化学 第2章 第4节 分子间作用力与物质性质精品课件 鲁科版选修《物质结构与性质》

三、氢键与物质性质
概念
氢原子与电负性很强的原子充分靠近 时，产生__静__电__相__互__作__用____和一定程 度的轨道重叠作用
表达方式 用__X__—__H_…__Y____表示
形成条件
氢原子两边的X原子和Y原子所属元 素通常具有很强的电负性和很小的 ____原__子__半__径______
b．分子内氢键的形成使物质的熔点、沸点降 低，如邻羟基苯甲醛的熔点、沸点比对羟基 苯甲醛的熔点、沸点低。 ②对溶解度的影响。 在极性溶剂里，如果溶质分子与溶剂分子间 可以形成氢键，则溶质的溶解性增大。例 如，乙醇和水能以任意比互溶。
③对水的密度的影响。 绝大多数物质固态时的密度大于液态时的密 度，但是在0 ℃附近的水的密度却是液态的 大于固态的。水的这一反常现象也可用氢键 解释。 ④对物质的酸性等也有一定的影响。
题型探究技法归纳
对分子间作用力的理解
例1 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 【思路点拨】本题的关键是：(1)氢键与化学 键、范德华力的区别；(2)氢键形成的条件。 【解析】 水和乙醇分子间可形成氢键，所 以二者可互溶；氨分子间易形成氢键，所以 氨易液化；液态HF分子间存在氢键，故有时 写成(HF)n；只有C不存在氢键。 【答案】 C
第4节 分子间作用力与物质性质
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1. 结合实例说明化学键和分子间作用力的区 别。 2．了解分子间作用力对物质的状态等方面的 影响。 3．了解含有氢键的物质，知道氢键的存在对 物质性质的影响。
新知初探自学导引
自主学习
一、分子间作用力
1.概念 分子间存在的一类弱的___相__互__作__用__力___。
【解析】根据范德华力的知识，相对分子质 量越大，物质的熔、沸点越高。4条折线中有 3条反常，这说明有氢键的影响，氨气、水、 氟化氢出现熔、沸点升高。正常曲线中的a 物质只能是ⅣA族元素形成的氢化物。 【答案】 D
【规律方法】 (1)组成与结构相似的物质， 相对分子质量越大，溶、沸点越高，如熔、 沸点：O2>N2，HI>HBr>HCl。 (2)组成和结构不相似的物质,分子极性越 大,其熔、沸点越高，如熔、沸点：CO>N2。 (3)在同分异构体中,一般来说,支链数越多, 熔、沸点越低，如沸点：正戊烷>异戊烷>新 戊烷；同分异构体的芳香烃及其衍生物，其 熔、沸点高低顺序是邻>间>对。
热点示例思维拓展
氢键及其对物质性质的影响 (1)形成条件。 ①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。 ②要有一个电负性很大，含有孤电子对并带 有部分负电荷的原子Y，如H2O中的氧原 子。
③X和Y的原子半径要小，这样空间位阻较 小。 一般来说能形成氢键的元素为N、O、F。 (2)氢键的存在。 ①含H—O、N—H、H—F键的物质。 ②有机化合物中的醇类和羧酸类等物质。 (3)氢键的类型。
三氢键与物质性质概念氢原子与电负性很强的原子充分靠近时产生和一定程度的轨道重叠作用表达方式用表示形成条件氢原子两边的x原子和y原子所属元素通常具有很强的电负性和很小的静电相互作用xh?y原子半径特征氢键的作用大于范德华力但比化学键的键能对物质性质的影响主要表现为物质的熔点和沸点对物质电离溶解等也产生影响分类氢键有和分子间氢键小小升高分子内氢键想一想3
D．氢键是一种特殊的化学键，它广泛存在 于自然界中 解析:选D. 分子间作用力是分子间相互作用力 的总称，它包括氢键与范德华力，它的作用 弱于化学键，不是化学键，存在需要满足一 定的条件，对物质熔点、沸点等有影响。
分子间作用力对物质性质的 影响
探究导引 分子间作用力主要对物质的哪些性质有影 响？ 提示：主要是对物质的熔点、沸点、电离、 溶解性等物理性质产生影响。
即时应用 2.下列物质的变化，破坏的主要是氢键的 是( ) A．碘单质的升华 B．氯化钠溶于水 C．氯化铵受热分解 D．将水加热变为水蒸气
解析：选D。要解答本题，首先要找出哪些 物质中存在着氢键。很显然，只有某些分子 间存在氢键。水由液态变为气态，除了破坏 范德华力外，还要破坏氢键，而且主要是破 坏氢键。
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：选D。范德华力和氢键是影响物质物 理性质的重要因素。
3.范德华力为a kJ·mol－1，化学键为 b kJ·mol－1，氢键为c kJ·mol－1，则a、b、c 的大小关系是( ) A．b>c>a B．b>a>c C．c>b>a D．a>b>c 解析：选A。化学键键能最大，氢键的作用 远小于化学键键能，却大于范德华力。
在水中溶解度就比较小。如NH3极易溶于 水，甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与水混 溶，就是因为它们与水形成了分子间氢键的 原因。 (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；DNA的双螺旋结构 等。
特别提醒 判断物质的性质受何种作用力影响，首先要 弄清该性质是物理性质还是化学性质，然后 找出其影响因素。同时也要能根据作用力的 强弱分析物质性质的变化规律。如键能越 大，键长越短，键能越强，化学性质越稳 定；相对分子质量越大，分子间作用力越 强，熔、沸点越高。
自主体验
1.关于氢键的下列说法中正确的是( ) A．每个水分子中含有两个氢键 B．在水蒸气、水和冰中都含有氢键 C．分子间形成氢键能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:选C. 在固态或液态分子间存在氢键，且 水分子能形成4个氢键；氢键只影响物质的物 理性质。 2.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物质熔点、 沸点高低的惟一因素 B．范德华力与物质的性质没有必然的联系
要点突破讲练互动
范德华力、氢键与共价键的 区别
探究导引1
试用所学过的有关知识解释为什么H2O的沸 点比H2S高？
提示：H2O与H2S结构相似， M(H2O)<M(H2S)，但沸点H2O比H2S高，由 于H2O分子之间存在氢键，而H2S分子间仅存 在范德华力，氢键能量大于范德华力能量， 故H2O沸点比H2S高。
2.分类
范德华力
氢键
想一想 1．水分解与水的三态变化相同吗？ 提示：不相同。水分解是破坏的化学键，而 水的三态变化则是分子间作用力的改变。
二、范德华力与物质性质
概念 实质
固态和液态分子之间普遍存在的一种 ___相__互__作__用___力__
范德华力的实质是___电__性_____作用，无 饱和性和____无__方__向__性___
①某些氢化物分子存在氢键，如H2O、NH3、 HF等，会比同族氢化物沸点反常高，如 H2O>H2Te>H2Se>H2S。 ②当氢键存在于分子内时，它对物质性质的 影响与分子间氢键对物质性质产生的影响是 不同的。邻羟基苯甲醛的氢键存在于分子内 部，对羟基苯甲醛存在分子间氢键，
因此对羟基苯甲醛的熔点、沸点分别比邻羟 基苯甲醛的熔点、沸点高。 (2)对物质密度的影响 氢键的存在，会使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，
要点归纳 1.范德华力对物质性质的影响 (1)对物质熔、沸点的影响 一般说来，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、沸点通常越高。如熔、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(0.049 cm3·L－1)比氮气在水中的溶解度 (0.024 cm3·L－1)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。 2.氢键对物质性质的影响 (1)对物质熔、沸点的影响
一般来说，结构和组成相似的物质，随
影响范德 华力的因素
着__相__对__分__子__质__量___的增加，范德华力逐
渐增强
范德华力与 范德华力主要影响物质的__熔__点_____、沸 物质的性质 点等物理性质
想一想 2.对于F2、Cl2、Br2和I2四种物质，为什么通 常状况下它们的状态不同？ 提示：由F2→I2状态依次为气体、气体、液 体和固体，由于它们的组成与结构相似，由 F2→I2相对分子质量增加，范德华力逐渐增 强，故它们状态不同。
分子间作用力与物质的性质
例2 下图中每条折线表示周期表ⅣA～ⅦA 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 ()A．H2S源自B．HClC．PH3
D．SiH4
【思路点拨】 解决此题的关键要注意两
点：(1)是弄清物质的组成与结构特点；(2)
是分析微粒间的作用力种类。
探究导引2 所有物质的微粒之间均存在范德华力，这种 说法对吗？为什么？ 提示：不对。范德华力只存在于分子之间， 并且物质的状态为液态和固态。气态物质的 分子之间不存在范德华力，不存在分子的物 质不存在范德华力。
要点归纳
即时应用 1.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，包括氢键与范德华力 B．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、电离等也都有影 响 C．范德华力与氢键可同时存在于分子之间
特征
氢键的作用大于范德华力，但比化学 键的键能____小____
主要表现为物质的熔点和沸点 对物质性
___升__高_____，对物质电离、溶解等也 质的影响
产生影响
分类
氢键有__分__子__内__氢__键___和分子间氢键
想一想 3.能形成氢键的物质中一定存在氢键吗？ 提示：不一定。氢键的存在与物质的状态有 关，如固态、液态的水分子间存在氢键，气 体水分子间则不存在氢键。
尽管人们将氢键归结为一种分子间作用力， 但是氢键既可以存在于分子之间，也可以存 在于分子内部的原子团之间。 如邻羟基苯甲醛分子内的羟基与醛基之间存 在氢键，对羟基苯甲醛存在分子间氢键(如 图)。
(4)氢键对物质性质的影响。 ①对熔点、沸点的影响。 a．分子间氢键的形成使物质的熔点、沸点升 高，因为要使液体汽化，必须破坏大部分分 子间的氢键，这需要较多的能量；要使晶体 熔化，也要破坏一部分分子间的氢键。所 以，存在分子间氢键的化合物的熔点、沸点 要比没有氢键的同类化合物高。