化學(xué) 3 微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì) 第四單元 分子間作用力 分子晶體 蘇教版選修3

第四單元分子間作用力分子晶體第四單元分子間作用力分子晶體專題專題3 微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)課程標(biāo)準(zhǔn)課程標(biāo)準(zhǔn)1了解范德華力的類型，把握范德華力大小了解范德華力的類型，把握范德華力大小 與物質(zhì)與物質(zhì) 物物 理理性質(zhì)之間的辯證關(guān)系。性質(zhì)之間的辯證關(guān)系。2初步認(rèn)識影響范德華力的主要因素，學(xué)會辯初步認(rèn)識影響范德華力的主要因素，學(xué)會辯 證的證的 質(zhì)質(zhì) 量量分析法。分析法。3理解氫鍵的本質(zhì)，能分析氫鍵的強弱，認(rèn)識氫理解氫鍵的本質(zhì)，能分析氫鍵的強弱，認(rèn)識氫 鍵的鍵的 重重要性。要性。4加深對分子晶體有關(guān)知識的認(rèn)識和應(yīng)用。加深對分子晶體有關(guān)知識的認(rèn)識和應(yīng)用。專題專題3 微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)微粒間作用力與物質(zhì)性質(zhì)一、范德華力一、范德華力1共價分子之間存在著某種作用力，能夠把它們的分子聚集共價分子之間存在著某種作用力，能夠把它們的分子聚集在一起，這種作用力叫做在一起，這種作用力叫做_，范德，范德華力和氫鍵是兩種常見的分子間作用力，其實質(zhì)是一種華力和氫鍵是兩種常見的分子間作用力，其實質(zhì)是一種_，比化學(xué)鍵，比化學(xué)鍵_得多。得多。2范德華力范德華力_飽和性和方向性。飽和性和方向性。3對于組成與結(jié)構(gòu)相似的分子，其范德華力一般隨相對分子對于組成與結(jié)構(gòu)相似的分子，其范德華力一般隨相對分子質(zhì)量的增大而質(zhì)量的增大而_，對應(yīng)物質(zhì)的熔、沸點也逐漸，對應(yīng)物質(zhì)的熔、沸點也逐漸_。分子間作用力分子間作用力靜電作用靜電作用弱弱沒有沒有增大增大升高升高1CO2 和和CS2 結(jié)構(gòu)和組成相似，為什么常溫下結(jié)構(gòu)和組成相似，為什么常溫下CO2 是氣是氣體、體、CS2 是液體？是液體？提示：提示：因為因為CS2比比CO2 相對分子質(zhì)量大，所以分子間范德華相對分子質(zhì)量大，所以分子間范德華力也大，使力也大，使CS2 沸點升高，常溫下呈液態(tài)。沸點升高，常溫下呈液態(tài)。二、氫鍵的形成二、氫鍵的形成1. 一個水分子中相對顯正電性的氫原子，能與另一個水一個水分子中相對顯正電性的氫原子，能與另一個水 分分 子子中相對顯負(fù)電性的氧原子的孤電子對接近并產(chǎn)生相互作用中相對顯負(fù)電性的氧原子的孤電子對接近并產(chǎn)生相互作用,這這種相互作用叫做氫鍵。氫鍵比化學(xué)鍵種相互作用叫做氫鍵。氫鍵比化學(xué)鍵_，但比，但比范德華力范德華力_。氫鍵通常用。氫鍵通常用XHY表示，其表示，其中中X和和Y表示電負(fù)性表示電負(fù)性_而原子半徑而原子半徑_的的非金屬原子。非金屬原子。2氫鍵氫鍵_方向性和飽和性。方向性和飽和性。3分子間氫鍵使物質(zhì)的熔、沸點分子間氫鍵使物質(zhì)的熔、沸點_，溶解度，溶解度_，而分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)的熔、沸點，而分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)的熔、沸點_。弱弱強強大大小小具有具有升高升高增大增大降低降低2相對分子質(zhì)量越大的物質(zhì)，其熔、沸點越高嗎？相對分子質(zhì)量越大的物質(zhì)，其熔、沸點越高嗎？提示：提示：不正確，對于分子晶體，若分子中不含有氫鍵，且結(jié)不正確，對于分子晶體，若分子中不含有氫鍵，且結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，才具有這一性質(zhì)。構(gòu)相似的物質(zhì)，才具有這一性質(zhì)。三、分子晶體三、分子晶體1分子通過分子通過_構(gòu)成的固態(tài)物質(zhì)叫構(gòu)成的固態(tài)物質(zhì)叫做分子晶體。做分子晶體。2分子晶體一般硬度分子晶體一般硬度_，熔點和沸點，熔點和沸點_。3多數(shù)非金屬單質(zhì)、非金屬元素組成的化合物以及絕大多數(shù)多數(shù)非金屬單質(zhì)、非金屬元素組成的化合物以及絕大多數(shù)有機化合物形成的晶體都屬于分子晶體。有機化合物形成的晶體都屬于分子晶體。分子間作用力分子間作用力較小較小較低較低3所有分子晶體中都存在化學(xué)鍵嗎？所有分子晶體中都存在化學(xué)鍵嗎？提示：提示：不一定，如稀有氣體是單原子分子，其晶體中不含化不一定，如稀有氣體是單原子分子，其晶體中不含化學(xué)鍵。學(xué)鍵。1固體乙醇晶體中不存在的作用力是固體乙醇晶體中不存在的作用力是()A極性鍵極性鍵 B非極性鍵非極性鍵C離子鍵離子鍵 D氫鍵氫鍵解析：固體乙醇晶體是乙醇分子通過分子間作用力結(jié)合的解析：固體乙醇晶體是乙醇分子通過分子間作用力結(jié)合的,在在乙醇分子里有乙醇分子里有CC之間的非極性鍵，之間的非極性鍵，CH、CO、O H之間的極性鍵，在分子之間還有之間的極性鍵，在分子之間還有O和和H原子產(chǎn)生的氫鍵，沒有原子產(chǎn)生的氫鍵，沒有離子鍵。離子鍵。C2下列氫鍵中最強的是下列氫鍵中最強的是()ASHO BNHNCFHF DCHN解析：解析：XHY中，中，X、Y原子的電負(fù)性越大原子的電負(fù)性越大,原子半徑越小原子半徑越小,形成的氫鍵越強。形成的氫鍵越強。S、O、N、F、C中，中，F(xiàn)的電負(fù)性最大的電負(fù)性最大,原子原子半徑最小，故半徑最小，故C中氫鍵最強。中氫鍵最強。C3共價鍵、離子鍵和范德華力是構(gòu)成物質(zhì)時粒子間的不同作共價鍵、離子鍵和范德華力是構(gòu)成物質(zhì)時粒子間的不同作用。下列物質(zhì)中，只含有上述一種作用的是用。下列物質(zhì)中，只含有上述一種作用的是()A干冰干冰 B氯化鈉氯化鈉C氫氧化鈉氫氧化鈉 D碘碘解析：干冰中有共價鍵和范德華力兩種作用；氯化鈉中只有解析：干冰中有共價鍵和范德華力兩種作用；氯化鈉中只有離子鍵一種作用；氫氧化鈉晶體中有離子鍵和共價鍵兩種作離子鍵一種作用；氫氧化鈉晶體中有離子鍵和共價鍵兩種作用；碘晶體中有共價鍵和范德華力兩種作用。用；碘晶體中有共價鍵和范德華力兩種作用。B4. (2014高考江蘇卷高考江蘇卷)水是生命之源，水是生命之源，2014年我國科學(xué)家首次年我國科學(xué)家首次拍攝到水分子團簇的空間取向圖像，模型如圖。下列關(guān)于水拍攝到水分子團簇的空間取向圖像，模型如圖。下列關(guān)于水的說法正確的是的說法正確的是()A水是弱電解質(zhì)水是弱電解質(zhì)B可燃冰是可以燃燒的水可燃冰是可以燃燒的水C氫氧兩種元素只能組成水氫氧兩種元素只能組成水D0 時冰的密度比液態(tài)水的密度大時冰的密度比液態(tài)水的密度大探究導(dǎo)引探究導(dǎo)引1F、Cl、Br均位于第均位于第A族元素，族元素，HF和和HBr的沸的沸點均比點均比HCl高，原因是什么？高，原因是什么？提示：提示： HBr的相對分子質(zhì)量比的相對分子質(zhì)量比HCl大，則大，則HBr的范的范 德華德華 力力 比比HCl大，所以大，所以HBr的沸點比的沸點比HCl高；高；HF分子間存在氫分子間存在氫 鍵，鍵， 所所以其沸點比同族的其他元素形成的氫化物沸點高。以其沸點比同族的其他元素形成的氫化物沸點高。范德華力與氫鍵范德華力與氫鍵探究導(dǎo)引探究導(dǎo)引2磷酸與硫酸的相對分子質(zhì)量都是磷酸與硫酸的相對分子質(zhì)量都是98，為什么磷酸，為什么磷酸在常溫下是固體在常溫下是固體(熔點為熔點為43.3 )，硫酸在常溫下是液體？，硫酸在常溫下是液體？提示：提示：分析兩者的結(jié)構(gòu)，磷酸分子中有三個羥基，硫酸分析兩者的結(jié)構(gòu)，磷酸分子中有三個羥基，硫酸 分分 子子中有兩個羥基中有兩個羥基,由此可知磷酸分子間氫鍵的數(shù)目比硫酸分子間由此可知磷酸分子間氫鍵的數(shù)目比硫酸分子間氫鍵的數(shù)目多，氫鍵的數(shù)目越多，分子間的作用力就越大氫鍵的數(shù)目多，氫鍵的數(shù)目越多，分子間的作用力就越大,從從而導(dǎo)致磷酸的熔點比硫酸的高。而導(dǎo)致磷酸的熔點比硫酸的高?；瘜W(xué)鍵、范德華力和氫鍵的對比化學(xué)鍵、范德華力和氫鍵的對比相互相互作用作用化學(xué)鍵化學(xué)鍵范德華力范德華力氫鍵氫鍵定義定義分子內(nèi)或晶體分子內(nèi)或晶體中，相鄰兩個中，相鄰兩個或多個原子之或多個原子之間的強烈的相間的強烈的相互作用互作用物質(zhì)的分子之物質(zhì)的分子之間存在的微弱間存在的微弱的相互作用的相互作用少數(shù)具有特殊組成的分子少數(shù)具有特殊組成的分子(如如N、O、F的氫化物等的氫化物等)之間存在的比分子間作用之間存在的比分子間作用力稍強的相互作用力稍強的相互作用能量能量鍵能一般在鍵能一般在120800 kJ/mol約幾個到數(shù)十約幾個到數(shù)十個個kJ/mol約數(shù)十個約數(shù)十個kJ/mol(比分子比分子間作用力大間作用力大)對性對性質(zhì)的質(zhì)的影響影響主要影響分子主要影響分子的化學(xué)性質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)主要影響物質(zhì)主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì)的物理性質(zhì)主要影響該類物質(zhì)的熔點、主要影響該類物質(zhì)的熔點、沸點、密度等物理性質(zhì)沸點、密度等物理性質(zhì)1有五組由同族元素形成的物質(zhì)，在有五組由同族元素形成的物質(zhì)，在101.3 kPa時測得它們時測得它們的沸點的沸點()數(shù)據(jù)如下表所示：數(shù)據(jù)如下表所示：對于表中內(nèi)容，下列各項中的判斷正確的是對于表中內(nèi)容，下列各項中的判斷正確的是()A表中各行中物質(zhì)均為分子，且從左到右沸點均逐漸升高表中各行中物質(zhì)均為分子，且從左到右沸點均逐漸升高B第第行物質(zhì)均有氧化性；第行物質(zhì)均有氧化性；第行物質(zhì)對應(yīng)的水溶液均是行物質(zhì)對應(yīng)的水溶液均是強酸強酸C第第行中各化合物的穩(wěn)定性順序為行中各化合物的穩(wěn)定性順序為H2OH2SH2SeH2TeD上表中物質(zhì)上表中物質(zhì)HF和和H2O，由于氫鍵的影響使它們的分子特，由于氫鍵的影響使它們的分子特別穩(wěn)定別穩(wěn)定解析：選解析：選C。上表中。上表中、行的第一種物質(zhì)的沸點行的第一種物質(zhì)的沸點 在同在同 一一 行行中均最高，因為在中均最高，因為在HF分子間、分子間、H2O分子間均存在氫鍵，增分子間均存在氫鍵，增 大大了分子間作用力。第了分子間作用力。第行物質(zhì)為鹵素單質(zhì)，均具有氧化性行物質(zhì)為鹵素單質(zhì)，均具有氧化性,第第行物質(zhì)為鹵化氫，對應(yīng)的水溶液中除行物質(zhì)為鹵化氫，對應(yīng)的水溶液中除HF是弱酸外，其余均是弱酸外，其余均為強酸。第為強酸。第行物質(zhì)為氧族元素的氫化物，其共價鍵逐漸行物質(zhì)為氧族元素的氫化物，其共價鍵逐漸 減減弱，所以穩(wěn)定性逐漸減弱。弱，所以穩(wěn)定性逐漸減弱。D選項中，氫鍵只能選項中，氫鍵只能 影響物影響物 質(zhì)質(zhì) 的的物理性質(zhì)物理性質(zhì),如熔沸點、溶解性等，不影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)如熔沸點、溶解性等，不影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì),如分如分子的穩(wěn)定性與氫鍵無關(guān)。子的穩(wěn)定性與氫鍵無關(guān)。探究導(dǎo)引探究導(dǎo)引1CO2和和SiO2是兩種組成相似的共價化合物，但兩是兩種組成相似的共價化合物，但兩者的物理性質(zhì)卻相差很大，其原因是什么呢？者的物理性質(zhì)卻相差很大，其原因是什么呢？ 提示：提示： CO2和和SiO2在固態(tài)時的晶體類型不同，在固態(tài)時的晶體類型不同，CO2是分是分 子子 晶晶體，構(gòu)成晶體的微粒間以微弱的范德華力相結(jié)合，而體，構(gòu)成晶體的微粒間以微弱的范德華力相結(jié)合，而SiO2 是是原子晶體，構(gòu)成晶體的微粒間以共價鍵相結(jié)合成空間網(wǎng)狀原子晶體，構(gòu)成晶體的微粒間以共價鍵相結(jié)合成空間網(wǎng)狀 結(jié)結(jié)構(gòu)，由于共價鍵比范德華力要強得多，所以構(gòu)，由于共價鍵比范德華力要強得多，所以SiO2的熔、沸的熔、沸 點點和硬度比和硬度比CO2要高得多。要高得多。分子晶體分子晶體探究導(dǎo)引探究導(dǎo)引2 下圖下圖(左左)為為CO2的晶胞圖，下圖的晶胞圖，下圖(右右)為該為該 晶胞晶胞 的的 簡化圖，請分析一個簡化圖，請分析一個CO2晶胞中含有多少個晶胞中含有多少個CO2分子？分子？ 最最 近近的的CO2有多少個？有多少個？1分子晶體的性質(zhì)與分子間作用力強弱相關(guān)。由于分子分子晶體的性質(zhì)與分子間作用力強弱相關(guān)。由于分子 間間作用力一般很弱作用力一般很弱,因而分子晶體具有硬度小，熔、沸點低因而分子晶體具有硬度小，熔、沸點低 ,易易揮發(fā)，不導(dǎo)電等特點。晶體的熔、沸點越高表揮發(fā)，不導(dǎo)電等特點。晶體的熔、沸點越高表 明分子明分子 間間 作作用力越大。用力越大。2分子汽化時，只破壞分子間作用力，不破壞分子內(nèi)的分子汽化時，只破壞分子間作用力，不破壞分子內(nèi)的 共共價鍵。價鍵。2根據(jù)下表給出的幾種物質(zhì)的熔、沸點數(shù)據(jù)，判斷下列有關(guān)根據(jù)下表給出的幾種物質(zhì)的熔、沸點數(shù)據(jù)，判斷下列有關(guān)說法中錯誤的是說法中錯誤的是()A.SiCl4是分子晶體是分子晶體B單質(zhì)單質(zhì)B可能是原子晶體可能是原子晶體CAlCl3不能升華不能升華DNaCl的鍵的強度比的鍵的強度比MgCl2大大NaClMgCl2AlCl3SiCl4單質(zhì)單質(zhì)B熔點熔點/810710180682 300沸點沸點/1 4651 418160572 500解析：選解析：選C。由表中所給熔、沸點數(shù)據(jù)可知。由表中所給熔、沸點數(shù)據(jù)可知SiCl4最低，最低， 應(yīng)應(yīng) 為為分子晶體；單質(zhì)分子晶體；單質(zhì)B的熔、沸點最高，因此為原子晶體；的熔、沸點最高，因此為原子晶體；AlCl3的沸點低于熔點，故可升華的沸點低于熔點，故可升華;NaCl的熔點高于的熔點高于MgCl2的的 熔熔 點點,表明表明NaCl鍵鍵 斷斷 裂裂 較較MgCl難，難， 所以所以 Na Cl的鍵的鍵 強強 度度 比比MgCl2大。大。 在下列各物質(zhì)中，屬于分子晶體且分子間存在范德華在下列各物質(zhì)中，屬于分子晶體且分子間存在范德華力和氫鍵，分子內(nèi)只含極性共價鍵的是力和氫鍵，分子內(nèi)只含極性共價鍵的是()ACO2 BH2OCHCl DNH4Cl 思路點撥思路點撥這是一類歸屬性選擇題，重要的是審這是一類歸屬性選擇題，重要的是審 題中題中 對對 各各物質(zhì)、各條件仔細(xì)辨別，不能漏掉有關(guān)條件。如本題第一物質(zhì)、各條件仔細(xì)辨別，不能漏掉有關(guān)條件。如本題第一 個個條件是條件是“屬于分子晶體屬于分子晶體”，選項物質(zhì)中，選項物質(zhì)中NH4Cl不符；第二個不符；第二個 條條件是件是“分子間存在范德華力和氫鍵分子間存在范德華力和氫鍵”，范德華力都存在，關(guān)，范德華力都存在，關(guān) 鍵鍵是氫鍵，只有是氫鍵，只有B項項H2O符合。最后條件是符合。最后條件是“分子內(nèi)只含極性分子內(nèi)只含極性 共共價鍵價鍵”，H2O符合。符合。分子間作用力分子間作用力答案答案B規(guī)律方法規(guī)律方法只有分子晶體才存在分子，分子晶體中肯定只有分子晶體才存在分子，分子晶體中肯定 存存在范德華力，氫鍵存在于在范德華力，氫鍵存在于N、O、F等電負(fù)性較大的原子與等電負(fù)性較大的原子與H原子之間。原子之間。 如圖為某晶體中分子間形成氫鍵的結(jié)構(gòu)模型，大球如圖為某晶體中分子間形成氫鍵的結(jié)構(gòu)模型，大球代表代表O，小球代表，小球代表H。下列有關(guān)說法中正確的是。下列有關(guān)說法中正確的是()A該晶體具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以該晶體具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，所以不是分子晶體不是分子晶體B1 mol該晶體中含有該晶體中含有46.021023個氫鍵個氫鍵C該晶體受熱融化時，分子之間的該晶體受熱融化時，分子之間的空隙將增大空隙將增大D該晶體中每個分子與另外四個分子形成四面體結(jié)構(gòu)該晶體中每個分子與另外四個分子形成四面體結(jié)構(gòu) 分子晶體分子晶體思路點撥思路點撥一般分子晶體和原子晶體均是由非金一般分子晶體和原子晶體均是由非金 屬元屬元 素素 組組成的成的,但是兩者的性質(zhì)卻截然不同但是兩者的性質(zhì)卻截然不同,如熔、沸點，硬度等。不含如熔、沸點，硬度等。不含有氫鍵的分子晶體有氫鍵的分子晶體,其范德華力是沒有方向性的其范德華力是沒有方向性的,故結(jié)故結(jié) 構(gòu)構(gòu) 較為較為緊密是由于氫鍵有方向性，此題中的冰結(jié)構(gòu)為空間四緊密是由于氫鍵有方向性，此題中的冰結(jié)構(gòu)為空間四 面面 體體,貌似原子晶體，所以判斷兩者不能僅從結(jié)構(gòu)上看。貌似原子晶體，所以判斷兩者不能僅從結(jié)構(gòu)上看。解析解析由圖可知該晶體是冰由圖可知該晶體是冰(H2O)，屬于分子晶體。晶體，屬于分子晶體。晶體 中中每個水分子與另外每個水分子與另外4個水分子形成個水分子形成4個氫鍵，即個氫鍵，即1 mol晶體冰中晶體冰中含有含有2 mol氫鍵，也就是氫鍵，也就是26.021023個氫鍵。盡管氫鍵比共個氫鍵。盡管氫鍵比共價鍵弱得多，不屬于化學(xué)鍵，卻和共價鍵一樣具有方向性價鍵弱得多，不屬于化學(xué)鍵，卻和共價鍵一樣具有方向性,從從而而1個水分子與另外個水分子與另外4個水分子形成了四面體結(jié)構(gòu)。這種結(jié)個水分子形成了四面體結(jié)構(gòu)。這種結(jié) 構(gòu)構(gòu)存在較大的空隙，空間利用率不高，當(dāng)晶體受熱熔化時，存在較大的空隙，空間利用率不高，當(dāng)晶體受熱熔化時， 熱熱運動使冰的結(jié)構(gòu)解體，水分子間的空隙變小，密度增大。運動使冰的結(jié)構(gòu)解體，水分子間的空隙變小，密度增大。答案答案D規(guī)律方法規(guī)律方法分子晶體中分子間以范德華力相結(jié)合，分子晶體中分子間以范德華力相結(jié)合， 其其 作作 用用力很弱，如加熱可以破壞范德華力，故分子晶體一般具有力很弱，如加熱可以破壞范德華力，故分子晶體一般具有 較較低的熔、沸點。再如給分子晶體一定的作用力，分子晶體低的熔、沸點。再如給分子晶體一定的作用力，分子晶體 會會被擊碎，從而也說明了范德華力作用力很小，易被破壞，被擊碎，從而也說明了范德華力作用力很小，易被破壞， 分分子晶體的硬度一般也較小。子晶體的硬度一般也較小。