第4節分子間作用力與物質性質第2章

化學鍵與分子間作用力學習目標定位1.了解分子間作用力的廣泛存在及對物質性質的影響。2.了解氫鍵的形成條件、類型和特點。3.列舉含有氫鍵的物質，知道氫鍵對物質性質的影響。內容索引新知導學——新知探究

點點落實達標檢測——當堂檢測

鞏固反饋新知導學1.分析討論，回答下列問題：(1)液態苯、汽油等發生汽化時，為何需要加熱？答案液態苯、汽油等發生汽化需要吸收能量克服其分子間的相互作用。(2)降低氯氣的溫度，為什么能使氯氣轉化為液態或固態？答案降低氯氣的溫度時，氯氣分子的平均動能逐漸減小。當分子靠自身的動能不足以克服分子間相互作用力時，分子就會凝聚在一起，形成液體或固體。一、范德華力與物質性質答案(3)鹵素單質F2、Cl2、Br2、I2，按其相對分子質量增大的順序，物理性質(如顏色、狀態、熔點、沸點)有何變化規律？答案顏色逐漸加深；由氣態到液態、固態；熔、沸點逐漸升高。答案2.上述事實能夠說明：(1)范德華力是

之間普遍存在的一種相互作用力，它使得許多物質以一定的聚集狀態存在。(2)一般來說，組成和結構相似的分子，相對分子質量越大，范德華力越

。物質的熔、沸點越

。分子大高歸納總結1.范德華力(1)實質：

作用。(2)大小：范德華力的作用能通常比化學鍵的鍵能小得多，化學鍵的鍵能一般為

kJ·mol－1，而范德華力的作用能一般只有______kJ·mol－1。(3)特征：范德華力沒有

性和

性，只要分子周圍空間允許，當氣體分子凝聚時，它總是

。(4)影響因素：主要包括

、分子的空間構型以及分子中電荷分布是否均勻等。電性100～6002～20方向飽和盡可能多的吸引其他分子相對分子質量的大小2.范德華力對物質性質的影響(1)對物質熔、沸點的影響①組成和結構相似的物質，相對分子質量越大，范德華力越大，物質的熔、沸點就越

。例如熔、沸點：CF4

CCl4

CBr4

CI4。②組成相似且相對分子質量相近的物質，分子電荷分布越不均勻，范德華力越大，其熔、沸點就越

，如熔、沸點：CO

N2。③在同分異構體中，一般來說，支鏈數越多，熔、沸點就越

，如沸點：正戊烷

異戊烷

新戊烷。(2)對物質溶解性的影響溶質分子與溶劑分子之間的范德華力越

，溶解度越大。<<<>高低>>大高1.下列有關范德華力的敘述正確的是A.范德華力的實質是一種電性作用，所以范德華力是一種較弱的化學鍵B.范德華力與化學鍵的區別是作用力的強弱不同C.稀有氣體固態時原子間不存在范德華力D.范德華力非常微弱，故破壞范德華力不需要消耗能量答案解析活學活用√規律總結解析范德華力是分子與分子之間的一種相互作用，其實質與化學鍵類似，也是一種電性作用，但兩者的區別是作用力的強弱不同，化學鍵必須是強烈的相互作用(100～600kJ·mol－1)，范德華力只有

2～20kJ·mol－1，故范德華力不是化學鍵；雖然范德華力非常微弱，但破壞它時也要消耗能量；范德華力普遍存在于分子之間，稀有氣體固態時存在范德華力。規律總結規律總結

1.范德華力是分子之間普遍存在的一種相互作用力，作用微弱，只影響物理性質；化學鍵是相鄰的原子之間強烈的相互作用，作用強烈，主要影響化學性質。2.范德華力的作用能遠小于化學鍵的鍵能，范德華力不屬于化學鍵。2.回答下列問題：(1)下列有關范德華力的強弱比較正確的是________(填字母)。A.CH4＞CH3CH3B.CH3CH2CH2CH2CH3＞

C.SO2＜CO2答案解析D.

√解析CH4和CH3CH3的結構相似，前者的相對分子質量小于后者，故前者的范德華力小于后者；CH3CH2CH2CH2CH3和

是同分異構體，相對分子質量相同，后者支鏈比前者多，范德華力前者大于后者；SO2的相對分子質量大于CO2，且SO2是極性分子，而CO2是非極性分子，故SO2分子間的范德華力大于CO2；

的極性小于

，且兩者相對分子質量相同，故前者范德華力小于后者。(2)ClF3的熔、沸點比BrF3的____(填“高”或“低”)。答案解析解析ClF3和BrF3分子組成和結構相似，ClF3的相對分子質量小于BrF3，ClF3分子間作用力小于BrF3，故BrF3的熔、沸點高于ClF3。低(3)比較下列鍺鹵化物的熔點和沸點，分析其變化規律及原因：________________________________________________________________________________________________________。答案解析

GeCl4GeBr4GeI4熔點/℃－49.526146沸點/℃83.1186約400GeCl4、GeBr4、GeI4的熔、沸點依次升高，原因是分子結構相似，相對分子質量依次增大，分子間相互作用力逐漸增強解析GeCl4、GeBr4和GeI4分子的組成和結構相似，相對分子質量越大，分子間作用力越大，物質的熔、沸點越高。(4)硅烷(SinH2n＋2)的沸點與其相對分子質量的變化關系如下圖所示，呈現這種變化關系的原因是___________________________________________________________________。答案解析解析硅烷由分子構成，且其結構相似，故相對分子質量越大，分子間作用力越大，沸點越高。

硅烷的結構和組成相似，相對分子質量越大，分子間作用力越大，沸點越高規律總結規律總結

1.組成和結構相似的分子組成的物質，相對分子質量越大，范德華力越大，熔、沸點越高。2.同分異構體中，一般來說，支鏈越多，熔、沸點越低。3.一般來說，分子的極性越強，范德華力越大。1.比較H2O和H2S的分子組成、空間構型，分析H2O的熔、沸點比H2S高的原因是什么？答案H2O和H2S分子組成相似，都是V形結構，常溫下H2O為液態，熔、沸點比H2S高。在水分子中，氫原子與氧原子形成共價鍵時，由于氧的電負性很強，共用電子對就強烈地偏向氧原子，而使氫原子核幾乎“裸露”出來。這樣帶正電荷的氫原子核就能與另一個水分子中的氧原子發生一定程度的軌道重疊作用，使水分子之間作用力增強，這種分子間的作用力就是氫鍵，比范德華力大。硫化氫分子間不能形成氫鍵，故水的熔、沸點比硫化氫高。二、氫鍵與物質性質答案2.氫鍵的概念與形成條件(1)氫鍵的概念：帶部分正電荷的氫原子和另一個分子中

的原子充分接近時，產生

和一定程度的軌道重疊作用，這種作用叫氫鍵。(2)氫鍵的表示方法：通常用X—H…Y表示氫鍵，式中X和Y代表________“—”代表

，“…”代表

。電負性很強靜電作用F、O、N，共價鍵氫鍵(3)氫鍵的形成條件：①要有一個與

很大的元素X形成

鍵的氫原子，如H2O中的氫原子。②要有一個

很大，含有

并帶有部分

的原子Y，如H2O中的氧原子。③X和Y的原子半徑

，這樣空間位阻較小。電負性強極性電負性孤對電子負電荷要小3.氫鍵的類型(1)

氫鍵，如：

(鄰羥基苯甲醛)。(2)

氫鍵，如：(對羥基苯甲醛)。分子內分子間4.氫鍵的特征(1)方向性：X—H…Y中的三原子總是盡可能沿

分布，這樣可使X與Y原子電子云之間的排斥力最小，形成的氫鍵最強，體系更穩定。(2)飽和性：每個X—H只能與一個Y形成氫鍵，原因是氫原子的半徑小，再有一個Y原子接近時，會受到X、Y原子電子云的排斥。直線5.氫鍵對物質物理性質的影響(1)對物質熔、沸點的影響：分子間存在氫鍵的物質，物質的熔、沸點明顯

，如NH3>PH3；同分異構體分子間形成氫鍵的物質比分子內形成氫鍵的物質熔、沸點

，如鄰羥基苯甲酸

對羥基苯甲酸。(2)對物質溶解度的影響：溶劑和溶質之間形成氫鍵使溶質的溶解度

，如NH3、甲醇、甲酸等易溶于水。(3)對物質密度的影響：氫鍵的存在會使某些物質的密度反常，如水的密度比冰的密度

。(4)氫鍵對物質電離性質的影響：如鄰苯二甲酸的電離平衡常數Ka1比對苯二甲酸的電離平衡常數Ka1

很多。高高<增大大小歸納總結

1.氫鍵比化學鍵

，比范德華力

。既可以存在于分子

又可以存在于分子

。2.氫鍵有飽和性、方向性。一般X—H…Y中三原子在

上。如水結冰體積膨脹，是因為冰中所有水分子通過有方向性和飽和性的氫鍵互相聯結成晶體，而液態水中只有大部分水分子以氫鍵結合成為(H2O)n。3.氫鍵的存在

分子間作用力，引起物質的熔、沸點反常。如H2O、HF、NH3的沸點分別比ⅥA、ⅦA、ⅤA族其他元素的氫化物的沸點高出許多。弱強之間內部同一直線大大增強了3.下列事實與氫鍵無關的是A.液態氟化氫中有三聚氟化氫(HF)3分子存在B.冰的密度比液態水的密度小C.乙醇能與水以任意比混溶而甲醚(CH3—O—CH3)難溶于水D.NH3比PH3穩定解析氫鍵是已經與電負性很強的原子形成共價鍵的氫原子與另一個分子中電負性很強的原子之間的作用力，它只影響物質的物理性質，故只有D與氫鍵無關。√答案解析易錯警示活學活用易錯警示

1.氫鍵是一種分子間作用力，不屬于化學鍵，只能是F—H、O—H、N—H中的H原子與另一分子或同一分子中的F、O、N原子之間才能形成氫鍵。2.氫鍵能影響物質的物理性質(如熔、沸點、密度、溶解性)和電離的性質，不影響分子的穩定性等化學性質。4.下列物質的性質可用氫鍵來解釋的是A.HF、HCl、HBr、HI的熱穩定性依次減弱B.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸點依次升高C.

、H—O—H、C2H5—OH中—OH上氫原子的活潑性依次

減弱D.CH3—O—CH3、C2H5OH的沸點依次升高答案解析方法規律√解析HF、HCl、HBr、HI的熱穩定性依次減弱是由于H—X鍵能依次減小；F2、Cl2、Br2、I2的相對分子質量依次增大，分子間的范德華力也依次增大，所以其熔、沸點也依次增大；

、H—O—H、C2H5—OH中—OH上氫原子的活潑性依次減弱，與O—H的極性有關；CH3—O—CH3的沸點比C2H5OH的低是由于C2H5OH分子間形成氫鍵而增大了分子間作用力。

方法規律方法規律比較由分子構成的物質熔、沸點大小時，首先應考慮分子間是否存在氫鍵。學習小結化學鍵、范德華力、氫鍵的比較

化學鍵范德華力氫鍵概念

相鄰的兩個或多

個原子之間強烈

的相互作用

物質的分子間

存在的微弱相

互作用力

是已經與電負性很大的原子

形成共價鍵的氫原子與另一

個分子中電負性很大的原子

之間的作用力大小鍵能一般在100～600kJ·mol－1一般只有2～20kJ·mol－1一般不超過40kJ·mol－1性質影響

主要影響物質的化

學性質

主要影響物

質的物理性質

主要影響物質的物

理性質大小關系化學鍵>氫鍵>范德華力達標檢測1.下列關于范德華力影響物質性質的敘述中，正確的是A.范德華力是決定由分子構成的物質的熔、沸點高低的唯一因素B.范德華力與物質的性質沒有必然的聯系C.范德華力能夠影響物質的化學性質和物理性質D.范德華力僅是影響物質部分物理性質的一種因素解析范德華力不能影響物質的化學性質，僅能影響由分子構成的物質的部分物理性質，如熔、沸點及溶解性，并且不是唯一的影響因素。例如氫鍵也影響物質的物理性質。12345√答案解析12345√答案解析2.下列敘述與范德華力無關的是A.氣體物質加壓或降溫時能凝結或凝固B.通常狀況下氯化氫為氣體C.氟、氯、溴、碘單質的熔、沸點依次升高D.氯化鈉的熔點較高12345解析范德華力主要影響物質的熔、沸點等物理性質。A項，氣體物質加壓時，范德華力增大，降溫時，氣體分子的平均動能減小，分子靠自身的動能不足以克服范德華力，從而聚集在一起形成液體甚至固體；B項，HCl分子之間的作用力是很弱的范德華力，因此通常狀況下氯化氫為氣體；C項，一般來說，組成和結構相似的物質，隨著相對分子質量的增加，范德華力逐漸增強，物質的熔、沸點逐漸升高；D項，NaCl中將Na＋和Cl－之間以較強的離子鍵結合，所以NaCl的熔點較高，與范德華力無關。3.NCl3是一種淡黃色油狀液體，下列對NCl3的有關描述正確的是A.該分子呈平面三角形B.該分子為非極性分子C.它的沸點比PCl3的低D.因為N—Cl鍵的鍵能大，所以NCl3沸點高12345√答案解析12345解析NCl3中N原子的價電子對數為

＝4，孤電子對數＝1，所以該分子為三角錐形。由于3個N—Cl極性鍵的排列不對稱，所以該分子為極性分子。NCl3與PCl3的組成和結構相似，相對分子質量NCl3小于PCl3，所以范德華力NCl3小于PCl3，沸點NCl3低于PCl3。NCl3的沸點與N—Cl鍵的鍵能無關。4.下列物質中不存在氫鍵的是A.冰醋酸中醋酸分子之間B.液態氟化氫中氟化氫分子之間C.NH3·H2O中的NH3與H2O分子之間D.可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子與水分子之間解析只有非金屬性很強的元素與氫元素形成強極性的共價鍵之間才可能形成氫鍵(如N、O、F)。C—H不是強極性共價鍵，CH4與H2O分子間不存在氫鍵。12345√答案解析5.下列現象不能用氫鍵知識解釋的是A.葡萄糖易溶于水

B.在4℃時水的密度最大C.硫酸是一種強酸

D.水通常情況下為液態解析12345√答案解析葡萄糖易溶于水是因為葡萄糖分子和水分子間可以形成氫鍵，A正確；水通常情況下為液態，在4℃時水的密度最大，是因為水分子之間形成氫鍵，降溫時，水分子間形成的氫鍵數目增多，水分子排列比較松，使密度減小，B正確；硫酸是一種強酸，在水中能全部電離，與氫鍵無關，C不正確；水分子間形成氫鍵，因此水的熔點較高，所以水通常情況下為液態。解析12345答案6.回答下列問題：(1)下列幾種氫鍵由強到弱的順序為__________(填字母)。a.O—H…O

b.N—H…N

c.F—H…F

d.O—H…N解析F、O、N的電負性依次降低，原子半徑依次增大，所以氫鍵由強到弱的順序為c>a>d>b。c＞a＞d＞b解析12345答案(2)①H2O分子內的O—H鍵、分子間的范德華力和氫鍵從強到弱依次為________________________。的沸點比

的沸點低，原因是______________O—H鍵＞氫鍵＞范德華力___________________________________________________________________________________。形成的是分子內氫鍵，而

可形成分子間氫鍵，分子間氫鍵使分子間的作用力增大12345解析化學鍵是相鄰兩個或多個原子之間強烈的相互作用；分子間的范德華力和氫鍵均屬于分子間作用力的范疇，但氫鍵要強于范德華力，所以它們從強到弱的順序依次為O—H鍵＞氫鍵＞范德華力。對羥基苯甲醛易形成分子間氫鍵，鄰羥基苯甲醛易形成分子內氫鍵，分子間氫鍵使分子間作用力增大，所以對羥基苯甲醛的沸點比鄰羥基苯甲醛的高。解析12345答案②乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)和三甲胺[N(CH3)3]均屬于胺，但乙二胺比三甲胺的沸點高的多，原因是_____________________________________________________。解析乙二胺分子中存在N—H鍵，故乙二胺分子間存在氫鍵，三甲胺中不存在N—H、O—H、F—H鍵，分子間不能形成氫鍵，所以乙二胺的沸點高于三甲胺。乙二胺分子間可以形成氫鍵，三甲胺分子間不能形成氫鍵解析12345答案③甲醇的沸點明顯高于甲醛，乙酸的沸點明顯高于乙醛，其主要原因是______________________________________________________________________________。解析甲醇和乙酸中均含有O—H鍵，而甲醛和乙醛中不含有O—H鍵，所以甲醇分子間、乙酸分子間能形成氫鍵，熔、沸點高，甲醛分子間、乙醛分子間不能形成氫鍵，熔、沸點低。甲醇分子間、乙酸分子間能形成分子間氫鍵，而甲醛分子間、乙醛分子間不能形成氫鍵12345答案④水和乙酸以任意比例互溶，除因為他們都是極性分子外，還因為__________________________。水與乙酸分子間可以形成氫鍵⑤從氨合成塔里H2、N2、NH3的混合物中分離出NH3，常采用加壓使NH3液化的方法，原因是_________________________________________________________________________。

氨氣分子間由于存在氫鍵，加壓會使其容易液化，從而可以和氫氣、氮氣分離開來解析12345答案(3)如圖所示每條折線表示周期表ⅣA～ⅦA族中某一族元素氫化物的沸點變化，每個小黑點代表一種氫化物，其中a點代表的是______，b點代表的是________。解析第2周期ⅣA～ⅦA族元素分別是C、N、O、F，其氫化物的沸點由高到低的順序為H2O>HF>NH3>CH4，因此，由上至下4條折線分別代表ⅥA、ⅦA、ⅤA、ⅣA族元素的氫化物的沸點變化。那么，b點代表的物質是H2Se，a點代表的物質是SiH4。SiH4H2Se(4)關于化合物

，下列敘述正確的有

______(填字母，下同)