1、1第 4 节 分子间作用力与物质性质学习目标定位 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 范德华力与物质的性质1分析讨论，回答下列问题：(1)液态苯、汽油等发生汽化时，为何需要加热？答案 液态苯、汽油等发生汽化是物理变化，需要吸收能量克服其分子间的相互作用。(2)降低氯气的温度，为什么能使氯气转化为液态或固态？答案 降低氯气的温度时，氯气分子的平均动能逐渐减小。随着温度降低，当分子靠自身的动能不足以克服分子间相互作用力时，分子就会凝聚在一起，形成液体或固体。(3)卤素单质 F2、Cl 2、Br 2、I 2，按其
2、相对分子质量增大的顺序，物理性质(如颜色、状态、熔点、沸点)有何变化规律？答案 颜色逐渐加深；由气态到液态、固态；熔、沸点逐渐升高。2上述事实能够说明：(1)固体、液体和气体中分子之间的相互作用力叫范德华力。(2)一般来说，相对分子质量越大，范德华力越大。(3)范德华力没有方向性和饱和性，只要分子周围空间允许，当气体分子凝聚时，它总是尽可能多的吸引其他分子。3范德华力对物质性质的影响(1)对物质熔、沸点的影响组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点就越高。例如熔、沸点：CF 4N 2。在同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔、沸点就越低，如沸点：正戊烷异戊烷新戊烷。
3、(2)对物质溶解性的影响溶质分子与溶剂分子之间的范德华力越大，溶解度越大。归纳总结1范德华力普遍存在于固体、液体和气体分子之间。2影响范德华力的因素：主要包括分子的大小、分子的空间构型以及分子中电荷分布2是否均匀等。3范德华力越大，物质的熔、沸点越高，溶解度越大。活学活用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化学键B范德华力与化学键的区别是作用力的强弱问题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 范德华力是分子与分子之间的一种相互作用，其实质与化学键类似，也是一种电性作用，但两者
4、的区别是作用力的强弱不同，化学键必须是强烈的相互作用，范德华力只有几到十几千焦每摩尔，故范德华力不是化学健；虽然范德华力非常微弱，但破坏它时也要消耗能量；范德华力普遍存在于分子之间，但也必须满足一定的距离要求，若分子间的距离足够大，分子之间也难产生相互作用。2有下列物质及它们各自的沸点：Cl2：239K O 2：90.1KN2：75.1K H 2：20.3KI2：454.3K Br 2：331.9K(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)I 2Br2Cl2O2N2H2(2)相对分子质量越大，分子间范德华力越大，沸点越高。按
5、上述顺序相对分子质量渐小，分子间范德华力逐渐减小，物质沸点逐渐减小。二 氢键与物质的性质1比较 H2O 和 H2S 的分子组成、空间构型及其物理性质，分析 H2O 的熔、沸点比 H2S高的原因是什么？答案 H 2O 和 H2S 分子组成相似，都是 V 形结构，常温下 H2O 为液态，熔、沸点比 H2S高。在水分子中，氢原子与非金属性很强的氧原子形成共价键时，由于氧的电负性比氢大得多，所以它们的共用电子对就强烈地偏向氧原子，而使氢原子核几乎“裸露”出来。这样带正电的氢原子核就能与另一个水分子中的氧原子的孤对电子发生一定程度的轨道重叠作用，使水分子之间作用力增强，这种分子间的作用力就是氢键，比范德
6、华力大。硫化氢分子不能形成氢键，故水的熔、沸点比硫化氢高。2氢键的概念与形成条件3(1)氢键的概念是一种特殊的分子间作用力，它是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一分子中电负性很强的原子之间的作用力。(2)氢键的通式可用 XHY 表示。式中 X 和 Y 代表 F、O、N， “”代表共价键，“”代表氢键。(3)氢键的形成条件：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。要有一个电负性很大，含有孤对电子并带有部分负电荷的原子 Y，如 H2O 中的氧原子。X 和 Y 的原子半径要小，这样空间位阻较小。3氢键对物质物理性质的影响(1)对物质熔、沸点的影响：
7、组成和结构相似的物质，当分子间存在氢键时，熔、沸点较高，如 HF、H 2O、NH 3等；而分子内存在氢键时，使熔、沸点降低。(2)对物质溶解度的影响：溶剂和溶质分子间存在氢键时，物质的溶解度增大，如NH3、C 2H5OH、CH 3COOH 等分子均与水分子间存在氢键，有利于物质溶解在水中。4氢键的存在氢键广泛存在。研究证明，氢键普遍存在于已经与 N、O、F 等电负性很大的元素原子形成共价键的氢原子或与另外的 N、O、F 等电负性很大的元素原子之间。例如，不仅氟化氢分子之间以及氨分子之间存在氢键，而且它们跟水分子之间也存在氢键。此外，实验还证实，氢键既可以存在于分子之间，也可以存在于分子内部的原
8、子团之间，如图。分子间氢键能增加物质的溶、沸点，但分子内氢键则不能。归纳总结1氢键比化学键弱，比范德华力强。既可以存在于分子之间又可以存在于分子内部。2氢键有饱和性、方向性。一般 XHY 中三原子在同一直线上。如水结冰体积膨胀，是因为冰中所有水分子以有方向性和饱和性的氢键互相联结成晶体，而液态水中只有多个水分子以氢键结合成为(H 2O)n。3氢键的存在大大增强了分子间作用力，引起物质的熔、沸点反常。如H2O、HF、NH 3的沸点分别比A、A、A 族其他元素的氢化物的沸点高出许多。活学活用43下列物质中不存在氢键的是( )A冰醋酸中醋酸分子之间B液态氟化氢中氟化氢分子之间C一水合氨分子中的氨分子
9、与水分子之间D可燃冰(CH 48H2O)中甲烷分子与水分子之间答案 D解析 只有非金属性很强的元素与氢元素形成强极性的共价键之间才可能形成氢键(如 N、O、F)。CH 不是强极性共价键，故选 D。4下列说法中错误的是( )A卤化氢中，以 HF 沸点最高，是由于 HF 分子间存在氢键BH 2O 的沸点比 HF 的高，可能与氢键有关C氨水中含有分子间氢键D氢键 XHY 的三个原子总在一条直线上答案 D解析 因氟化氢分子之间存在氢键，所以 HF 是卤化氢中沸点最高的；氨水中除 NH3分子之间存在氢键，NH 3与 H2O，H 2O 与 H2O 之间都存在氢键，C 正确；氢键中的 XHY 三原子应尽可能
10、的在一条直线上，但在特定条件下，如空间位置的影响下，也可能不在一条直线上，故 D 错。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相互作用力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100600kJmol 1几至十几 kJmol1 一般不超过 40kJmol1性质影响主要影响分子的化学性质 主要影响物质的物理性质 主要影响物质的物理性质大小关系化学键氢键范德华力5当堂检测1下列叙述与范德华力无关的是( )A气体物质加压或降温时能凝结或凝固B通常状况下氯化氢为气体C氟、氯
11、、溴、碘单质的熔沸点依次升高D氯化钠的熔点较高答案 D解析 范德华力主要影响物质的熔点、沸点等物理性质。A 项，气体物质加压时，范德华力增大；降温时，气体分子的平均动能减小，两种情况下，分子靠自身的动能不足以克服范德华力，从而聚集在一起形成液体甚至固体；B 项，HCl 分子之间的作用力是很弱的范德华力，因此通常状况下氯化氢为气体；C 项，一般来说，组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增加，范德华力逐渐增大，物质的熔沸点逐渐升高；D 项，NaCl 中将Na 和 Cl 维系在固体中的作用力是很强的离子键，所以 NaCl 的熔点较高，与范德华力无关。2下列关于氢键的说法中正确的是( )A氢键属于
12、共价键B氢键只存在于分子之间C氢键的形成使物质体系的能量降低D氢键在物质内部一旦形成，就不会再断裂答案 C解析 氢键是一种特殊的分子间作用力，可以存在于分子内部也可以存在于分子之间。氢键在一定条件下会断裂，如当发生化学反应时，就可以破坏分子内的氢键。3下列事实与氢键无关的是( )A液态氟化氢中有三聚氟化氢(HF) 3分子存在B冰的密度比液态水的密度小C乙醇能与水以任意比混溶而甲醚(CH 3OCH3)难溶于水DNH 3比 PH3稳定答案 D解析 氢键是已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力，它只影响物质的物理性质，故只有 D 与氢键无关。4下列分子或离
13、子中，能形成分子内氢键的有_，不能形成分子间氢键的有_。NH 3 H 2O HF NH OHCHO 2 4答案 6解析 NH 3中的三个氢原子都连在同一个氮原子上，氮原子上有孤对电子，可以与其他NH3中的氢原子形成分子间氢键，但不能与分子内的氢原子再形成氢键；与 NH3类似的还有H2O；在 HF (FHF) 中，已经存在分子内氢键，所以没有可以形成分子间氢键的氢 2原子；NH 中氮原子上没有孤对电子，不能形成氢键；OHCHO 既可以形成分子内氢键，又 4可以形成分子间氢键。5氧是地壳中含量最多的元素。(1)氧元素基态原子核外未成对电子数为_个。(2)H2O 分子内的 OH 键、分子间的范德华力
14、和氢键从强到弱依次为_。HOCHO 的沸点比 OHCHO 高，原因是_。(3)H 可与 H2O 形成 H3O ，H 3O 中 O 原子采用_杂化。H 3O 中 HOH 键角比H2O 中 HOH 键角大，原因为_。答案 (1)2 (2)OH 键、氢键、范德华力 OHCHO 形成分子内氢键，而 HOCHO 形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大 (3)sp 3 H 2O 中 O 原子上有 2 对孤电子对，H3O 中 O 原子上只有 1 对孤电子对，排斥力较小解析 (1)氧元素基态原子的核外电子轨道表示式为 ，故未成对电子数为 2 个。(2)水分子内的 OH 键为化学键，氢键为分子间作用力；H
15、OCHO 存在分子间氢键，而OHCHO 存在分子内氢键，而分子间氢键主要影响物质的熔、沸点(升高)。(3)H2O、H 3O 中的 O 原子均采取 sp3杂化，孤电子对对成键电子对具有排斥作用，而孤电子对数多的 H2O 中排斥力大，键角小。40 分钟课时作业基础过关一、范德华力及其对物质性质的影响1某化学科研小组对范德华力提出了以下几种观点，你认为正确的是( )A范德华力存在于所有分子之间B范德华力是影响所有物质物理性质的因素CCl 2相对于其他气体来说，是易液化的气体，由此可以得出结论，范德华力属于一种强作用力D范德华力比较弱，但范德华力越强，物质的熔点和沸点越高答案 D解析 范德华力其实质也
16、是一种分子之间的电性作用，由于分子本身不显电性，因此范德华力比较弱，作用力较小。随着分子间距的增大，范德华力迅速减弱，所以范德华力作用范围很小，只有几个 pm。即只有当分子间距符合几个 pm 时才能存在范德华力；范德7华力只是影响由分子构成的物质的某些物理性质(如熔、沸点以及溶解度等)的因素之一；在常见气体中 Cl2的相对分子质量较大，分子间范德华力较强，所以易液化，但相对于化学键，仍属于弱作用力。2在解释下列物质性质的变化规律与物质结构间的因果关系时，可用范德华力的大小来解释的是( )AHF、HCl、HBr、HI 的热稳定性依次减弱BF 2、Cl 2、Br 2、I 2的熔、沸点依次升高CHO
17、H、C 2H5OH、OH 中OH 上氢原子的活泼性依次减弱DCH 3OCH3、C 2H5OH 的沸点依次升高答案 B解析 F 2、Cl 2、Br 2、I 2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，B 项符合题意；CH 3OCH3的沸点比 C2H5OH 的低是由于 C2H5OH分子间形成氢键而增大了分子间作用力；HF、HCl、HBr、HI 的热稳定性依次减弱是由于HX 键能依次减小。3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
18、卤素单质结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大。二、氢键的形成及其对物质性质的影响4氨气溶于水时，大部分 NH3与 H2O 通过氢键结合形成 NH3H2O 分子。根据氨水的性质可推知 NH3H2O 的结构式为( )ANHHHOHH BNHHHHOHCNHHHOHH DNHHHHOH答案 B解析 从氢键的形成原理上讲，A、B 都成立；但从空间构型上讲，由于氨分子是三角锥形，易于提供孤对电子，所以，以 B 方式结合空间位阻最小，结构最稳定；从事实上讲，依据 NH3H2ONH OH ，可知答案为 B。 45下列关于氢键的说法正确的是( )A由于氢键的作用，使 NH3、H 2O、HF 的沸点反常，且
19、沸点高低顺序为 HFH2ONH3B氢键只能存在于分子间，不能存在于分子内C没有氢键，就没有生命8D相同量的水在气态、液态和固态时均有氢键，且氢键的数目依次增多答案 C解析 A 项， “反常”是指它们在与其同族氢化物沸点排序中的现象，它们的沸点顺序可由实际看出，只有水是液体，应该水的沸点最高；B 项，氢键存在于不直接相连但相邻的 H 与电负性比较大原子间，所以，分子内可以存在氢键；C 项正确，因为氢键造成了常温、常压下水是液态，而水的液态是生物体营养传递的基础；D 项，在气态时，分子间距离大，分子之间没有氢键。6下列各组物质中，熔点由高到低的是( )AHI、HBr、HCl、HFBCI 4、CBr
20、 4、CCl 4、CF 4CRb、K、Na、LiDCCH 3CH3CH3CH3、CH 3CH2CHCH3CH3、CH3CH2CH2CH2CH3答案 B三、化学键、氢键、范德华力的比较及应用7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电性作用，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。8下列说法不正确的是( )A分子间作用力是分子间相互作用力的总称B分子间氢键的形成除使物质的熔、沸点升高，
21、对物质的溶解度等也都有影响C分子间作用力与氢键可同时存在于分子之间D氢键是一种特殊化学键，它广泛地存在于自然界中答案 D9下列物质的变化过程中有共价键明显被破坏的是( )I 2升华 氯化钠溶于水 氯化氢溶于水 碳酸氢铵中闻到了刺激性气味ABCD答案 D9解析 碘升华共价键没被破坏。氯化钠溶于水破坏的是离子键。氯化氢溶于水破坏的是共价键。碳酸氢铵分解既有离子键被破坏，又有共价键被破坏。能力提升10右图中每条折线表示周期表A 族A 族中的某一族元素氢化物的沸点变化，每个小黑点代表一种氢化物，其中 a 点代表的是( )AH 2S BHClCPH 3 DSiH 4答案 D解析 在AA 族中的氢化物中，
22、NH 3、H 2O、HF 分子间因存在氢键，故沸点高于同主族相邻元素氢化物的沸点，只有A 族元素氢化物沸点不存在反常现象，故 a 点代表的应是 SiH4。11下列化合物的沸点比较，前者低于后者的是( )A乙醇与氯乙烷B邻羟基苯甲酸与对羟基苯甲酸C对羟基苯甲醛与邻羟基苯甲醛DH 2O 与 H2Te答案 B解析 邻羟基苯甲酸、邻羟基苯甲醛等容易形成分子内氢键，沸点较低；而对羟基苯甲酸、对羟基苯甲醛则容易形成分子间氢键，沸点较高，所以 B 选项正确。对于 A 选项，由于乙醇分子间存在分子间氢键，而氯乙烷分子间不存在氢键，所以乙醇的沸点(78.5)高于氯乙烷的沸点(12.3)；同理，D 选项中 H2O
23、 的沸点高于 H2Te 的沸点。12氧族元素的单质及其化合物对人类的生活、生产有着举足轻重的影响。如氧气、水、臭氧、二氧化硫等。(1)在氧、硫、硒、碲元素原子形成的简单阴离子中，其离子半径由大到小的顺序为_(用离子符号表示)。与硫元素同周期且在本周期中非金属性最强的元素在周期表中的位置是_。(2)氧族元素的单质及其化合物的性质存在着相似性和递变性。下列有关说法正确的是_(填序号)。A氧族元素气态氢化物的稳定性按 H2O、H 2S、H 2Se、H 2Te 的顺序依次减弱10B其氢化物中的键长按 OH、SH、SeH、TeH 的顺序依次减小C其阴离子的还原性按 O2 、S 2 、Se 2 、Te 2
24、 的顺序依次增强D其最高价氧化物的水化物酸性按 H2SO4、H 2SeO4、H 2TeO4顺序依次增强(3)火山喷发时会释放出许多 H2S 气体，请写出 H2S 分子的电子式_。(4)从下图可知氧族元素氢化物的沸点变化规律是_。答案 (1)Te 2 Se 2 S 2 O 2 第 3 周期第A 族(2)AC (3)H HS (4)除水外，随着原子序数递增，氧族元素氢化物的沸点递增解析 (1)根据离子半径的递变规律可知四种离子半径由大到小的顺序是Te2 、Se 2 、S 2 、O 2 。与硫在同周期且非金属性最强的元素是氯，它在第 3 周期第A族(2)根据元素周期律，同主族氢化物的稳定性从上到下逐
25、渐减弱，阴离子的还原性从上到下依次增强，A、C 正确。(3)考查含有极性键化合物电子式的书写方法。(4)由图像可知，氧族元素氢化物沸点变化规律是除水外，随着原子序数递增，氧族元素氢化物的沸点递增。拓展探究13水是自然界中普遍存在的一种物质，也是维持生命活动所必需的一种物质。信息一：水的性质存在许多反常现象，如固态密度小于液态密度使冰浮在水面上，沸点相对较高使水在常温常压下呈液态等。信息二：在 20、1 个大气压下，水可以结成冰，称为“热冰”(如图)：试根据以上信息回答下列问题：(1)s 轨道与 s 轨道重叠形成的共价键可用符号表示为 ss ，p 轨道以“头碰头”方11式重叠形成的共价键可用符号表示为 pp ，则 H2O 分子中含有的共价键用符号表示为_。(2)下列物质熔化时，所克服的微粒间的作用与“热冰”熔化时所克服的作用类型完全相同的是_(填序号，下同)。A金刚石 B干冰C食盐 D固态氨(3)已知：2H 2OH3O OH ，在 OH 、H 2O、H 3O 、H 2O2中均含有的化学键是_。A极性键 B非极性键C配位键 D氢键(4)写出短周期元素原子形成的与 H3O 具有相同电子数和原子数的分子或离子_。(5)水的分解温度远高于其沸点的原因是_。答案 (1) sp (2)D (3)A (4)NH 3(5)水分解必须破坏 OH 共价键，而水沸腾只需破坏氢键和分子间作用力
