2018届一轮复习鲁科版分子间作用力与物质性质学案

2018届一轮复习鲁科版分子间作用力与物质性质学案

第4节　分子间作用力与物质性质 ‎1.了解分子间作用力的广泛存在及对物质性质的影响。‎ ‎2.了解氢键的形成条件、类型和特点。‎ ‎3.列举含有氢键的物质，知道氢键对物质性质的影响。(重难点)‎ 范 德 华 力 与 物 质 性 质 ‎[基础·初探]‎ 教材整理1　分子间作用力 ‎1.概念,分子间存在的一类弱的相互作用力。‎ ‎2.分类 任何物质的分子之间都一定存在作用力吗？‎ ‎【提示】　一定存在。‎ 教材整理2　范德华力及其对物质性质的影响 ‎1．概念及实质：范德华力是分子之间普遍存在的一种相互作用力，其实质是分子之间的电性作用。‎ ‎2．特征 ‎(1)范德华力的作用能比化学键的键能小得多。‎ ‎(2)范德华力无方向性，无饱和性。‎ ‎3．影响因素 ‎(1)组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间的范德华力越大。‎ ‎(2)分子的极性越大，分子间的范德华力越大。‎ ‎4．对物质性质的影响：范德华力主要影响物质的物理性质，范德华力越大，物质的熔、沸点越高。‎ ‎(1)范德华力的实质是电性作用，有一定的方向性和饱和性。(×)‎ ‎(2)分子间作用力就是范德华力。(×)‎ ‎(3)范德华力存在于任何物质中。(×)‎ ‎(4)范德华力比化学键弱得多。(√)‎ ‎(5)HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱，是因为分子间作用力依次减弱。(×)‎ ‎[核心·突破]‎ ‎1．化学键与范德华力的比较 化学键 范德华力 概念 分子内相邻的原子间强烈的相互作用 把分子聚集在一起的作用力 存在 分子内原子间 分子间(近距离)‎ 强弱 较强 比化学键弱得多 对物质性质的影响 主要影响化学性质 主要影响物理性质 ‎2.对范德华力存在的理解 ‎(1)离子化合物中只存在化学键，不存在范德华力。‎ ‎(2)范德华力只存在于由共价键形成的多数共价化合物和绝大多数非金属单质分子之间及稀有气体分子之间。但像二氧化硅、金刚石等由共价键形成的物质的微粒之间不存在范德华力。‎ ‎3．范德华力对物质性质的影响 ‎(1)对物质熔点、沸点的影响：一般来说，组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔点、沸点通常越高。如熔点、沸点：I2>Br2>Cl2>F2，Rn>Xe>Kr>Ar>Ne>He。‎ ‎(2)对物质溶解性的影响：如在273 K、101 kPa时，氧气在水中的溶解度比氮气在水中的溶解度大，就是因为O2与水分子之间的作用力比N2与水分子之间的作用力大所导致的。‎ ‎(3)相似相溶原理：极性分子易溶于极性溶剂中(如HCl易溶于水中)，非极性分子易溶于非极性溶剂中(如I2易溶于CCl4中，S易溶于CS2中)。‎ ‎[题组·冲关]‎ ‎1．共价键、离子键和范德华力都是微观粒子之间的不同作用力。下列物质：①Na2O2、②SiO2、③石墨、④金刚石、⑤CaCl2、⑥干冰，其中含有两种不同类型的作用力的是(　　)‎ A．①③⑤⑥ B．①③⑥‎ C．②④⑥ D．①②③⑥‎ ‎【解析】　①Na2O2中存在离子键和非极性键，②SiO2中只存在极性键，③石墨中存在共价键和范德华力，④金刚石中只存在共价键，⑤CaCl2中只存在离子键，⑥干冰中存在共价键和范德华力。‎ ‎【答案】　B ‎2．下列物质的变化，破坏的主要是范德华力的是(　　)‎ A．碘单质的升华　 B．NaCl溶于水 C．将水加热变为气态 D．NH4Cl受热分解 ‎【解析】　碘的升华，只是状态发生了变化，破坏的是范德华力，没有破坏化学键；NaCl溶于水，会破坏离子键；水由液态变为气态，破坏的是氢键和范德华力；NH4Cl受热分解，破坏的是化学键(包括共价键和离子键)。‎ ‎【答案】　A ‎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点、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 ‎【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，如熔点、沸点及溶解性，并且不是唯一的影响因素。‎ ‎【答案】　D ‎4．有下列物质及它们各自的沸点：‎ Cl2：239 K　O2：90.1 K N2：75.1 K　H2：20.3 K I2：454.3 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 氢 键 及 其 对 物 质 性 质 的 影 响 ‎[基础·初探]‎ 教材整理1　氢键 ‎1．概念：当氢原子与电负性大的原子X以共价键结合时，氢原子与另一个电负性大的原子Y之间的静电相互作用和一定程度的轨道重叠作用。‎ ‎2．表示形式 ‎(1)通常用X—H…Y表示氢键，其中X—H表示氢原子和X原子以共价键相结合。‎ ‎(2)氢键的键长是指X和Y间的距离，氢键的键能是指X—H…Y分解为X—H和Y所需要的能量。‎ ‎3．形成条件 ‎(1)氢原子位于X原子和Y原子之间。‎ ‎(2)X、Y原子所属元素具有很强的电负性和很小的原子半径，主要是N、O、F。‎ ‎4．分类：分子内氢键和分子间氢键。‎ ‎5．特征 ‎(1)氢键的作用能比范德华力的作用能大一些，但比化学键的键能小得多。‎ ‎(2)氢键具有一定的方向性和饱和性。‎ ‎(1)氢键只存在于分子之间。(×)‎ ‎(2)液态水分子间的作用力只有氢键。(×)‎ ‎(3)形成氢键的分子中不一定有H原子。(×)‎ ‎(4)氢键只有方向性没有饱和性。(×)‎ 教材整理2　氢键对物质性质的影响 ‎1．当形成分子间氢键时，物质的熔、沸点将升高。‎ ‎2．当形成分子内氢键时，物质的熔、沸点将降低。‎ ‎3．氢键也影响物质的电离、溶解等过程。‎ 一个H2O分子最多可以形成几个氢键？‎ ‎【提示】　一个H2O分子有两个H原子。O原子上有两个孤对电子，易与其他H2O分子中的H原子形成氢键，故一个H2O分子最多可形成四个氢键。‎ ‎[合作·探究]‎ ‎[探究背景]‎ 一般情况下，结构和组成相似的物质，随相对分子质量的增加，熔沸点逐渐升高。化学课外小组同学查阅资料得ⅥA族元素氢化物熔沸点关系图示：‎ 氧族元素的氢化物的熔点和沸点 ‎[探究问题]‎ ‎1．四种物质相对分子质量大小顺序：H2O＜H2S＜H2Se＜H2Te。‎ ‎2．理论上四种物质沸点由低到高顺序是H2O＜H2S＜H2Se＜H2Te。‎ ‎3．解释H2O沸点最高的原因？‎ ‎【提示】　O元素电负性较大，水分子中的O原子与其他H2O分子中的H原子形成了氢键，使H2O的沸点升高，而另外三种物质分子间无氢键，故沸点H2O＞H2S。‎ ‎[核心·突破]‎ ‎1．氢键的性质 ‎(1)氢键具有饱和性和方向性。‎ ‎(2)粒子间作用强弱关系：化学键＞氢键＞范德华力。‎ ‎(3)与H原子结合的X原子的电负性越强，形成氢键时氢键的作用能越大。‎ ‎2．氢键对物质性质的影响 ‎(1)对物质熔点、沸点的影响：‎ ‎①某些氢化物分子间存在氢键，如H2O、NH3、HF等，会使同族氢化物沸点反常，如H2O>H2Te>H2Se>H2S。‎ ‎②氢键分为分子间氢键和分子内氢键，对物质性质的影响分子间氢键大于分子内氢键。如熔点、沸点：。‎ ‎(2)对物质密度的影响：氢键的存在，会使某物质的密度出现反常，如液态水变为冰，密度会变小。‎ ‎(3)对物质溶解度的影响：溶剂和溶质之间存在氢键，溶解性好，溶质分子不能与水分子形成氢键，在水中溶解度就相对小，如NH3极易溶于水，甲醇、乙醇、乙酸等能与水以任意比混溶，就是因为它们与水形成了分子间氢键。‎ ‎(4)氢键对物质结构的影响：氢键的存在使一些物质具有一些特殊结构，如冰晶体的孔穴结构使体积膨胀。‎ ‎[题组·冲关]‎ ‎1．关于氢键的下列说法中正确的是(　　)‎ A．每个水分子内含有两个氢键 B．在水蒸气、水和冰中都含有氢键 C．分子间能形成氢键使物质的熔点和沸点升高 D．HF的稳定性很强，是因为其分子间能形成氢键 ‎【解析】　水分子间存在氢键，水分子内不存在氢键，A错误；水蒸气中水分子距离较大，不形成氢键，B错误；氢键较一般的分子间作用力强，含有氢键的物质具有较高的熔、沸点，C正确；HF的稳定性很强，是由于H—F键键能较大的原因，与氢键无关，D错误。‎ ‎【答案】　C ‎2．下列实验事实与氢键有关的是(　　)‎ A．乙醇可与水以任意比互溶 B．H2O的热稳定性比H2S强 C．HF能与SiO2反应生成SiF4，故氢氟酸不能盛放在玻璃瓶中 D．NH3能与HCl反应 ‎【解析】　A选项中乙醇易溶于水是由于乙醇中O—H键与水中的氧原子形成O—H…O氢键，从而增大了溶解度；B选项中由于H—O键的键长比H—S键的键长短，键能大，故H2O分子稳定；C选项中由于HF能与SiO2发生化学反应，故HF不能用玻璃瓶盛放；D选项是NH3的化学性质。‎ ‎【答案】　A ‎3．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．分子间氢键的形成对物质的溶解度有影响 C．范德华力与氢键可同时存在于分子之间 D．氢键是一种特殊的化学键，它广泛地存在于自然界中 ‎【解析】　分子间作用力是分子间相互作用力的总称，A正确；分子间氢键的形成除使物质的熔点、沸点升高外，对物质的溶解度等也有影响，B正确；范德华力是分子与分子间的相互作用力，而氢键是分子间比范德华力稍强的作用力，它们可以同时存在于分子之间，C正确；氢键不是化学键，化学键是原子与原子间强烈的相互作用，D错误。‎ ‎【答案】　D ‎4．比较下列熔、沸点高低并且说明原因。‎ ‎【导学号：66240020】‎ ‎(1)H2O________H2S　原因_____________________________________。‎ ‎(2)HF________HCl　原因______________________________________。‎ ‎(3)Br2________I2　原因____________________________________。‎ ‎(4)CH4________CCl4　原因__________________________________。‎ ‎【答案】　(1)＞　H2O分子之间存在氢键而H2S分子之间没有氢键 ‎(2)＞　HF分子之间存在氢键而HCl分子之间没有氢键 ‎(3)＜　Br2的相对分子质量没有I2的大 ‎(4)＜　CH4的相对分子质量没有CCl4的大 学业分层测评(十)　分子间作用力与物质性质 ‎(建议用时：45分钟)‎ ‎[学业达标]‎ ‎1．范德华力的作用能为a kJ·mol－1，化学键的键能为b kJ·mol－1，则a、b的大小关系是(　　)‎ A．a＞b　 B．a＜b C．a＝b D．无法确定 ‎【解析】　范德华力是分子间作用力，其强度较弱，而化学键是指相邻原子之间强烈的相互作用，故化学键的键能比范德华力的作用能大得多。‎ ‎【答案】　B ‎2．干冰汽化时，下列所述内容发生变化的是(　　)‎ A．分子内共价键 B．分子间的作用力增大 C．分子间的距离 D．分子内共价键的键长 ‎【答案】　C ‎3．(2016·滨州高二检测)水的沸点是100 ℃，硫化氢的分子结构跟水相似，但它的沸点却很低，是－60.7 ℃，引起这种差异的主要原因是(　　)‎ A．范德华力 B．共价键 C．氢键 D．相对分子质量 ‎【解析】　H2O和H2S属于同一主族元素的氢化物，随着相对分子质量的增加，分子间作用力增大，沸点逐渐升高，但是由于H2O分子间容易形成氢键，使它的沸点反常得高。‎ ‎【答案】　C ‎4．下列事实，不能用氢键知识解释的是(　　)‎ A．水和乙醇可以完全互溶 B．氨容易液化 C．干冰易升华 D．液态氟化氢化学式有时写成(HF)n的形式 ‎【解析】　干冰易升华，破坏的是分子间作用力，故选C。‎ ‎【答案】　C ‎5．如图中每条折线表示周期表中ⅣA～ⅦA族中的某一族元素氢化物的沸点变化，其中a点代表的是(　　)‎ A．H2S B．HCl C．PH3 D．SiH4‎ ‎【解析】　由图可知a点所在曲线沸点没有反常现象，说明不是ⅤA、ⅥA、ⅦA族的氢化物，则只能为ⅣA族的氢化物，即为SiH4。‎ ‎【答案】　D ‎6．卤族元素包括F、Cl、Br等。‎ 下列曲线表示卤族元素某种性质随核电荷数的变化趋势，正确的是(　　)‎ A　　　　　　　　　　B C D ‎【解析】　元素非金属性越强，其电负性也越大，F的电负性最强，A正确；F元素无正价，B错误；因HF之间可形成氢键，使其沸点升高，C错误；随核电荷数增加，F2、Cl2、Br2的熔点依次升高，D错误。‎ ‎【答案】　A ‎7．下列几种氢键：①O—H…O；②N—H…N；③F—H…F；④O—H…N。氢键从强到弱的顺序正确的是(　　)‎ A．③＞①＞④＞② B．①＞②＞③＞④‎ C．③＞②＞①＞④ D．①＞④＞③＞②‎ ‎【解析】　F、O、N的电负性依次降低，F—H、O—H、N—H键的极性依次降低，故F—H…F中的氢键最强，其次是O—H…O，再次是O—H…N，最弱是N—H…N。‎ ‎【答案】　A ‎8．若不断地升高温度，实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化。在变化的各阶段被破坏的粒子间主要的相互作用依次是(　　)‎ A．氢键；分子间作用力；非极性键 B．氢键；氢键；极性键 C．氢键；极性键；分子间作用力 D．分子间作用力；氢键；非极性键 ‎【解析】　固态水和液态水分子间作用力相同，均为氢键和范德华力，区别在于氢键的数目，故由固态水→液态水破坏氢键，同样由液态水→气态水，也是破坏氢键，而由H2O(气)→H2(气)＋O2(气)时，破坏的是化学键。‎ ‎【答案】　B ‎9．下列关于范德华力的叙述中，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 ‎【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(120～800 kJ/mol)，范德华力只有几到几十千焦每摩尔，故范德华力不是化学键；虽然范德华力非常微弱，但破坏它时也要消耗能量；范德华力普遍地存在于分子之间，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。‎ ‎【答案】　B ‎10．(2016·滨州高二检测)短周期的5种非金属元素，其中A、B、C的特征电子排布可表示为A：asa，B：bsbbpb，C：csccp2c，D与B同主族，E在C的下一周期，且是同周期元素中电负性最大的元素。‎ 回答下列问题：‎ ‎(1)由A、B、C、E四种元素中的两种元素可形成多种分子，下列分子①BC2　②BA4　③A2C2　④BE4，其中属于极性分子的是________(填序号)；分子BC2中含σ键________个，含π键________个。‎ ‎(2)C的氢化物比下一周期同族元素的氢化物沸点还要高，其原因是_____________________________________________________________。‎ ‎(3)B、C两元素都能和A元素组成两种常见的溶剂，其分子式为________、________。DE4在前者中的溶解度________(填“大于”或“小于”)在后者中的溶解度。‎ ‎(4)BA4、BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为_______________(填化学式)。‎ ‎【解析】　由s轨道最多可容纳2个电子可得：a＝1，b＝c＝2，即A为H，B为C，C为O；由D与B同主族，且为非金属元素，得D为Si；由E在C的下一周期且E为同周期电负性最大的元素可知E为Cl。‎ ‎(1)①、②、③、④分别为CO2、CH4、H2O2、CCl4，其中H2O2为极性分子，其他为非极性分子，CO2中含2个σ键，2个π键。‎ ‎(2)C的氢化物为H2O，水分子间可形成氢键是其沸点较高的重要原因。‎ ‎(3)B、A两元素组成苯，C、A两元素组成水，两者都为常见的溶剂。SiCl4为非极性分子，易溶于非极性溶剂苯中。‎ ‎(4)BA4、BE4、DE4分别为CH4、CCl4、SiCl4，三者结构相似，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强，故它们的沸点顺序为SiCl4>CCl4>CH4。‎ ‎【答案】　 (1)③　2　2‎ ‎(2)水分子间存在氢键 ‎(3)C6H6　H2O　大于 ‎(4)SiCl4>CCl4>CH4‎ ‎11．水分子间存在一种叫“氢键”的作用(介于范德华力与化学键之间)彼此结合而形成(H2O)n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体，通过氢键相互连接成庞大的固态冰。则：‎ ‎【导学号：66240021】‎ ‎(1)1 mol冰中有________ mol氢键。‎ ‎(2)水分子可电离生成两种含有相同电子数的粒子，其电离方程式为：_____________________________________________________________。‎ ‎(3)在冰的结构中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接。在冰晶体中除氢键外，还存在范德华力(11 kJ·mol－1)。已知冰的升华热是51 kJ·mol－1，则冰中氢键的作用能是________ kJ·mol－1。‎ ‎(4)用x、y、z分别表示H2O、H2S、H2Se的沸点(℃)，则x、y、z的大小关系________。其判断依据是______________________________________‎ ‎_____________________________________________________________。‎ ‎【解析】　H2O电离后形成的2种离子是H3O＋和OH－，氢键的作用能为：‎ ＝20 kJ·mol－1。‎ ‎【答案】　(1)2　(2)2H2OH3O＋＋OH－　(3)20‎ ‎(4)x＞z＞y　H2O中存在氢键，H2Se的相对分子质量大于H2S的，故H2Se的范德华力大于H2S的，则沸点由高到低的顺序为H2O＞H2Se＞H2S ‎12．(2016·德州高二检测)稀有气体的熔点、沸点和在水中的溶解度等信息(部分)如下表：‎ 氦(He)‎ 氖(Ne)‎ 氩(Ar)‎ 氪(Kr)‎ 氙(Xe)‎ 熔点/K ‎83.95‎ ‎116.55‎ ‎161.15‎ 沸点/K ‎4.24‎ ‎27.25‎ ‎87.45‎ 溶解度(mL·L－1) (H2O，20 ℃)‎ ‎13.8‎ ‎14.7‎ ‎73‎ ‎110.9‎ ‎(1)表中的稀有气体，熔点最低的是________，沸点最高的是________，氩在水中的溶解度大于________而小于________。‎ ‎(2)下列说法中错误的是(用序号填空)________。‎ ‎①稀有气体的范德华力随着熔点的升高而增大 ‎②稀有气体的范德华力随着沸点的升高而增大 ‎③稀有气体的范德华力随着溶解度的增大而增大 ‎④稀有气体的范德华力随着相对原子质量的增大而增大 ‎【解析】　表中稀有气体熔、沸点和在水中溶解度的数据变化呈现了一定的规律，这种规律反映了稀有气体中范德华力的变化规律。组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点越高。‎ ‎【答案】　(1)氦(He)　氙(Xe)　14.7 mL·L－1‎ ‎73 mL·L－1　(2)①②③‎ ‎[能力提升]‎ ‎13．通常情况下，NCl3是一种油状液体，其分子空间构型与NH3相似。下列对NCl3和NH3的有关叙述正确的是(　　)‎ A．分子中N－Cl键键长与CCl4分子中C－Cl键键长相等 B．在氨水中，大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子，则NH3·H2O的结构式为 C．NCl3分子是非极性分子 D．NBr3比NCl3易挥发 ‎【解析】　根据题意，NCl3的空间结构与NH3相似，也应为三角锥形，故为极性分子，故C项错误；根据NH3·H2ONH＋OH－，故B正确；NBr3的结构与NCl3相似，因NBr3的相对分子质量大于NCl3的相对分子质量，故沸点NBr3大于NCl3，所以NBr3不如NCl3易挥发，故D项错误；因N原子的半径小于C原子的半径，所以C—Cl键长大于N—Cl键，故A项错误。‎ ‎【答案】　B ‎14．下列化合物的沸点，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 D．C3F8(全氟丙烷)与C3H8‎ ‎【解析】　根据一般强弱规律：分子间氢键＞分子内氢键＞范德华力，进行比较；比较分子结构相似的物质的沸点高低，无氢键存在时，比较相对分子质量的相对大小。‎ ‎【答案】　B ‎15．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，与化学键的强弱无关的变化规律是(　　)‎ A．H2O、H2S、H2Se、H2Te的热稳定性依次减弱 B．熔点：Al>Mg>Na>K C．NaF、NaCl、NaBr、NaI的熔点依次降低 D．CF4、CCl4、CBr4、CI4的熔点、沸点逐渐升高 ‎【解析】　A项，与共价键有关；B项，与金属键有关；C项，与离子键有关；D项，与范德华力有关。‎ ‎【答案】　D ‎16．水分子间存在一种叫“氢键”的作用(介于范德华力与化学键之间)彼此结合而形成(H2O)n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体，通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体，其结构示意图如下图所示： ‎ ‎【导学号：66240022】‎ ‎(1)水分子可电离生成两种含有相同电子数的微粒，其电离方程式为：‎ ‎____________________________________________________________。‎ 已知在相同条件下双氧水的沸点明显高于水的沸点，其可能的原因是__________________。‎ ‎(2)氨气极易溶于水的原因之一也是与氢键有关。请判断NH3溶于水后，形成的NH3·H2O的合理结构是______________(填序号)。‎ ‎【解析】　(1)H2O电离生成的H＋与另一个H2O的配位键结合形成H3O＋。‎ ‎(2)由一水合氨的电离特点确定。‎ ‎【答案】　(1)H2O＋H2OH3O＋＋OH－　双氧水分子之间存在更强烈的氢键　(2)b