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第四单元分子间作用力分子晶体1．了解范德华力的类型，把握范德华力大小与物质物理性质之间的辩证关系。2．初步认识影响范德华力的主要因素，学会辩证的质量分析法。3．理解氢键的本质，能分析氢键的强弱，认识氢键的重要性。4．加深对分子晶体有关知识的认识和应用。范德华力与氢键一、范德华力1．共价分子之间存在着某种作用力，能够把它们的分子聚集在一起，这种作用力叫做分子间作用力，其实质是一种静电作用，比化学键弱得多，范德华力和氢键是两种常见的分子间作用力。2．范德华力是一种普遍存在于固体、液体和气体中分子之间的作用力，没有饱和性和方向性。3．对于组成与结构相似的分子，其范德华力一般随相对分子质量的增大而增大，对应物质的熔、沸点也逐渐升高。二、氢键的形成1．一个水分子中相对显正电性的氢原子，能与另一个水分子中相对显负电性的氧原子的孤电子对接近并产生相互作用，这种相互作用叫做氢键。氢键比化学键弱，但比范德华力强。氢键通常用X—H…Y表示，其中X和Y表示电负性大而原子半径小的非金属原子，如氟、氧、氮等。2．氢键具有方向性和饱和性。3．分子间氢键使物质的熔、沸点升高，溶解度增大，而分子内氢键使物质的熔、沸点降低。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)分子间作用力是分子间相互作用力的总称。()(2)分子间氢键的形成使物质的熔、沸点升高，分子内氢键使物质的熔、沸点降低。()(3)氢键属于分子间作用力。()(4)氢键是一种特殊的化学键，它广泛存在于自然界中。()(5)HF的沸点较高，是因为H—F键的键能很大。()答案：(1)√(2)√(3)√(4)×(5)×2．下列叙述正确的是()A．F2、Cl2、Br2、I2单质的熔点依次升高，与分子间作用力大小有关B．H2S的相对分子质量比H2O的大，其沸点比水的高C．稀有气体的化学性质比较稳定，是因为其键能很大D．干冰汽化时破坏了共价键解析：选A。A项，从F2→I2，相对分子质量增大，分子间作用力增大，熔、沸点升高；B项，H2O分子之间有氢键，其沸点高于H2S；C项，稀有气体分子为单原子分子，分子内无化学键，其化学性质稳定是因为原子的最外层为8电子稳定结构(He为2个)；D项，干冰汽化破坏的是范德华力，并未破坏共价键。3．固体乙醇晶体中不存在的作用力是()A．极性键B．非极性键C．离子键D．氢键解析：选C。固体乙醇晶体是乙醇分子通过分子间作用力结合的，在乙醇分子里有C—C之间的非极性键，C—H、C—O、O—H之间的极性键，在分子之间还有O和H原子产生的氢键，没有离子键。1．范德华力对物质性质的影响(1)对物质熔、沸点的影响①通常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、沸点通常越高。如熔、沸点：F2＜Cl2＜Br2＜I2；CF4＜CCl4＜CBr4＜CI4。②分子组成相同的物质(即互为同分异构体)，分子对称性越强，范德华力越小，物质的沸点通常越低。如沸点：对二甲苯＜间二甲苯＜邻二甲苯。③相对分子质量相近的物质，分子的极性越小，范德华力越小，物质的熔、沸点通常越低。如熔、沸点：N2＜CO。(2)对物质溶解性的影响溶质分子与溶剂分子间的范德华力越大，则溶质分子的溶解度越大。如I2、Br2与苯分子间的范德华力较大，故I2、Br2易溶于苯中，而水与苯分子间的范德华力很小，故水很难溶于苯中。范德华力只影响物质的物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质。2．氢键对物质性质的影响(1)氢键对物质熔、沸点的影响①分子间存在氢键时，物质在熔化或汽化时，除破坏普通的分子间作用力外，还需要破坏分子间的氢键，消耗更多的能量，所以存在着分子间氢键的物质一般具有较高的熔点和沸点。例如：ⅤA～ⅦA族元素的氢化物中，NH3、H2O和HF的熔、沸点比同主族相邻元素的氢化物的熔、沸点高，这种反常现象是由于它们各自的分子间形成了氢键，如图所示。②互为同分异构体的物质，能形成分子内氢键的，其熔、沸点比能形成分子间氢键的物质的低。如邻羟基苯甲醛能形成分子内氢键，而对羟基苯甲醛能形成分子间氢键，当对羟基苯甲醛熔化时，需要较多的能量克服分子间氢键，所以对羟基苯甲醛的熔、沸点高于邻羟基苯甲醛的。(2)氢键对物质溶解度的影响如果溶质与溶剂之间能形成氢键，则溶解度增大。例如：由于氨分子与水分子间能形成氢键，且都是极性分子，所以NH3极易溶于水。低级的醇、醛、酮等可溶于水，都与它们的分子能与水分子形成氢键有关。(3)氢键的存在引起密度的变化由于水分子之间的氢键，水结冰时，体积变大，密度变小。冰融化成水时，体积减小，密度变大。根据下列表1和表2数据，回答问题：表1ⅥA、ⅦA族氢化物沸点化合物沸点/℃化合物沸点/℃H2O100HF19．5H2S－60．7HCl－84H2Se－42HBr－67．0H2Te－1．8HI－35．4表2常见物质的沸点结构简式分子式相对分子质量沸点/℃①H—OHH2O18100②CH3OH(甲醇)CH4O3264③CH3CH2OH(乙醇)C2H6O4678④CH3COOH(乙酸)C2H4O260118⑤CH3COCH3(丙酮)C3H6O5856⑥CH3CH2CH2OH(丙醇)C3H8O6097⑦CH3CH2OCH3(甲乙醚)C3H8O6011(1)根据表1数据，同主族元素简单氢化物沸点高低的规律是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)根据表2沸点数据找规律，由②③⑥得出：________________________________________________________________________________________________________________________________________________；由①④⑥得出：_________________________________________________________。[解析](1)水、氟化氢分子间存在氢键，沸点出现“反常”，因此同主族元素简单氢化物沸点高低与氢键和相对分子质量有关。(2)表2中规律仍然要从氢键、相对分子质量等因素变化得出。[答案](1)同主族元素简单氢化物沸点随相对分子质量增大而升高，如果含氢键，该氢化物沸点最高(2)组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，沸点越高分子间存在氢键，会使其沸点升高，分子极性越大，氢键越强，沸点越高(1)下列物质变化，只与范德华力有关的是________。A．干冰熔化B．乙酸汽化C．乙醇与丙酮混溶D．CHONCH3CH3溶于水E．碘溶于四氯化碳F．石英熔融(2)下图是晶体碘的晶胞结构，回答下列问题：①碘晶体属于________晶体，碘升华克服的作用力是________。②该晶胞中含有________个这种微粒。解析：(1)A、E只与范德华力有关，B、C、D还与氢键有关，F破坏了共价键。答案：(1)AE(2)①分子分子间作用力②4范德华力的概念及其对物质性质的影响1．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的化学键B．范德华力与化学键的区别是作用力的强弱问题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，故破坏分子间的范德华力不需要消耗能量解析：选B。范德华力的实质也是一种电性作用，但范德华力是分子间较弱的作用力，不是化学键，A错误；化学键是微粒间的强烈的相互作用，范德华力是分子间较弱的作用力，B正确；若分子间的距离足够远，则分子间没有范德华力，C错误；虽然范德华力非常微弱，但破坏它时也要消耗能量，D错误。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的物质的熔、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．范德华力仅影响物质的部分物理性质解析：选D。范德华力是一种分子间作用力，因此范德华力不会影响物质的化学性质，只影响物质的部分物理性质。氢键的概念及其对物质性质的影响3．下列物质的结构或性质与氢键无关的是()A．乙醚的沸点B．乙醇在水中的溶解度C．水结冰时体积膨胀、密度减小D．DNA的双螺旋结构解析：选A。A．乙醚分子间不存在氢键，乙醚的沸点与氢键无关；B．乙醇和水分子间能形成氢键，乙醇在水中的溶解度与氢键有关；C．水结冰时，水分子以氢键互相联结成晶体，从而使冰的密度比水小，与氢键有关；D．DNA的双螺旋结构涉及碱基配对，与氢键有关。4．短周期的5种非金属主族元素，其中A、B、C的外围电子排布可表示为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。请回答下列问题：(1)由A、B、C、E四种元素中的两种元素可形成多种分子，分子①BC2、②BA4、③A2C2、④BE4中，含有非极性共价键的是________(填序号)。(2)C的氢化物比下一周期同主族元素的氢化物沸点要高，其原因是________________________________________________________________________。(3)B、C两元素都能和A元素组成常见的溶剂，其分子式分别为________、________。(4)BA4、BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为____________________(用化学式表示)。解析：由s轨道最多可容纳2个电子且5种元素都为非金属元素可得：a＝1，b＝c＝2，即A为H，B为C，C为O。由D与B同主族，且为短周期非金属元素得D为Si；由E在C的下一周期且E为同周期中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中含有O—O非极性键，其他均为极性键。(2)C的氢化物为H2O，H2O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。(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，故它们的沸点从高到低的顺序为SiCl4＞CCl4＞CH4。答案：(1)③(2)H2O分子间形成氢键(3)C6H6H2O(4)SiCl4＞CCl4＞CH4分子晶体1．分子通过分子间作用力构成的固态物质叫做分子晶体。2．分子晶体一般硬度较小，熔、沸点较低。3．多数非金属单质、非金属元素组成的无机化合物以及绝大多数有机化合物形成的晶体都属于分子晶体。1．判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。(1)分子晶体中，一定存在共价键和分子间作用力。()(2)酸性氧化物都属于分子晶体。()(3)分子晶体熔化时一定会破坏范德华力，有些分子晶体还会破坏氢键。()(4)有些分子晶体的水溶液能导电。()(5)分子晶体的熔、沸点越高，分子晶体中共价键的键能越大。()(6)因水分子间存在着比分子间作用力更强的作用力——氢键，故水分子较稳定。()答案：(1)×(2)×(3)√(4)√(5)×(6)×2．下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是()A．NH3、P4、C10H8B．PCl3、CO2、H2SO4C．SO2、SiO2、P2O5D．CCl4、H2O、Na2O2解析：选B。A中，P4(白磷)为单质，不是化合物；C中，SiO2为原子晶体；D中，Na2O2是离子晶体，不是分子晶体。3．支持固态氨是分子晶体的事实是()A．氮原子不能形成阳离子B．铵根离子不能单独存在C．常温下氨是气态物质D．氨极易溶于水解析：选C。分子晶体的熔点和沸点一般比较低，常温下有可能是气态，而其他晶体常温下不可能是气态。注意D不能选，因为离子晶体也有可能极易溶于水。1．分子晶体的物理性质(1)分子晶