高中化学专题3第4单元分子间作用力分子晶体第1课时分子间作用力教案苏教版选修3

第1课时分子间作用力[核心素养发展目标] 1.熟知常见分子间作用力(范德华力和氢键)的本质及其对物质性质的影响。

2.能从微观角度理解氢键的特征、表示方法及形成条件。

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。

范德华力的正确理解范德华力很弱，约比化学键的键能小1～2个数量级，分子间作用力的实质是电性引力，其主要特征有以下几个方面：(1)广泛存在于分子之间。

(2)只有分子间充分接近时才有分子间的相互作用力，如固体和液体物质中。

(3)范德华力无方向性和饱和性。

只要分子周围空间允许，分子总是尽可能多地吸引其他分子。

例1 下列有关范德华力的叙述正确的是( )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解析范德华力的实质是一种电性作用，但范德华力是分子间较弱的作用力，不是化学键，A 错误；化学键是微粒间的强烈的相互作用，范德华力是分子间较弱的作用力，B正确；若分子间的距离足够远，则分子间没有范德华力，C错误；虽然范德华力非常微弱，但破坏它时也要消耗能量，D错误。

例2 有下列两组命题，其中乙组命题正确且能用甲组命题正确解释的是( )①Ⅰ a ②Ⅱ b ③Ⅲ c ④Ⅳ dA．①③B．②③C．①④D．②④答案 B解析键能的大小影响物质的热稳定性，键能越大，物质越稳定。

H—Cl键的键能大于H—I 键的键能，所以HCl比HI稳定。

范德华力影响物质的熔、沸点的高低，范德华力越大，熔、沸点越高。

由于HI分子间的范德华力大于HCl分子间的范德华力，所以HI的沸点比HCl的高。

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个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A—H…B—表示。

式中A和B表示F、O、N，“—”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大的元素X形成强极性键的氢原子，如H2O中的氢原子。

(2)要有一个电负性很大，含有孤电子对并带有部分电荷的原子Y，如H2O中的氧原子。

(3)X和Y的原子半径要小，这样空间位阻较小。

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。

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。

(1)氢键属于分子间作用力，不属于化学键。

(2)氢键存在则必然存在范德华力，但存在范德华力不一定存在氢键。

(3)在A—H…B中，A、B的电负性越大，氢键越强；B原子的半径越小，氢键越强。

例3 下列物质中，分子内和分子间均可形成氢键的是( )A．NH3B．C．H2O D．C2H5OH答案 B解析形成氢键的分子含有N—H、H—O或H—F键。

NH3、H2O、CH3CH2OH都能形成氢键但只存在于分子间。

B中的O—H键与O—H键和O—H键与间可形成分子间氢键，O—H键与形成分子内氢键。

例4 下列与氢键有关的说法中错误的是( )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1．正误判断(1)气体在一定条件会凝结为固体或液体，这一现象与分子间作用力有关( √)(2)卤素碳化物(CX4)熔、沸点随相对分子质量的增大而升高( √)(3)由氢键的形成过程可知，氢键本质上属于配位键( ×)(4)范德华力和氢键可同时存在于分子之间( √)(5)能形成氢键的分子可以尽可能多的通过氢键与其他分子结合( ×)(6)只要分子能形成氢键，就可使分子的熔、沸点升高( ×)2．下列关于范德华力的叙述正确的是( )A．是一种较弱的化学键B．分子间存在的较强的电性作用C．直接影响物质的熔、沸点D．稀有气体的原子间存在范德华力答案 D解析范德华力是分子间存在的较弱的相互作用，它不是化学键且比化学键弱得多，只能影响由分子构成的物质的熔、沸点；稀有气体为单原子分子，分子之间靠范德华力相结合。

3．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。

4．下列几种氢键：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，故选A。

5．下列物质的性质可用范德华力的大小来解释的是( )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 B解析HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱是由于H—X键键能依次减小；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键的极性有关；CH3—O—CH3的沸点比C2H5OH的低是由于C2H5OH分子间形成了氢键。

6．下图中A、B、C、D四条曲线分别表示第ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的气态氢化物的沸点，其中表示第ⅥA族元素气态氢化物的沸点的是曲线________；表示第ⅣA族元素气态氢化物的沸点的是曲线________；同一主族中第3、4、5周期元素的气态氢化物的沸点依次升高，其原因是________________________________________________________________。

A、B、C曲线中第2周期元素的气态氢化物的沸点显著高于第3周期元素气态氢化物的沸点，其原因是____________________________________________________，如果把这些氢化物分子间存在的主要影响沸点的相互作用表示为A—H…B—，则A元素一般具有的特点是________________。

答案A D组成和结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大，沸点越高H2O、HF、NH3都存在分子间氢键电负性大，原子半径小解析ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族第2周期元素的气态氢化物中沸点最高的是水，最低的是甲烷；由图可知，A、B、C、D曲线中表示ⅥA族元素气态氢化物沸点的是曲线A；表示ⅣA族元素气态氢化物沸点的是曲线D。

同一主族中第3、4、5周期元素的气态氢化物中分子间的范德华力依次增大，所以沸点依次升高。

A、B、C曲线中第2周期元素的气态氢化物中分子间都存在氢键，所以它们的沸点显著高于第3周期元素气态氢化物的沸点。

题组一范德华力及其对物质性质的影响1．下列说法中正确的是( )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．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．下列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．下列说法中不正确的是( )A．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．只有电负性很大、半径很小的原子(如F、O、N)才能形成氢键D．氢键是一种分子间作用力，氢键比范德华力强答案 A解析并不是所有含氢元素的化合物都能形成氢键，氢键一般存在于含N—H、H—O、H—F键的物质中。