专项3第四单元第1课时

专项3第四单元第1课时第1课时分子间作用力[学习目标定位] 1.熟知常见的分子间作用力(范德华力和氢键)的本质及其对物质性质的影响。

2.会比较判断范德华力的大小，会分析氢键的形成。

【一】分子间作用力和范德华力1．分子间作用力(1)概念：分子之间都存在的一种相互作用，叫分子间作用力。

分子间作用力实质上是一种静电作用，它比化学键弱得多。

(2)分类：范德华力和氢键是两种最常见的分子间作用力。

2．范德华力(1)概念：范德华力是分子之间普遍存在的相互作用力，它使得许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。

(2)特点范德华力约比化学键键能小1～2个数量级，且没有方向性和饱和性。

(3)影响因素影响范德华力的因素很多，如分子的大小、分子的空间构型以及分子中电荷分布是否均匀等。

对于组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大。

(4)对物质性质的影响范德华力主要影响物质的物理性质，如熔点、沸点、溶解度等，范德华力越大，物质的熔、沸点越高。

1范德华力普遍存在于固体、液体和气体分子之间，其实质是分子之间的电性作用。

2范德华力只影响物质的物理性质，与化学性质无关。

一般情况下，分子的相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点越高，溶解度越大。

例1以下有关范德华力的表达正确的选项是()A、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殊的化学键B、范德华力与化学键的区别是作用力的强弱不同C、任何分子间在任意情况下都会产生范德华力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B例2有以下物质及它们各自的沸点：Cl2：239 K O2：90.1 KN2：75.1 K H2：20.3 KI2：454.3 K Br2：331.9 K(1)据此判断，它们分子间的范德华力由大到小的顺序是____________________________________________________________ ____________。

(2)这一顺序与相对分子质量的大小有何关系？____________________________________________________________ ____________。

答案(1)I2>Br2>Cl2>O2>N2>H2(2)相对分子质量越大，分子间范德华力越大，沸点越高。

按上述顺序相对分子质量逐渐减小，分子间范德华力逐渐减小，物质沸点逐渐减小【二】氢键1．氢键的概念及表示方法(1)概念：氢键是由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一分子中电负性很大的原子之间的作用力。

(2)表示方法：氢键的通式可用X—H…Y表示。

式中X和Y表示F、O、N等，〝—〞表示共价键，〝…〞表示氢键。

2．氢键的形成条件(1)要有一个与电负性很强的元素X形成强极性键的氢原子，如H2O中的氢原子。

(2)要有一个电负性很强，含有孤电子对的原子Y，如H2O中的氧原子。

一般来说，能形成氢键的元素有N、O、F。

所以氢键一般存在于含N —H、H—O、H—F键的物质中，或有机化合物中的醇类和羧酸类等物质中。

3．氢键的特征(1) 氢键不是化学键，而是特殊的分子间作用力，其键能比化学键弱，比范德华力强。

(2)氢键具有一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(如以下图)。

4．氢键的类型(1)分子间氢键，如水中，O—H…O—。

(2)分子内氢键，如。

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、沸点高，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大。

例3以下每组物质都能形成分子间氢键的是()A、HClO4和H2SO4B、CH3COOH和H2SeC、C2H5OH和NaOHD、H2O2和HNO3答案A解析HClO4和H2SO4可形成分子间氢键，A正确；Se的非金属性较弱，H2Se不能形成分子间氢键，B错误；NaOH是离子化合物，不能形成分子间氢键，C错误；HNO3主要形成的是分子内氢键，D错误。

例4以下与氢键有关的说法中错误的选项是()A、卤化氢中HF沸点较高，是由于HF分子间存在氢键B、邻羟基苯甲醛()的熔、沸点比对羟基苯甲醛()的熔、沸点低C、氨水中存在分子间氢键D、形成氢键X—H…Y的三个原子总在一条直线上答案D解析HF分子间存在氢键X—H…Y，使氟化氢分子间作用力增大，所以氟化氢的沸点较高，A正确；邻羟基苯甲醛可形成分子内氢键，而对羟基苯甲醛可形成分子间氢键，所以邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点低，B正确；氨水中氨分子之间、水分子之间以及氨分子与水分子之间都存在氢键，C正确；氢键具有一定的方向性，但不是一定在一条直线上，如故D错误。

易错提醒形成氢键X—H…Y的三个原子不一定在一条直线上；分子内氢键使物质的熔、沸点降低，而分子间氢键使物质的熔、沸点升高。

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的相互作用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120～800 kJ·mol－1几个至十几个kJ·mol－1几个至数十个kJ·mol－1性质影响主要影响分子的化主要影响物质的物理性质主要影响物质的物理性质1．以下说法中正确的选项是()A、分子间作用力越大，分子越稳定B、分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高C、相对分子质量越大，其分子间作用力越大D、分子间只存在范德华力答案B解析分子间作用力主要影响物质的物理性质，化学键主要影响物质的化学性质，分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高，B正确，A不正确；分子的组成和结构相似时，相对分子质量越大，其分子间作用力越大，C不正确；分子间不只有范德华力，D不正确。

2．以下关于范德华力影响物质性质的表达中，正确的选项是()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答案D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。

3．以下几种氢键：①O—H…O，②N—H…N，③F—H…F，④O—H…N，其强度由强到弱的排列顺序是()A、③①④②B、①②③④C、③②①④D、①④③②答案A解析电负性：同周期从左到右，元素的电负性逐渐变大，故电负性：F＞O＞N，故氢键的强度：③F—H…F＞①O—H…O＞④O—H…N＞②N —H…N，应选A。

4．以下物质的熔、沸点高低顺序不正确的选项是()A、F2＜Cl2＜Br2＜I2B、CF4＞CCl4＞CBr4＞CI4C、H2O＞H2Te＞H2Se＞H2SD、CH4＜SiH4＜GeH4＜SnH4答案B解析分子的熔、沸点高低由分子间作用力大小决定，分子间作用力越大，熔、沸点越高，反之越低，而相对分子质量和分子的极性越大，分子间作用力就越大，物质的熔、沸点就越高。

5．(1)甲醛易溶于水的原因是___________________________________ ______________。

(2)沸点：甲醇________(填〝＞〞或〝＜〞)甲醛；原因是___________ ______________________________________。

(3)为了减缓温室效应，科学家设计反应：CO2＋4H2―→CH4＋2H2O 以减小空气中CO2。

假设有2 mol CH4生成，那么有________mol σ键和________mol π键断裂。

答案(1)甲醛与水分子间形成氢键(2)＞甲醇分子间有氢键(3)1 24解析(1)甲醛与水分子间形成氢键，所以甲醛易溶于水。

(2)甲醇分子间存在氢键，所以沸点：甲醇大于甲醛。

(3)1个CO2和4个H2分子中共含有6个σ键和2个π键，假设有2 mol CH4生成，那么有12 mol σ键和4 mol π键断裂。

[对点训练]题组一范德华力及其对物质性质的影响1．以下关于分子间作用力的表达不正确的选项是()A、是一种较弱的化学键B、分子间作用力较弱，破坏它所需能量较少C、分子间作用力对物质的熔、沸点有影响D、稀有气体原子间存在分子间作用力答案A解析A项，分子间作用力是分子间较弱的作用力，不是化学键，错误；B项，分子间作用力是分子间较弱的作用力，破坏它所需能量较少，正确；C项，分子间作用力影响分子晶体的熔、沸点，正确；D项，稀有气体是单原子分子，原子间的作用力是分子间作用力，正确。

2．卤素单质从F2到I2，在常温、常压下的聚集状态由气态、液态到固态的原因是()A、原子间的化学键键能逐渐减小B、范德华力逐渐增大C、原子半径逐渐增大D、氧化性逐渐减弱答案B解析卤素单质结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大。

3．以下物质发生状态变化时，克服了范德华力的是()A、食盐熔化B、晶体硅熔化C、碘升华D、氢氧化钠熔化答案C解析氯化钠、氢氧化钠均是离子化合物，熔化时离子键断裂，A、D 项错误；晶体硅熔化时克服的是共价键，B项错误；碘升华时克服的是范德华力，C项正确。

题组二氢键的形成及其对物质性质的影响4．以下说法中不正确的选项是()A、氢键是一种分子间作用力，氢键比范德华力强B、离子键、氢键、范德华力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)才能形成氢键D、所有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答案D解析并不是所有含氢元素的化合物都能形成氢键，氢键一般形成于电负性强的元素(如N、O、F)与氢形成的氢化物的分子之间，或有机化合物中的醇类和羧酸类等物质中。

氢键不是化学键，是介于范德华力和化学键之间的特殊作用力，本质上也是一种静电作用。

5．以下物质中含有氢键，且氢键最强的是()A、甲醇B、NH3C、冰D、(HF)n答案D解析氢键可表示为X—H…Y(X、Y可相同也可不同，一般为N、O、F)，当X、Y原子半径越小、电负性越大时，在分子间H与Y产生的静电吸引作用越强，形成的氢键越牢固。