高中化學(xué)-24-分子間作用力與物質(zhì)性質(zhì)課件-魯科版選修3

高中化學(xué)-24-分子間作用力與物質(zhì)性質(zhì)課件-魯科版選修31一二一、范德華力與物質(zhì)性質(zhì)1.范德華力(van

der

Waals

force)是分子之間普遍存在的一種相互作用力,它使得許多物質(zhì)能以一定的凝聚態(tài)(固態(tài)和液態(tài))存在。范德華力的作用能通常比化學(xué)鍵的鍵能小得多,化學(xué)鍵的鍵能一般為100~600kJ·mol-1,而范德華力的作用能一般只有2~20kJ·mol-1。一二一、范德華力與物質(zhì)性質(zhì)2一二2.范德華力對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)分子間作用力比化學(xué)鍵弱得多,它主要影響物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等物理性質(zhì),而化學(xué)鍵主要影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)。鹵素單質(zhì)F2、Cl2、Br2、I2的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)依次升高,是因?yàn)樗鼈兊姆兜氯A力逐漸增強(qiáng)。在常溫、常壓下,氟單質(zhì)和氯單質(zhì)為氣體,溴單質(zhì)為液體,碘單質(zhì)為固體。事實(shí)表明,范德華力越強(qiáng),物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)越高。一般來說,結(jié)構(gòu)和組成相似的物質(zhì),隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增加,范德華力逐漸增強(qiáng)。(2)分子間作用力的范圍很小,即分子充分接近(如固體和液體)時(shí)才有相互間的作用力,可見,分子間作用力是一種短程作用力?？朔兜氯A力所需的能量不足以破壞化學(xué)鍵。例如,干冰的狀態(tài)發(fā)生改變時(shí),僅僅是二氧化碳分子之間的作用力改變了,其內(nèi)部的碳氧共價(jià)鍵依然不變。一二2.范德華力對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響3一二二、氫鍵與物質(zhì)性質(zhì)1.氫鍵在水分子中,氫原子以共價(jià)鍵與氧原子結(jié)合。氧元素的電負(fù)性很強(qiáng),氧原子強(qiáng)烈吸引共用電子對(duì)使之偏向自己,從而使自身帶有部分負(fù)電荷,同時(shí)使氫原子帶有部分正電荷,就好像使氫原子核“裸露”出來一樣。當(dāng)一個(gè)水分子中的這種氫原子和另一個(gè)分子中的氧原子接近時(shí),原子核“裸露”的氫原子允許帶有部分負(fù)電荷的氧原子充分接近它,并產(chǎn)生靜電相互作用和一定程度的軌道重疊作用,這種作用就是氫鍵。通常用X—H…Y表示氫鍵,其中X—H表示氫原子和X原子以共價(jià)鍵相結(jié)合。氫鍵的鍵長是指X和Y間的距離,氫鍵的鍵能是指X—H…Y分解為X—H和Y所需要的能量。一二二、氫鍵與物質(zhì)性質(zhì)4一二(1)氫鍵不是化學(xué)鍵,屬分子間作用力的范疇。除NH3、H2O、HF外,與它們同主族的元素的其他氣態(tài)氫化物的沸點(diǎn)仍遵循相對(duì)分子質(zhì)量增大,范德華力增大的規(guī)律。(2)H2O、HF、NH3的分子之間既存在范德華力,又存在氫鍵。因此,冰融化或水汽化不僅要破壞范德華力,還必須提供額外的能量破壞分子間氫鍵。2.氫鍵形成的條件在用X—H…Y表示的氫鍵中,氫原子位于其間是氫鍵形成的最重要的條件。同時(shí),氫原子兩邊的X原子和Y原子所屬元素具有很強(qiáng)的電負(fù)性、很小的原子半徑是氫鍵形成的另一個(gè)條件?；蛘哒fX原子和Y原子具有強(qiáng)烈吸引電子的作用,氫鍵才能形成。這類原子應(yīng)該是位于元素周期表的右上角元素的原子,主要是氮原子、氧原子和氟原子。一二(1)氫鍵不是化學(xué)鍵,屬分子間作用力的范疇。除NH3、H5一二3.氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響(1)影響因素:氫鍵的作用能一般不超過40kJ·mol-1,比化學(xué)鍵的鍵能小得多,比范德華力的作用能大一些。氫鍵的形成賦予物質(zhì)一些特殊的性質(zhì),主要表現(xiàn)為物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)升高。另外,氫鍵對(duì)物質(zhì)的電離、溶解等過程也產(chǎn)生影響。

如NH3極易溶解于水,主要是由于氨分子和水分子之間形成了氫鍵,彼此互相締合,因而加大溶解。冰的硬度比一般固體共價(jià)化合物的硬度大,就是因?yàn)楸杏袣滏I的緣故。氫鍵的存在使物質(zhì)的溶解性增大。(2)原因:分子間存在著氫鍵時(shí),破壞分子間的氫鍵,消耗更多的能量,所以存在氫鍵的物質(zhì)一般具有較高的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)。一二3.氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響6探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測探究一

范德華力與物質(zhì)性質(zhì)探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測探究一范德華力與物質(zhì)性7探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測1.鹵族元素單質(zhì)熔、沸點(diǎn)發(fā)生這樣變化的原因是什么?提示：組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì),相對(duì)分子質(zhì)量越大,分子間作用力越大,克服分子間作用力使物質(zhì)熔化和汽化就需要更多的能量,熔、沸點(diǎn)越高。2.I2單質(zhì)中存在幾種作用力?當(dāng)I2發(fā)生三態(tài)變化時(shí)破壞的是什么作用力?提示：I2單質(zhì)中I2分子內(nèi)有I—I共價(jià)鍵,I2分子間有范德華力。當(dāng)I2發(fā)生三態(tài)變化時(shí),由于I2分子間的范德華力比I—I共價(jià)鍵弱得多,因此克服范德華力所需的能量不足以破壞I—I共價(jià)鍵,僅僅是克服了I2分子之間的作用力,I—I共價(jià)鍵依然不變。探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測1.鹵族元素單質(zhì)熔、沸點(diǎn)8探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測范德華力(1)影響范德華力的因素。主要包括相對(duì)分子質(zhì)量的大小、分子的空間構(gòu)型以及分子中電荷分布是否均勻等。對(duì)組成和結(jié)構(gòu)相似的分子,其范德華力一般隨著相對(duì)分子質(zhì)量和極性的增大而增大。(2)范德華力對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。①對(duì)物質(zhì)熔點(diǎn)、沸點(diǎn)的影響。一般說來,分子間作用力越大,物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)越高。具體如下:探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測范德華力9探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測a.組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì),相對(duì)分子質(zhì)量越大,分子間作用力越大,物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)通常越高。如熔點(diǎn)、沸點(diǎn):F2<Cl2<Br2<I2;CF4<CCl4<CBr4<CI4。b.分子組成相同的物質(zhì)(即互為同分異構(gòu)體),分子對(duì)稱性越好,分子間作用力越小,物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)通常越低。如熔點(diǎn)、沸點(diǎn):新戊烷<異戊烷<正戊烷;對(duì)二甲苯<間二甲苯<鄰二甲苯。c.相對(duì)分子質(zhì)量相近的物質(zhì),分子的極性越小,分子間作用力越小,物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)通常越低。如熔點(diǎn)、沸點(diǎn):N2<CO。探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測a.組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)10探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測②對(duì)物質(zhì)溶解性的影響。如:在293K、101kPa時(shí),氧氣在100g水中的溶解度比氮?dú)庠?00g水中的溶解度大,就是因?yàn)镺2與水分子之間的作用力比N2與水分子之間的作用力大所導(dǎo)致的。注意:必須是由分子構(gòu)成的物質(zhì)內(nèi)的分子之間才有分子間作用力:a.在由分子構(gòu)成的物質(zhì)中,分子與分子之間存在著分子間作用力,而在分子內(nèi)部的成鍵原子之間存在共價(jià)鍵。b.離子化合物中不存在分子間作用力。c.金剛石、單質(zhì)硅、二氧化硅等由原子通過共價(jià)鍵相結(jié)合構(gòu)成的物質(zhì)中,鋁、銅、鐵等金屬單質(zhì)中,均不存在分子間作用力。d.稀有氣體是由分子構(gòu)成的物質(zhì),但其分子是單原子分子,所以其原子(實(shí)為分子)間的作用力是分子間作用力。探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測②對(duì)物質(zhì)溶解性的影響。11探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測【例題1】

在下列幾組氣體中,試分析判斷哪種氣體更易液化。①Cl2、N2

②SiH4、CH4

③SO2、CO2

④鄰二甲苯、對(duì)二甲苯⑤甲烷、乙烷⑥正丁烷、異丁烷解析：①②⑤三組氣體中的分子均為組成結(jié)構(gòu)相似的分子,只要從相對(duì)分子質(zhì)量的大小就可以判斷更易液化的氣體分別是各組氣體中相對(duì)分子質(zhì)量較大的分子,即①Cl2、②SiH4、⑤乙烷。③組中SO2的相對(duì)分子質(zhì)量大于CO2的相對(duì)分子質(zhì)量,并且SO2是極性分子,所以SO2分子間的范德華力大于CO2分子間的范德華力,故SO2易液化。④組中的鄰二甲苯、對(duì)二甲苯的相對(duì)分子質(zhì)量相等,鄰二甲苯是極性分子,對(duì)二甲苯是非極性分子,所以鄰二甲苯分子間的范德華力大于對(duì)二甲苯分子間的范德華力,故鄰二甲苯易液化。⑥組中正丁烷、異丁烷是同分異構(gòu)體,異丁烷分子含有支鏈,使分子間接觸面積減小,分子間的范德華力減小,所以正丁烷分子更易液化。探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測【例題1】在下列幾組氣12探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測答案：①Cl2

②SiH4

③SO2

④鄰二甲苯⑤乙烷⑥丁烷方法技巧一般來說,組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì),范德華力的大小可從相對(duì)分子質(zhì)量的大小進(jìn)行比較,隨著相對(duì)分子質(zhì)量的增大,范德華力增大。在分子體積大小相近、相對(duì)分子質(zhì)量相等或相近的情況下,范德華力往往隨著分子極性的增強(qiáng)而增強(qiáng)。在相對(duì)分子質(zhì)量相等或相近的情況下,分子之間的接觸面積越大,范德華力越強(qiáng)。探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測答案：①Cl2②SiH13探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測變式訓(xùn)練1NCl3是一種淡黃色油狀液體,已知其分子具有三角錐形結(jié)構(gòu),下列對(duì)NCl3的有關(guān)描述正確的是()A.它是一種非極性分子B.分子中存在非極性共價(jià)鍵C.它的沸點(diǎn)比PCl3的低D.因N—Cl鍵的鍵能大,所以NCl3沸點(diǎn)高解析：NCl3分子具有三角錐形結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)不對(duì)稱,它是由N—Cl極性鍵構(gòu)成的極性分子。NCl3與PCl3組成、結(jié)構(gòu)相似,因相對(duì)分子質(zhì)量:NCl3<PCl3,故NCl3的沸點(diǎn)比PCl3的低。由分子構(gòu)成的物質(zhì),鍵能的大小影響分子的穩(wěn)定性,而分子間作用力的大小影響其熔點(diǎn)、沸點(diǎn)的高低。答案：C探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測變式訓(xùn)練1NCl3是一種14探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測探究二

氫鍵與物質(zhì)性質(zhì)尿素(60)、醋酸(60)、硝酸(63)是相對(duì)分子質(zhì)量相近的三種分子,但這三種物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)相差較大。尿素熔點(diǎn)在200℃以上,常溫下是固體;醋酸的熔點(diǎn)為16.6℃,在溫度低于16.6℃時(shí)即凝結(jié)成冰狀的固體;硝酸的熔點(diǎn)為-41.59℃,常溫下硝酸是一種具有揮發(fā)性的液體。探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測探究二氫鍵與物質(zhì)性質(zhì)15探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測請(qǐng)根據(jù)以下問題與同學(xué)交流討論造成這三種物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)相差較大的可能原因。(1)以上三種物質(zhì)中都存在氫鍵,為什么硝酸的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)很低?(2)尿素和醋酸比較,尿素常溫下是固體,說明了什么?分子間作用力的強(qiáng)弱與分子中可形成氫鍵的氫原子個(gè)數(shù)有何關(guān)系?提示：(1)尿素、醋酸能形成分子間氫鍵,而硝酸能形成分子內(nèi)氫鍵(如圖所示),使其熔點(diǎn)、沸點(diǎn)較低。(2)尿素CO(NH2)2中4個(gè)氫原子均可形成氫鍵,而醋酸分子中只有羧基上的一個(gè)氫原子形成氫鍵,分子中可形成氫鍵的氫原子個(gè)數(shù)越多,形成的氫鍵越多,分子間作用力就越強(qiáng)。探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測請(qǐng)根據(jù)以下問題與同學(xué)交流16探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測1.氫鍵(1)形成條件。①要有一個(gè)與電負(fù)性很大的元素X形成強(qiáng)極性鍵的氫原子,如H2O中的氫原子。②要有一個(gè)電負(fù)性很大,含有孤對(duì)電子并帶有部分負(fù)電荷的原子Y,如H2O中的氧原子。③X和Y的原子半徑要小,這樣空間位阻較小。一般來說能形成氫鍵的元素為N、O、F。(2)氫鍵的存在。①含H—O、N—H、H—F鍵的物質(zhì)。②有機(jī)化合物中的醇類和羧酸等物質(zhì)。探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測1.氫鍵17探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測(3)氫鍵的類型。盡管人們將氫鍵歸結(jié)為一種分子間作用力,但是氫鍵既可以存在于分子之間,也可以存在于分子內(nèi)部的原子團(tuán)之間。如鄰羥基苯甲醛分子內(nèi)的羥基與醛基之間存在氫鍵,對(duì)羥基苯甲醛存在分子間氫鍵(如圖)。探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測(3)氫鍵的類型。18探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測(4)氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響。①對(duì)熔點(diǎn)、沸點(diǎn)的影響。a.分子間氫鍵的形成使物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)升高,因?yàn)橐挂后w汽化,必須破壞大部分分子間的氫鍵,這需要較多的能量;要使晶體熔化,也要破壞一部分分子間的氫鍵。所以,存在分子間氫鍵的化合物的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)要比沒有氫鍵的同類化合物的高。b.分子內(nèi)氫鍵的形成使物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)降低,如鄰羥基苯甲醛的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)比對(duì)羥基苯甲醛的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)低。②對(duì)溶解度的影響。在極性溶劑里,如果溶質(zhì)分子與溶劑分子間可以形成氫鍵,則溶質(zhì)的溶解性增大。例如,乙醇和水能以任意比例互溶。探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測(4)氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影19探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測③對(duì)水的密度的影響。絕大多數(shù)物質(zhì)固態(tài)時(shí)的密度大于液態(tài)時(shí)的密度,但是在0℃附近的水的密度卻是液態(tài)的大于固態(tài)的。水的這一反?，F(xiàn)象也可用氫鍵解釋。④對(duì)物質(zhì)的酸性等也有一定的影響。探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測③對(duì)水的密度的影響。20探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測2.范德華力、氫鍵及共價(jià)鍵的比較探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測2.范德華力、氫鍵及共價(jià)21探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測22探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測【例題2】

右圖中每條折線表示元素周期表ⅣA~ⅦA族中某一族元素氫化物的沸點(diǎn)變化,每個(gè)小黑點(diǎn)代表一種氫化物,則其中a、b、c、d4個(gè)點(diǎn)代表的分別是

、

、

、

(寫化學(xué)式)。

探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測【例題2】右圖中每條折23探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測解析：第2周期ⅣA~ⅦA族元素分別是C、N、O、F,其氫化物的沸點(diǎn)由高到低的順序是H2O>HF>NH3>CH4,且水的沸點(diǎn)是100

℃,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(diǎn)變化。ⅣA族元素氫化物沸點(diǎn)由低到高的順序是CH4<SiH4<GeH4<SnH4(<PbH4),所以a點(diǎn)代表SiH4;那么b點(diǎn)代表的是ⅤA族元素磷的氣態(tài)氫化物PH3;c點(diǎn)是HBr;d點(diǎn)是H2Se。答案：SiH4PH3HBrH2Se探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測解析：第2周期ⅣA~ⅦA24探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測變式訓(xùn)練2水分子間存在“氫鍵”從而彼此結(jié)合而形成(H2O)n。在冰中每個(gè)水分子被4個(gè)水分子包圍形成變形的正四面體,通過氫鍵相互連接成龐大的冰晶體,其結(jié)構(gòu)示意圖如圖所示:(導(dǎo)學(xué)號(hào)52720021)探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測變式訓(xùn)練2水分子間存在“25探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測(1)1mol冰晶體中有

mol“氫鍵”。

(2)在冰晶體的結(jié)構(gòu)中,每個(gè)水分子與相鄰的4個(gè)水分子以氫鍵相連接。在冰晶體中除氫鍵外,還存在范德華力(11kJ·mol-1)。已知冰的升華熱是51kJ·mol-1,則冰晶體中氫鍵的能量是

kJ·mol-1。

(3)用x、y、z分別表示H2O、H2S、H2Se的沸點(diǎn)(℃),則x、y、z的大小關(guān)系是

,其判斷依據(jù)是

。

探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測(1)1mol冰晶體中26探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測解析：(1)由于1個(gè)水分子與4個(gè)水分子形成4個(gè)氫鍵,而每個(gè)氫鍵被兩個(gè)H2O分子共有,所以1

mol冰晶體中含有4×

mol=2

mol氫鍵。(2)氫鍵的能量為打開H…Y作用力需要的能量。1個(gè)水分子有2個(gè)氫鍵,則鍵能為(3)氫鍵對(duì)物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的影響:某些氫化物分子間存在氫鍵,如H2O、NH3、HF等,會(huì)使這些氫化物沸點(diǎn)反常,如沸點(diǎn):H2O>H2Se>H2S。答案：(1)2(2)20(3)x>z>y水分子間存在氫鍵,故沸點(diǎn)最高,硒化氫比硫化氫相對(duì)分子質(zhì)量大,分子間作用力大,故硒化氫沸點(diǎn)高探究一探究二問題引導(dǎo)名師精講即時(shí)檢測解析：(1)由于1個(gè)水分27探究一探究二即時(shí)檢測1.下列說法中,正確的是()A.范德華力存在于所有分子之間B.范德華力是影響所有物質(zhì)物理性質(zhì)的因素C.Cl2相對(duì)于其他氣體來說,是易液化的氣體,由此可以得出結(jié)論,范德華力屬于一種強(qiáng)作用力D.范德華力屬于既沒有方向性也沒有飽和性的靜電作用解析：隨著分子間距的增加,范德華力迅速減弱,所以范德華力作用范圍很小;范德華力只是影響由分子構(gòu)成的物質(zhì)的某些物理性質(zhì)(如熔點(diǎn)、沸點(diǎn)以及溶解度等)的因素之一;在常見氣體中,Cl2的相對(duì)分子質(zhì)量較大,分子間范德華力較強(qiáng),所以易液化,但其作用相對(duì)于化學(xué)鍵,仍屬于弱作用力。只有D選項(xiàng)正確。答案：D探究一探究二即時(shí)檢測1.下列說法中,正確的是()28探究一探究二即時(shí)檢測2.當(dāng)干冰變?yōu)闅鈶B(tài)二氧化碳時(shí),下列所述各項(xiàng)中發(fā)生變化的是()A.分子空間構(gòu)型 B.范德華力C.分子內(nèi)共價(jià)鍵 D.化學(xué)性質(zhì)解析：干冰變?yōu)闅鈶B(tài)二氧化碳只是分子間的距離變大,不影響分子內(nèi)的化學(xué)鍵和空間構(gòu)型及化學(xué)性質(zhì),變化的是范德華力。答案：B探究一探究二即時(shí)檢測2.當(dāng)