高考化學(xué) 專題3 第四單元 分子間作用力 分子晶體 蘇教版選修3

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歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂 第四單元分子間作用力分子晶體 課程標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)航1 了解范德華力的類型 把握范德華力大小與物質(zhì)物理性質(zhì)之間的辯證關(guān)系 2 初步認(rèn)識(shí)影響范德華力的主要因素 學(xué)會(huì)辯證的質(zhì)量分析法 3 理解氫鍵的本質(zhì) 能分析氫鍵的強(qiáng)弱 認(rèn)識(shí)氫鍵的重要性 4 加深對(duì)分子晶體有關(guān)知識(shí)的認(rèn)識(shí)和應(yīng)用 自主學(xué)習(xí)一 范德華力1 共價(jià)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(shí)質(zhì)是一種 比化學(xué)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(duì)于組成與結(jié)構(gòu)相似的分子 其范德華力一般隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大而 對(duì)應(yīng)物質(zhì)的熔 沸點(diǎn)也逐漸 沒有 增大 升高 想一想1 CO2和CS2結(jié)構(gòu)和組成相似 為什么常溫下CO2是氣體 CS2是液體 提示 因?yàn)镃S2比CO2相對(duì)分子質(zhì)量大 所以分子間范德華力也大 使CS2沸點(diǎn)升高 常溫下呈液態(tài) 二 氫鍵的形成1 一個(gè)水分子中相對(duì)顯正電性的氫原子 能與另一個(gè)水分子中相對(duì)顯負(fù)電性的氧原子的孤電子對(duì)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(xué)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(fù)性 而原子半徑 的非金屬原子 弱 強(qiáng) 大 小 2 氫鍵 方向性和飽和性 3 分子間氫鍵使物質(zhì)的熔 沸點(diǎn) 溶解度 而分子內(nèi)氫鍵使物質(zhì)的熔 沸點(diǎn) 具有 升高 增大 降低 想一想2 相對(duì)分子質(zhì)量越大的物質(zhì) 其熔 沸點(diǎn)越高嗎 提示 不正確 對(duì)于分子晶體 若分子中不含有氫鍵 且結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì) 才具有這一性質(zhì) 三 分子晶體1 分子通過 構(gòu)成的固態(tài)物質(zhì)叫做分子晶體 2 分子晶體一般硬度 熔點(diǎn)和沸點(diǎn) 3 多數(shù)非金屬單質(zhì) 非金屬元素組成的化合物以及絕大多數(shù)有機(jī)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(xué)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(xué)鍵 自主體驗(yàn)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(jié)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(qiáng)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(fù)性越大 原子半徑越小 形成的氫鍵越強(qiáng) S O N F C中 F的電負(fù)性最大 原子半徑最小 故C中氫鍵最強(qiáng) 3 共價(jià)鍵 離子鍵和范德華力是構(gòu)成物質(zhì)時(shí)粒子間的不同作用 下列物質(zhì)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(jià)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(jià)鍵兩種作用 碘晶體中有共價(jià)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(jià)鍵B 稀有氣體形成的晶體屬于分子晶體C 干冰升華時(shí) 分子內(nèi)共價(jià)鍵會(huì)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(jià)鍵 如金剛石 晶體硅 多為單質(zhì) 也有含極性鍵的 如SiO2 BN等 A不正確 干冰升華是物理性質(zhì)中狀態(tài)的改變 變化的是分子間的距離 分子內(nèi)的共價(jià)鍵沒有斷裂 C不正確 D項(xiàng)中常見的反例為AlCl3 由金屬和非金屬構(gòu)成的共價(jià)化合物 注意由非金屬構(gòu)成的化合物不一定是共價(jià)化合物 如銨鹽 D不正確 探究導(dǎo)引1F Cl Br均位于第 A族元素 HF和HBr的沸點(diǎn)均比HCl高 原因是什么 提示 HBr的相對(duì)分子質(zhì)量比HCl大 所以HBr的范德華力比HCl大 所以HBr的沸點(diǎn)比HCl高 HF分子間存在氫鍵 所以其沸點(diǎn)比同族的其他元素形成的氫化物沸點(diǎn)高 探究導(dǎo)引2磷酸與硫酸的相對(duì)分子質(zhì)量都是98 為什么磷酸在常溫下是固體 熔點(diǎn)為43 3 硫酸在常溫下是液體 提示 分析兩者的結(jié)構(gòu) 磷酸分子中有三個(gè)羥基 硫酸分子中有兩個(gè)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(dǎo)致磷酸的熔點(diǎn)比硫酸的高 要點(diǎn)歸納化學(xué)鍵 范德華力和氫鍵的對(duì)比 即時(shí)應(yīng)用1 有五組由同族元素形成的物質(zhì) 在101 3kPa時(shí)測(cè)得它們的沸點(diǎn) 數(shù)據(jù)如下表所示 對(duì)于表中內(nèi)容 下列各項(xiàng)中的判斷正確的是 A 表中各行中物質(zhì)均為分子 且從左到右沸點(diǎn)均逐漸升高B 第 行物質(zhì)均有氧化性 第 行物質(zhì)對(duì)應(yīng)的水溶液均是強(qiáng)酸C 第 行中各化合物的穩(wěn)定性順序?yàn)镠2O H2S H2Se H2Te D 上表中物質(zhì)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(zhì)的沸點(diǎn)在同一行中均最高 因?yàn)樵贖F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(zhì)為鹵素單質(zhì) 均具有氧化性 第 行物質(zhì)為鹵化氫 對(duì)應(yīng)的水溶液中除HF是弱酸外 其余均為強(qiáng)酸 第 行物質(zhì)為氧族元素的氫化物 其共價(jià)鍵逐漸減弱 所以穩(wěn)定性逐漸減弱 D選項(xiàng)中 氫鍵只能影響物質(zhì)的物理性質(zhì) 如熔沸點(diǎn) 溶解性等 不影響物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì) 如分子的穩(wěn)定性與氫鍵無關(guān) 探究導(dǎo)引1CO2和SiO2是兩種組成相似的共價(jià)化合物 但兩者的物理性質(zhì)卻相差很大 其原因是什么呢 提示 CO2和SiO2在固態(tài)時(shí)的晶體類型不同 CO2是分子晶體 構(gòu)成晶體的微粒間以微弱的范德華力相結(jié)合 而SiO2是原子晶體 構(gòu)成晶體的微粒間以共價(jià)鍵相結(jié)合成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 由于共價(jià)鍵比范德華力要強(qiáng)得多 所以SiO2的熔 沸點(diǎn)和硬度比CO2要高得多 探究導(dǎo)引2下圖為CO2的晶胞圖 請(qǐng)分析一個(gè)CO2晶胞中含有多少個(gè)CO2分子 最近的CO2有多少個(gè) 要點(diǎn)歸納1 分子晶體的性質(zhì)與分子間作用力強(qiáng)弱相關(guān) 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(diǎn)低 易揮發(fā) 不導(dǎo)電等特點(diǎn) 晶體的熔 沸點(diǎn)越高表明分子間作用力越大 2 分子汽化時(shí) 只破壞分子間作用力 不破壞分子內(nèi)的共價(jià)鍵 即時(shí)應(yīng)用2 根據(jù)下表給出的幾種物質(zhì)的熔 沸點(diǎn)數(shù)據(jù) 判斷下列有關(guān)說法中錯(cuò)誤的是 A SiCl4是分子晶體B 單質(zhì)B可能是原子晶體C AlCl3不能升華D NaCl的鍵的強(qiáng)度比MgCl2大解析 選C 由表中所給熔 沸點(diǎn)數(shù)據(jù)可知SiCl4最低 應(yīng)為分子晶體 單質(zhì)B的熔 沸點(diǎn)最高 因此為原子晶體 AlCl3的沸點(diǎn)低于熔點(diǎn) 故可升華 NaCl的熔點(diǎn)高于MgCl2的熔點(diǎn) 表明Na Cl鍵斷裂較Mg Cl難 所以NaCl的鍵強(qiáng)度比MgCl2大 在下列各物質(zhì)中 屬于分子晶體且分子間存在范德華力和氫鍵 分子內(nèi)只含極性共價(jià)鍵的是 A CO2B H2OC HClD NH4Cl 思路點(diǎn)撥 這是一類歸屬性選擇題 重要的是審題中對(duì)各物質(zhì) 各條件仔細(xì)辯別 不能漏掉有關(guān)條件 如本題第一個(gè)條件是 屬于分子晶體 選項(xiàng)物質(zhì)中NH4Cl不符 第二個(gè)條件是 分子間存在范德華力和氫鍵 范德華力都存在 關(guān)鍵是氫鍵 只有B項(xiàng)H2O符合 最后條件是 分子內(nèi)只含極性共價(jià)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(fù)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(jié)構(gòu)模型 大球代表O 小球代表H 下列有關(guān)說法中正確的是 A 該晶體具有空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu) 所以不是分子晶體B 1mol該晶體中含有4 6 02 1023個(gè)氫鍵C 該晶體受熱融化時(shí) 分子之間的空隙將增大D 該晶體中每個(gè)分子與另外四個(gè)分子形成四面體結(jié)構(gòu) 思路點(diǎn)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(zhì)卻截然不同 如熔 沸點(diǎn) 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(jié)構(gòu)較為緊密 由于氫鍵有方向性 此題中的冰結(jié)構(gòu)為空間四面體 貌似原子晶體 所以判斷兩者不能僅從結(jié)構(gòu)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(gè)水分子與另外4個(gè)水分子形成4個(gè)氫鍵 即1mol晶體冰中含有2mol氫鍵 也就是2 6 02 1023個(gè)氫鍵 盡管氫鍵比共價(jià)鍵弱得多 不屬于化學(xué)鍵 卻和共價(jià)鍵一樣具有方向性 從而1個(gè)水分子與另外4個(gè)水分子形成了四面體結(jié)構(gòu) 這種結(jié)構(gòu)存在較大的空隙 空間利用率不高 當(dāng)晶體受熱熔化時(shí) 熱運(yùn)動(dòng)使冰的結(jié)構(gòu)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(jié)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(diǎn) 再如給分子晶體一定的作用力 分子晶體會(huì)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(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來學(xué)校和回家的路上要注意安全