同步蘇教化學(xué)選修三新突破講義：專題3 第4單元 分子間作用力　分子晶體 Word版含答案

《同步蘇教化學(xué)選修三新突破講義：專題3 第4單元 分子間作用力　分子晶體 Word版含答案》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《同步蘇教化學(xué)選修三新突破講義：專題3 第4單元 分子間作用力　分子晶體 Word版含答案（12頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、 第四單元　分子間作用力　分子晶體 目標(biāo)與素養(yǎng)：1.了解范德華力的類型，掌握范德華力大小與物質(zhì)物理性質(zhì)之間的辨證關(guān)系，認(rèn)識范德華力對物質(zhì)性質(zhì)的影響。(宏觀辨識與微觀探析)2.理解氫鍵的本質(zhì)，能分析氫鍵的強(qiáng)弱，知道范德華力及氫鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響，認(rèn)識物質(zhì)是不斷運動的，物質(zhì)性質(zhì)的變化是有條件的。(變化觀念與平衡思想)3.掌握分子性質(zhì)的結(jié)構(gòu)特點與性質(zhì)。(模型認(rèn)知) 一、分子間作用力 1. 2．范德華力 (1)存在 范德華力普遍存在于固體、液體和氣體分子之間的作用力。 (2)特點 范德華力較小，沒有(填“有”或“沒有”)飽和性和方向性。 (3)影響因素 ①分子的大小、空間

2、構(gòu)型以及分子中電荷分布是否均勻。 ②組成和結(jié)構(gòu)相似的分子，其范德華力一般隨著相對分子質(zhì)量的增大而增大。如F2＜Cl2＜Br2＜I2。 (4)對物質(zhì)性質(zhì)的影響 主要影響物質(zhì)的熔點、沸點、溶解度等物理(填“物理”或“化學(xué)”)性質(zhì)。 ①分子間范德華力越大，物質(zhì)的熔、沸點越高。 ②與溶劑分子間范德華力越大，物質(zhì)的溶解度越大。 3．氫鍵 (1)形成和表示 H原子與電負(fù)性大、半徑較小的原子X以共價鍵結(jié)合時，H原子能夠跟另一個電負(fù)性大、半徑較小的原子Y的孤電子對接近并產(chǎn)生相互作用，即形成氫鍵，通常用X—H…Y表示。上述X、Y通常指N、O、F等。 (2)類型 氫鍵有分子內(nèi)氫鍵和分子間氫鍵兩

3、種。 如①H2O與NH3分子間存在分子間氫鍵， ②存在分子內(nèi)氫鍵 ③存在分子間氫鍵。 (3)氫鍵對物質(zhì)物理性質(zhì)的影響 ①含有分子間氫鍵的物質(zhì)具有較高的熔點、沸點。 ②含有分子內(nèi)氫鍵的物質(zhì)具有較低的熔、沸點。 ③與溶劑分子易形成氫鍵的物質(zhì)溶解度較大。 二、分子晶體 1．結(jié)構(gòu)特點 2．物理性質(zhì) (1)分子晶體由于以比較弱的分子間作用力相結(jié)合，因此一般熔點較低，硬度較小。 (2)對組成和結(jié)構(gòu)相似，晶體中又不含氫鍵的物質(zhì)來說，隨著相對分子質(zhì)量的增大，分子間作用力增強(qiáng)，熔、沸點升高。但分子間存在氫鍵的晶體熔、沸點較高。 3．類型 類型 實例 所有非金屬氫化物 H2O

4、、NH3、CH4等 部分非金屬單質(zhì) 鹵素(X2)、O2、N2、白磷(P4)、硫(S8)、稀有氣體等 部分非金屬氧化物 CO2、P4O6、P4O10、SO2等 幾乎所有的酸 HNO3、H2SO4、H3PO4、H2SiO3等 絕大多數(shù)有機(jī)物的晶體 苯、乙醇等 三、石墨晶體(了解) 1．結(jié)構(gòu)特點 (1)石墨晶體是層狀結(jié)構(gòu)，在每一層內(nèi)，碳原子排列成六邊形，一個個六邊形排列成平面的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，每一個碳原子都跟其他3個碳原子相結(jié)合。 (2)在同一個層內(nèi)，相鄰的碳原子以共價鍵相結(jié)合，每一個碳原子的一個未成對電子形成π鍵。 (3)層與層之間以范德華力相結(jié)合。 2．所屬類型 石墨中既

5、有共價鍵，又有范德華力，同時還有金屬鍵的特性，是一種混合晶體。具有熔點高，質(zhì)軟，易導(dǎo)電等性質(zhì)。 1．判斷正誤(正確的打“√”，錯誤的打“×”) (1)氫鍵是一種化學(xué)鍵，比范德華力大。 (　　) (2)分子間氫鍵使物質(zhì)具有較高的熔、沸點。 (　　) (3)分子晶體的狀態(tài)變化，只需克服分子間作用力。 (　　) (4)結(jié)構(gòu)和組成相似的物質(zhì)，相對分子質(zhì)量越大，熔、沸點越高。 (　　) (5)分子晶體中只含有分子間作用力不含化學(xué)鍵。 (　　) [答案]　(1)×　(2)√　(3)√　(4)√　(5)× 2．下列現(xiàn)象與化學(xué)鍵有關(guān)的是(　　) A．F2、Cl2、Br2、I2單質(zhì)的熔點依

6、次升高 B．H2O的沸點遠(yuǎn)高于H2S的沸點 C．H2O在高溫下也難分解 D．干冰汽化 C　[在A項中，鹵素單質(zhì)分子間存在著分子間作用力，且相對分子質(zhì)量越大，分子間作用力越強(qiáng)，單質(zhì)的熔、沸點也就越高。B項中由于H2O分子間存在氫鍵，使分子間作用力增強(qiáng)，所以H2O的沸點要比H2S的高。C項中水分解要破壞化學(xué)鍵，由于H—O鍵鍵能很大，在較高溫度時也難打開，所以H2O分子很穩(wěn)定，與共價鍵有關(guān)。D項，在干冰中，CO2分子間通過范德華力結(jié)合在一起，在汽化時需要克服范德華力，而CO2分子內(nèi)的化學(xué)鍵并沒有斷裂。] 3．H2O在乙醇中的溶解度大于H2S，其原因是________。 [解析]　H2O與

7、乙醇可以形成分子間氫鍵，使得水與乙醇互溶；而H2S與乙醇不能形成分子間氫鍵，故H2S在乙醇中的溶解度小于H2O。 [答案]　水分子與乙醇分子之間形成氫鍵 氫鍵的飽和性與方向性 1.飽和性 以H2O為例，由于H—O—H分子中有2個O—H鍵，每個H原子均可與另外水分子形成氫鍵；又由于水分子的氧原子上有2對孤電子對，可分別與另一水分子的H原子形成氫鍵，故每個水分子最多形成4個氫鍵，這就是氫鍵的飽和性。 2．方向性 Y原子與X—H形成氫鍵時，在盡可能的范圍內(nèi)要使氫鍵與X—H鍵軸在同一個方向上，即以H原子為中心，三個原子盡可能在一條直線上，氫原子盡量與Y原子的孤電子對方向一致，這

8、樣引力較大；三個原子盡可能在一條直線上，可使X與Y的距離最遠(yuǎn)，斥力最小，形成的氫鍵強(qiáng)。 變化觀念與平衡思想：范德華力、氫鍵與共價鍵的比較 范德華力 氫鍵 共價鍵 概念 物質(zhì)分子之間普遍存在的一種相互作用力 由已經(jīng)與電負(fù)性很大的原子形成共價鍵的氫原子與另一個電負(fù)性很大的原子之間的作用力 原子間通過共用電子對所形成的相互作用 分類 － 分子內(nèi)氫鍵、分子間氫鍵 極性共價鍵、非極性共價鍵 特征 無方向性、無飽和性 有方向性、有飽和性 有方向性、有飽和性 強(qiáng)度 比較 共價鍵＞氫鍵＞范德華力 影響 強(qiáng)度 的因素 相對分子質(zhì)量越大，范德華力越大；分子的極

9、性越大，范德華力也越大 對于X—H…Y，X、Y的電負(fù)性越大，Y原子的半徑越小，鍵能越大 成鍵原子半徑越小，鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩(wěn)定 對物 質(zhì)性 質(zhì)的 影響 ①組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，隨相對分子質(zhì)量的增大，物質(zhì)的熔、沸點升高。如F2＜Cl2＜Br2＜I2，CF4＜ CCl4＜CBr4； ②影響溶解度等物理性質(zhì) ①分子間氫鍵的存在，使物質(zhì)的熔、沸點升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸點： H2O＞H2S，HF＞HCl，NH3＞PH3； ②分子內(nèi)氫鍵的存在，使物質(zhì)的熔、沸點降低 共價鍵鍵能越大，分子穩(wěn)定性越強(qiáng) (1)氫鍵不屬于化學(xué)鍵，氫鍵是大小介于范德華力和化學(xué)鍵

10、之間的一種特殊作用力。 (2)稀有氣體中無化學(xué)鍵，只存在分子間作用力。 (3)共價鍵強(qiáng)弱決定分子的穩(wěn)定性，而范德華力影響其熔、沸點高低。 【典例1】　水分子間由于氫鍵的作用而彼此結(jié)合形成(H2O)n。在冰中每個水分子被4個水分子包圍形成變形的四面體(H2O)5，由無限個這樣的變形四面體通過氫鍵相互連成一個龐大的分子晶體——冰，其結(jié)構(gòu)如圖所示。試回答下列問題： (1)下列敘述中正確的是________(填字母)。 A．1 mol冰中有4 mol氫鍵 B．平均每個水分子有2個氫鍵 C．冰中的氫鍵沒有方向性 (2)在冰的結(jié)構(gòu)中，分子間除氫鍵外，還存在范德華力，已知范德華力的能

11、量為7 kJ·mol－1，冰的升華熱(1 mol冰變成氣態(tài)水時所吸收的能量)為51 kJ·mol－1，則冰中氫鍵的能量是___________。 (3)在液態(tài)水中，水以多種微粒的形式存在，試畫出如下微粒的結(jié)構(gòu)式：H5O、H9O。 [解析]　(1)每個水分子形成4個氫鍵，但每個氫鍵為2個水分子所共有，所以每個水分子只有2個氫鍵，即1 mol冰中有2 mol氫鍵。氫鍵和共價鍵一樣具有方向性和飽和性。(2)氫鍵的能量為(51－7)×＝22 kJ·mol－1。(3)H5O為2個水分子結(jié)合1個氫離子，H9O為4個水分子結(jié)合1個氫離子，這些微粒內(nèi)含有共價鍵、配位鍵，還含有氫鍵。 [答案]　(1)B　

12、(2)22 kJ·mol－1 (3) 1．下列說法不正確的是(　　) A．HF、HCl、HBr、HI的熔、沸點依次升高只與范德華力的大小有關(guān) B．H2O的熔、沸點高于H2S，是由于水分子之間存在氫鍵 C．乙醇與水互溶可以用“相似相溶”原理和氫鍵來解釋 D．鄰羥基苯甲酸的熔點比對羥基苯甲酸的熔點低 A　[熔、沸點：HCl＜HBr＜HI＜HF，與范德華力和氫鍵有關(guān)，A項錯誤。水分子之間存在氫鍵，所以其熔、沸點高于H2S，B項正確。乙醇分子和水分子都是極性分子，且二者分子間能形成氫鍵，故能互溶，C項正確。分子內(nèi)氫鍵與分子間氫鍵對熔、沸點的影響結(jié)果不同，形成分子間氫鍵的物質(zhì)的熔、

13、沸點比形成分子內(nèi)氫鍵的物質(zhì)的熔、沸點要高，鄰羥基苯甲酸能形成分子內(nèi)氫鍵，而對羥基苯甲酸主要形成分子間氫鍵，所以對羥基苯甲酸的熔、沸點比鄰羥基苯甲酸的高，D項正確。] 分子間作用力與化學(xué)鍵影響的性質(zhì)差異 范德華力和氫鍵主要影響物質(zhì)的物理性質(zhì)，如熔、沸點的高低，溶解性的大??；而共價鍵主要影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)，如物質(zhì)的穩(wěn)定性強(qiáng)弱。 2．請以A—H…B的形式表示出氨水中所存的氫鍵。 [答案]　N—H…N　O—H…O N—H…O　O—H…N。 3．(2019·全國Ⅲ卷)苯胺()的晶體類型是________。苯胺與甲苯()的相對分子質(zhì)量相近，但苯胺的熔點(－5.9 ℃)、沸點(184.4

14、 ℃)分別高于甲苯的熔點(－95.0 ℃)、沸點(110.6 ℃)，原因是___________。 [答案]　分子晶體　苯胺分子之間形成氫鍵 分子晶體 1.比較分子晶體熔沸點高低的方法 (1)組成和結(jié)構(gòu)相似的分子晶體，相對分子質(zhì)量越大，熔、沸點越高。 (2)具有氫鍵的分子晶體，熔、沸點較高。 (3)同分異構(gòu)體中，支鏈越多，分子間作用力越弱，熔、沸點越低。 (4)根據(jù)物質(zhì)常溫常壓下的狀態(tài)，如干冰、冰、白磷的熔沸點由高到低的順序為：白磷>冰>干冰，因為在通常狀況下，白磷、冰、干冰依次呈固態(tài)、液態(tài)、氣態(tài)。 2．常見典型分子晶體的結(jié)構(gòu)特征 (1)每個CO2分子周圍等距離且

15、最近的CO2分子有12個。 (2)每個晶胞中含有CO2分子為4個。 3．四類晶體的比較 類型 項目　　 離子晶體 原子晶體 分子晶體 金屬晶體 構(gòu)成晶體的粒子 陰、陽離子 原子 分子 金屬離子和自由電子 粒子間的作用 離子鍵 共價鍵 分子間作用力(范德華力或氫鍵) 金屬離子和自由電子之間的強(qiáng)烈相互作用 確定作用力強(qiáng)弱的一般判斷方法 離子電 荷、半徑 鍵長(原子 半徑) 組成結(jié)構(gòu)相似時，比較相對分子質(zhì)量 離子半徑、外圍電子數(shù) 熔、沸點 較高 高 低 差別較大(汞常溫下為液態(tài)，鎢熔點為3 410 ℃) 硬度 略硬而脆 大 較小

16、差別較大 導(dǎo)電性 不良導(dǎo)體 (熔化后或 溶于水時 導(dǎo)電) 不良導(dǎo)體 (個別為半 導(dǎo)體) 不良導(dǎo)體(部分溶于水發(fā)生電離后導(dǎo)電) 良導(dǎo)體 溶解性 多數(shù)易溶 一般不溶 相似相溶 一般不溶于水，少數(shù)與水反應(yīng) 機(jī)械加工性 不良 不良 不良 優(yōu)良 延展性 差 差 差 優(yōu)良 【典例2】　圖為冰晶體的結(jié)構(gòu)模型，大球代表O，小球代表H。下列有關(guān)說法正確的是(　　) A．冰晶體中每個水分子與另外4個水分子形成四面體 B．冰晶體具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，是原子晶體 C．水分子間通過H—O鍵形成冰晶體 D．冰融化后，水分子之間空隙增大 A　[冰晶體是分子晶體，

17、冰晶體中的水分子是靠氫鍵結(jié)合在一起，氫鍵不是化學(xué)鍵，而是一種分子間作用力，B、C項錯誤。水分子形成氫鍵時沿O的4個sp3雜化軌道形成氫鍵，每個水分子可以與4個水分子形成氫鍵，從而形成空間四面體構(gòu)型，A項正確。因為冰晶體中形成的氫鍵具有方向性和飽和性，故水分子靠氫鍵連接后，分子間空隙變大，因此冰融化成液態(tài)水后，體積減小，水分子之間空隙減小，D項錯誤。] 3．SiCl4的分子結(jié)構(gòu)與CCl4的相似，下列對SiCl4的推測不正確的是(　　) A．SiCl4晶體是分子晶體 B．常溫、常壓下SiCl4一定是氣體 C．SiCl4的分子是由極性鍵形成的非極性分子 D．常溫常壓下SiCl4一定不是

18、氣體 B　 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 D．范德華力屬于既沒有方向性也沒有飽和性的靜電作用 D　[隨著分子間距離的增加，范德華力迅速減弱，所以范德華力作用范圍很小，即只有當(dāng)分子間距離很近時才能存在范德華力；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、沸點以及溶解性等)的因素之一；在常見氣體中，Cl2的相對分子質(zhì)量較大，分子間范德華力較強(qiáng)，所以易液化，但其作用力比化學(xué)鍵鍵能小得多，仍屬于弱的作用。所以只

19、有D選項正確。] 2．下列敘述正確的是(　　) A．F2、Cl2、Br2、I2單質(zhì)的熔點依次升高，與分子間作用力大小有關(guān) B．H2S的相對分子質(zhì)量比H2O的大，其沸點比水的高 C．稀有氣體的化學(xué)性質(zhì)比較穩(wěn)定，是因為其鍵能很大 D．干冰汽化時破壞了共價鍵 A　[本題主要考查分子間作用力、氫鍵、共價鍵對物質(zhì)性質(zhì)的影響。A項，從F2―→I2，相對分子質(zhì)量增大，分子間作用力增大，熔、沸點升高。B項，H2O分子之間有氫鍵，其沸點高于H2S。C項，稀有氣體分子為單原子分子，分子之間無化學(xué)鍵，其化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定是因為原子的最外層為8電子穩(wěn)定結(jié)構(gòu)(He為2個)。D項，干冰汽化破壞的是范德華力，并未破壞

20、共價鍵。] 3．(雙選)下列排序不正確的是(　　) A．晶體熔點由低到高：H2O＜H2S＜H2Se＜H2Te B．硬度由大到?。航饎偸咎蓟瑁揪w硅 C．熔點由高到低：Na＞Mg＞Al D．晶格能由大到小：NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI AC　[具有分子間氫鍵的分子晶體，與同族元素的氫化物相比，其熔、沸點較高，則晶體熔點由低到高的順序為H2S＜H2Se＜H2Te＜H2O，故A錯誤；鍵長越短，共價鍵越強(qiáng)，硬度越大，鍵長：C—C鍵＜C—Si鍵＜Si—Si鍵，則硬度由大到小的順序為金剛石＞碳化硅＞晶體硅，故B正確；金屬原子的價電子數(shù)越多、半徑越小，其熔點越高，則熔點由高到低的順序為

21、Al＞Mg＞Na，故C錯誤；離子半徑越小，離子鍵越強(qiáng)，則晶格能越大，F(xiàn)、Cl、Br、I的離子半徑依次增大，則晶格能由大到小的順序為NaF＞NaCl＞NaBr＞NaI，故D正確。] 4．下列晶體分類中正確的一組是(　　) A B C D 離子晶體 NaOH H2SO4 CH3COONa Ba(OH)2 原子晶體 Ar 石墨 水晶 金剛石 分子晶體 SO2 S 玻璃 C　[NaOH、CH3COONa、Ba(OH)2都是通過離子鍵相互結(jié)合形成的離子晶體；H2SO4分子間以范德華力和氫鍵相互結(jié)合，為分子晶體；Ar、SO2、S、萘()屬于分子晶體；水晶、金

22、剛石屬于原子晶體；石墨屬于混合鍵型晶體；玻璃屬于非晶體。] 5．(1)如圖為固態(tài)CO2的晶體結(jié)構(gòu)示意圖，通過觀察分析，可得出每個CO2分子周圍有________個等距離且最近的CO2分子。 (2)①SiO2?、贑O2　③CS2晶體的熔點由高到低排列的順序是________(填序號)。 (3)在一定溫度下，用X射線衍射法測得干冰晶胞的邊長a＝5.72×10－8cm，則該溫度下干冰的密度為________。 [解析]　(1)觀察固態(tài)CO2晶體結(jié)構(gòu)示意圖，以某個CO2分子為中心，在三維空間中找出與之等距離且最近的CO2分子。如以立方體的頂點為例，與之等距離且最近的CO2分子應(yīng)為其所在平面面心的CO2分子，向三維空間延伸共有12個。(3)利用均攤法計算每個晶胞中平均擁有CO2分子的數(shù)目為8×＋6×＝4，根據(jù)密度的定義得ρ＝≈1.56 g·cm－3。 [答案]　(1)12　(2)①＞③＞②　(3)1.56 g·cm－3