素的化合物都能形成氫鍵，氫鍵一般存在于含N—H、H—O、H—F鍵的物質中。氫鍵不是化學鍵，是介于范德華力和化學鍵之間的特別作用力，本質上也是一種靜電作用。2．(2024·新鄭一中月考)下列幾種氫鍵：①O—H…O—，②N—H…N—，③F—H…F—，④O—H…N—，按氫鍵從強到弱的依次排列正確的是()A．③>①>④>② B．①>②>③>④C．③>②>①>④ D．①>④>③>②答案A【考點】氫鍵的形成及存在【題點】氫鍵的形成條件及存在解析F、O、N電負性依次降低，F(xiàn)—H、O—H、N—H鍵的極性依次降低，故F—H…F—中氫鍵最強，其次為O—H…O—，再次是O—H…N—，最弱的為N—H…N—。3．(2024·南京高二月考)下列物質均易溶于水，但其純物質分子間不能形成氫鍵的是()A．HCHO B．CH3OHC．CH3COOH D．HF答案A解析甲醛中碳原子的電負性不大，故分子間不能形成氫鍵；甲醇分子間能形成氫鍵，表示為：O—H…O；乙酸分子間能形成氫鍵，表示為：O—H…O；氟化氫分子間能形成氫鍵，表示為：F—H…F。題組二氫鍵對物質性質的影響4．關于氫鍵，下列說法正確的是()A．由于冰中的水分子間存在氫鍵，所以其密度大于液態(tài)水B．可以用氫鍵說明接近沸點的水蒸氣的相對分子質量測定值比用化學式(H2O)計算出來的相對分子質量大C．分子間氫鍵和分子內氫鍵都會使熔、沸點上升D．每個水分子內平均含有兩個氫鍵【考點】氫鍵對物質性質的影響【題點】氫鍵對物質熔、沸點的影響答案B解析由于冰中的水分子間的氫鍵多于液態(tài)水中的氫鍵，分子間的距離較大，所以其密度小于液態(tài)水，A項錯誤；由于水分子之間存在氫鍵，水分子通常以幾個分子聚合的形式存在，所以接近沸點的水蒸氣的相對分子質量測定值比用化學式(H2O)計算出來的相對分子質量大，B項正確；水分子內不含氫鍵，水中的氫鍵只存在于水分子之間，D項錯誤。5．(2024·四川樂山沫若中學高二月考)下列現(xiàn)象與氫鍵有關的是()①NH3的熔、沸點比ⅤA族其他元素的氫化物的熔、沸點高②冰的密度比液態(tài)水的密度小③尿素的熔、沸點比醋酸的高④鄰羥基苯甲酸的熔、沸點比對羥基苯甲酸的低⑤水分子高溫下也很穩(wěn)定A．①②③④⑤ B．①②③④C．①②③ D．①②【考點】氫鍵對物質性質的影響【題點】氫鍵對物質熔、沸點的影響答案B解析①第ⅤA族中，N元素的非金屬性最強，NH3分子之間存在氫鍵，則NH3的熔、沸點比ⅤA族其他元素氫化物的高，正確；②冰中水分子間主要作用力是氫鍵(當然也存在范德華力)，氫鍵使其體積變大，則相同質量時冰的密度比液態(tài)水的密度小，正確；③兩者的相對分子質量相同，尿素分子間形成的氫鍵比醋酸分子間形成的氫鍵多，則尿素的熔、沸點比醋酸的高，正確；④對羥基苯甲酸形成分子間氫鍵，而鄰羥基苯甲酸形成分子內氫鍵，所以鄰羥基苯甲酸的熔、沸點比對羥基苯甲酸的低，正確；⑤水分子高溫下也很穩(wěn)定，其穩(wěn)定性與化學鍵有關，而與氫鍵無關，錯誤。6．已知各種硝基苯酚的性質如下表：名稱結構式25℃水中溶解度/g熔點/℃沸點/℃鄰硝基苯酚0.245100間硝基苯酚1.496194對硝基苯酚1.7114295下列關于各種硝基苯酚的敘述不正確的是()A．鄰硝基苯酚分子內形成氫鍵，使其熔、沸點低于另外兩種硝基苯酚B．間硝基苯酚不僅分子間能形成氫鍵，也能與水分子形成氫鍵C．對硝基苯酚分子間能形成氫鍵，使其熔、沸點較高D．三種硝基苯酚都能形成分子內氫鍵【考點】氫鍵對物質性質的影響【題點】氫鍵對物質熔、沸點的影響答案D解析當分子形成分子內氫鍵時，熔、沸點降低，A正確；間硝基苯酚中與N原子相連的O原子易與水分子中的H原子形成氫鍵，B正確、D錯誤；對硝基苯酚能形成分子間氫鍵，使其熔、沸點上升，C正確。7．(2024·寧夏石嘴山三中高二期中)下列說法不正確的是()A．某金屬元素氣態(tài)基態(tài)原子的逐級電離能的數(shù)值分別為738、1451、7733、10540、13630、17995、21703……當它與氯氣反應時生成的陽離子是X2＋B．在氨水中，大部分NH3與H2O以氫鍵結合形成NH3·H2O分子，則NH3·H2O的結構式為C．標準狀況下，22.4LC2H2中所含的π鍵數(shù)和18g冰中所含的氫鍵數(shù)均為2NAD．由于氫鍵的作用，NH3、H2O、HF中的沸點反常，且沸點凹凸依次為HF>H2O>NH3【考點】氫鍵對物質性質的影響【題點】氫鍵對物質熔、沸點的影響答案D解析該元素第三電離能劇增，最外層應有2個電子，當它與氯氣反應時最可能生成的陽離子是X2＋，故A正確；乙炔的結構式為H—C≡C—H，則1mol乙炔中含2molπ鍵，冰中水分子的O原子的排列方式類似于金剛石中的C原子，每2個O原子間都有一個H原子，更靠近H原子的O原子與它形成共價鍵，另一個與它形成氫鍵，即每個H原子都形成一個氫鍵，所以1mol冰中存在2mol氫鍵，標準狀況下22.4LC2H2的物質的量為1mol,18g冰的物質的量也為1mol，故C正確；由于氫鍵的作用，使NH3、H2O、HF在同主族氫化物的沸點反常，但常溫下水為液體，則沸點凹凸依次為H2O>HF>NH3，故D錯誤。題組三關于氫鍵、范德華力的綜合考查8．下列物質的熔、沸點凹凸依次正確的是()A．F2>Cl2>Br2>I2B．CF4>CCl4>CBr4>CI4C．HF<HCl<HBr<HID．CH4<SiH4<GeH4<SnH4【考點】氫鍵對物質性質的影響【題點】范德華力與氫鍵的綜合考查答案D解析分子晶體的熔、沸點凹凸由分子間作用力的大小確定，分子間作用力越大，熔、沸點越高，反之越低。A中鹵素單質隨相對分子質量的增大，分子間作用力漸漸增大，熔、沸點上升，故A錯誤；同理B錯誤；C中雖然四種物質的相對分子質量漸漸增大，但是，HF分子間存在氫鍵，故HF的沸點是最高的，C錯誤。9．二甘醇可用作溶劑、紡織助劑等，一旦進入人體會導致急性腎衰竭，危及生命。二甘醇的結構簡式是HO—CH2CH2—O—CH2CH2—OH。下列有關二甘醇的敘述正確的是()A．符合通式CnH2nO3B．分子間能形成氫鍵C．分子間不存在范德華力D．分子中含σ鍵和π鍵【考點】氫鍵對物質性質的影響【題點】范德華力與氫鍵的綜合考查答案B解析二甘醇的分子式為C4H10O3，不符合通式CnH2nO3；二甘醇分子之間能形成O—H…O—，也存在范德華力。10．(2024·武漢期中)維生素B1可作為輔酶參加糖的代謝，并有愛護神經系統(tǒng)的作用。該物質的結構簡式如圖所示，維生素B1晶體溶于水的過程中要克服的微粒間作用力有()A．離子鍵、共價鍵 B．離子鍵、氫鍵、共價鍵C．氫鍵、范德華力 D．離子鍵、氫鍵、范德華力【考點】氫鍵對物質性質的影響【題點】范德華力與氫鍵的綜合考查答案D解析分子內含有氨基和羥基，易形成氫鍵，故溶于水時要破壞離子鍵、氫鍵和范德華力。11．(1)銅與類鹵素(SCN)2反應生成Cu(SCN)2,1mol(SCN)2中含有π鍵的數(shù)目為______；類鹵素(SCN)2對應的酸有兩種，理論上硫氰酸(H—S—C≡N)的沸點低于異硫氰酸(H—N=C=S)的沸點，其緣由是__________________________________________________________。(2)乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)與CaCl2溶液可形成配離子(結構如圖)，乙二胺分子中氮原子的雜化類型為__________；乙二胺和三甲胺[N(CH3)3]均屬于胺，但乙二胺比三甲胺的沸點高得多，緣由是____________________________________________________________?！究键c】氫鍵對物質性質的影響【題點】范德華力與氫鍵的綜合考查答案(1)4NA異硫氰酸分子間能形成氫鍵，而硫氰酸不能(2)sp3雜化乙二胺分子之間可以形成氫鍵，三甲胺分子之間不能形成氫鍵解析(1)(SCN)2的結構式為N≡C—S—S—C≡N，單鍵為σ鍵，三鍵中含有1個σ鍵、2個π鍵，故1mol(SCN)2中含有π鍵的數(shù)目為4NA；異硫氰酸分子間能形成氫鍵，而硫氰酸不能，故異硫氰酸的沸點較高。(2)乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)中N原子