第1課時(shí)分子間作用力(基礎(chǔ)課)第2章微粒間相互作用與物質(zhì)性質(zhì)第4節(jié)分子間作用力素養(yǎng)目標(biāo)1．認(rèn)識(shí)分子間存在著多種相互作用，知道范德華力和氫鍵是兩種常見(jiàn)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作用。認(rèn)識(shí)科學(xué)探究是進(jìn)行科學(xué)解釋和發(fā)現(xiàn)、創(chuàng)造和應(yīng)用的科學(xué)實(shí)踐活動(dòng)。舊知回顧1．化學(xué)鍵是分子內(nèi)相鄰原子間的強(qiáng)相互作用，破壞化學(xué)鍵需要吸收的能量較高。2．鹵素單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)從上到下依次升高；烷烴同系物的熔、沸點(diǎn)隨著碳原子數(shù)的增大而升高。3．常見(jiàn)的非金屬氫化物常溫下一般為氣態(tài)，如H2S、HCl、HBr等，而水在常溫下是液態(tài)。必備知識(shí)自主預(yù)習(xí)一、范德華力與物質(zhì)性質(zhì)1．分子間作用力(1)概念分子之間存在著多種相互作用，人們將這些作用統(tǒng)稱(chēng)為分子間作用力。(2)分類(lèi)想一想任何物質(zhì)的分子之間都一定存在作用力嗎？提示：一定存在。2．范德華力及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)概念及實(shí)質(zhì)：范德華力是分子之間普遍存在的一種__________，其實(shí)質(zhì)是____作用。(2)特征①范德華力的作用能通常比化學(xué)鍵的鍵能______。②范德華力沒(méi)有____性和方向性。相互作用力電性小得多飽和(3)影響因素①______________相似的物質(zhì)，隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增加，分子間的范德華力逐漸增強(qiáng)。②分子的極性越大，分子間的范德華力越大。(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)，范德華力越強(qiáng)，物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)____。分子結(jié)構(gòu)和組成越高判一判

(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)(1)分子間作用力是化學(xué)鍵的一種。 (

)(2)水分解以及水的三態(tài)變化，水分子中的化學(xué)鍵都被破壞。 (

)(3)Cl2、Br2、I2在常溫、常壓下分別為氣態(tài)、液態(tài)和固態(tài)，是因?yàn)榉肿娱g作用力逐漸增大。 (

)(4)氣體分子的穩(wěn)定性與分子間作用力的大小有關(guān)。 (

)××√×二、氫鍵與物質(zhì)性質(zhì)1．氫鍵(1)概念在水分子中，氧元素的電負(fù)性很大，使得

，當(dāng)一個(gè)水分子中的帶部分正電荷的氫原子和另一個(gè)水分子中帶部分負(fù)電荷的氧原子充分接近時(shí)，產(chǎn)生靜電作用形成氫鍵。(2)表示形式①通常用__________表示氫鍵，其中X—H表示氫原子和X原子以______相結(jié)合。②H和Y原子核間的距離比范德華半徑之和小，但比共價(jià)鍵鍵長(zhǎng)(共價(jià)半徑之和)大得多。③氫鍵的作用能是指X—H…Y分解為X—H和Y所需要的能量。2．氫鍵形成的條件(1)氫原子位于X原子和Y原子之間。(2)X、Y原子所屬元素通常具有較大的______和較小的________，主要是__________。X—H…Y共價(jià)鍵電負(fù)性原子半徑N、O、F3．氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)氫鍵的分類(lèi)分為分子間氫鍵和分子內(nèi)氫鍵。(2)氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響①當(dāng)形成分子間氫鍵時(shí)，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)將____。②當(dāng)形成分子內(nèi)氫鍵時(shí)，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)將____。③氫鍵也影響物質(zhì)的____、____等過(guò)程。升高降低電離溶解想一想水結(jié)冰時(shí)為什么會(huì)體積膨脹，密度減??？提示：冰的密度比水小是由于氫鍵的存在造成的。氫鍵使冰中水分子間形成孔穴造成冰晶體的微觀空間存在空隙，而使得冰的體積膨脹、密度變小。關(guān)鍵能力情境探究[情境探究]尿素(60)、醋酸(60)、硝酸(63)是相對(duì)分子質(zhì)量相近的三種分子，但這三種物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)相差較大。尿素熔點(diǎn)在200℃以上，常溫下是固體；醋酸的熔點(diǎn)為16.6℃，在溫度低于16.6℃時(shí)即凝結(jié)成冰狀的固體；硝酸的熔點(diǎn)為－41.59℃，常溫下硝酸是一種具有揮發(fā)性的液體。范德華力、氫鍵與共價(jià)鍵的比較1．以上三種物質(zhì)中都存在氫鍵，為什么硝酸的熔、沸點(diǎn)很低？提示：尿素、醋酸能形成分子間氫鍵，而硝酸能形成分子內(nèi)氫鍵(如圖所示)，使其熔、沸點(diǎn)較低。2．尿素和醋酸比較，常溫下尿素為什么是固體？分子間作用力的強(qiáng)弱與分子中可形成氫鍵的氫原子個(gè)數(shù)有何關(guān)系？提示：尿素CO(NH2)2中4個(gè)氫原子均可形成氫鍵，而醋酸分子中只有羧基上的一個(gè)氫原子形成氫鍵，分子中可形成氫鍵的氫原子個(gè)數(shù)越多，形成的氫鍵越多，分子間作用力就越強(qiáng)。[歸納總結(jié)]

范德華力氫鍵共價(jià)鍵特征無(wú)方向性，無(wú)飽和性有一定的方向性和飽和性有方向性，有飽和性強(qiáng)度共價(jià)鍵>氫鍵>范德華力影響強(qiáng)度的因素①隨著分子極性增大而增大②組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大對(duì)于X—H…Y，X、Y的電負(fù)性越大，Y原子的半徑越小，氫鍵越強(qiáng)成鍵原子半徑越小，鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定[能力達(dá)成]1．下列現(xiàn)象與氫鍵有關(guān)的是(

)①NH3的熔、沸點(diǎn)比ⅤA族其他元素氫化物的高②小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶③冰的密度比液態(tài)水的密度?、蹾F、NH3都極易溶于水⑤水分子高溫下也很穩(wěn)定A．①②③④⑤

B．①②③④C．①②④ D．①②③√B

[NH3分子間存在氫鍵，ⅤA族其他元素的氫化物只存在范德華力，氫鍵大于范德華力，所以NH3的熔、沸點(diǎn)比ⅤA族其他元素的氫化物高，①符合題意；

小分子的醇(如甲醇、乙醇等)、羧酸和水分子之間能形成氫鍵，則小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶，②符合題意；冰中存在氫鍵，其體積變大，則相同質(zhì)量時(shí)冰的密度比液態(tài)水的密度小，③符合題意；HF、NH3均為極性分子，H2O也是極性分子，且HF、NH3均能與H2O之間形成分子間氫鍵，故HF、NH3都極易溶于水與氫鍵有關(guān)，④符合題意；水分子高溫下也很穩(wěn)定，是由于分子中共價(jià)鍵鍵能大，與氫鍵無(wú)關(guān)，⑤不符合題意。]2．對(duì)事實(shí)：“100℃時(shí)，水會(huì)沸騰變成水蒸氣；溫度達(dá)到2200℃以上時(shí)，H2O分解為H2和O2”的解釋不正確的是(

)A．100℃所提供的能量，破壞了水分子之間存在的相互作用B．2200℃所提供的能量，破壞了水分子中氫原子和氧原子之間存在的相互作用C．100℃及2200℃時(shí)，水分子均變?yōu)闅湓雍脱踉覦．對(duì)比溫度值可知，水分子中氫原子和氧原子之間存在的相互作用比水分子之間存在的相互作用強(qiáng)√C

[A．100℃時(shí)，水會(huì)沸騰變成水蒸氣，說(shuō)明破壞了水分子之間存在的相互作用，故A正確；B．溫度達(dá)到2200℃以上時(shí)，H2O分解為H2和O2，說(shuō)明發(fā)生了化學(xué)變化，有舊化學(xué)鍵的斷裂和新化學(xué)鍵的形成，故B正確；C．100℃，只是水的狀態(tài)變化，無(wú)化學(xué)變化，無(wú)化學(xué)鍵的斷裂，故C錯(cuò)誤；D．2200℃時(shí)破壞水分子中氫原子和氧原子之間存在的相互作用，100℃時(shí)破壞水分子之間存在的相互作用，故D正確。]3．(雙選)下列說(shuō)法正確的是(

)A．H2O的沸點(diǎn)比HF高，是由于每摩爾分子中水分子形成的氫鍵數(shù)目多B．液態(tài)氟化氫中氟化氫分子之間形成氫鍵，可寫(xiě)為(HF)n，則NO2分子間也因氫鍵而聚合形成N2O4C．氨氣極易溶于水，原因之一是氨分子與水分子之間形成了氫鍵D．可燃冰(CH4·8H2O)的形成是由于甲烷分子與水分子之間存在氫鍵√√AC

[1個(gè)水分子能形成4個(gè)氫鍵，1個(gè)HF分子能形成2個(gè)氫鍵，A項(xiàng)正確；NO2分子間不存在氫鍵，NO2分子間因形成化學(xué)鍵而聚合成N2O4，B項(xiàng)錯(cuò)誤；只有非金屬性很強(qiáng)的元素(如N、O、F)原子才能與氫原子形成極性較強(qiáng)的共價(jià)鍵，分子間才能形成氫鍵，C—H鍵不是極性較強(qiáng)的共價(jià)鍵，C項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。][情境探究]觀察圖像信息，分析有關(guān)問(wèn)題：范德華力和氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響1．鹵族元素單質(zhì)熔、沸點(diǎn)發(fā)生如圖所示變化的原因是什么？提示：組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，分子間作用力越大，克服分子間作用力使物質(zhì)熔化和汽化就需要更多的能量，熔、沸點(diǎn)就越高。2．在ⅥA族元素的氫化物中，為什么H2O的沸點(diǎn)最高？提示：氧元素電負(fù)性較大，水分子中的氧原子與其他H2O分子中的氫原子形成了氫鍵，使H2O的沸點(diǎn)升高，而另外三種物質(zhì)分子間無(wú)氫鍵，故水的沸點(diǎn)最高。[歸納總結(jié)]1．范德華力對(duì)熔、沸點(diǎn)的影響規(guī)律(1)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，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)越高，如熔、沸點(diǎn)：CF4<CCl4<CBr4<CI4。(2)F2<Cl2<Br2<I2，分子極性越大，分子間的范德華力越大，其熔、沸點(diǎn)越高，如熔、沸點(diǎn)：CO>N2。2．氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響[注意]

X—H…Y的氫鍵強(qiáng)弱與X、Y的電負(fù)性和X—H鍵鍵長(zhǎng)有關(guān)，X、Y的電負(fù)性越大，X—H鍵鍵長(zhǎng)越短，氫鍵越強(qiáng)。[能力達(dá)成]1．氫鍵可以影響物質(zhì)的性質(zhì)，下列事實(shí)可用氫鍵解釋的是(

)A．氯氣易液化B．水的沸點(diǎn)高于H2SC．水加熱到很高溫度都難分解D．HF比HI的酸性弱B

[水分子存在分子間氫鍵，因此水的沸點(diǎn)高于H2S，B符合題意。]√2．(雙選)DNA分子通過(guò)兩條鏈上的堿基以氫鍵為主要相互作用維系在一起，形成獨(dú)特的雙螺旋結(jié)構(gòu)，構(gòu)成遺傳基因復(fù)制機(jī)里的化學(xué)基礎(chǔ)，下列說(shuō)法正確的是(

)A．堿基就是氨基B．堿基互補(bǔ)配對(duì)時(shí)氫鍵僅在氮、氫原子間形成C．氫鍵對(duì)物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)產(chǎn)生影響D．羊毛織品水洗后變形和氫鍵有關(guān)√√CD

[A．氨基是堿基的一種，A錯(cuò)誤；B．堿基互補(bǔ)配對(duì)時(shí)氫鍵在氮?dú)?、氧氫原子間形成，B錯(cuò)誤；C．氫鍵對(duì)物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)、溶解度、密度、酸性等性質(zhì)均會(huì)產(chǎn)生影響，C正確；D．羊毛織品浸入水后，隨著水分子的介入，織品原有的氫鍵被破壞，織品的形狀發(fā)生改變，晾干后，隨著水分子的撤出，氫鍵重新建立，但不是維持水洗前的織品形狀了，D正確。]3．下列說(shuō)法不正確的是(

)A．由于氫鍵的存在，冰能浮在水面上B．由于氫鍵的存在，乙醇比二甲醚更易溶于水C．由于氫鍵的存在，沸點(diǎn)的大小順序?yàn)镠F>HCl>HBr>HID．蛋白質(zhì)中存在氫鍵√C

[由于氫鍵具有方向性，在結(jié)冰時(shí)，水分子之間形成的孔穴造成冰晶體的微觀空間存在空隙，導(dǎo)致冰的密度比水的小，浮于水面上，A項(xiàng)正確；乙醇中的羥基氫原子與水分子中的氧原子可形成分子間氫鍵，乙醇的羥基氧原子與水分子中的氫原子之間也可以形成氫鍵，致使其與水混溶，而二甲醚中的O與H不相連，無(wú)法形成氫鍵，難溶于水，B項(xiàng)正確；HF分子間能形成氫鍵，故沸點(diǎn)大小順序?yàn)镠F>HI>HBr>HCl，C項(xiàng)錯(cuò)誤；蛋白質(zhì)分子中，氨基和羰基可能會(huì)形成氫鍵，D項(xiàng)正確。][教材鏈接][教材追根尋源]水分子間由于氫鍵的作用而彼此結(jié)合形成(H2O)n。在冰中每個(gè)水分子被4個(gè)水分子包圍形成變形的四面體(H2O)5，由無(wú)限個(gè)這樣的變形四面體通過(guò)氫鍵相互連成一個(gè)龐大的分子晶體——冰，其結(jié)構(gòu)如圖所示。試回答下列問(wèn)題：(1)下列敘述中正確的是________(填字母)。A．1mol冰中有4mol氫鍵B．平均每個(gè)水分子有2個(gè)氫鍵C．冰中的氫鍵沒(méi)有方向性(2)在冰的結(jié)構(gòu)中，分子間除氫鍵外，還存在范德華力，已知范德華力的能量為7kJ·mol-1，冰的升華熱(1mol冰變成氣態(tài)水時(shí)所吸收的能量)為51kJ·mol-1，則冰中氫鍵的能量是_________________。B22kJ·mol-1

學(xué)習(xí)效果隨堂評(píng)估1．若不斷地升高溫度，實(shí)現(xiàn)“雪花→水→水蒸氣→氧氣和氫氣”的變化。在變化的各階段被破壞的粒子間主要的相互作用依次是(

)A．氫鍵；分子間作用力；非極性鍵B．氫鍵；分子間作用力；極性鍵C．氫鍵；極性鍵；分子間作用力D．分子間作用力；氫鍵；非極性鍵243題號(hào)15√B

[固態(tài)水中和液態(tài)水中含有氫鍵，當(dāng)雪花→水→水蒸氣主要是氫鍵、分子間作用力被破壞，但屬于物理變化，共價(jià)鍵沒(méi)有破壞；水蒸氣→氧氣和氫氣，為化學(xué)變化，破壞的是極性共價(jià)鍵。]243題號(hào)152．氫鍵的本質(zhì)是缺電子的氫原子和富電子的原子或原子團(tuán)之間的一種弱的電性作用。近年來(lái)，人們發(fā)現(xiàn)了雙氫鍵，雙氫鍵是指帶正電的H原子與帶負(fù)電的H原子之間的一種弱電性相互作用。下列不可能形成雙氫鍵的是(

)A．Be—H…H—O

B．K—H…H—NC．O—H…H—N D．F—H…H—Al23題號(hào)145√C

[Be—H中H顯－1價(jià)，H—O中H顯＋1價(jià)，Be—H…H—O有可能形成雙氫鍵，不選A；K—H中H顯－1價(jià)，H—N中H顯＋1價(jià)，K—H…H—N有可能形成雙氫鍵，不選B；O—H中H顯＋1價(jià)，H—N中H顯＋1價(jià)，O—H…H—N不可能形成雙氫鍵，選C；F—H中H顯＋1價(jià)，H—Al中H顯－1價(jià)，F(xiàn)—H…H—Al有可能形成雙氫鍵，不選D。]23題號(hào)1453．蜘蛛能在天花板等比較滑的板面上爬行，蜘蛛之所以不會(huì)從天花板上掉下的主要原因是(

)A．蜘蛛的腳尖端鋒利，能抓住天花板B．蜘蛛的腳上有“膠水”，從而能使蜘蛛粘在天花板上C．蜘蛛腳上的大量細(xì)毛與天花板之間存在范德華力，這一“黏力”使蜘蛛不致墜落D．蜘蛛有特異功能，能抓住任何物體23題號(hào)415√C

[蜘蛛不會(huì)掉下的主要原因是蜘蛛腳上的大量細(xì)毛與天花板之間存在范德華力。]4．(雙選)冰的晶胞結(jié)構(gòu)如圖所示。下列相關(guān)說(shuō)法不正確的是(

)A．晶胞中z方向上的兩個(gè)氧原子最短距離為d，則冰晶胞中的氫鍵的長(zhǎng)為2dB．冰晶體中，相鄰的水分子間皆以氫鍵結(jié)合C．冰密度比干冰的小，主要是因?yàn)楸w分子間的氫鍵存在方向性、飽和性D．硫化氫的熔、沸點(diǎn)與水相近243題號(hào)15√√AD

[A．氫鍵鍵長(zhǎng)可以表示為通過(guò)氫鍵相連接的兩個(gè)氧原子的核間距，z方向上距離最近的兩個(gè)O原子所在的水分子即通過(guò)氫鍵連接，A錯(cuò)誤；B．在冰晶體中，相鄰水分子之間存在氫鍵，形成正四面體結(jié)構(gòu)，B正確；C．在冰晶體中，由于氫鍵