3.3分子结构与物质的性质 课件2023-2024学年高二下学期化学人教版（2019）选择性必修2

第三节 分子结构与物质的性质 第二章 分子结构和性质 第二课时 分子间作用力（范德华力、氢键） 气体在加压或降温时为什么会变为液体、固体？ 气态水 液态水 【情境引入】 固态水 2 100℃水沸腾 3000℃水分解 化学变化 分子内化学键破坏 水分子之间存在着相互作用力 物理变化 [情境创设] 【查阅资料】100℃时水会剧烈沸腾，3000℃时，水会分解生成氢气和氧气。这说明了什么？ 2H2O(l) = 2H2(g)+O2(g) H2O(l)=H2O(g) ①水的沸腾发生的是物理变化，水的分解发生的是化学变化。 ②水的沸腾和分解都需要破坏微粒间的作用力。水的沸腾破坏的是分子间的某种作用力，而水的分解是分子内H—O共价键被破坏。水沸腾的温度远比水分解的温度低，说明这种分子间这种作用力很弱。比化学键的键能小。 降温加压时气体会液化，降温时液体会凝固，这些事实表明，分子之间存在着相互作用力 ——分子间作用力（包括范德华力和氢键） 一、 范德华力 1、概念： 把分子聚集在一起的作用力，称为范德华力 范德华(1837-1923)：荷兰物理学家，最早研究分子间普遍存在作用力。1910年因研究气态和液态方程获诺贝尔物理学奖。 实质： 分子间的一种静电作用 2、特点： ①范德华力很弱，比化学键的键能小1~2数量级 ②范德华力一般没有方向性和饱和性。只要分子周围空间允许，总是尽可能多的吸引其他分子。 分子 HCl HBr HI 范德华力(kJ/mol) 21.14 23.11 26.00 共价键键能(kJ/mol) 431.8 366 298.7 3、存在： ①大多数共价化合物： 例如：CO2、HI、H2SO4、AlCl3、各种有机化合物（如CH4）等 ②大多数非金属单质：例如：H2、P4、S8、C60等 ③各种稀有气体：例如Ar、Kr等等 范德华力是分子之间普遍存在的一种相互作用力。但只有分子间充分接近（300-500pm）时才有分子间的相互作用力。 注意：金刚石(C)、单质硅(Si)、二氧化硅（SiO2)等内部只有共价键，不存在分子。 石墨层与层之间存在分子间作用力。 分子 Ar CO HI HBr HCl 分子量 40 28 128.5 81.5 36.5 范德华力(kJ/mol) 8.50 8.75 26.00 23.11 21.14 4、影响因素： ①组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大 ②分子的极性越大，范德华力越大 分子 相对分子质量 分子的极性 范德华力(kJ·mol-1) CO 28 极性 8.75 N2 28 非极性 8.50 卤素单质都是都是双原子分子，组成和结构相似，从F2到I2相对分子质量逐渐增大，范德华力逐渐增大，所以，熔沸点逐渐升高。 【思考与讨论】怎样解释卤素单质从的熔点和沸点越来越高？ 单质 相对分子质量 熔点/℃ 沸点/℃ F2 38 -219.6 -188.1 Cl2 71 -101 -34.6 Br2 160 -7.2 58.78 I2 254 113.5 184.4 单质 相对分子质量 沸点/℃ 正戊烷 72 36.1 异戊烷 72 28 新戊烷 72 10 →互为同分异构体的分子，支链越多、越分散，分子间范德华力越弱，熔、沸点就越低 →分子间的范德华力越大，物质的熔、沸点越高 沸点：正戊烷 > 异戊烷 > 新戊烷 注意：键能大小影响分子的热稳定性, 范德华力的大小影响物质的熔、沸点。 9 单质 相对分子质量 沸点/℃ 正戊烷 72 36.1 异戊烷 72 28 新戊烷 72 10 5、范德华力对物质性质的影响： 范德华力主要影响物理性质，主要包括物质的熔、沸点及溶解性等 （1）范德华力对物质的熔、沸点的影响——范德华力越大、熔沸点越高。 ①组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，物质熔、沸点越高 ②相对分子质量相同或相近时，分子的极性越大，物质熔、沸点越高 ③在同分异构体中，一般来说，支链数越多，范德华力越小，物质熔、沸点就越低 （2）范德华力对物质溶解性的影响——溶质分子与溶剂分子间的范德华力越大，则溶质的溶解性越大。 科学·技术·社会 壁虎在墙壁或天花板上爬却掉不下来的奥秘 壁虎在墙壁或天花板上爬却掉不下来，为什么？ 科学•技术•社会 P56 壁虎与范德华力 壁虎为什么能在天花板土爬行自如？这曾是一个困扰科学家一百多年的谜。用电子显微镜可观察到，壁虎的四足覆盖着几十万条纤细的由角蛋白构成的纳米级尺寸的毛。壁虎的足有多大吸力？实验证明，如果在一个分币的面积土布满100万条壁虎足的细毛，可以吊起20kg重的物体。近年来，有人用计算机模拟，证明壁虎的足与墙体之间的作用力在本质上是它的细毛与墙体之间的范德华力。 12 [达标检测] 1.共价键、离子键和范德华力都是微观粒子之间的不同作用力，现有下列物质：①Na2O2、②SiO2、③石墨、④金刚石、⑤CaCl2、⑥干冰，其中含有两种不同类型的作用力的是（ ） A.①③⑤⑥ B.①③⑥ C.②④⑥ D.①②③⑥ 2.下列物质的变化，破坏的主要是范德华力的是（ ） A.碘单质的升华 B.NaCl溶于水 C.将水加热变为气态 D.NH4Cl受热分解 3.请预测 H2O、 H2S 、H2Se、 H2Te 熔点和沸点的高低。 B A -150 -125 -100 -75 -50 -25 0 25 50 75 100 2 3 4 5 × × × × CH4 SiH4 GeH4 SnH4 NH3 PH3 AsH3 SbH3 HF HCl HBr HI H2O H2S H2Se H2Te 沸 点 /℃ 周期 一些氢化物的沸点 →对于同一主族非金属元素氢化物而言，从上到下，分子量逐渐增大，熔沸点应逐渐升高．而HF、H2O、NH3却出现反常，为什么？ 说明在HF、H2O、NH3分子间还存在除范德华力之外的其他作用． 这种作用就是氢键． 14 二、 氢键 1、概念： 氢键是一种特殊的分子间作用力，它是由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子（如水分子中的氢）与另一个电负性很大的原子（如水分子中的氧）之间的作用力。 在水分子的O-H中，共用电子对强烈的偏向O，使得H几乎成为“裸露”的质子，其显正电性，它能与另一个水分子中相对显负电性的O的孤电子对产生静电作用，这种静电作用就是氢键。 氢键的本质也是一种静电作用 水分子间的氢键 水分子间的氢键 氢键 O H H δ＋ δ＋ δ－ … 构成条件 ①部分裸露的氢原子核 ②电负性很大且半径小的原子提供孤电子对 H—O键极性很强 O H H δ－ 无内层电子，几乎成为“裸露”的质子 (N、O、F) 电负性大，半径小 δ＋ δ＋ →每个水分子最多可与相邻的水分子形成4个氢键 3. 氢键的本质： →不属于化学键 →氢键介于范德华力和化学键之间,是一种较弱的静电作用力。 氢键键长 氢键通常用X—H…Y —来表示, “—”表示共价键 , “…”表示形成的氢键（X、Y为N、O、F）。 O—H…O N—H…N F—H…F 2、表示方法： X、 Y为电负性大，而原子半径较小的且有孤对电子的非金属原子，可相同也可不同，如N 、 O、 F等 18 4、形成条件： ①要有与电负性很大的原子X以共价键结合的氢原子； ②要有电负性很大且含有孤电子对的原子Y； ③X与Y的原子半径要小。 综上所述，能形成氢键的元素一般是F、O 和N。 O—H … N O—H … F 不仅氟化氢分子之间、氨分子之间存在氢键，而且它们跟水分子之间也存在氢键 N—H … O F—H … O 三、氢键及其对物质性质的影响 5. 氢键的特征：具有方向性和饱和性 ①方向性(X—H…Y三个原子尽可能在同一条直线上) →原因是在这样的方向上成键两原子电子云之间的排斥力最小,形成的氢键最强,体系最稳定 →原因是H原子半径很小,再有一个原子接近时,会受到X、Y原子电子云的排斥。 ②饱和性 (一个X—H只能和一个Y原子结合) →氢键强弱与X和Y的吸引电子的能力有关， 一般X、Y元素吸引电子能力越强(即电负性越大)，则氢键越强。 6. 氢键的强弱 X—H…Y →氢键强弱变化顺序为：F-H…F > O-H…O > O-H…N > N-H…N C原子吸引电子能力较弱，一般不形成氢键。 21 [氢 键 特 征] ①氢键不属于化学键：化学键>氢键>范德华力。 ②分子：有氢键一定有范德华力,有范德华力不一定有氢键。 ③与氢原子形成氢键时，电负性越大，氢键越强。 ④氢键会使物质熔、沸点大大增加。 ⑤氢键具有一定的方向性和饱和性。 饱和性：每个氢原子只能形成一个氢键。 方向性：A—H…B—尽可能在同一直线上， 作用力最强。 H F H F H F H F 5、类别： 分子间氢键存在于如HF、H2O、NH3 、C2H5OH、CH3COOH 等同种分子之间，也存在于它们相互之间 ① 分子间氢键 ② 分子内氢键 对羟基苯甲醛不能形成分子内氢键 对羟基苯甲醛 邻羟基苯甲醛 邻羟基苯甲酸 邻羟基硝基苯 分子间氢键使物质熔、沸点升高。 分子内氢键使物质的沸点和熔点降低。 6、氢键对物质性质的影响： ①氢键对物质熔、沸点的影响 邻羟基苯甲醛 （熔点-7 ℃） 对羟基苯甲醛 （熔点115 ℃） NH3、H2O、HF的沸点的反常 注意:标况下，HF非气态 解释：沸点H2O>H2Te>H2Se>H2S 同一主族元素的氢化物，结构相似。由于水分子之间可以形成氢键，增加了分子间的作用力，所以水的沸点较大。而H2Te、H2Se 、H2S的相对分子质量依次减小，范德华力逐渐减小，所以H2Te、H2Se 、H2S的沸点逐渐减小。 解释：沸点H2O、HF、NH3沸点依次降低的原因： 已知固态H2O、HF、NH3的氢键键能和结构如下： 单个氢键的键能是(HF)n＞冰＞(NH3)n， 而平均每个分子含氢键数：冰中2个，(HF)n和(NH3)n只有1个，气化要克服的氢键的总键能是冰＞(HF)n＞(NH3)n 注意：氢键的键长一般定义为A—H…B的长度，而不是H…B的长度 水的特殊物理性质 熔点/℃ 沸点/℃ ρ(0℃) ρ(4℃) ρ(20℃) ρ(100℃) 0.00 100.00 0.999841 1.000000 0.998203 0.958354 ②氢键对水分子性质的影响 特性：水的熔沸点比较高、冰的密度比液态水下小、水在4℃时密度最大、测定的相对分子质量比按化学式计算的大。 在水蒸气中，水以单个的H2O分子形式存在；无氢键。 在液态水中，经常是几个水分子通过氢键结合起来，形成(H2O)n；在固态水(冰)中，水分子大范围地以氢键互相联结(也存在范德华力)， (2) 氢键对水分子的影响 三、氢键及其对物质性质的影响 8. 氢键对物质物理性质的影响 水的熔点(℃) 水的沸点(℃) 水在0℃时密度(g/ml) 水在4℃时密度(g/ml) 0.00 100.00 0.9998 1.0000 ②水结冰时,体积膨胀,密度降低 ①氢键使水分子沸点反常的高 →每个水分子与4个水分子相邻 →水分子以氢键相连接，含1molH2O的冰中，最多可形成2mol氢键。 →常温下液态水中除了含有简单H2O外，还含有通过氢键联系在一起的缔合分子(H2O)2、(H2O)3……(H2O)n等。当水结成冰后，水分子大范围地以氢键互相联结成为晶体，因此在冰的结构中形成许多空隙，体积膨胀，密度减小。 冰 常温下液态水中除了含有简单H2O外，还含有通过氢键联系在一起的缔合分子(H2O)2、(H2O)3……(H2O)n等。一个水分子的氧原子与另一个水分子的氢原子沿该氧原子的一个sp3杂化轨道的方向形成氢键，因此当所有H2O全部缔合——结冰后，所有的H2O按一定的方向全部形成了氢键，成为晶体，因此在冰的结构中形成许多空隙，体积膨胀，密度减小。 28 (2) 氢键对水分子的影响 三、氢键及其对物质性质的影响 8. 氢键对物质物理性质的影响 ②水结冰时,体积膨胀,密度降低 ①氢键使水分子沸点反常的高 ③接近水的沸点的水蒸气的相对分子质量的测定值比按化学式H2O计算出来的相对分子质量大。 用氢键解释这种异常性：接近水的沸点的水蒸气中存在相当量的水分子因氢键而相互缔合，形成所谓的缔合分子(H2O)n。 “水上漂” 水中的氢键很脆弱，破坏的快，形成的也快。总的结果是水分子总是以不稳定的氢键连在一片。水的这一特性使水有了较强的内聚力和表面能力。由于具有较高的表面能力，所以昆虫能在水面上行走。当然也和昆虫本身所具有的结构有关系. 思考1：为什么NH3极易溶于水？ 提示　①NH3与H2O之间形成分子间氢键；②NH3和H2O均是极性分子 (3)氢键对物质溶解度的影响 三、氢键及其对物质性质的影响 8. 氢键对物质物理性质的影响 问题：NH3溶于水主要是形成 N-H…Ｏ还是形成O-H…N? 极性分子易溶于极性分子形成的溶剂中。(“相似相溶”) √ NH3溶于水形成氢键示意图如右,正是这样，NH3溶于水溶液呈碱性 31 思考2：为什么甲醛易溶于水？ δ- δ+ δ+ δ- δ+ δ+ 极性分子 甲醛能和H2O之间形成氢键 原子 电负性 C 2.5 H 2.1 O 3.5 (3)氢键对物质溶解度的影响 三、氢键及其对物质性质的影响 8. 氢键对物质物理性质的影响 →低级醇、醛、酮、羧酸等分子都能与水分子间形成氢键，均可溶于水。 1.(1)试表示HF水溶液中的氢键 深度思考 提示　F—H…F　O—H…F　F—H…O　O—H…O (2)甲酸可通过氢键形成二聚物，HNO3可形成分子内氢键。试在下图中画出氢键。 提示　 ①氢键的形成都会使物质的熔、沸点升高。 (　　) ②氢键是一种特殊的化学键,它广泛存在于自然界中的物质中。(　　) ③HF的沸点较高,是因为H—F键的键能很大。(　　) ④每个水分子内含有两个氢键( ) ⑤在水蒸气、水和冰中都含有氢键( ) ⑥分子间形成氢键能使物质的熔点和沸点升高( ) ⑦HF的稳定性很强,是因为其分子间能形成氢键( ) ⑧邻羟基苯甲醛的熔点比对羟基苯甲醛的熔点高( ) 课堂练习4：判断正误(正确的打“√”，错误的打“×”) × × × √ × × × × 课堂练习5：①常温下，在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷，原因是_______________________________________________。 乙醇与水形成分子间氢键而氯乙烷不能与水形成氢键 ②在常压下，甲醇的沸点(65 ℃)比甲醛的沸点(－19 ℃)高。主要原因是 ___________________。 甲醇分子间存在氢键 ③在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2=CH3OH＋H2O)中，所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为 _______________________，原因是 _________________________________________________________ H2O>CH3OH>CO2>H2 H2O与CH3OH均为极性分子，水分子间含氢键比甲醇中多；CO2与H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力较大 生物大分子中的氢键 科学•技术•社会 P58 生命体中许多大分子内也存在氢键 36 生物大分子中的氢键 科学•技术•社会 P58 37 羊毛纤维是蛋白质构成的，蛋白质上的氨基和羰基可能会形成氢键。羊毛在浸水和干燥的过程中，会在这些氢键处纳入水和去除水，而且其变化往往是不可逆的，从而改变了原先蛋白质的构造，即原先的氢键部位可能发生移动，由此引起羊毛织品变形。 解决问题 羊毛织品水洗后为什么会变形 DNA分子有两条链，链内原子之间以很强的共价键结合，链之间则是两条链上的碱基以氢键配对，许许多多的氢键将两条链连成独特的双螺旋结构，这是遗传基因复制机理的化学基础。 DNA双螺旋结构中的氢键 解决问题 化学键 范德华力 氢键 存在范围 分子内，原子间 分子之间 分子间或分子内 作用力 强弱 较强 比化学键的键能小1～2个数量级 比化学键的键能小1～2个数量级，介于范德华力和化学键之间 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 对物质性质的影响 主要影响 化学性质 主要影响物理性质（如熔、沸点） 主要影响物理性质 （如熔、沸点、溶解度） 【归纳小结】 40 【知识拓展】构成物质的微粒之间的作用力 1.非金属单质： 有的非金属单质，内部只有共价键，不存在分子，例如金刚石（C）；Si 有的非金属单质，原子之间靠共价键连接，并形成分子，分子之间有分子间作用力，如C60、P4、H2、O2 C60 金刚石 2.共价化合物： 如果原子按一定的结合方式形成分子，则分子之间有分子间作用力；例如CO2,NO,NO2 N2O3,SO2； 而有些共价化合物不形成分子，例如SiO2，只有Si—O键，没有分子间作用力,再如SiC，只有Si—C键，没有分子间作用力。 【知识拓展】构成物质的微粒之间的作用力 3.离子化合物：由阳离子与阴离子构成，离子之间有离子键，没有分子这一概念，因此不存在分子间作用力。 NaCl CaF2 【知识拓展】构成物质的微粒之间的作用力 4. 金属单质：由金属阳离子与自由电子构成，有金属键进行联系，无分子的概念，因此也不存在分子间作用力. 【知识拓展】构成物质的微粒之间的作用力 课堂达标 1、共价键、离子键和范德华力都是微观粒子之间的不同作用力，现有下列物质：①Na2O2、②SiO2、③石墨、④金刚石、⑤CaCl2、⑥干冰，其中含有两种不同类型的作用力的是（ ） A.①③⑤⑥ B.①③⑥ C.②④⑥ D.①②③⑥ A 2、下列物质的变化中,破坏的主要是范德华力的是(　 　) A.碘单质的升华 B.NaCl溶于水 C.将冰加热变为液态 D.NH4Cl受热分解 A 3、下列现象与氢键有关的是 (　　) ①HF的熔、沸点比ⅦA族其他元素氢化物的高 ②乙醇可以和水以任意比互溶 ③冰的密度比液态水的密度小 ④水分子高温下也很稳定 ⑤ 邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低 A．②③④⑤ 　B．①②③⑤ C．①②③④ D．①②③④⑤ B 4、人们熟悉的影片《蜘蛛侠》为我们塑造了一个能飞檐走壁、过高楼如履平地的蜘蛛侠，现实中的蜘蛛能在天花板等比较滑的板面上爬行，蜘蛛之所以不能从天花板上掉下的主要原因是( 　　) A．蜘蛛脚的尖端锋利，能抓住天花板 B．蜘蛛的脚上有“胶水”，从而能使蜘蛛粘在天花板上 C．蜘蛛脚上的大量细毛与天花板之间的范德华力这一“黏力”使蜘蛛不致坠落 D．蜘蛛有特异功能，能抓住任何物体 C 5、下列物质性质的比较不能用分子间作用力来解释的是( ) A. 二氧化碳的沸点比二硫化碳低 B. 乙醇在水中的溶解度比乙烷大 C. 氟化氢的沸点比氯化氢高 D. 氯化钠的熔点比单质碘高 D 6、回答下列问题 (1)尿素[CO(NH2)2]易溶于水，其原因除尿素和水都是极性分子外，还有______________________________。 (2)已知A、B的结构如图：A的熔、沸点 高于B的原因为_______________ 尿素与水分子之间可以形成氢键 A分子间存在氢键 (3)已知邻羟基苯胺的结构为 ， 邻羟基苯胺的沸点 ______对羟基苯胺的沸点(填“低于” “高于”或“不确定”)；其原因是： ____________________________________________________________ 低于 邻羟基苯胺容易形成分子内氢键，沸点降低，对羟基苯胺容易形成分子间氢键，沸点升高，因此邻羟基苯胺的沸点低于对羟基苯胺的沸点 引课视频：萃取——青蒿素的提取 《肘后备急方》：“青蒿一握，以水二升渍，绞取汁，尽服之” 屠呦呦团队先后经历了用水、乙醇、乙醚提取青蒿素的过程，最终用乙醚在低温下成功提取了青蒿素，治疗疟疾，挽救了无数人的生命。 为什么需要用乙醚来提取青蒿素，用水不可以呢？ 气体 溶解度/g 气体 溶解度/g 乙炔 0.117 乙烯 0.0149 氨气 52.9 氢气 0.00016 二氧化碳 0.169 甲烷 0.0023 一氧化碳 0.0028 氮气 0.0019 氯气 0.729 氧气 0.0043 乙烷 0.0062 二氧化硫 11.28 气体的溶解度（气体的压强为1.01×105 Pa，温度为293 K，在100 g水中的溶解度） 课本P60资料卡片： 分析表格，你能得到哪些影响气体的溶解度的因素？ 2、水是极性分子，氢气、甲烷、氮气、氧气都是非极性分子。它们在水中的溶解度不大。 1、外界因素：如温度、压强 气体 溶解度/g 气体 溶解度/g 乙炔 0.117 乙烯 0.0149 氨气 52.9 氢气 0.00016 二氧化碳 0.169 甲烷 0.0023 一氧化碳 0.0028 氮气 0.0019 氯气 0.729 氧气 0.0043 乙烷 0.0062 二氧化硫 11.28 气体的溶解度（气体的压强为1.01×105 Pa，温度为293 K，在100 g水中的溶解度） 课本P60资料卡片： 分析表格，你能得到哪些影响气体的溶解度的因素？ 4、氨气、水都是极性分子，且能形成氢键，在水中的溶解度很大。 3、氯气，二氧化碳虽然也是非极性分子，但能与水反应，所以比其他非极性分子在水中的溶解度大一点。 一、溶解性 物质相互溶解的性质十分复杂，受许多因素影响。 (1)影响物质溶解性的外界因素： ①固体： 主要因素为温度，温度升高，大部分固体溶解度增加（氢氧化钙除外）。 ②气体： 主要因素为温度和压强，温度升高，溶解度减小；压强增大，溶解度增大。 例：CCl4是非极性分子，是非极性溶剂；而H2O是极性分子，是极性溶剂。 a.萘、Br2、I2等都是非极性分子，所以易溶于CCl4、苯，而难溶于水。 b.蔗糖、氨、HCl、H2SO4是极性分子,易溶于水而难溶于CCl4。 c.盐类(NaCl等)这些离子化合物可看做是极性最强的,它们易溶于 水而不溶于CCl4、苯等非极性溶剂。 (2)影响物质溶解性的结构因素 ①“相似相溶”——极性相似相溶 非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂。 注意：有特例，如CO、NO为极性分子，却难溶于水。 乙醇CH3CH2OH分子中的－OH与水分子的－OH相近，因而乙醇与水能互溶；而戊醇CH3CH2CH2CH2CH2OH中的烃基较大，其中的－OH跟水分子的－OH相似因素小得多了，因而它大水中的溶解度明显减小。 ②“相似相溶”——结构相似相溶： 溶质和溶剂的分子结构相似程度越大，其溶解性越好， 图2-30 相似相溶—水和甲醇的相互溶解(虚线表示氢键) 如，低级醇、低级醛、低级酸均易溶于水(当然也有氢键的因素)，高级醇、高级醛、高级酸含疏水基团(烃基)越大，溶解性越差。 极性上：青蒿素和乙醚的极性小，所以青蒿素在水中的溶解度小，在乙醚中的溶解度大。 结构上：青蒿素中含有醚键，乙醚中也有醚键。 相似相溶！ CH3CH2—O—CH2CH3 乙醚 青蒿素 问题1、为什么需要用乙醚来提取青蒿素，用水不可以呢？ 问题2、为什么可以用苯、四氯化碳可以萃取水中的碘？ 非极性分子I2在非极性溶剂四氯化碳、苯中的溶解性远大于在极性分子水中的溶解性，所以可用四氯化碳、苯作萃取剂把I2从水溶液中提取出来 萃取:是利用A物质在B溶剂中的溶解能力小于在C溶剂中的溶解能力,把A物质从B溶剂提取到C溶剂里(B和C互不相溶)的分离方法 萃取剂的选择①溶质在萃取剂中的溶解度比在原溶剂中大；②萃取剂与原溶剂不反应、不相溶；③萃取剂与溶质不反应。 ①氢键的作用： 当溶质分子和溶剂分子间能形成氢键时，溶质在该溶剂中溶解度更大。溶剂和溶质之间的氢键作用力越大,溶解性越好。 (3)其他因素： ②溶质与溶剂发生反应： 当溶质和溶剂间能发生反应时，溶解度更大。 二氧化硫分子有极性且能与水反应，所以也极易溶于水。 SO2+H2O H2SO3 如氨气极易溶于水、甲醇与水任意比互溶等 课堂练习1：下列说法中正确的是 (　　) A．极性分子组成的溶质一定易溶于极性分子组成的溶剂之中，非极性分子组成的溶质一定易溶于非极性分子组成的溶剂中 B．溴分子和水分子是极性分子，四氯化碳分子是非极性分子，所以溴难溶于水而易溶于四氯化碳 C．白磷分子是非极性分子，水分子是极性分子，而二硫化碳是非极性分子，所以白磷难溶于水而易溶于二硫化碳 D．水分子是极性分子，二氧化碳可溶于水，因此二氧化碳是极性分子 C (1)比较NH3和CH4在水中的溶解度。怎样用“相似相溶”规律理解它们的溶解度不同? →CH4是非极性分子，难溶于水。 (2)为什么在日常生活中用有机溶剂(如乙酸乙酯等)溶解油漆而不用水? 油漆的主要成分是非极性或极性很小的有机分子，故易溶于非极性或极性很小的有机溶剂中，如苯、甲苯、乙酸乙酯等，而不溶于水。 【思考与讨论】P59 →NH3是极性分子，易溶于极性溶剂水中； 而且NH3可以和H2O形成分子间氢键，使溶解度更大。 60 (3)在一个小试管里放入一小粒碘晶体，加入约5 mL蒸馏水，观察碘在水中的溶解性（若有不溶的碘，可将碘水溶液倾倒在另一个试管里继续下面的实验）。在碘水溶液中加入约1 mL四氯化碳（CCl4），振荡试管，观察碘被四氯化碳萃取，形成紫红色的碘的四氯化碳溶液。再向试管里加入1 mL浓碘化钾（KI）水溶液，振荡试管，溶液紫色变浅，这是由于在水溶液里可发生如下反应：I2＋I－ ⇌I3－。实验表明碘在纯水还是在四氯化碳中溶解性较好？为什么？ 【思考与讨论】P59 加入 CCl4 加入 KI 溶液 振荡 振荡 实验现象： I2 溶于水中 溶液呈黄色 溶液分层，下层 溶液呈紫红色 溶液分层、下层溶液紫红色变浅 实验表明碘在四氯化碳溶液中的溶解性较好。这是因为碘和四氯化碳都是非极性分子，非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，而水是极性分子。 当I2＋I－ ⇌I3－ 盐KI3具有很强的极性，易溶于水，难溶于四氯化碳。 课堂练习2：碘单质在水中的溶解度较小，但在CCl4中的溶解度很大，这是因为（ ） A.CCl4与I2的相对分子质量相差较小，而H2O与I2的相对分子质量相差较大 B.CCl4与I2都是直线形分子，而H2O不是直线形分子 C.CCl4与I2都不含氢元素，而H2O中含有氢元素 D.CCl4与I2都是非极性分子，而H2O与I2是极性分子 D 分析下表，你能得到哪些规律，并加以解释 【思考与交流】 水是极性溶剂，根据“相似相溶”，非极性溶质在水中的溶解度不大。 非极性分子 64 分析下表，你能得到哪些规律，并加以解释 【思考与交流】 异常数据：CO2、Cl2是非极性分子，但在水中具有较好的溶解度。 化学反应：如果溶质与水发生化学反应,可增大其溶解度。 65 分析下表，你能得到哪些规律，并加以解释 【思考与交流】 SO2是极性分子，且SO2能与水反应 在该表中，氨气溶解度最高。 NH3是极性分子，NH3和H2O发生反应， 且NH3分子和H2O分子间能形成氢键 66 气体 溶解度/g 气体 溶解度/g 乙炔 0.117 乙烯 0.0149 氨气 52.9 氢气 0.00016 二氧化碳 0.169 甲烷 0.0023 一氧化碳 0.0028 氮气 0.0019 氯气 0.729 氧气 0.0043 乙烷 0.0062 二氧化硫 11.28 气体的溶解度 （P=1.01×105 Pa，T=293 K，在100 g水中的溶解度） (4)为什么Cl2、CO2是非极性分子， 在水中的 溶解度却比H2等大? Cl2、CO2与水反应，增大其溶解度。 (5)表中，NH3溶解度最高，试解释其原因。 NH3是极性分子，另NH3和H2O发生反应，且NH3分子和H2O分子间能形成氢键。 1. 相似相溶 →非极性溶质一般能溶于非极性溶剂，极性溶质一般能溶于极性溶剂。 【归纳小结】 物质在水中的溶解性的影响因素 2.外界因素：主要有温度、压强等。 3.氢键：溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好 4.分子结构的相似性：分子结构相似度越高，互溶性越好 5.溶质能与水反应，也会增大溶质在水中的溶解度 [迁移应用] 根据“相似相溶”规律，下列叙述不正确的是(　 　) A．白磷(P4)易溶于CS2，难溶于水 B．NaCl易溶于水，难溶于CCl4 C．碘易溶于苯，微溶于水 D．卤化氢易溶于水，也易溶于CCl4 D (1)范德华力的实质也是一种电性作用(　　) (2)任何分子间在任何情况下都会产生范德华力(　　) (3)HI分子间的范德华力大于HCl分子间的范德华力，故HI的沸点比HCl的高(　　) (4)CO的沸点大于N2(　　) (5)氢键的键长是指“X—H…Y”中“H…Y”的长度(　　) (6)H2O的热稳定性大于H2S，是因为H2O分子间存在氢键(　　) (7)冰融化成水，仅仅破坏氢键(　　) (8)氢键均能使物质的熔、沸点升高(　　) 判断正误 √ × √ √ × × × × (9)形成氢键A—H…B的三个原子总在一条直线上(　　) (10)I2在酒精中易溶，故可用酒精萃取碘水中的碘(　　) (11)配制碘水时，为了增大碘的溶解性，常加入KI溶液(　　) (12)SO2和HCl均易溶于水，原因之一是它们都是极性分子(　　) × × √ √ 判断正误 1．下列关于范德华力的叙述中，正确的是(　 　) A.范德华力的实质也是一种电性作用，所以范德华力是一种特殊的化学键 B.范德华力与化学键的区别是作用力的强弱问题 C.范德华力仅影响物质的部分物理性质 D.范德华力非常微弱，故破坏分子间的范德华力不需要消耗能量 BC 2.下列有关物质性质判断正确且可以用范德华力来解释的是 A.沸点：HBr＞HCl B.沸点：CH3CH2Br＜C2H5OH C.稳定性：HF＞HCl D.—OH上氢原子的活泼性：H—O—H＞C2H5—O—H A H—F键能比H—Cl键能大 由于—C2H5的影响使O—H极性减弱的缘故。 C2H5OH分子间形成氢键 3．下列物质的结构或性质与氢键无关的是(　 　) A．乙醇的沸点 B．乙醇在水中的溶解度 C．氢化镁的熔点 D．DNA的双螺旋结构 C 4.下列物质的变化中,破坏的主要是范德华力的是(　　) A.碘单质的升华 B.NaCl溶于水 C.将冰加热变为液态 D.NH4Cl受热分解 解析:碘升华只是状态发生了变化,破坏的是范德华力,没有破坏化学键;NaCl溶于水,会破坏离子键;冰由固态变为液态,破坏的主要是氢键;NH4Cl受热分解,破坏的是化学键(包括共价键和离子键)。 A 75 5.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的沸点高于同主族其他元素气态氢化物的沸点 B.氢键只能存在于分子间,不能存在于分子内 C.根据氢键键能的大小可知,沸点高低顺序为HF>H2O>NH3 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 A 6.人们熟悉的影片《蜘蛛侠》为我们塑造了一个能飞檐走壁、过高楼如履平地的蜘蛛侠，现实中的蜘蛛能在天花板等比较滑的板面上爬行，蜘蛛之所以不能从天花板上掉下的主要原因是(　　) A．蜘蛛脚的尖端锋利，能抓住天花板B．蜘蛛的脚上有“胶水”，从而能使蜘蛛粘在天花板上 C．蜘蛛脚上的大量细毛与天花板之间的范德华力这一“黏力”使蜘蛛不致坠落 D．蜘蛛有特异功能，能抓住任何物体 解析:蜘蛛不能掉下的根本原因是蜘蛛脚上的大量细毛与天花板之间存在范德华力。 C 7.下列与氢键有关的说法中错误的是 A.卤化氢中HF沸点较高，是由于HF分子间存在氢键 B.邻羟基苯甲醛( )的熔、沸点比对羟基苯甲醛( ) 的熔、沸点低 C.氨水中存在分子间氢键 D.形成氢键A—H…B—的三个原子总在一条直线上 D →氢键具有一定的方向性，但形成氢键的原子不一定在一条直线上，如 8．下列现象中，不能用“相似相溶”规律解释的是(　 　) A.乙醇与水以任意比例互溶 B.用纯碱洗涤油脂 C.氨易溶于水 D.用苯将溴水中的溴萃取出来 B 乙醇与水分子均为极性分子，且二者可形成氢键 Na2CO3水解使溶液显碱性，油脂在碱性条件下水解 NH3与H2O均是极性分子，且二者能形成分子间氢键. 苯与Br2均为非极性分子 9.下列说法正确的是(　 　) A．冰融化时，分子中的H—O键发生断裂 B．随着卤素原子相对原子质量的增加，卤化物CX4(X为卤素原子)分子间作用力逐渐增大，所以它们的熔、沸点也逐渐升高 C．由于H—O键比H—S键牢固，所以水的熔、沸点比H2S的高 D．在由分子构成的物质中，分子间作用力越大，该物质越稳定 B 10．下列化合物在水中的溶解度，排列次序正确的是(　 　) a．HOCH2CH2CH2OH　 b．CH3CH2CH2OH c．CH3CH2COOCH3　 d．HOCH2CH(OH)CH2OH A．d＞a＞b＞c　 B．c＞d＞a＞b C．d＞b＞c＞a　 D．c＞d＞b＞a A 11.已知O3分子为V形结构，O3在水中的溶解度和O2相比 A.一样大 B.O3比O2小 C.O3比O2大 D.无法比较 C 12．下列几种氢键：①O—H…O—，②N—H…N—，③F—H…F—， ④O—H…N—，按氢键从强到弱的顺序排列正确的是(　　) A．③>①>④>② B．①>②>③>④ C．③>②>①>④ D．①>④>③>② A 13.过氧化氢是一种医用杀菌消毒剂，已知分子的结构如下图所示。分子不是直线形，两个H原子犹如在半展开的书的两面纸上，书面夹角为93°52′，而两个O—H键与O—O键的夹角均为96°52′。试回答： ①下列关于的说法正确的是_______（填序号）。 a.该分子中有极性键 b.该分子中有非极性键 c.该分子中氧原子的轨道发生sp2杂化 d.该分子是非极性分子 ②分子间易形成氢键，该氢键的表示式是_____________。 ③难溶于CS2，主要原因是__________________________________。 ④易溶于水，主要原因是_______________________________________________________。 ⑤分子中氧元素的化合价为_____，原因是__________________________________________________________________。 ab O—H…O H2O2为极性分子，CS2为非极性分子 H2O2易与H2O分子间形成氢键且H2O和H2O2均为极性分子 -1 O—H键为极性键，且电负性O>H，共用电子对偏向氧，故氧元素显-1价 O—O键为非极性键， Lavf57.25.100 EVCapture4.1.9软件录制 Lavf57.25.100 本视频由湖南一唯信息科技开发的EV录屏软件录制，www.ieway.cn Lavf58.20.100 $$