2017_2018年高中化学专题3微粒间作用力与物质性质第4单元分子间作用力分子晶体学案苏教版选修3.doc

第四单元分子间作用力分子晶体1.了解范德华力的类型，掌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，学会辩证的分析方法。3.理解氢键的本质，能分析氢键的强弱，认识氢键的重要性。(重点)4.掌握分子晶体的结构特点与性质。分 子 间 作 用 力基础·初探教材整理1分子间作用力与范德华力1.分子间作用力2.范德华力(1)存在范德华力普遍存在于固体、液体和气体分子之间的作用力。(2)特点范德华力较小，没有(填“有”或“没有”)饱和性和方向性。(3)影响因素分子的大小、空间构型以及分子中电荷分布是否均匀。组成和结构相似的分子，其范德华力一般随着相对分子质量的增大而增大。如F2Cl2Br2I2。(4)对物质性质的影响主要影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理(填“物理”或“化学”)性质。分子间范德华力越大，物质的熔、沸点越高。与溶剂分子间范德华力越大，物质的溶解度越大。在相同条件下，O2在水中的溶解度大于N2在水中的溶解度，其理由是什么？【提示】在相同条件下，O2与H2O之间的分子间作用力(或范德华力)大于N2与H2O之间的分子间作用力(或范德华力)。教材整理2氢键的形成1.形成和表示H原子与电负性大、半径较小的原子X以共价键结合时，H原子能够跟另一个电负性大、半径较小的原子Y的孤电子对接近并产生相互作用，即形成氢键，通常用XHY表示。上述X、Y通常指N、O、F等。2.类型氢键有分子内氢键和分子间氢键两种。如H2O与NH3分子间存在分子间氢键，存在分子内氢键存在分子间氢键。3.氢键对物质物理性质的影响(1)含有分子间氢键的物质具有较高的熔点、沸点。(2)含有分子内氢键的物质具有较低的熔、沸点。(3)与溶剂分子易形成氢键的物质溶解度较大。(1)氢键是一种化学键，比范德华力大。()(2)分子间氢键使物质具有较高的熔、沸点。()(3)能与水分子形成氢键的物质易溶于水。()(4)氢键XHY的三个原子总在一条直线上。()(5)一个H2O分子最多可与4个H2O形成4个氢键。()【提示】(1)×(2)(3)(4)×(5)核心·突破1.范德华力、氢键和共价键的比较范德华力氢键共价键概念物质分子之间普遍存在的一种相互作用力由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很大的原子之间的作用力原子间通过共用电子对所形成的相互作用分类分子内氢键、分子间氢键极性共价键、非极性共价键特征无方向性、无饱和性有方向性、有饱和性有方向性、有饱和性强度比较共价键氢键范德华力影响强度的因素相对分子质量越大，范德华力越大；分子的极性越大，范德华力也越大对于XHY，X、Y的电负性越大，Y原子的半径越小，键能越大成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定对物质性质的影响组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高。如F2Cl2Br2I2，CF4CCl4CBr4；影响溶解度等物理性质分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸点：H2OH2S，HFHCl，NH3PH3；分子内氢键的存在，使物质的熔、沸点降低共价键键能越大，分子稳定性越强【特别提醒】(1)氢键不属于化学键，氢键是大小介于范德华力和化学键之间的一种特殊作用力。(2)稀有气体中无化学键，只存在分子间作用力。(3)共价键强弱决定分子的稳定性，而范德华力影响其熔、沸点高低。2.氢键的饱和性和方向性(1)饱和性：以H2O为例，由于HOH分子中有2个OH键，每个H原子均可与另外水分子形成氢键；又由于水分子的氧原子上有2对孤电子对，可分别与另一水分子的H原子形成氢键，故每个水分子最多形成4个氢键，这就是氢键的饱和性。(2)方向性：Y原子与XH形成氢键时，在尽可能的范围内要使氢键与XH键轴在同一个方向上，即以H原子为中心，三个原子尽可能在一条直线上，氢原子尽量与Y原子的孤电子对方向一致，这样引力较大；三个原子尽可能在一条直线上，可使X与Y的距离最远，斥力最小，形成的氢键强。题组·冲关题组1范德华力对物质性质的影响1.下列说法中，正确的是()A.范德华力存在于所有分子之间B.范德华力是影响所有物质物理性质的因素C.Cl2相对于其他气体来说，是易液化的气体，由此可以得出结论，范德华力属于一种强作用D.范德华力属于既没有方向性也没有饱和性的静电作用【解析】随着分子间距离的增加，范德华力迅速减弱，所以范德华力作用范围很小，即只有当分子间距离很近时才能存在范德华力；范德华力只是影响由分子构成的物质的某些物理性质(如熔、沸点以及溶解性等)的因素之一；在常见气体中，Cl2的相对分子质量较大，分子间范德华力较强，所以易液化，但其作用力比化学键键能小得多，仍属于弱的作用。所以只有D选项正确。【答案】D2.下列叙述正确的是()【导学号：61480036】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】本题主要考查分子间作用力、氢键、共价键对物质性质的影响。A项，从F2I2，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，分子之间无化学键，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。【答案】A题组2氢键及其对物质性质的影响3.下列关于氢键的说法正确的是()A.由于氢键的作用，使NH3、H2O、HF的沸点反常，且沸点高低顺序为HF>H2O>NH3B.氢键只能存在于分子间，不能存在于分子内C.没有氢键，就没有生命D.相同量的水在气态、液态和固态时均有氢键，且氢键的数目依次增多【解析】A项，“反常”是指它们在与其同族氢化物沸点排序中的现象，它们的沸点顺序可由氢化物的状态所得，水常温下是液体，沸点最高。B项，分子内可以存在氢键。C项正确，因为氢键造成了常温、常压下水是液态，而水的液态是生物体营养传递的基础。D项，在气态时，分子间距离大，分子之间没有氢键。【答案】C4.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。在冰中除氢键外，还存在范德华力(11 kJ·mol1)。已知冰的升华热是51 kJ·mol1，则冰中氢键的能量是_kJ·mol1。【解析】冰中存在氢键和范德华力两种分子间作用力，水蒸气中水分子主要以单个分子的形式存在，故冰的升华热为拆开1 mol冰中所有分子间作用力吸收的能量。而1 mol冰中含有2 mol氢键，所以氢键的键能为： kJ·mol120 kJ·mol1。【答案】205. H2O在乙醇中的溶解度大于H2S，其原因是_。【解析】H2O与乙醇可以形成分子间氢键，使得水与乙醇互溶；而H2S与乙醇不能形成分子间氢键，故H2S在乙醇中的溶解度小于H2O。【答案】水分子与乙醇分子之间形成氢键【误区警示】分子间作用力与化学键影响的性质差异范德华力和氢键主要影响物质的物理性质，如熔、沸点的高低，溶解性的大小；而共价键主要影响物质的化学性质，如物质的稳定性强弱。分 子 晶 体基础·初探教材整理1分子晶体1.结构特点2.物理性质(1)分子晶体由于以比较弱的分子间作用力相结合，因此一般熔点较低，硬度较小。(2)对组成和结构相似，晶体中又不含氢键的物质来说，随着相对分子质量的增大，分子间作用力增强，熔、沸点升高。但分子间存在氢键的晶体熔、沸点较高。3.类型类型实例所有非金属氢化物H2O、NH3、CH4等部分非金属单质卤素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)、稀有气体等部分非金属氧化物CO2、P4O6、P4O10、SO2等几乎所有的酸HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等绝大多数有机物的晶体苯、乙醇等教材整理2石墨晶体(了解)1.结构特点(1)石墨晶体是层状结构，在每一层内，碳原子排列成六边形，一个个六边形排列成平面的网状结构，每一个碳原子都跟其他3个碳原子相结合。(2)在同一个层内，相邻的碳原子以共价键相结合，每一个碳原子的一个未成对电子形成键。(3)层与层之间以范德华力相结合。2.所属类型石墨中既有共价键，又有范德华力，同时还有金属键的特性，是一种混合晶体。具有熔点高，质软，易导电等性质。(1)分子晶体的状态变化，只需克服分子间作用力。()(2)熔、沸点低的晶体都是分子晶体。()(3)结构和组成相似的物质，相对分子质量越大，熔、沸点越高。()(4)分子晶体中只含有分子间作用力不含化学键。()(5)非金属氧化物形成的晶体均为分子晶体。()【提示】(1)(2)×(3)(4)×(5)×合作·探究常见分子晶体的结构探究1.干冰(如图)请思考下列问题(1)该干冰晶胞中含有的CO2分子有几个？【提示】8×6×4。(2)晶体中与CO2分子等距离且最近的CO2分子有几个？【提示】12。(3)干冰晶体中存在哪些作用力？【提示】范德华力，共价键。(4)干冰与SiO2晶体熔、沸点差异的主要原因是什么？【提示】干冰为分子晶体，SiO2为原子晶体。2.冰(如图)冰的结构模型请思考下列问题(1)冰晶体中分子间存在哪些作用力？【提示】氢键和范德华力。(2)晶体中每个H2O周围等距离最近的H2O分子有几个？【提示】4。(3)晶体中每个H2O分子平均形成几个氢键？【提示】4×2。核心·突破1.比较分子晶体熔沸点高低的方法(1)组成和结构相似的分子晶体，相对分子质量越大，熔、沸点越高。(2)具有氢键的分子晶体，熔、沸点较高。(3)同分异构体中，支链越多，分子间作用力越弱，熔、沸点越低。(4)根据物质常温常压下的状态，如干冰、冰、白磷的熔沸点由高到低的顺序为：白磷>冰>干冰，因为在通常状况下，白磷、冰、干冰依次呈固态、液态、气态。2.四类晶体的比较类型项目离子晶体原子晶体分子晶体金属晶体构成晶体的粒子阴、阳离子原子分子金属离子和自由电子粒子间的作用离子键共价键分子间作用力(范德华力或氢键)金属离子和自由电子之间的强烈相互作用确定作用力强弱的一般判断方法离子电荷、半径键长(原子半径)组成结构相似时，比较相对分子质量离子半径、外围电子数熔、沸点较高高低差别较大(汞常温下为液态，钨熔点为3 410 )硬度略硬而脆大较小差别较大导电性不良导体(熔化后或溶于水时导电)不良导体(个别为半导体)不良导体(部分溶于水发生电离后导电)良导体溶解性多数易溶一般不溶相似相溶一般不溶于水，少数与水反应机械加工性不良不良不良优良延展性差差差优良题组·冲关题组1分子晶体的性质与判断1.下列变化需克服相同类型作用力的是()A.碘和干冰的升华B.硅和C60的熔化C.氯化氢和氯化钠的溶解D.溴和汞的气化【解析】A项变化克服的都是分子间作用力，正确；硅和C60的熔化分别克服的是共价键、分子间作用力， B项错误；氯化氢和氯化钠的溶解分别克服的是共价键、离子键，C项错误；溴和汞的气化分别克服的是分子间作用力、金属键，D项错误。【答案】A2.下列属于分子晶体的一组物质是()A.CaO、NO、COB.CCl4、H2O2、HeC.CO2、SO2、NaCl .D.CH4、O2、Na2O【解析】A项中的CaO不属于分子晶体；C项中的NaCl不属于分子晶体；D项中的Na2O不属于分子晶体。【答案】B题组2晶体类型的综合判断3.根据下表中给出的有关数据，判断下列说法中错误的是()【导学号：61480037】AlCl3SiCl4晶体硼金刚石晶体硅熔点/190682 3003 5501 410沸点/183572 5504 8272 355A.SiCl4是分子晶体B.晶体硼是原子晶体C.AlCl3是分子晶体，加热能升华D.金刚石中的CC键比晶体硅中的SiSi键弱【解析】SiCl4、AlCl3的熔、沸点低，都是分子晶体，AlCl3的沸点低于其熔点，即在未熔化的温度下它就能汽化，故AlCl3加热能升华，A、C正确；单质B的熔、沸点高，所以晶体硼是原子晶体，B正确；C原子的半径比Si原子的半径小，金刚石中的CC键键长比晶体硅中的SiSi键键长短，金刚石中的CC键键能比晶体硅中的SiSi键键能大，金刚石中的CC键比晶体硅中的SiSi 键强。【答案】D4.下列叙述不正确的是()A.分子晶体的构成粒子为分子，原子晶体为原子B.氨气和氯化氢反应时，分别用水和苯作溶剂时反应现象不同，这与氢键有关C.原子晶体的原子之间以共价键相连D.分子晶体的分子之间可能存在氢键【解析】氨气和氯化氢反应生成离子化合物氯化铵，氯化铵易溶于极性溶剂水，难溶于非极性溶剂苯，和氢键无关。【答案】B5.碳家族的新成员C60，它具有空心的类似足球的结构，被称为足球烯，下列有关C60的说法正确的是()A.C60是一种新型的化合物 B.C60和石墨都是碳的同分异构体C.C60中含有非极性键，是原子晶体D.C60相对分子质量为720【解析】C60是碳元素形成的一种单质分子，它和石墨互为同素异形体，其相对分子质量是720。【答案】D【规律方法】 晶体类型的判断方法(1)根据组成微粒判断：不同晶体其构成晶体的微粒不同，由原子(稀有气体除外)构成的晶体是原子晶体，由分子构成的晶体是分子晶体，由阴、阳离子构成的晶体是离子晶体，由金属离子与自由电子构成的晶体是金属晶体。(2)根据微粒间的作用判断：不同晶体，构成晶体的微粒间作用力不同，原子晶体由原子间共价键形成；分子晶体由范德华力或氢键形成；离子晶体由阴、阳离子间的离子键形成；金属晶体由金属离子与自由电子间的金属键形成。(3)根据性质判断：不同晶体有不同的性质，特别是物理性质。原子晶体熔点高、硬度大、难溶于水、不导电；分子晶体熔点低、硬度小；离子晶体熔点较高、硬度较大、晶体不导电，而熔融状态导电；金属晶体难溶于水、晶体导电。(4)根据物质的分类判断：金属氧化物、强碱和绝大多数的盐类是离子晶体。金属单质(汞除外)与合金是金属晶体。常见的原子晶体有金刚石、晶体硅、晶体硼等非金属单质；碳化硅、二氧化硅等共价化合物。大多数非金属单质(除金刚石、晶体硅、晶体硼、石墨外)、气态氢化物、大多数非金属氧化物(二氧化硅除外)、酸、绝大多数有机物(有机盐除外)都是分子晶体。10