2.4 分子间作用力-【帮课堂】2024-2025学年高二化学同步学与练（鲁科版2019选择性必修2）

第2章 微粒间相互作用与物质性质 第4节 分子间作用力 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/题型解读 典题举一反三，应用触类旁通 07/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1．认识分子间作用力的广泛存在及对物质性质的影响。 2．了解氢键的实质、特点、形成条件及对物质性质的影响。 3．了解分子内氢键和分子内氢键在自然界中的广泛存在和重要作用。 重点：分子间作用力及其对物质性质的影响。 难点：分子内氢键。 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相互作用统称分子间作用力。 (2)分类：最常见的分子间作用力是范德华力和氢键。 2．范德华力 (1)概念：范德华力是分子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电性作用。 (3)特征： ①范德华力的作用通常比化学键的键能小得多，化学键的键能一般为100～600 kJ·mol－1，而范德华力的作用一般只有2～20 kJ·mol－1。 ②范德华力没有方向性和饱和性。 (4)影响因素： ①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，范德华力逐渐增大。 ②分子的极性 一般来说，分子的极性越大，范德华力越大。 3．范德华力对物质性质的影响 (1)对物质熔、沸点的影响 ①组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点就越高。例如熔、沸点：CF4<CCl4<CBr4<CI4。 ②组成相似且相对分子质量相近的物质，分子电荷分布越不均匀，范德华力越大，其熔、沸点就越高，如熔、沸点：CO>N2。 ③在同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔、沸点就越低，如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。 (2)对物质溶解性的影响 溶质分子与溶剂分子之间的范德华力越大，溶解度越大。 【名师点拨】 范德华力存在于由共价键形成的多数共价化合物分子、绝大多数非金属单质分子及没有化学键的稀有气体分子间。但像二氧化硅晶体、金刚石等由共价键形成的物质中不存在范德华力。 二、氢键与物质性质 1．氢键的概念及表示方法 (1)概念：氢键是由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一分子中电负性很大的原子之间的作用力。 (2)表示方法：氢键的通式可用A—H…B—表示。式中A和B表示F、O、N，“—”表示共价键，“…”表示氢键。 2．氢键的形成条件 (1)要有一个与电负性很强的元素X形成强极性键的氢原子，如H2O中的氢原子。 (2)要有一个电负性很强，含有孤电子对并带有部分电荷的原子Y，如H2O中的氧原子。 (3)X和Y的原子半径要小，这样空间位阻较小。 一般来说，能形成氢键的元素有N、O、F。所以氢键一般存在于含N—H、H—O、H—F键的物质中，或有机化合物中的醇类和羧酸类等物质中。 3．氢键的特征 (1) 氢键不是化学键，而是特殊的分子间作用力，其键能比化学键弱，比范德华力强。 (2)氢键具有一定的方向性和饱和性 X—H与Y形成分子间氢键时，氢原子只能与一个Y原子形成氢键，3个原子总是尽可能沿直线分布，这样可使X与Y尽量远离，使两原子间电子云的排斥作用力最小，体系能量最低，形成的氢键最强、最稳定 (如下图)。 4．氢键的类型 ①分子内氢键，如：(邻羟基苯甲醛)。 ②分子间氢键，如： (对羟基苯甲醛)。 5．氢键对物质物理性质的影响 (1)对物质熔、沸点的影响：分子间存在氢键的物质，物质的熔、沸点明显高，如NH3>PH3；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。水结冰体积膨胀，是因为冰中所有水分子通过有方向性和饱和性的氢键互相联结成晶体，而液态水中只有大部分水分子以氢键结合成为(H2O)n。 (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比对苯二甲酸的电离平衡常数Ka1小很多。 【名师小结】 范德华力、氢键、共价键的比较 作用力 范德华力 氢键 共价键 概念 物质分子之间普遍存在的一种相互作用力 由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很大的原子之间的作用力 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、无饱和性 有方向性、有饱和性 有方向性、有饱和性 强度比较 共价键>氢键>范德华力 影响强度的因素　 ①随着分子极性和相对分子质量的增大而增大；②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大 对于X—H…Y，X、Y的电负性越大，X、Y原子的半径越小，键能越大 成键原子半径越小，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、沸点及溶解度等物理性质；如熔、沸点F2<Cl2<Br2<I2，CF4<CCl4<CBr4 分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸点：H2O>H2S，HF>HCl，NH3>PH3 ①影响分子的稳定性 ②共价键键能越大，分子稳定性越强 请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)范德华力的实质是电性作用，有一定的方向性和饱和性。( ) (2)分子间作用力就是范德华力。( ) (3)范德华力存在于任何物质中。( ) (4)范德华力比化学键弱得多。( ) (5)HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱，是因为分子间作用力依次减弱。( ) (6)氯气易溶于氢氧化钠溶液符合相似相溶原理。( ) (7)氢键只存在于分子之间。( ) (8)液态水分子间的作用力只有氢键。( ) (9)形成氢键的分子中不一定有H原子。( ) (10)氢键只有方向性没有饱和性。( ) 【答案】(1)× (2)× (3)× (4)√ (5) × (6) × (7)× (8)× (9)× (10)× ►问题一 分子间作用力指存在于分子与分子之间或高分子化合物分子内官能团之间的作用力。分子间作用力主要影响分子晶体的物理性质，分子间作用力对物质的物理性质影响较大，特别是熔点，沸点。 1．任何物质的分子之间都一定存在作用力吗？ 【答案】一定存在。 2．液态苯、汽油等发生汽化时，为何需要加热？ 【答案】液态苯、汽油等发生汽化需要吸收能量克服其分子间的相互作用。 3．降低氯气的温度，为什么能使氯气转化为液态或固态？ 【答案】降低氯气的温度时，氯气分子的平均动能逐渐减小。当分子靠自身的动能不足以克服分子间相互作用力时，分子就会凝聚在一起，形成液体或固体。 4．卤素单质F2、Cl2、Br2、I2，按其相对分子质量增大的顺序，物理性质(如颜色、状态、熔点、沸点)有何变化规律？ 【答案】颜色逐渐加深；由气态到液态、固态；熔、沸点逐渐升高。 5．CCl4、SiCl4、SnCl4的稳定性为什么逐渐减弱，而它们的沸点逐渐升高？ 【答案】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，随相对分子质量的增加，它们分子间的作用力逐渐增大，沸点逐渐升高。 ►问题二 氢键是一种分子间的化学相互作用，它是由一个带有部分正电荷的氢原子和一个带有部分负电荷的电子密度较高的原子(如氮、氧、氟等)之间的相互作用所形成。 1．甲烷与甲烷、甲醛与甲醛分子间能形成氢键吗？ 【答案】不能。不具备形成氢键的条件。 2．在ⅤA、ⅥA、ⅦA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物高？ 【答案】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。 3．有机物多数难溶于水，为什么乙醇和乙酸能与水互溶？ 【答案】乙醇与乙酸都易与水分子之间互相形成氢键。 5．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？ 【答案】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。 4．在测定HF的相对分子质量时，实验测得值一般高于理论值，其主要原因是什么？ 【答案】部分HF分子以氢键结合成(HF)n，使测得的相对分子质量偏大。 5．从氨合成塔的气体中分离出NH3，采用什么分离方法？ 【答案】加压使NH3液化，因为NH3分子间易形成氢键，沸点高。 ►问题三 水分子间存在一种叫“氢键”的作用(介于范德华力与化学键之间)彼此结合而形成(H2O)n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体，通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体，其结构示意图如下图所示： 1．水分子可电离生成两种含有相同电子数的微粒，写出其电离方程式。 【答案】H2O＋H2OH3O＋＋OH－ 2．已知在相同条件下双氧水的沸点明显高于水的沸点，其可能的原因是什么？ 【答案】双氧水分子之间存在更强烈的氢键　 3．一个H2O分子最多可以形成几个氢键？ 【答案】一个H2O分子有两个H原子。O原子上有两个孤对电子，易与其他H2O分子中的H原子形成氢键，故一个H2O分子最多可形成四个氢键。 4．氨气中的N原子和水分子中的O原子均易形成氢键，故当氨溶于水时，大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子。根据氨水的性质可推知NH3·H2O的结构式是什么？ 【答案】由于H—O键的极性比H—N键的大，H—O键上氢原子的正电性更大，更容易与氮原子形成氢键，所以氢键主要存在于H2O分子中的H与NH3分子中的N之间。另外，可从熟知的性质加以分析。NH3·H2O能电离出NH和OH－，故结构式为。 ►问题四 一般情况下，结构和组成相似的物质，随相对分子质量的增加，熔沸点逐渐升高。化学课外小组同学查阅资料得ⅥA族元素氢化物熔沸点关系图示： 氧族元素的氢化物的熔点和沸点 1．四种物质相对分子质量大小顺序如何？ 【答案】H2O＜H2S＜H2Se＜H2Te。 2．理论上四种物质沸点由低到高顺序如何？ 【答案】H2O＜H2S＜H2Se＜H2Te。 3．解释H2O沸点最高的原因？ 【答案】O元素电负性较大，水分子中的O原子与其他H2O分子中的H原子形成了氢键，使H2O的沸点升高，而另外三种物质分子间无氢键，故沸点H2O＞H2S。 4．在元素周期表中氟的电负性最大，用氢键表示式写出氟的氢化物溶液中存在的所有氢键。 【答案】HF在水溶液中形成的氢键可从HF和HF、H2O和H2O、HF和H2O(HF提供氢)、H2O和HF(H2O提供氢)四个方面来考虑。由此可以得出HF水溶液中存在的氢键为F—H…F、O—H…O、F—H…O、O—H…F。 ►题型一 范德华力与物质性质 【典例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化学键 B．范德华力与化学键的区别是作用力的强弱不同 C．任何分子间在任意情况下都会产生范德华力 D．范德华力非常微弱，故破坏范德华力不需要消耗能量 【答案】B 【解析】范德华力是分子与分子之间的一种相互作用，其实质与化学键类似，也是一种电性作用，但两者的区别是作用力的强弱不同。化学键必须是强烈的相互作用(120～800 kJ/mol)，范德华力只有几到几十千焦每摩尔，故范德华力不是化学键；虽然范德华力非常微弱，但破坏它时也要消耗能量；范德华力普遍地存在于分子之间，但也必须满足一定的距离要求，若分子间的距离足够大，分子之间也难产生相互作用。 【解题必备】 1．化学键与范德华力的比较 化学键 范德华力 概念 分子内相邻的原子间强烈的相互作用 把分子聚集在一起的作用力 存在 分子内原子间 分子间(近距离) 强弱 较强 比化学键弱得多 对物质性质的影响 主要影响化学性质 主要影响物理性质 2．对范德华力存在的理解 (1)离子化合物中只存在化学键，不存在范德华力。 (2)范德华力只存在于由共价键形成的多数共价化合物和绝大多数非金属单质分子之间及稀有气体分子之间。但像二氧化硅、金刚石等由共价键形成的物质的微粒之间不存在范德华力。 【变式1-1】下列关于范德华力影响物质性质的叙述中，正确的是(　　) A．范德华力是决定由分子构成的物质的熔点、沸点高低的唯一因素 B．范德华力与物质的性质没有必然的联系 C．范德华力能够影响物质的化学性质和物理性质 D．范德华力仅是影响物质部分物理性质的一种因素 【答案】D 【解析】范德华力不能影响物质的化学性质，仅能影响由分子构成的物质的部分物理性质，如熔点、沸点及溶解性，并且不是唯一的影响因素。 【变式1-2】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 【答案】D 【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。 【变式1-3】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 【答案】C 【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。 ►题型二 氢键及其对物质性质的影响 【典例2】关于氢键的下列说法中正确的是(　　) A．每个水分子内含有两个氢键 B．在水蒸气、水和冰中都含有氢键 C．分子间能形成氢键使物质的熔点和沸点升高 D．HF的稳定性很强，是因为其分子间能形成氢键 【答案】C 【解析】水分子间存在氢键，水分子内不存在氢键，A错误；水蒸气中水分子距离较大，不形成氢键，B错误；氢键较一般的分子间作用力强，含有氢键的物质具有较高的熔、沸点，C正确；HF的稳定性很强，是由于H—F键键能较大的原因，与氢键无关，D错误。 【归纳总结】 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 ①随分子极性的增大而增大 ②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大 对于X—H…Y，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 ①影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质 ②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F2<Cl2<Br2<I2；CF4<CCl4<CBr4 分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸点：H2O>H2S，HF>HCl，NH3>PH3 ①影响分子的稳定性 ②共价键键能越大，分子稳定性越强 【变式2-1】氨气溶于水中，大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O。根据氨水的性质可推知NH3·H2O的结构式为 (　 　) A．　　　　　　B． C．　　　　　　D． 【答案】B 【解析】从氢键的形成原理上讲，A、B都成立；但从空间结构上讲，由于氨分子是三角锥形，易提供孤电子对，故以B方式结合空间阻碍最小，结构最稳定；从氨水的性质讲，依据NH3·H2ON+OH-可知答案是B。 【变式2-2】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(CH3—O—CH3)难溶于水 D．NH3比PH3稳定 【答案】D 【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。 【变式2-3】已知各种硝基苯酚的性质如下表： 名称 结构式 25 ℃，水中 溶解度/g 熔点 / ℃ 沸点 / ℃ 邻­硝基苯酚 0.2 45 100 间­硝基苯酚 1.4 96 194 对­硝基苯酚 1.7 114 295 下列关于各种硝基苯酚的叙述不正确的是 (　　) A．邻­硝基苯酚分子内形成氢键，使其熔沸点低于另两种硝基苯酚 B．间­硝基苯酚不仅分子间能形成氢键，也能与水分子形成氢键 C．对­硝基苯酚分子间能形成氢键，使其熔沸点较高 D．三种硝基苯酚都不能与水分子形成氢键，所以在水中溶解度小 【答案】D 【解析】当分子形成分子内氢键时，就难再形成分子间氢键，故其熔沸点低，A正确；间­硝基苯酚中与N原子相连的O原子易与水分子中的H原子形成氢键，B正确、D错误；形成分子间氢键后，使物质的熔沸点升高，C正确。 1．下列物质汽化时只需克服范德华力的液体物质是(　　) A．水　　　　　B．酒精 C．溴 D．水银 【答案】C 【解析】水和酒精沸腾时除需克服范德华力和氢键，溴沸腾时只需克服范德华力，水银沸腾时需克服的是金属键，因而选C。 2．范德华力的作用能为a kJ·mol－1，化学键的键能为b kJ·mol－1，则a、b的大小关系是(　　) A．a＞b　 B．a＜b C．a＝b D．无法确定 【答案】B 【解析】范德华力是分子间作用力，其强度较弱，而化学键是指相邻原子之间强烈的相互作用，故化学键的键能比范德华力的作用能大得多。 3．下列事实，不能用氢键知识解释的是(　　) A．水和乙醇可以完全互溶 B．氨容易液化 C．干冰易升华 D．液态氟化氢化学式有时写成(HF)n的形式 【答案】C 【解析】干冰易升华，破坏的是分子间作用力，故选C。 4．下列说法不正确的是(　　) A．分子间作用力是分子间相互作用力的总称 B．分子间氢键的形成对物质的溶解度有影响 C．范德华力与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】分子间作用力是分子间相互作用力的总称，A正确；分子间氢键的形成除使物质的熔点、沸点升高外，对物质的溶解度等也有影响，B正确；范德华力是分子与分子间的相互作用力，而氢键是分子间比范德华力稍强的作用力，它们可以同时存在于分子之间，C正确；氢键不是化学键，化学键是原子与原子间强烈的相互作用，D错误。 5．下列事实与氢键有关的是(　　) A．水加热到很高的温度都难以分解 B．水结成冰体积膨胀，密度变小 C．CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分子质量增大而升高 D．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱 【答案】B 【解析】由于形成氢键使水分子间间隙增大，体积增大，密度减小。 6．下列几种氢键：①O—H…O；②N—H…N；③F—H…F；④O—H…N。氢键从强到弱的顺序正确的是(　　) A．③＞①＞④＞② B．①＞②＞③＞④ C．③＞②＞①＞④ D．①＞④＞③＞② 【答案】A 【解析】F、O、N的电负性依次降低，F—H、O—H、N—H键的极性依次降低，故F—H…F中的氢键最强，其次是O—H…O，再次是O—H…N，最弱是N—H…N。 7．下列物质的性质可用范德华力的大小来解释的是(　　 ) A．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱 B．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点依次升高 C. 、H—O—H、C2H5—OH中—OH上氢原子的活泼性依次减弱 D．CH3—O—CH3、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H—X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。、H—O—H、C2H5—OH中—OH 上氢原子的活泼性依次减弱，与O—H的极性有关。CH3—O—CH3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。 8．下列说法不正确的是(　　) A．共价键有方向性 B．氢键有方向性 C．冰晶体中水分子的空间利用率比液态水分子的空间利用率低 D．在冰的晶体中，每个水分子周围只有六个紧邻的水分子 【答案】D 【解析】在冰的晶体中，每个水分子沿着四个sp3杂化轨道的方向与周围四个水分子形成氢键，故周围紧邻四个水分子。 9．下列化合物的沸点相比较，前者低于后者的是(　　) A．乙醇与氯乙烷 B．邻羟基苯甲酸与对羟基苯甲酸 C．对羟基苯甲醛与邻羟基苯甲醛 D．C3F8(全氟丙烷)与C3H8 【答案】B 【解析】根据一般强弱规律：分子间氢键>分子内氢键>范德华力，进行比较；比较分子结构相似的物质的沸点高低，无氢键存在时，比较相对分子质量的相对大小。 10．下列物质的性质与氢键无关的是(　　) A．冰的密度比液态水的密度小 B．NH3易液化 C．NH3分子比PH3分子稳定 D．在相同条件下，H2O的沸点比H2S的沸点高 【答案】C 【解析】NH3分子比PH3分子稳定是由于键能：N—H>P—H。 11．下列叙述不正确的是(　　) A．卤化氢易溶于水，不易溶于四氯化碳 B．碘易溶于苯，微溶于水 C．氯化钠易溶于水，也易溶于食用油 D．甲烷易溶于汽油，难溶于水 【答案】C 【解析】HX(X为卤素)、H2O为极性分子，I2、CH4为非极性分子，CCl4、苯为非极性溶剂。根据“相似相溶”规律，可知A、B、D项正确；NaCl为离子化合物，易溶于水，不溶于有机溶剂，故C项不正确。 12．水的沸点是100 ℃，硫化氢的分子结构跟水相似，但它的沸点却很低，是－60.7 ℃，引起这种差异的主要原因是(　　) A．范德华力 B．共价键 C．氢键 D．相对分子质量 【答案】C 【解析】H2O和H2S属于同一主族元素的氢化物，随着相对分子质量的增加，分子间作用力增大，沸点逐渐升高，但是由于H2O分子间容易形成氢键，使它的沸点反常得高。 13．若不断地升高温度，实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化。在变化的各阶段被破坏的粒子间主要的相互作用依次是(　　) A．氢键；分子间作用力；非极性键 B．氢键；氢键；极性键 C．氢键；极性键；分子间作用力 D．分子间作用力；氢键；非极性键 【答案】B 【解析】固态水和液态水分子间作用力相同，均为氢键和范德华力，区别在于氢键的数目，故由固态水→液态水破坏氢键，同样由液态水→气态水，也是破坏氢键，而由H2O(气)→H2(气)＋O2(气)时，破坏的是化学键。 14．水分子间存在一种叫“氢键”的作用(介于范德华力与化学键之间)彼此结合而形成(H2O)n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体，通过氢键相互连接成庞大的固态冰。则： (1)1 mol冰中有________ mol氢键。 (2)水分子可电离生成两种含有相同电子数的粒子，其电离方程式为：_____________________________________________________________。 (3)在冰的结构中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接。在冰晶体中除氢键外，还存在范德华力(11 kJ·mol－1)。已知冰的升华热是51 kJ·mol－1，则冰中氢键的作用能是________ kJ·mol－1。 (4)用x、y、z分别表示H2O、H2S、H2Se的沸点(℃)，则x、y、z的大小关系________，其判断依据是_______________________________________________。 【答案】(1)2　(2)2H2OH3O＋＋OH－　(3)20 (4)x＞z＞y　H2O中存在氢键，H2Se的相对分子质量大于H2S的，故H2Se的范德华力大于H2S的，则沸点由高到低的顺序为H2O＞H2Se＞H2S 【解析】H2O电离后形成的2种离子是H3O＋和OH－，氢键的作用能为：＝20 kJ·mol－1。 15．回答下列问题： (1)硅烷(SinH2n＋2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如下图所示，呈现这种变化关系的原因是______________________________。 (2)①H2O分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为_____________。 的沸点比的沸点低，原因是____________________。 ②乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高的多，原因是______________________________________。 ③H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因它们是极性分子外，还因为___________________，H2O在乙醇中的溶解度大于H2S，其原因是_______________。 (3)关于化合物，下列叙述正确的有 ________(填字母序号)。 a．分子间可形成氢键 b．分子中既有极性键又有非极性键 c．分子中含有7个σ键和1个π键 d．该分子在水中的溶解度大于CH3CH=CHCH3 (4)已知苯酚()具有弱酸性，其Ka＝1.1 ×10－10；水杨酸第一级电离形成的离子能形成分子内氢键。据此判断，相同温度下电离平衡常数Ka2(水杨酸)______(填“>”或“<”)Ka(苯酚)，其原因是___________________________________。 【答案】(1)硅烷的结构和组成相似，相对分子质量越大，分子间作用力越大，沸点越高 (2)①O—H键＞氢键＞范德华力　形成的是分子内的氢键，而可形成分子间的氢键，分子间氢键使分子间的作用力增大　②乙二胺分子间可以形成氢键，三甲胺分子间不能形成氢键　③H2O与CH3CH2OH分子间可以形成氢键　H2O分子和乙醇分子之间形成氢键，而H2S分子和乙醇分子之间不形成氢键 (3)bd　(4)＜　中形成分子内氢键，使其更难电离出H＋ 【解析】(1)硅烷是由分子通过范德华力形成的晶体，相对分子质量越大，范德华力越强，沸点越高。(2)①化学键是相邻两个或多个原子之间强烈的相互作用；分子间的范德华力和氢键均属于分子间作用力的范畴，但氢键强于范德华力，所以它们从强到弱的顺序依次为O—H键、氢键、范德华力。对羟基苯甲醛易形成分子间氢键，邻羟基苯甲醛易形成分子内氢键，分子间氢键使分子间作用力增大，所以对羟基苯甲醛的沸点比邻羟基苯甲醛的高。②乙二胺分子中存在N—H键，故乙二胺分子间存在氢键，三甲胺中不能形成氢键，所以乙二胺的沸点高于三甲胺。③H2O与乙醇可以形成分子间氢键，使得水与乙醇互溶；而H2S与乙醇不能形成分子间氢键，故H2S在乙醇中的溶解度小于H2O。(3)分子中不存在与电负性很强、原子半径小的元素相连的H原子，所以不存在氢键，故a不正确；分子中碳碳键是非极性键，碳氢键、碳氧键是极性键，b正确；分子中有3个碳碳σ键、2个碳氧σ键、4个碳氢σ键，2个碳氧π键和1个碳碳π键，共有9个σ键和3个π键，故c不正确；由于醛基中的氧原子与水分子间形成氢键，增大了其在水中的溶解度，d正确。(4) 中形成分子内氢键，使其更难电离出H＋，故相同温度下电离平衡常数Ka2(水杨酸)＜Ka(苯酚)。 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。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 【答案】B 【解析】①Na2O2中存在离子键和非极性键，②SiO2中只存在极性键，③石墨中存在共价键和范德华力，④金刚石中只存在共价键，⑤CaCl2中只存在离子键，⑥干冰中存在共价键和范德华力。 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 【答案】A 【解析】碘的升华，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；水由液态变为气态，破坏的是氢键和范德华力；NH4Cl受热分解，破坏的是化学键(包括共价键和离子键)。 3．下列变化需克服相同类型作用力的是(　　) A．冰醋酸和冰受热熔化 B．铜和C60的熔化 C．氯化氢和氢化钾的溶解 D．溴和汞的汽化 【答案】A 【解析】A项，冰醋酸和冰都是由分子构成的，在受热熔化时破坏范德华力和氢键，这两种作用力同属于分子间作用力。B项，铜熔化时破坏金属键，C60熔化时破坏范德华力。C项，HCl和KCl溶解时，前者破坏共价键，后者破坏离子键。D项，溴和汞发生汽化时，前者破坏分子间作用力，后者破坏金属键。 4．下列有关范德华力的叙述中正确的是(　　 ) A．范德华力存在于所有分子之间 B．范德华力是影响所有物质物理性质的因素 C．因为相对分子质量Mr(I2)>Mr(Br2)，所以范德华力I2>Br2，I2比Br2稳定 D．范德华力比较弱，范德华力越大，物质的熔点和沸点越高 【答案】D 【解析】范德华力实质是一种分子之间的电性作用，由于分子本身不显电性，因此范德华力比较弱。范德华力只是影响由分子构成的物质的某些物理性质(如熔、沸点以及溶解度等)的因素之一；组成和结构相似的分子组成的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，但分子的稳定性与范德华力无关，由于键能I—I<Br—Br，所以稳定性Br2>I2。 5．下列各组物质的熔、沸点高低只与范德华力有关的是(　　 ) A．Li、Na、K、Pb B．HF、HCl、HBr、HI C．LiCl、NaCl、KCl、RbCl D．F2、Cl2、Br2、I2 【答案】D 【解析】A项中为金属，它们的熔、沸点高低与金属键强弱有关；B项中HF的熔、沸点高低还与氢键有关；C项中的物质属离子化合物，它们的熔、沸点高低由离子键强弱决定；D项各物质是由分子构成的，熔、沸点与范德华力有关。 6．下列说法中错误的是(　　 ) A．H2O、NH3、HF的沸点高于同族其他非金属气态氢化物的沸点是由于它们分子间存在氢键 B．H2O的沸点比HF的高，与氢键有关 C．氨气极易溶于水，重要的原因之一是由于氨分子与水分子之间能形成氢键 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 【答案】D 【解析】因氟化氢分子之间存在氢键，所以HF是卤化氢中沸点最高的；NH3·H2O中NH3与H2O之间存在氢键，C正确；在气态时，分子间距离大，分子之间没有氢键，故D错。 7．NCl3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N—Cl键的键能大，所以NCl3沸点高 【答案】C 【解析】NCl3中N原子的价电子对数为＝4，孤电子对数＝1，所以该分子为三角锥形，由于3个N—Cl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N—Cl键的键能无关。 8．下列两组命题中，Ⅱ组中命题正确，且能用Ⅰ组中的命题加以解释的是(　　 ) 选项 Ⅰ 组 Ⅱ组 A 相对分子质量：HCl>HF 沸点：HCl高于HF B 键能：H—O>H—S键 沸点：H2O高于H2S C 分子间作用力：H2O > H2S 稳定性： H2O强于H2S D 相对分子质量：HI>HCl 沸点：HI高于HCl 【答案】D 【解析】由于相对分子质量：HCl>HF，所以范德华力：HCl>HF，但HF分子间存在氢键，而HCl分子间不存在氢键，所以沸点HCl低于HF，A中命题Ⅱ不正确；由于原子半径：O<S，键长：H—O <H—S，所以键能：H—O>H—S键，但沸点与共价键的键能无关，H2O分子间存在氢键，所以沸点H2O高于H2S，B中命题Ⅰ不能解释命题Ⅱ；由于相对分子质量：H2S>H2O，所以范德华力：H2S>H2O，但H2O分子间存在氢键，所以分子间作用力：H2O>H2S，由于键能：H—O>H—S键，所以稳定性H2O强于H2S，分子的稳定性与分子间作用力无关，所以C中命题Ⅰ不能解释命题Ⅱ；由于相对分子质量：HI>HCl，所以范德华力：HI>HCl，沸点：HI高于HCl，命题Ⅰ能解释命题Ⅱ。 9．解释下列现象的原因不正确的是( ) 选项 现象 原因 A 的稳定性强于 分子之间除了范德华力以外还存在氢键 B 常温常压下，为气态，为液态 的相对分子质量大于的，分子间的范德华力更强 C 对羟基苯甲醛的熔沸点比邻羟基苯甲醛的高 对羟基苯甲醛形成分子间氢键，而邻羟基苯甲醛形成分子内氢键 D 甲醛易溶于水，可配成福尔马林溶液 甲醛与水均为极性分子，且二者可以形成分子间氢键 【答案】A 【解析】A项，HF的稳定性强于HCl，是由于H-F的键能比H-Cl大，A错误；B项，Cl2、Br2形成的晶体都是分子晶体，二者组成结构相似，相对分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高，则常温时，Cl2是气态，Br2为液态，B正确；C项，由于邻羟基苯甲醛形成分子内氢键，而对羟基苯甲醛能够形成分子间氢键，所以邻羟基苯甲醛比对羟基苯甲醛熔、沸点低，C正确；D项，甲醛与水均为极性分子，根据相似相溶原理可以知道甲醛易溶于水，且二者可以形成分子间氢键，D正确； 故选A。 10．相对分子质量相近的醇和烷烃相比，醇的沸点远高于烷烃。根据表中得出的结论错误的是( )  化合物(相对分子质量) 沸点/℃ 化合物(相对分子质量) 沸点/℃ 甲醇(32) 64.7 乙烷(30) -88.6 乙醇(46) 78.3 丙烷(44) -42.1 正丙醇(60) 97.2 正丁烷(58) -0.5 正丁醇(74) 117.9 正戊烷(72) 36.1 A．醇分子之间的作用力只存在氢键 B．相同类型的化合物相对分子质量越大，物质的熔沸点越高 C．烷烃分子之间的作用力主要是范德华力 D．氢键作用力比范德华力大，故相对分子质量相近的醇和烷烃相比，醇的沸点远高于烷烃 【答案】A 【解析】A项，醇分子间存在范德华力，不只存在氢键，故A错误；B项，相同类型的化合物，相对分子质量越大，熔沸点越高，故B正确；C项，范德华力是普遍存在的一种分子间作用力，烷烃分子之间的作用力主要是范德华力，故C正确；D项，醇可以形成氢键，氢键作用力比范德华力大，故相对分子质量相近的醇和烷烃相比，醇的沸点远高于烷烃，故D正确；故选A。 11．冰、水和汽三者之间相关联的一些热力学数据如下： 根据图中数据判断，下列说法不正确的是( )  A．在冰中，微粒间作用力只有共价键和氢键 B．冰变汽时升华热很大，说明升华时分子间氢键全部破坏 C．冰变水时熔化热很小，说明熔化时分子间氢键破坏很少 D．根据“升华热>熔化热+蒸发热”可知，水汽()分子间作用力比水汽()分子间作用力大 【答案】A 【解析】A项，在冰中，原子内部以共价键结合，微粒间作用力有氢键和范德华力，A错误；B项，冰变汽时分子间的距离增大，分子间的作用力完全破坏，分子间氢键全部破坏包括范德华力，所以升华热很大，B正确；C项，液体水分子间同样存在氢键作用，这样常温下水才能以液态形式存在，所以冰变水时熔化热很小，说明熔化时分子间氢键破坏很少，C正确；D项，冰中氢键数目多于液态水中氢键数目，所以温度越低分子间作用力越大，D正确；故选A。 12．短周期的5种非金属元素，其中A、B、C的特征电子排布可表示为A：asa，B：bsbbpb，C：csccp2c，D与B同主族，E在C的下一周期，且是同周期元素中电负性最大的元素。 回答下列问题： (1)由A、B、C、E四种元素中的两种元素可形成多种分子，下列分子①BC2　②BA4　③A2C2　④BE4，其中属于极性分子的是______________(填序号)。 (2)C的氢化物比下周期同族元素的氢化物沸点还要高，其原因是___________________。 (3)B、C两元素都能和A元素组成两种常见的溶剂，其分子式为________、________。DE4在前者中的溶解性________(填“大于”或“小于”)在后者中的溶解性。 (4)BA4、BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为________________________(填化学式)。 【答案】(1)③　(2)H2O分子间形成氢键　(3)C6H6　H2O　大于　(4)SiCl4>CCl4>CH4 【解析】由s轨道最多可容纳2个电子可得：a＝1，b＝c＝2，即A为H，B为C，C为O。由D与B同主族，且为非金属元素得D为Si；由E在C的下一周期且E为同周期电负性最大的元素可知E为Cl。 (1)①、②、③、④分别为CO2、CH4、H2O2、CCl4，其中H2O2为极性分子，其他为非极性分子；(2)C的氢化物为H2O，H2O分子间可形成氢键是其沸点较高的重要原因；(3)B、A两元素组成苯，C、A两元素组成水，两者都为常见的溶剂，SiCl4为非极性分子，易溶于非极性溶剂苯中；(4)BA4、BE4、DE4分别为CH4、CCl4、SiCl4，三者结构相似，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强，故它们的沸点顺序为SiCl4>CCl4>CH4。 13．X、Y、Z、Q、E五种元素中，X原子核外的M层中只有两对成对电子，Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，Z是地壳中含量(质量分数)最多的元素，Q的核电荷数是X与Z的核电荷数之和，E是元素周期表中电负性最大的元素。请回笞下列问题： (1)X、Y的元素符号依次为________、________。 (2)XZ2与YZ2分别属于________(填“极性分子”或“非极性分子”，下同)和________。 (3)Q的元素符号是________，它位于第________周期，它的基态原子的核外电子排布式为______________，在形成化合物时它的最高化合价为________。 (4)用氢键表示式写出E的氢化物溶液中存在的所有氢键：___________。 【答案】(1)S　C　(2)极性分子　非极性分子　 (3)Cr　四　1s22s22p63s23p63d54s1　＋6 (4)F—H…F、F—H…O、O—H…F、O—H…O 【解析】X原子核外的M层中只有两对成对电子，则X的价电子排布图为因此X为S元素；Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，则Y为C元素；地壳中含量最多的元素为氧元素，因此Z为O元素；Q的核电荷数为S和O的核电荷数之和，因此Q为24号元素Cr；在元素周期表中电负性最大的元素是F元素。(1)X、Y分别是S和C。(2)XZ2和YZ2分别为SO2、CO2，它们的立体构型分别为V形和直线形，SO2为极性分子，CO2为非极性分子。(3)Q为Cr元素，Cr位于第四周期，它的基态原子的核外电子排布式为1s22s22p63s23p63d54s1，其价电子排布式为3d54s1，因此它的最高化合价为＋6。(4)E为F，HF的水溶液中，存在HF分子之间的氢键，HF分子和H2O分子之间的氢键，H2O分子之间的氢键，即F—H…F、F—H…O、O—H…F、O—H…O。 ( 9 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$ 第2章 微粒间相互作用与物质性质 第4节 分子间作用力 板块导航 01/学习目标 明确内容要求，落实学习任务 02/思维导图 构建知识体系，加强学习记忆 03/知识导学 梳理教材内容，掌握基础知识 04/效果检测 课堂自我检测，发现知识盲点 05/问题探究 探究重点难点，突破学习任务 06/题型解读 典题举一反三，应用触类旁通 07/分层训练 课后训练巩固，提升能力素养 1．认识分子间作用力的广泛存在及对物质性质的影响。 2．了解氢键的实质、特点、形成条件及对物质性质的影响。 3．了解分子内氢键和分子内氢键在自然界中的广泛存在和重要作用。 重点：分子间作用力及其对物质性质的影响。 难点：分子内氢键。 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________。 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： ①范德华力的作用通常比化学键的键能小得多，化学键的键能一般为________ kJ·mol－1，而范德华力的作用一般只有________ kJ·mol－1。 ②范德华力没有________性和________性。 (4)影响因素： ①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________。 ②分子的极性 一般来说，分子的极性越大，范德华力________。 3．范德华力对物质性质的影响 (1)对物质熔、沸点的影响 ①组成和结构相似的物质，相对分子质量________，范德华力________，物质的熔、沸点就________。例如熔、沸点：CF4<CCl4<CBr4<CI4。 ②组成相似且相对分子质量相近的物质，分子电荷分布越不均匀，范德华力________，其熔、沸点就________，如熔、沸点：CO>N2。 ③在同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔、沸点就________，如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。 (2)对物质溶解性的影响 溶质分子与溶剂分子之间的范德华力越大，溶解度________。 【名师点拨】 范德华力存在于由共价键形成的多数共价化合物分子、绝大多数非金属单质分子及没有化学键的稀有气体分子间。但像二氧化硅晶体、金刚石等由共价键形成的物质中不存在范德华力。 二、氢键与物质性质 1．氢键的概念及表示方法 (1)概念：氢键是由已经与电负性________的原子形成共价键的________与另一分子中电负性________的原子之间的作用力。 (2)表示方法：氢键的通式可用A—H…B—表示。式中A和B表示________________，“—”表示________，“…”表示________。 2．氢键的形成条件 (1)要有一个与电负性很强的元素X形成强极性键的氢原子，如H2O中的氢原子。 (2)要有一个电负性很强，含有________________并带有部分电荷的原子Y，如H2O中的氧原子。 (3)X和Y的________________要小，这样空间位阻较小。 一般来说，能形成氢键的元素有N、O、F。所以氢键一般存在于含N—H、H—O、H—F键的物质中，或有机化合物中的醇类和羧酸类等物质中。 3．氢键的特征 (1) 氢键不是化学键，而是特殊的分子间作用力，其键能比化学键弱，比范德华力_____。 (2)氢键具有一定的方向性和饱和性 X—H与Y形成分子间氢键时，氢原子只能与一个Y原子形成氢键，3个原子总是尽可能沿直线分布，这样可使X与Y尽量远离，使两原子间电子云的排斥作用力最小，体系能量最低，形成的氢键最强、最稳定 (如下图)。 4．氢键的类型 ①________氢键，如：(邻羟基苯甲醛)。 ②________氢键，如： (对羟基苯甲醛)。 5．氢键对物质物理性质的影响 (1)对物质熔、沸点的影响：分子间存在氢键的物质，物质的熔、沸点明显_____，如NH3>PH3；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_____，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________，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_____。水结冰体积膨胀，是因为冰中所有水分子通过有方向性和饱和性的氢键互相联结成晶体，而液态水中只有大部分水分子以氢键结合成为(H2O)n。 (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比对苯二甲酸的电离平衡常数Ka1_____很多。 【名师小结】 范德华力、氢键、共价键的比较 作用力 范德华力 氢键 共价键 概念 物质分子之间普遍存在的一种相互作用力 由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很大的原子之间的作用力 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、无饱和性 有方向性、有饱和性 有方向性、有饱和性 强度比较 共价键>氢键>范德华力 影响强度的因素　 ①随着分子极性和相对分子质量的增大而增大；②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大 对于X—H…Y，X、Y的电负性越大，X、Y原子的半径越小，键能越大 成键原子半径越小，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、沸点及溶解度等物理性质；如熔、沸点F2<Cl2<Br2<I2，CF4<CCl4<CBr4 分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸点：H2O>H2S，HF>HCl，NH3>PH3 ①影响分子的稳定性 ②共价键键能越大，分子稳定性越强 请判断下列说法的正误(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)范德华力的实质是电性作用，有一定的方向性和饱和性。( ) (2)分子间作用力就是范德华力。( ) (3)范德华力存在于任何物质中。( ) (4)范德华力比化学键弱得多。( ) (5)HF、HCl、HBr、HI的稳定性依次减弱，是因为分子间作用力依次减弱。( ) (6)氯气易溶于氢氧化钠溶液符合相似相溶原理。( ) (7)氢键只存在于分子之间。( ) (8)液态水分子间的作用力只有氢键。( ) (9)形成氢键的分子中不一定有H原子。( ) (10)氢键只有方向性没有饱和性。( ) ►问题一 分子间作用力指存在于分子与分子之间或高分子化合物分子内官能团之间的作用力。分子间作用力主要影响分子晶体的物理性质，分子间作用力对物质的物理性质影响较大，特别是熔点，沸点。 1．任何物质的分子之间都一定存在作用力吗？ 2．液态苯、汽油等发生汽化时，为何需要加热？ 3．降低氯气的温度，为什么能使氯气转化为液态或固态？ 4．卤素单质F2、Cl2、Br2、I2，按其相对分子质量增大的顺序，物理性质(如颜色、状态、熔点、沸点)有何变化规律？ 5．CCl4、SiCl4、SnCl4的稳定性为什么逐渐减弱，而它们的沸点逐渐升高？ ►问题二 氢键是一种分子间的化学相互作用，它是由一个带有部分正电荷的氢原子和一个带有部分负电荷的电子密度较高的原子(如氮、氧、氟等)之间的相互作用所形成。 1．甲烷与甲烷、甲醛与甲醛分子间能形成氢键吗？ 2．在ⅤA、ⅥA、ⅦA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物高？ 3．有机物多数难溶于水，为什么乙醇和乙酸能与水互溶？ 5．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？ 4．在测定HF的相对分子质量时，实验测得值一般高于理论值，其主要原因是什么？ 5．从氨合成塔的气体中分离出NH3，采用什么分离方法？ ►问题三 水分子间存在一种叫“氢键”的作用(介于范德华力与化学键之间)彼此结合而形成(H2O)n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体，通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体，其结构示意图如下图所示： 1．水分子可电离生成两种含有相同电子数的微粒，写出其电离方程式。 2．已知在相同条件下双氧水的沸点明显高于水的沸点，其可能的原因是什么？ 3．一个H2O分子最多可以形成几个氢键？ 4．氨气中的N原子和水分子中的O原子均易形成氢键，故当氨溶于水时，大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O分子。根据氨水的性质可推知NH3·H2O的结构式是什么？ ►问题四 一般情况下，结构和组成相似的物质，随相对分子质量的增加，熔沸点逐渐升高。化学课外小组同学查阅资料得ⅥA族元素氢化物熔沸点关系图示： 氧族元素的氢化物的熔点和沸点 1．四种物质相对分子质量大小顺序如何？ 2．理论上四种物质沸点由低到高顺序如何？ 3．解释H2O沸点最高的原因？ 4．在元素周期表中氟的电负性最大，用氢键表示式写出氟的氢化物溶液中存在的所有氢键。 ►题型一 范德华力与物质性质 【典例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化学键 B．范德华力与化学键的区别是作用力的强弱不同 C．任何分子间在任意情况下都会产生范德华力 D．范德华力非常微弱，故破坏范德华力不需要消耗能量 【解题必备】 1．化学键与范德华力的比较 化学键 范德华力 概念 分子内相邻的原子间强烈的相互作用 把分子聚集在一起的作用力 存在 分子内原子间 分子间(近距离) 强弱 较强 比化学键弱得多 对物质性质的影响 主要影响化学性质 主要影响物理性质 2．对范德华力存在的理解 (1)离子化合物中只存在化学键，不存在范德华力。 (2)范德华力只存在于由共价键形成的多数共价化合物和绝大多数非金属单质分子之间及稀有气体分子之间。但像二氧化硅、金刚石等由共价键形成的物质的微粒之间不存在范德华力。 【变式1-1】下列关于范德华力影响物质性质的叙述中，正确的是(　　) A．范德华力是决定由分子构成的物质的熔点、沸点高低的唯一因素 B．范德华力与物质的性质没有必然的联系 C．范德华力能够影响物质的化学性质和物理性质 D．范德华力仅是影响物质部分物理性质的一种因素 【变式1-2】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 【变式1-3】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 ►题型二 氢键及其对物质性质的影响 【典例2】关于氢键的下列说法中正确的是(　　) A．每个水分子内含有两个氢键 B．在水蒸气、水和冰中都含有氢键 C．分子间能形成氢键使物质的熔点和沸点升高 D．HF的稳定性很强，是因为其分子间能形成氢键 【归纳总结】 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 ①随分子极性的增大而增大 ②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大 对于X—H…Y，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 ①影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质 ②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F2<Cl2<Br2<I2；CF4<CCl4<CBr4 分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大，如熔、沸点：H2O>H2S，HF>HCl，NH3>PH3 ①影响分子的稳定性 ②共价键键能越大，分子稳定性越强 【变式2-1】氨气溶于水中，大部分NH3与H2O以氢键(用“…”表示)结合形成NH3·H2O。根据氨水的性质可推知NH3·H2O的结构式为 (　 　) A．　　　　　　B． C．　　　　　　D． 【变式2-2】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(CH3—O—CH3)难溶于水 D．NH3比PH3稳定 【变式2-3】已知各种硝基苯酚的性质如下表： 名称 结构式 25 ℃，水中 溶解度/g 熔点 / ℃ 沸点 / ℃ 邻­硝基苯酚 0.2 45 100 间­硝基苯酚 1.4 96 194 对­硝基苯酚 1.7 114 295 下列关于各种硝基苯酚的叙述不正确的是 (　　) A．邻­硝基苯酚分子内形成氢键，使其熔沸点低于另两种硝基苯酚 B．间­硝基苯酚不仅分子间能形成氢键，也能与水分子形成氢键 C．对­硝基苯酚分子间能形成氢键，使其熔沸点较高 D．三种硝基苯酚都不能与水分子形成氢键，所以在水中溶解度小 1．下列物质汽化时只需克服范德华力的液体物质是(　　) A．水　　　　　B．酒精 C．溴 D．水银 2．范德华力的作用能为a kJ·mol－1，化学键的键能为b kJ·mol－1，则a、b的大小关系是(　　) A．a＞b　 B．a＜b C．a＝b D．无法确定 3．下列事实，不能用氢键知识解释的是(　　) A．水和乙醇可以完全互溶 B．氨容易液化 C．干冰易升华 D．液态氟化氢化学式有时写成(HF)n的形式 4．下列说法不正确的是(　　) A．分子间作用力是分子间相互作用力的总称 B．分子间氢键的形成对物质的溶解度有影响 C．范德华力与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 5．下列事实与氢键有关的是(　　) A．水加热到很高的温度都难以分解 B．水结成冰体积膨胀，密度变小 C．CH4、SiH4、GeH4、SnH4熔点随相对分子质量增大而升高 D．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱 6．下列几种氢键：①O—H…O；②N—H…N；③F—H…F；④O—H…N。氢键从强到弱的顺序正确的是(　　) A．③＞①＞④＞② B．①＞②＞③＞④ C．③＞②＞①＞④ D．①＞④＞③＞② 7．下列物质的性质可用范德华力的大小来解释的是(　　 ) A．HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱 B．F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点依次升高 C. 、H—O—H、C2H5—OH中—OH上氢原子的活泼性依次减弱 D．CH3—O—CH3、C2H5OH的沸点依次升高 8．下列说法不正确的是(　　) A．共价键有方向性 B．氢键有方向性 C．冰晶体中水分子的空间利用率比液态水分子的空间利用率低 D．在冰的晶体中，每个水分子周围只有六个紧邻的水分子 9．下列化合物的沸点相比较，前者低于后者的是(　　) A．乙醇与氯乙烷 B．邻羟基苯甲酸与对羟基苯甲酸 C．对羟基苯甲醛与邻羟基苯甲醛 D．C3F8(全氟丙烷)与C3H8 10．下列物质的性质与氢键无关的是(　　) A．冰的密度比液态水的密度小 B．NH3易液化 C．NH3分子比PH3分子稳定 D．在相同条件下，H2O的沸点比H2S的沸点高 11．下列叙述不正确的是(　　) A．卤化氢易溶于水，不易溶于四氯化碳 B．碘易溶于苯，微溶于水 C．氯化钠易溶于水，也易溶于食用油 D．甲烷易溶于汽油，难溶于水 12．水的沸点是100 ℃，硫化氢的分子结构跟水相似，但它的沸点却很低，是－60.7 ℃，引起这种差异的主要原因是(　　) A．范德华力 B．共价键 C．氢键 D．相对分子质量 13．若不断地升高温度，实现“雪花→水→水蒸气→氧气和氢气”的变化。在变化的各阶段被破坏的粒子间主要的相互作用依次是(　　) A．氢键；分子间作用力；非极性键 B．氢键；氢键；极性键 C．氢键；极性键；分子间作用力 D．分子间作用力；氢键；非极性键 14．水分子间存在一种叫“氢键”的作用(介于范德华力与化学键之间)彼此结合而形成(H2O)n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体，通过氢键相互连接成庞大的固态冰。则： (1)1 mol冰中有________ mol氢键。 (2)水分子可电离生成两种含有相同电子数的粒子，其电离方程式为：_____________________________________________________________。 (3)在冰的结构中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接。在冰晶体中除氢键外，还存在范德华力(11 kJ·mol－1)。已知冰的升华热是51 kJ·mol－1，则冰中氢键的作用能是________ kJ·mol－1。 (4)用x、y、z分别表示H2O、H2S、H2Se的沸点(℃)，则x、y、z的大小关系________，其判断依据是_______________________________________________。 15．回答下列问题： (1)硅烷(SinH2n＋2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如下图所示，呈现这种变化关系的原因是______________________________。 (2)①H2O分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为_____________。 的沸点比的沸点低，原因是____________________。 ②乙二胺(H2N—CH2—CH2—NH2)和三甲胺[N(CH3)3]均属于胺，但乙二胺比三甲胺的沸点高的多，原因是______________________________________。 ③H2O与CH3CH2OH可以任意比例互溶，除因它们是极性分子外，还因为___________________，H2O在乙醇中的溶解度大于H2S，其原因是_______________。 (3)关于化合物，下列叙述正确的有 ________(填字母序号)。 a．分子间可形成氢键 b．分子中既有极性键又有非极性键 c．分子中含有7个σ键和1个π键 d．该分子在水中的溶解度大于CH3CH=CHCH3 (4)已知苯酚()具有弱酸性，其Ka＝1.1 ×10－10；水杨酸第一级电离形成的离子能形成分子内氢键。据此判断，相同温度下电离平衡常数Ka2(水杨酸)______(填“>”或“<”)Ka(苯酚)，其原因是___________________________________。 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。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．下列变化需克服相同类型作用力的是(　　) A．冰醋酸和冰受热熔化 B．铜和C60的熔化 C．氯化氢和氢化钾的溶解 D．溴和汞的汽化 4．下列有关范德华力的叙述中正确的是(　　 ) A．范德华力存在于所有分子之间 B．范德华力是影响所有物质物理性质的因素 C．因为相对分子质量Mr(I2)>Mr(Br2)，所以范德华力I2>Br2，I2比Br2稳定 D．范德华力比较弱，范德华力越大，物质的熔点和沸点越高 5．下列各组物质的熔、沸点高低只与范德华力有关的是(　　 ) A．Li、Na、K、Pb B．HF、HCl、HBr、HI C．LiCl、NaCl、KCl、RbCl D．F2、Cl2、Br2、I2 6．下列说法中错误的是(　　 ) A．H2O、NH3、HF的沸点高于同族其他非金属气态氢化物的沸点是由于它们分子间存在氢键 B．H2O的沸点比HF的高，与氢键有关 C．氨气极易溶于水，重要的原因之一是由于氨分子与水分子之间能形成氢键 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 7．NCl3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N—Cl键的键能大，所以NCl3沸点高 8．下列两组命题中，Ⅱ组中命题正确，且能用Ⅰ组中的命题加以解释的是(　　 ) 选项 Ⅰ 组 Ⅱ组 A 相对分子质量：HCl>HF 沸点：HCl高于HF B 键能：H—O>H—S键 沸点：H2O高于H2S C 分子间作用力：H2O > H2S 稳定性： H2O强于H2S D 相对分子质量：HI>HCl 沸点：HI高于HCl 9．解释下列现象的原因不正确的是( ) 选项 现象 原因 A 的稳定性强于 分子之间除了范德华力以外还存在氢键 B 常温常压下，为气态，为液态 的相对分子质量大于的，分子间的范德华力更强 C 对羟基苯甲醛的熔沸点比邻羟基苯甲醛的高 对羟基苯甲醛形成分子间氢键，而邻羟基苯甲醛形成分子内氢键 D 甲醛易溶于水，可配成福尔马林溶液 甲醛与水均为极性分子，且二者可以形成分子间氢键 10．相对分子质量相近的醇和烷烃相比，醇的沸点远高于烷烃。根据表中得出的结论错误的是( )  化合物(相对分子质量) 沸点/℃ 化合物(相对分子质量) 沸点/℃ 甲醇(32) 64.7 乙烷(30) -88.6 乙醇(46) 78.3 丙烷(44) -42.1 正丙醇(60) 97.2 正丁烷(58) -0.5 正丁醇(74) 117.9 正戊烷(72) 36.1 A．醇分子之间的作用力只存在氢键 B．相同类型的化合物相对分子质量越大，物质的熔沸点越高 C．烷烃分子之间的作用力主要是范德华力 D．氢键作用力比范德华力大，故相对分子质量相近的醇和烷烃相比，醇的沸点远高于烷烃 11．冰、水和汽三者之间相关联的一些热力学数据如下： 根据图中数据判断，下列说法不正确的是( )  A．在冰中，微粒间作用力只有共价键和氢键 B．冰变汽时升华热很大，说明升华时分子间氢键全部破坏 C．冰变水时熔化热很小，说明熔化时分子间氢键破坏很少 D．根据“升华热>熔化热+蒸发热”可知，水汽()分子间作用力比水汽()分子间作用力大 12．短周期的5种非金属元素，其中A、B、C的特征电子排布可表示为A：asa，B：bsbbpb，C：csccp2c，D与B同主族，E在C的下一周期，且是同周期元素中电负性最大的元素。 回答下列问题： (1)由A、B、C、E四种元素中的两种元素可形成多种分子，下列分子①BC2　②BA4　③A2C2　④BE4，其中属于极性分子的是______________(填序号)。 (2)C的氢化物比下周期同族元素的氢化物沸点还要高，其原因是___________________。 (3)B、C两元素都能和A元素组成两种常见的溶剂，其分子式为________、________。DE4在前者中的溶解性________(填“大于”或“小于”)在后者中的溶解性。 (4)BA4、BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为________________________(填化学式)。 13．X、Y、Z、Q、E五种元素中，X原子核外的M层中只有两对成对电子，Y原子核外的L层电子数是K层的两倍，Z是地壳中含量(质量分数)最多的元素，Q的核电荷数是X与Z的核电荷数之和，E是元素周期表中电负性最大的元素。请回笞下列问题： (1)X、Y的元素符号依次为________、________。 (2)XZ2与YZ2分别属于________(填“极性分子”或“非极性分子”，下同)和________。 (3)Q的元素符号是________，它位于第________周期，它的基态原子的核外电子排布式为______________，在形成化合物时它的最高化合价为________。 (4)用氢键表示式写出E的氢化物溶液中存在的所有氢键：___________。 ( 13 )原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$