17 第2章 第4节 第1课时 分子间作用力(基础课)-【名师导航】2024-2025学年高中化学选择性必修2同步课件(鲁科版)

第1课时　分子间作用力(基础课) 第2章　微粒间相互作用与物质性质 第4节　分子间作用力 必备知识 自主预习 一、范德华力与物质性质 1．分子间作用力 (1)概念 分子之间存在着多种相互作用，人们将这些作用统称为分子间作用力。 第1课时　分子间作用力(基础课) (2)分类 想一想　任何物质的分子之间都一定存在作用力吗？ 提示：一定存在。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) 2．范德华力及其对物质性质的影响 (1)概念及实质：范德华力是分子之间普遍存在的一种__________，其实质是____作用。 (2)特征 ①范德华力的作用能通常比化学键的键能______。 ②范德华力没有____性和方向性。 相互作用力 电性 小得多 饱和 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) (3)影响因素 ①______________相似的物质，随着相对分子质量的增加，分子间的范德华力逐渐增强。 ②分子的极性越大，分子间的范德华力越大。 (4)对物质性质的影响：范德华力主要影响物质的物理性质，范德华力越强，物质的熔点、沸点____。 分子结构和组成 越高 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) 判一判　(正确的打“√”，错误的打“×”) (1)分子间作用力是化学键的一种。 (　　) (2)水分解以及水的三态变化，水分子中的化学键都被破坏。 (　　) (3)Cl2、Br2、I2在常温、常压下分别为气态、液态和固态，是因为分子间作用力逐渐增大。 (　　) (4)气体分子的稳定性与分子间作用力的大小有关。 (　　) × × √ × 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) 二、氢键与物质性质 1．氢键 (1)概念 在水分子中，氧元素的电负性很大，使得 ，当一个水分子中的带部分正电荷的氢原子和另一个水分子中带部分负电荷的氧原子充分接近时，产生静电作用形成氢键。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) (2)表示形式 ①通常用__________表示氢键，其中X—H表示氢原子和X原子以______相结合。 ②H和Y原子核间的距离比范德华半径之和小，但比共价键键长(共价半径之和)大得多。 ③氢键的作用能是指X—H…Y分解为X—H和Y所需要的能量。 2．氢键形成的条件 (1)氢原子位于X原子和Y原子之间。 (2)X、Y原子所属元素通常具有较大的______和较小的________，主要是__________。 X—H…Y 共价键 电负性 原子半径 N、O、F 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) 3．氢键对物质性质的影响 (1)氢键的分类 分为分子间氢键和分子内氢键。 (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。 升高 降低 电离 溶解 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) 想一想　水结冰时为什么会体积膨胀，密度减小？ 提示：冰的密度比水小是由于氢键的存在造成的。氢键使冰中水分子间形成孔穴造成冰晶体的微观空间存在空隙，而使得冰的体积膨胀、密度变小。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) 关键能力 情境探究 [情境探究] 尿素(60)、醋酸(60)、硝酸(63)是相对分子质量相近的三种分子，但这三种物质的熔点和沸点相差较大。尿素熔点在200 ℃以上，常温下是固体；醋酸的熔点为16.6 ℃，在温度低于16.6 ℃时即凝结成冰状的固体；硝酸的熔点为－41.59 ℃，常温下硝酸是一种具有挥发性的液体。 范德华力、氢键与共价键的比较 第1课时　分子间作用力(基础课) 1．以上三种物质中都存在氢键，为什么硝酸的熔、沸点很低？ 提示：尿素、醋酸能形成分子间氢键，而硝酸能形成分子内氢键(如图所示)，使其熔、沸点较低。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) 2．尿素和醋酸比较，常温下尿素为什么是固体？分子间作用力的强弱与分子中可形成氢键的氢原子个数有何关系？ 提示：尿素CO(NH2)2中4个氢原子均可形成氢键，而醋酸分子中只有羧基上的一个氢原子形成氢键，分子中可形成氢键的氢原子个数越多，形成的氢键越多，分子间作用力就越强。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) [归纳总结]   范德华力 氢键 共价键 特征 无方向性，无饱和性 有一定的方向性和饱和性 有方向性，有饱和性 强度 共价键>氢键>范德华力 影响强度的因素 ①随着分子极性增大而增大 ②组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大 对于X—H…Y，X、Y的电负性越大，Y原子的半径越小，氢键越强 成键原子半径越小，键长越短，键能越大，共价键越稳定 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) [能力达成] 1．下列现象与氢键有关的是(　　) ①NH3的熔、沸点比ⅤA族其他元素氢化物的高 ②小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶 ③冰的密度比液态水的密度小 ④HF、NH3都极易溶于水 ⑤水分子高温下也很稳定 A．①②③④⑤　　　 B．①②③④ C．①②④ D．①②③ √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) B　[NH3分子间存在氢键，ⅤA族其他元素的氢化物只存在范德华力，氢键大于范德华力，所以NH3的熔、沸点比ⅤA族其他元素的氢化物高，①符合题意； 小分子的醇(如甲醇、乙醇等)、羧酸和水分子之间能形成氢键，则小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶，②符合题意；冰中存在氢键，其体积变大，则相同质量时冰的密度比液态水的密度小，③符合题意；HF、NH3均为极性分子，H2O也是极性分子，且HF、NH3均能与H2O之间形成分子间氢键，故HF、NH3都极易溶于水与氢键有关，④符合题意；水分子高温下也很稳定，是由于分子中共价键键能大，与氢键无关，⑤不符合题意。] 2．对事实：“100 ℃时，水会沸腾变成水蒸气；温度达到2 200 ℃以上时，H2O分解为H2和O2”的解释不正确的是(　　) A．100 ℃所提供的能量，破坏了水分子之间存在的相互作用 B．2 200 ℃所提供的能量，破坏了水分子中氢原子和氧原子之间存在的相互作用 C．100 ℃及2 200 ℃时，水分子均变为氢原子和氧原子 D．对比温度值可知，水分子中氢原子和氧原子之间存在的相互作用比水分子之间存在的相互作用强 √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) C　[A．100 ℃时，水会沸腾变成水蒸气，说明破坏了水分子之间存在的相互作用，故A正确；B．温度达到2 200 ℃以上时，H2O分解为H2和O2，说明发生了化学变化，有旧化学键的断裂和新化学键的形成，故B正确；C．100 ℃，只是水的状态变化，无化学变化，无化学键的断裂，故C错误；D．2 200 ℃时破坏水分子中氢原子和氧原子之间存在的相互作用，100 ℃时破坏水分子之间存在的相互作用，故D正确。] 3．(双选)下列说法正确的是(　　) A．H2O的沸点比HF高，是由于每摩尔分子中水分子形成的氢键数目多 B．液态氟化氢中氟化氢分子之间形成氢键，可写为(HF)n，则NO2分子间也因氢键而聚合形成N2O4 C．氨气极易溶于水，原因之一是氨分子与水分子之间形成了氢键 D．可燃冰(CH4·8H2O)的形成是由于甲烷分子与水分子之间存在氢键 √ √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) AC　[1个水分子能形成4个氢键，1个HF分子能形成2个氢键，A项正确；NO2分子间不存在氢键，NO2分子间因形成化学键而聚合成N2O4，B项错误；只有非金属性很强的元素(如N、O、F)原子才能与氢原子形成极性较强的共价键，分子间才能形成氢键，C—H键不是极性较强的共价键，C项正确，D项错误。] [情境探究] 观察图像信息，分析有关问题： 范德华力和氢键对物质性质的影响 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) 1．卤族元素单质熔、沸点发生如图所示变化的原因是什么？ 提示：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，克服分子间作用力使物质熔化和汽化就需要更多的能量，熔、沸点就越高。 2．在ⅥA族元素的氢化物中，为什么H2O的沸点最高？ 提示：氧元素电负性较大，水分子中的氧原子与其他H2O分子中的氢原子形成了氢键，使H2O的沸点升高，而另外三种物质分子间无氢键，故水的沸点最高。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) [归纳总结] 1．范德华力对熔、沸点的影响规律 (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，物质的熔、沸点越高，如熔、沸点：CF4<CCl4<CBr4<CI4。 (2)F2<Cl2<Br2<I2，分子极性越大，分子间的范德华力越大，其熔、沸点越高，如熔、沸点：CO>N2。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) 2．氢键对物质性质的影响 [注意]　X—H…Y的氢键强弱与X、Y的电负性和X—H键键长有关，X、Y的电负性越大，X—H键键长越短，氢键越强。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) [能力达成] 1．氢键可以影响物质的性质，下列事实可用氢键解释的是(　　) A．氯气易液化 B．水的沸点高于H2S C．水加热到很高温度都难分解 D．HF比HI的酸性弱 B　[水分子存在分子间氢键，因此水的沸点高于H2S，B符合题意。] √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) 2．(双选)DNA分子通过两条链上的碱基以氢键为主要相互作用维系在一起，形成独特的双螺旋结构，构成遗传基因复制机里的化学基础，下列说法正确的是(　　) A．碱基就是氨基 B．碱基互补配对时氢键仅在氮、氢原子间形成 C．氢键对物质的熔、沸点产生影响 D．羊毛织品水洗后变形和氢键有关 √ √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) CD　[A．氨基是碱基的一种，A错误；B．碱基互补配对时氢键在氮氢、氧氢原子间形成，B错误；C．氢键对物质的熔、沸点、溶解度、密度、酸性等性质均会产生影响，C正确；D．羊毛织品浸入水后，随着水分子的介入，织品原有的氢键被破坏，织品的形状发生改变，晾干后，随着水分子的撤出，氢键重新建立，但不是维持水洗前的织品形状了，D正确。] 3．下列说法不正确的是(　　) A．由于氢键的存在，冰能浮在水面上 B．由于氢键的存在，乙醇比二甲醚更易溶于水 C．由于氢键的存在，沸点的大小顺序为HF>HCl>HBr>HI D．蛋白质中存在氢键 √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) C　[由于氢键具有方向性，在结冰时，水分子之间形成的孔穴造成冰晶体的微观空间存在空隙，导致冰的密度比水的小，浮于水面上，A项正确；乙醇中的羟基氢原子与水分子中的氧原子可形成分子间氢键，乙醇的羟基氧原子与水分子中的氢原子之间也可以形成氢键，致使其与水混溶，而二甲醚中的O与H不相连，无法形成氢键，难溶于水，B项正确；HF分子间能形成氢键，故沸点大小顺序为HF>HI>HBr>HCl，C项错误；蛋白质分子中，氨基和羰基可能会形成氢键，D项正确。] [教材链接] [教材　追根寻源] 水分子间由于氢键的作用而彼此结合形成(H2O)n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的四面体(H2O)5，由无限个这样的变形四面体通过氢键相互连成一个庞大的 分子晶体——冰，其结构如图所示。 试回答下列问题： 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) (1)下列叙述中正确的是________(填字母)。 A．1 mol冰中有4 mol氢键 B．平均每个水分子有2个氢键 C．冰中的氢键没有方向性 (2)在冰的结构中，分子间除氢键外，还存在范德华力，已知范德华力的能量为7 kJ·mol-1，冰的升华热(1 mol冰变成气态水时所吸收的能量)为51 kJ·mol-1，则冰中氢键的能量是_________________。 B 22 kJ·mol-1 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) (3)在液态水中，水以多种微粒的形式存在，试画出如下微粒的结构式：、。 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) [解析]　(1)每个水分子形成4个氢键，但每个氢键为2个水分子所共有，所以每个水分子只有2个氢键，即1 mol冰中有2 mol氢键。氢键和共价键一样具有方向性和饱和性。(2)氢键的能量为(51－7) kJ·mol-1×＝22 kJ·mol-1。为2个水分子结合1个氢离子为4个水分子结合1个氢离子，这些微粒内含有共价键、配位键，还含有氢键。 学习效果 随堂评估 1．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；分子间作用力；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 2 4 3 题号 1 5 √ 第1课时　分子间作用力(基础课) B　[固态水中和液态水中含有氢键，当雪花→水→水蒸气主要是氢键、分子间作用力被破坏，但属于物理变化，共价键没有破坏；水蒸气→氧气和氢气，为化学变化，破坏的是极性共价键。] 2 4 3 题号 1 5 2．氢键的本质是缺电子的氢原子和富电子的原子或原子团之间的一种弱的电性作用。近年来，人们发现了双氢键，双氢键是指带正电的H原子与带负电的H原子之间的一种弱电性相互作用。下列不可能形成双氢键的是(　　) A．Be—H…H—O　　 B．K—H…H—N C．O—H…H—N D．F—H…H—Al 2 3 题号 1 4 5 √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) C　[Be—H中H显－1价，H—O中H显＋1价，Be—H…H—O有可能形成双氢键，不选A；K—H中H显－1价，H—N中H显＋1价， K—H…H—N有可能形成双氢键，不选B；O—H中H显＋1价，H—N中H显＋1价， O—H…H—N不可能形成双氢键，选C；F—H中H显＋1价，H—Al中H显－1价，F—H…H—Al有可能形成双氢键，不选D。] 2 3 题号 1 4 5 3．蜘蛛能在天花板等比较滑的板面上爬行，蜘蛛之所以不会从天花板上掉下的主要原因是(　　) A．蜘蛛的脚尖端锋利，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存在范德华力，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 2 3 题号 4 1 5 √ C　[蜘蛛不会掉下的主要原因是蜘蛛脚上的大量细毛与天花板之间存在范德华力。] 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) 4．(双选)冰的晶胞结构如图所示。下列相关说法不正确的是(　　) A．晶胞中z方向上的两个氧原子最短距 离为d，则冰晶胞中的氢键的长为2d B．冰晶体中，相邻的水分子间皆以氢键结合 C．冰密度比干冰的小，主要是因为冰晶体分 子间的氢键存在方向性、饱和性 D．硫化氢的熔、沸点与水相近 2 4 3 题号 1 5 √ √ 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) AD　[A．氢键键长可以表示为通过氢键相连接的两个氧原子的核间距，z方向上距离最近的两个O原子所在的水分子即通过氢键连接，A错误；B．在冰晶体中，相邻水分子之间存在氢键，形成正四面体结构，B正确；C．在冰晶体中，由于氢键有方向性和饱和性，迫使在四面体中心的每个水分子与顶角方向的4个相邻水分子形成氢键，这一排列使冰晶体中的水分子的空间利用率不高，密度较小，C正确；D．硫化氢分子间不存在氢键，熔、沸点与水不相近，D错误。] 2 4 3 题号 1 5 5．氢键对生命活动具有重要意义。DNA中四种碱基间的配对方式如图。(～代表糖苷键) 2 4 3 题号 1 5 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) (1)基态N的核外电子排布式为____________。 (2)碱基中的—NH2具有一定的碱性，可以结合H＋形成，从结构角度解释可以结合的原因：_______________________________________________________________。 (3)鸟嘌呤是一种常见的碱基。 ①鸟嘌呤中2号N的杂化类型为____________。 ②鸟嘌呤中N—H键的平均键长____________。(填“大于”“小于”或“等于”)0.29 nm。 2 4 3 题号 1 5 1s22s22p3 氨基中氮原子有1个孤电子对， 氢离子有空轨道，可形成配位键 sp2 小于 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) (4)氢键在DNA复制过程中起重要作用 ①碱基中，O、N能与H形成氢键而C不能，原因是___________________。 ②下列说法正确的是____________(填字母)。 a．氢键的强度较小，在DNA解旋和复制时容易断裂和形成 b．鸟嘌呤与胞嘧啶之间的相互作用比腺嘌呤与胸腺嘧啶之间的更强 c．碱基配对时，一个H可以同时与多个原子形成氢键 2 4 3 题号 1 5 O、N电负性大于C ab 必备知识 关键能力 课时分层作业 学习效果 第1课时　分子间作用力(基础课) [解析]　(1)基态N的核外电子排布式为1s22s22p3。 (2)氨基中氮原子有1个孤电子对，氢离子有空轨道，可形成配位键，生成，所以—NH2具有一定的碱性。 (3)①由鸟嘌呤结构可知，2号N原子有2个σ键和1对孤电子对，所以杂化方式为sp2；②由结构可知，鸟嘌呤中N—H键的平均键长小于0.29 nm。 2 4 3 题号 1 5 (4)①氢键为分子间的相互作用力，O、N、F的电负性大，带有较多的负电荷，可以与呈正电性的H原子形成氢键。由于C电负性小，因此不能与H形成氢键；②氢键的强度小，在DNA解旋和复制时断裂和形成，a正确；鸟嘌呤与胞嘧啶之间有三个氢键，腺嘌呤与胸腺嘧啶之间有两个氢键，鸟嘌呤与胞嘧啶之间的相互作用更强，b正确；由结构可知，碱基配对时，一个H不可以同时与多个原子形成氢键，c错误。 2 4 3 题号 1 5 $$