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歡迎進入化學課堂 第四單元分子間作用力分子晶體 課程標準導航1 了解范德華力的類型 把握范德華力大小與物質物理性質之間的辯證關系 2 初步認識影響范德華力的主要因素 學會辯證的質量分析法 3 理解氫鍵的本質 能分析氫鍵的強弱 認識氫鍵的重要性 4 加深對分子晶體有關知識的認識和應用 自主學習一 范德華力1 共價分子之間存在著某種作用力 能夠把它們的分子聚集在一起 這種作用力叫做 范德華力和氫鍵是兩種常見的分子間作用力 其實質是一種 比化學鍵 分子間作用力 靜電作用 弱 2 范德華力 飽和性和方向性 3 對于組成與結構相似的分子 其范德華力一般隨相對分子質量的增大而 對應物質的熔 沸點也逐漸 沒有 增大 升高 想一想1 CO2和CS2結構和組成相似 為什么常溫下CO2是氣體 CS2是液體 提示 因為CS2比CO2相對分子質量大 所以分子間范德華力也大 使CS2沸點升高 常溫下呈液態(tài) 二 氫鍵的形成1 一個水分子中相對顯正電性的氫原子 能與另一個水分子中相對顯負電性的氧原子的孤電子對接近并產(chǎn)生相互作用 這種相互作用叫做氫鍵 氫鍵比化學鍵 但比范德華力 氫鍵通常用X H Y表示 其中X和Y表示電負性 而原子半徑 的非金屬原子 弱 強 大 小 2 氫鍵 方向性和飽和性 3 分子間氫鍵使物質的熔 沸點 溶解度 而分子內氫鍵使物質的熔 沸點 具有 升高 增大 降低 想一想2 相對分子質量越大的物質 其熔 沸點越高嗎 提示 不正確 對于分子晶體 若分子中不含有氫鍵 且結構相似的物質 才具有這一性質 三 分子晶體1 分子通過 構成的固態(tài)物質叫做分子晶體 2 分子晶體一般硬度 熔點和沸點 3 多數(shù)非金屬單質 非金屬元素組成的化合物以及絕大多數(shù)有機化合物形成的晶體都屬于分子晶體 分子間作用力 較小 較低 想一想3 所有分子晶體中都存在化學鍵嗎 提示 不一定 如稀有氣體是單原子分子 其晶體中不含化學鍵 自主體驗1 固體乙醇晶體中不存在的作用力是 A 極性鍵B 非極性鍵C 離子鍵D 氫鍵解析 選C 固體乙醇晶體是乙醇分子通過分子間作用力結合的 在乙醇分子里有C C之間的非極性鍵 C H C O O H之間的極性鍵 在分子之間還有O和H原子產(chǎn)生的氫鍵 沒有離子鍵 2 下列氫鍵中最強的是 A S H OB N H NC F H FD C H N解析 選C X H Y中 X Y原子的電負性越大 原子半徑越小 形成的氫鍵越強 S O N F C中 F的電負性最大 原子半徑最小 故C中氫鍵最強 3 共價鍵 離子鍵和范德華力是構成物質時粒子間的不同作用 下列物質中 只含有上述一種作用的是 A 干冰B 氯化鈉C 氫氧化鈉D 碘解析 選B 干冰中有共價鍵和范德華力兩種作用 氯化鈉中只有離子鍵一種作用 氫氧化鈉晶體中有離子鍵和共價鍵兩種作用 碘晶體中有共價鍵和范德華力兩種作用 4 下列說法正確的是 A 原子晶體中只存在非極性共價鍵B 稀有氣體形成的晶體屬于分子晶體C 干冰升華時 分子內共價鍵會發(fā)生斷裂D 金屬元素和非金屬元素形成的化合物一定是離子化合物 解析 選B 原子晶體中有的只含有非極性共價鍵 如金剛石 晶體硅 多為單質 也有含極性鍵的 如SiO2 BN等 A不正確 干冰升華是物理性質中狀態(tài)的改變 變化的是分子間的距離 分子內的共價鍵沒有斷裂 C不正確 D項中常見的反例為AlCl3 由金屬和非金屬構成的共價化合物 注意由非金屬構成的化合物不一定是共價化合物 如銨鹽 D不正確 探究導引1F Cl Br均位于第 A族元素 HF和HBr的沸點均比HCl高 原因是什么 提示 HBr的相對分子質量比HCl大 所以HBr的范德華力比HCl大 所以HBr的沸點比HCl高 HF分子間存在氫鍵 所以其沸點比同族的其他元素形成的氫化物沸點高 探究導引2磷酸與硫酸的相對分子質量都是98 為什么磷酸在常溫下是固體 熔點為43 3 硫酸在常溫下是液體 提示 分析兩者的結構 磷酸分子中有三個羥基 硫酸分子中有兩個羥基 由此可知磷酸分子間氫鍵的數(shù)目比硫酸分子間氫鍵的數(shù)目多 氫鍵的數(shù)目越多 分子間的作用力就越大 從而導致磷酸的熔點比硫酸的高 要點歸納化學鍵 范德華力和氫鍵的對比 即時應用1 有五組由同族元素形成的物質 在101 3kPa時測得它們的沸點 數(shù)據(jù)如下表所示 對于表中內容 下列各項中的判斷正確的是 A 表中各行中物質均為分子 且從左到右沸點均逐漸升高B 第 行物質均有氧化性 第 行物質對應的水溶液均是強酸C 第 行中各化合物的穩(wěn)定性順序為H2O H2S H2Se H2Te D 上表中物質HF和H2O 由于氫鍵的影響使它們的分子特別穩(wěn)定解析 選C 上表中 行的第一種物質的沸點在同一行中均最高 因為在HF分子間 H2O分子間均存在氫鍵 增大了分子間作用力 第 行物質為鹵素單質 均具有氧化性 第 行物質為鹵化氫 對應的水溶液中除HF是弱酸外 其余均為強酸 第 行物質為氧族元素的氫化物 其共價鍵逐漸減弱 所以穩(wěn)定性逐漸減弱 D選項中 氫鍵只能影響物質的物理性質 如熔沸點 溶解性等 不影響物質的化學性質 如分子的穩(wěn)定性與氫鍵無關 探究導引1CO2和SiO2是兩種組成相似的共價化合物 但兩者的物理性質卻相差很大 其原因是什么呢 提示 CO2和SiO2在固態(tài)時的晶體類型不同 CO2是分子晶體 構成晶體的微粒間以微弱的范德華力相結合 而SiO2是原子晶體 構成晶體的微粒間以共價鍵相結合成空間網(wǎng)狀結構 由于共價鍵比范德華力要強得多 所以SiO2的熔 沸點和硬度比CO2要高得多 探究導引2下圖為CO2的晶胞圖 請分析一個CO2晶胞中含有多少個CO2分子 最近的CO2有多少個 要點歸納1 分子晶體的性質與分子間作用力強弱相關 由于分子間作用力一般很弱 因而分子晶體具有硬度小 熔 沸點低 易揮發(fā) 不導電等特點 晶體的熔 沸點越高表明分子間作用力越大 2 分子汽化時 只破壞分子間作用力 不破壞分子內的共價鍵 即時應用2 根據(jù)下表給出的幾種物質的熔 沸點數(shù)據(jù) 判斷下列有關說法中錯誤的是 A SiCl4是分子晶體B 單質B可能是原子晶體C AlCl3不能升華D NaCl的鍵的強度比MgCl2大解析 選C 由表中所給熔 沸點數(shù)據(jù)可知SiCl4最低 應為分子晶體 單質B的熔 沸點最高 因此為原子晶體 AlCl3的沸點低于熔點 故可升華 NaCl的熔點高于MgCl2的熔點 表明Na Cl鍵斷裂較Mg Cl難 所以NaCl的鍵強度比MgCl2大 在下列各物質中 屬于分子晶體且分子間存在范德華力和氫鍵 分子內只含極性共價鍵的是 A CO2B H2OC HClD NH4Cl 思路點撥 這是一類歸屬性選擇題 重要的是審題中對各物質 各條件仔細辯別 不能漏掉有關條件 如本題第一個條件是 屬于分子晶體 選項物質中NH4Cl不符 第二個條件是 分子間存在范德華力和氫鍵 范德華力都存在 關鍵是氫鍵 只有B項H2O符合 最后條件是 分子內只含極性共價鍵 H2O符合 答案 B 規(guī)律方法 只有分子晶體才存在分子 分子晶體中肯定存在范德華力 氫鍵存在于N O F等電負性較大的原子與H原子之間 如圖為某晶體中分子間形成氫鍵的結構模型 大球代表O 小球代表H 下列有關說法中正確的是 A 該晶體具有空間網(wǎng)狀結構 所以不是分子晶體B 1mol該晶體中含有4 6 02 1023個氫鍵C 該晶體受熱融化時 分子之間的空隙將增大D 該晶體中每個分子與另外四個分子形成四面體結構 思路點撥 一般分子晶體和原子晶體均是由非金屬元素組成的 但是兩者的性質卻截然不同 如熔 沸點 硬度等 不含有氫鍵的分子晶體 其范德華力是沒有方向性的 故結構較為緊密 由于氫鍵有方向性 此題中的冰結構為空間四面體 貌似原子晶體 所以判斷兩者不能僅從結構上看 解析 由圖可知該晶體是冰 H2O 屬于分子晶體 晶體中每個水分子與另外4個水分子形成4個氫鍵 即1mol晶體冰中含有2mol氫鍵 也就是2 6 02 1023個氫鍵 盡管氫鍵比共價鍵弱得多 不屬于化學鍵 卻和共價鍵一樣具有方向性 從而1個水分子與另外4個水分子形成了四面體結構 這種結構存在較大的空隙 空間利用率不高 當晶體受熱熔化時 熱運動使冰的結構解體 水分子間的空隙變小 密度增大 答案 D 規(guī)律方法 分子晶體中分子間以范德華力相結合 其作用力很弱 如加熱可以破壞范德華力 故分子晶體一般具有較低的熔 沸點 再如給分子晶體一定的作用力 分子晶體會被擊碎 從而也說明了范德華力作用力很小 易被破壞 分子晶體的硬度一般也較小 同學們 來學校和回家的路上要注意安全 同學們 來學校和回家的路上要注意安全