1、第4节 分子间作用力与物质性质学习要求 1.能说明分子间作用力(含氢键)对物质熔、沸点等性质的影响。2.能列举含有氢键的物质，知道氢键对物质性质的影响。素养目标 能从微观层次理解物质的某些性质与分子间作用力或氢键有关，发展“宏观辨识与微观探析”的核心素养。知 识 梳 理 一、范德华力与物质性质 1分子间作用力(1)概念：分子之间存在的多种统称分子间作用力。(2)分类：最常见的分子间作用力是和。相互作用范德华力氢键2范德华力(1)概念：范德华力是之间普遍存在的一种相互作用力，它使得许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。(2)实质：范德华力实质也是一种。(3)特征：范德华力的作用通常比化学键
2、的键能小得多，化学键的键能一般为kJmol1，而范德华力的作用一般只有kJmol1。范德华力没有。分子电性作用100600220方向性和饱和性(4)影响因素：相对分子质量 一般来说，组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增加，范德华力逐渐。分子的极性 一般来说，分子的极性越大，范德华力越。(5)对物质性质的影响：主要影响物质的物理性质。范德华力越大，物质的熔点、沸点越高。增大大二、氢键与物质性质 1氢键(1)概念：当氢原子与电负性大的原子X以共价键结合时，H原子与另一个电负性大的原子Y之间的静电作用。(2)表示形式 通常用XHY表示氢键，其中XH表示H原子和X原子以共价键相结合，与原子形成氢
3、键。X、Y为N、O、F。氢键的键长是指X和Y的距离；氢键的键能是指XHY 分解为XH和Y所需要的能量。Y(3)类型氢键，如：。氢键，如(对羟基苯甲醛)。(4)特征氢键的作用能比范德华力的作用能，比化学键的键能。氢键具有一定的性和性。分子内分子间大一些小的多方向饱和2氢键对物质性质的影响(1)当形成分子间氢键时，物质的熔、沸点将。(2)当形成分子内氢键时，物质的熔、沸点将。(3)氢键也影响物质的、等过程。氢键的存在使物质的溶解度。(4)氢键与水的性质 水结成冰时，体积膨胀，密度。升高降低增大减小电离溶解自 我 检 测 1判断正误(正确的打“”，错误的打“”)(1)范德华力是决定由分子构成物质的熔
4、点、沸点高低的唯一因素()(2)范德华力与物质的性质没有必然的联系()(3)范德华力能够影响物质的化学性质和物理性质()(4)范德华力仅是影响物质部分物理性质的一种因素()(5)每个水分子内含有两个氢键()(6)冰、液态水、水蒸气中都存在氢键()(7)1个水分子最多可形成4个氢键()(8)HF的稳定性很强，是因为其分子间能形成氢键()答案(1)(2)(3)(4)(5)(6)(7)(8)2下列叙述与范德华力无关的是()A气体物质加压或降温时能凝结或凝固 B通常状况下氯化氢为气体 C氟、氯、溴、碘单质的熔、沸点依次升高 D氯化钠的熔点较高 解析 范德华力主要影响物质的熔点、沸点等物理性质。A项，气
5、体物质加压时，范德华力增大，降温时，气体分子的平均动能减小，分子靠自身的动能不足以克服范德华力，从而聚集在一起形成液体甚至固体；B项，HCl分子之间的作用力是很弱的范德华力，因此通常状况下氯化氢为气体；C项，一般来说，组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增加，范德华力逐渐增强，物质的熔、沸点逐渐升高；D项，NaCl中将Na和Cl之间以较强的离子键结合，所以NaCl的熔点较高，与范德华力无关。答案 D 3NCl3是一种淡黄色油状液体，下列对NCl3的有关描述正确的是()A该分子呈平面三角形 B该分子为非极性分子 C它的沸点比PCl3的低 D因为NCl键的键能大，所以NCl3沸点高 解析 NC
6、l3 中 N 原子的价电子对数为532 4，孤电子对数1，所以该分子为三角锥形，由于 3 个 NCl 极性键的排列不对称，所以该分子为极性分子。NCl3与 PCl3 的组成和结构相似，相对分子质量 NCl3 小于 PCl3，所以范德华力 NCl3小于 PCl3，沸点 NCl3 低于 PCl3。NCl3 的沸点与 NCl 键的键能无关。答案 C 学习任务一、范德华力与氢键【深度思考】1甲烷与甲烷、甲醛与甲醛分子间能形成氢键吗？提示 不能。不具备形成氢键的条件。2在A、A、A族元素的氢化物中，为什么NH3、H2O、HF三者的相对分子质量分别小于同主族其他元素的氢化物，但熔点、沸点却比其他元素的氢化
7、物高？提示 因为NH3、H2O、HF三者的分子间能形成氢键，同族其他元素的氢化物中不能形成氢键，所以它们的熔点和沸点高于同族其他元素的氢化物。【名师点拨】范德华力、氢键、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作用力 已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个电负性很强的原子之间的静电作用 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 无方向性和饱和性 有方向性和饱和性 有方向性和饱和性 强度 共价键氢键范德华力 影响强度的因素 随分子极性的增大而增大组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越
8、大 对于XHY，X、Y的电负性越大，Y原子的半径越小，作用越强 成键原子半径和共用电子对数目。键长越短，键能越大，共价键越稳定 对物质性质的影响 影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质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；CF4CCl4H2S，HFHCl，NH3PH3 影响分子的稳定性共价键键能越大，分子稳定性越强(1)氢键和范德华力都属于分子间作用力，不能把氢键当成是化学键。(2)分子间氢键和范德华力可以同时存在。(3)分子间作用力主要影响由分子构成的物质的物理性质，而化学键决定分子的稳定性。(4)只有分子间距离接近到一定程度时才有分子间作用
9、力(包括范德华力和氢键)。(5)某些分子间作用力包括范德华力和氢键，所以分子间作用力不等价于范德华力。【关键提醒】【典例1】下列说法不正确的是()A分子间作用力是分子间相互作用的总称 B分子间氢键的形成对物质的溶解度、熔沸点有影响 C范德华力和氢键可同时存在于分子之间 D氢键是一种特殊的化学键，它广泛地存在于自然界中 答案 D 解析 分子间存在多种相互作用，这些作用统称为分子间作用力，A正确；分子间氢键的形成除使物质的熔、沸点升高外，对物质的溶解度也有影响，B正确；范德华力和氢键均属分子间的作用力，两者有可能同时存在于分子之间，C正确；氢键属于分子间作用力，而不是化学键，D错误。A冰醋酸中醋酸
10、分子之间 B液态氟化氢中氟化氢分子之间 CNH3H2O中的NH3与H2O分子之间 D可燃冰(CH48H2O)中甲烷分子与水分子之间【变式训练1】下列物质中不存在氢键的是()解析 只有非金属性很强的元素与氢元素形成强极性的共价键之后，氢原子才可能与另一非金属性很强的原子形成氢键(如N、O、F)。C元素的非金属性不强，CH4与H2O分子间不存在氢键。答案 D【变式训练2】下列现象，不能用氢键知识解释的是()A葡萄糖易溶于水 B在4 时水的密度最大 C硫酸是一种强酸 D水通常情况下为液态 解析 葡萄糖易溶于水是因为葡萄糖分子和水分子间可以形成氢键，A正确；水通常情况下为液态，在4 时水的密度最大，是
11、因为水分子之间会形成氢键，降温时，水分子间会形成的氢键数目增多，水分子之间空隙变大，使密度减小，B正确；硫酸是一种强酸，在水中能全部电离，与氢键无关，C不正确；水分子间形成氢键，使水的熔点较高，所以水通常情况下为液态，D正确。答案 C 学习任务二、范德华力和氢键对物质性质的影响【深度思考】1CCl4、SiCl4、SnCl4的稳定性为什么逐渐减弱，而它们的沸点逐渐升高？提示 分子稳定性取决于键长和键能，CCl4、SiCl4、SnCl4中的键长逐渐变长，键能逐渐减小，分子稳定性逐渐减弱；由分子构成的物质的沸点取决于分子间作用力的大小，CCl4、SiCl4、SnCl4的组成和结构相似，随相对分子质量
12、的增加，它们分子间的作用力逐渐增大，沸点逐渐升高。2从氨合成塔的气体中分离出NH3，采用什么分离方法？提示 加压使NH3液化，因为NH3分子间易形成氢键，沸点高。3甲醇的沸点明显高于甲醛，乙酸的沸点明显高于乙醛，其主要原因是什么？提示 甲醇分子间、乙酸分子间能形成氢键，而甲醛分子间、乙醛分子间不能形成氢键。【名师点拨】1范德华力对物质性质的影响(1)一般来说，组成和结构相似的分子构成的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高。例如，熔、沸点：F2Cl2Br2I2。(2)分子组成相同的物质(即互为同分异构体)，分子对称性越好，范德华力越小，物质的熔、沸点越低。例如，熔、沸点：
13、新戊烷异戊烷正戊烷；沸点：对二甲苯间二甲苯邻二甲苯。(3)相对分子质量相近的物质，分子的极性越小，范德华力越小，物质的熔、沸点通常越低。例如，熔、沸点：N2PH3；同分异构体分子间形成氢键的物质比分子内形成氢键的物质熔、沸点高，如邻羟基苯甲酸对羟基苯甲酸。(2)对物质溶解度的影响：溶剂和溶质之间形成氢键使溶质的溶解度增大，如NH3、甲醇、甲酸等易溶于水。(3)对物质密度的影响：氢键的存在会使某些物质的密度反常，如水的密度比冰的密度大。(4)氢键对物质电离性质的影响：如邻苯二甲酸的电离平衡常数Ka1与对苯二甲酸的电离平衡常数Ka1相差较大。【典例2】下列物质的性质可用范德华力的大小来解释的是()
14、AHF、HCl、HBr、HI 的热稳定性依次减弱BF2、Cl2、Br2、I2 的熔、沸点依次升高C、HOH、C2H5OH 中OH 上氢原子的活泼性依次减弱DCH3OCH3、C2H5OH 的沸点依次升高答案 B 解析 HF、HCl、HBr、HI 的热稳定性依次减弱是由于 HX 键能依次减小。F2、Cl2、Br2、I2 的相对分子质量依次增大，分子间的范德华力也依次增大，所以其熔、沸点也依次增大。、HOH、C2H5OH 中OH 上氢原子的活泼性依次减弱，与 OH 的极性有关。CH3OCH3 的沸点比 C2H5OH的低是由于 C2H5OH 分子间形成氢键而增大了分子间作用力。比较由分子构成的物质熔、
15、沸点时，首先应考虑分子间是否存在氢键。【解题反思】【变式训练3】下列事实与氢键无关的是()A液态氟化氢中有三聚氟化氢(HF)3分子存在 B冰的密度比液态水的密度小 C乙醇能与水以任意比混溶而甲醚(CH3OCH3)难溶于水 DNH3比PH3稳定 解析 氢键是已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力，它只影响物质的物理性质，故只有D与氢键无关。答案 D【变式训练4】下列物质发生状态变化时，克服了范德华力的是()A食盐熔化B晶体硅熔化 C碘升华D氢氧化钠熔化 解析 氯化钠、氢氧化钠均是离子化合物，熔化时离子键断裂，A、D项错误；晶体硅熔化时克服的是共价键，B项错误；碘升华时克服的是范德华力，C项正确。答案 C