18 第2章 第4节 第2课时 化学键、范德华力和氢键的判断与应用(能力课)-【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2课时　化学键、范德华力和氢键的判断与应用(能力课) 第2章　微粒间相互作用与物质性质 第4节　分子间作用力 旧知回顾 4．σ键能单独存在，π键不能单独存在；单键中只有σ键，双键中有1个σ键，1个π键，三键中有1个σ键，2个π键。 5．同种元素的原子间形成的是非极性共价键，不同种元素的原子间形成的是极性共价键。 6．分子间作用力最常见的是范德华力和氢键。作用力强弱：范德华力<氢键<化学键。 7．氢键的形成条件：氢键可以表示为A—H…B，A、B为电负性很大的原子，一般为N、O、F三种元素的原子。 第2课时　化学键、范德华力和氢键的判断与应用(能力课) 探究要点 典例导航 [要点精讲] 1．根据物质类别判断化学键类型 (1)离子化合物中一定有离子键，可能有共价键。由简单离子构成的离子化合物中只有离子键，如MgO、NaCl等；由复杂离子(原子团)构成的离子化合物中既有离子键又有共价键，如(NH4)2SO4、KNO3、NaOH、Na2O2等。 第2课时　化学键、范德华力和氢键的判断与应用(能力课) (2)共价化合物中只能有共价键，一定没有离子键。这是因为共价化合物中原子间都是通过共用电子形成化学键，不存在带电荷的阴、阳离子，如HCl、CO2、CH4等。 (3)金属单质中一般只存在金属键。 (4)非金属单质(除稀有气体外)一般只存在非极性键。 探究要点 课时分层作业 知能反馈 第2课时　化学键、范德华力和氢键的判断与应用(能力课) 2．常见物质中的化学键 (1)只含有非极性共价键的物质：非金属单质，如H2、O2、N2、金刚石、单晶硅、P4、S2、S4等。 (2)只含有极性共价键的物质：一般是由不同种元素组成的共价化合物，如HX(X＝F、Cl、Br、I)、CO、NO、CS2、BF3等。 (3)既含有极性共价键，又含有非极性共价键的物质：H2O2、CH3CH3、CH≡CH、 等。 探究要点 课时分层作业 知能反馈 第2课时　化学键、范德华力和氢键的判断与应用(能力课) (4)只含有离子键的物质：由活泼金属元素与活泼非金属元素形成的化合物，如CsCl、NaCl、Na2O、K2O等。 (5)既含有离子键，又含有极性共价键的物质：Na2CO3、MgSO4等。 (6)既含有离子键，又含有非极性共价键的物质：Na2O2、FeS2、CaC2等。 (7)含有离子键、共价键、配位键的物质：铵盐等。 (8)既含有共价键，又含有配位键的离子：、H3O＋等。 (9)不含化学键的物质：稀有气体。 探究要点 课时分层作业 知能反馈 第2课时　化学键、范德华力和氢键的判断与应用(能力课) 3．范德华力与化学键的区别   化学键 范德华力 存在 分子内原子之间、阴、阳离子之间、金属阳离子和“自由电子”之间 分子之间，且只有分子充分接近时才有范德华力 强弱 强烈(100～600 kJ·mol-1) 微弱(2～20 kJ·mol-1) 对物质性 质的影响 主要影响物质的化学性质 主要影响物质的熔、沸点等物理性质 探究要点 课时分层作业 知能反馈 第2课时　化学键、范德华力和氢键的判断与应用(能力课) 4．分子间作用力、范德华力与氢键的区别 (1)范德华力是分子间作用力的一种，不能把范德华力等同于分子间作用力。 (2)氢键是一种特殊的分子间作用力，不属于化学键。分子中存在电负性较大的元素，才可能形成氢键。 (3)通常情况下，氢键比范德华力强。 探究要点 课时分层作业 知能反馈 第2课时　化学键、范德华力和氢键的判断与应用(能力课) [典例导航] T、X、Y、Z、Q、R、W为周期表前四周期元素，原子序数依次增大。已知： ①W的原子序数为29，其余的均为短周期主族元素； ②T原子所处的周期数、族序数均与其原子序数相等； ③X的基态原子中电子占据三种能量不同的原子轨道，且每种轨道中的电子数相同； 探究要点 课时分层作业 知能反馈 第2课时　化学键、范德华力和氢键的判断与应用(能力课) ④Z的基态原子价电子排布式为ns2npn+2； ⑤在Q元素所在周期中，Q的基态原子的第一电离能最小； ⑥R的单质在常温、常压下是气体，其基态原子的M层上有1个未成对的p电子。 探究要点 课时分层作业 知能反馈 第2课时　化学键、范德华力和氢键的判断与应用(能力课) (1)X、Y、Q三种元素的电负性由大到小的顺序是__________(用元素符号表示)。 (2)Y的简单氢化物分子间能形成氢键，R的氢化物分子间不易形成氢键，原因是__________________________________________。 N>C>Na Cl的原子半径比N大，二者电负性基本一致 探究要点 课时分层作业 知能反馈 第2课时　化学键、范德华力和氢键的判断与应用(能力课) (3)W的基态原子的核外电子排布式为________________________________________，该元素与元素X、Y形成的配离子[W(XY)4]2-中，含有的化学键是________(填字母)。 a．离子键　　　　　　 b．极性键 c．非极性键 d．配位键 (4)T、X、Z三种元素组成的一种化合物M是新装修居室中常见的有害气体，它的分子式为XT2Z，分子空间结构为平面三角形，则该分子的中心原子采用________杂化，1 mol M分子中σ键和π键的个数比为________。 1s22s22p63s23p63d104s1或 bd sp2 3∶1 探究要点 课时分层作业 知能反馈 第2课时　化学键、范德华力和氢键的判断与应用(能力课) [解析]　由①可知W为Cu；由②可知T为H；由③可知X为C，其基态原子的核外电子排布式为1s22s22p2；由④可知Z可能为O或Cl；由⑤可知Q可能为Li或Na；由⑥可知R为Cl。再结合原子序数依次增大可以确定T、X、Y、Z、Q、R分别为H、C、N、O、Na、Cl。(1)元素的非金属性越强，电负性越大，故电负性：N>C>Na。(2)元素的电负性越大、原子半径越小，则越易形成氢键，因为Cl的原子半径比N大，二者电负性基本一致，则HCl分子间不易形成氢键。 (3)书写Cu的基态原子的核外电子排布式时，要注意其d能级为全充满稳定状态，为1s22s22p63s23p63d104s1或[Ar]3d104s1；在配离子中，含有配位键和极性共价键。(4)由题意可知M为HCHO，分子中含有碳氧双键，中心原子C采用sp2杂化，1个HCHO分子中含有3个σ键和1个π键，故分子中σ键和π键的个数比为3∶1。 [对点即练] 1．下列说法正确的是(　　) A．1个N2分子中的π键与1个CO2分子中的π键的数目之比为2∶1 B．稳定性：甲烷>乙烯 C．强度：氢键>化学键>范德华力 D．沸点： √ 探究要点 课时分层作业 知能反馈 第2课时　化学键、范德华力和氢键的判断与应用(能力课) B　[N2的结构式为N≡N，1个N2分子中含有一个σ键和两个π键，CO2的结构式为O==C==O，1个分子中含有两个σ键和两个π键，故二者分子中π键数目之比为1∶1，A项错误；乙烯分子中的π键易断裂，而甲烷分子中只含有σ键，故甲烷分子稳定，B项正确；作用 力的强度：化学键>氢键>范德华力，C项错误； 存 在分子内氢键， 存在分子间氢键，含有分子间氢键的物质熔、沸点较高，故 的沸点较高，D项错误。] 2．N2的结构可以表示为 ，CO的结构可以表示为 ，其中椭圆框表示π键，下列说法不正确的是(　　) A．N2分子与CO分子中都含有三键 B．CO分子中有1个π键是配位键 C．N2与CO互为等电子体 D．N2与CO的化学性质相同 √ 探究要点 课时分层作业 知能反馈 第2课时　化学键、范德华力和氢键的判断与应用(能力课) D　[由题意可知N2分子中N原子之间、CO分子中C、O原子之间均通过2个π键，1个σ键，即三键结合，其中，CO分子中1个π键由O原子单方面提供孤电子对，C原子提供空轨道通过配位键形成。N2化学性质相对稳定，CO具有比较强的还原性，两者化学性质不同。] 3．(双选)通过原子力显微镜观测铜单晶表面的8-羟基喹啉分子，可清晰观察到分子间存在的氢键作用，为化学界争论近百年的“氢键的本质”问题提供了新的实验证据。下列说法错误的是(　　) 探究要点 课时分层作业 知能反馈 第2课时　化学键、范德华力和氢键的判断与应用(能力课) A．氢键的本质是一种化学键 B．成像图片中的微粒由4个8-羟基喹啉分子缔合而成 C．8-羟基喹啉分子的取向不同，其分子间的氢键数目和强弱可能发生改变 D．8-羟基喹啉中存在分子内氢键，因此其熔沸点相对较高 √ √ 探究要点 课时分层作业 知能反馈 第2课时　化学键、范德华力和氢键的判断与应用(能力课) AD　[A．氢键的本质是一种作用于分子间的相互作用，不属于化学键，A错误；B．根据图示，成像图片中的微粒由4个8-羟基喹啉分子缔合而成，B正确；C．根据图示，8-羟基喹啉分子的取向不同，其分子间的氢键数目、形成氢键的原子间的距离不同，即氢键数目和强弱不一样，C正确；D．根据图示，8-羟基喹啉中不存在分子内氢键，D错误。] 知能反馈 随堂评估 1．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 √ 2 4 3 题号 1 5 A　[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 F—H…F N，最弱是N—H…N。] 第2课时　化学键、范德华力和氢键的判断与应用(能力课) 2．下列说法正确的是(　　) A．HF的稳定性很强，是因为HF分子之间能形成氢键 B．水结成冰时，H—O键的键长变长，密度减小 C．邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的熔、沸点高 D．能与水分子形成氢键的物质易溶于水 2 3 题号 1 4 √ 5 探究要点 知能反馈 课时分层作业 第2课时　化学键、范德华力和氢键的判断与应用(能力课) D　[HF的稳定性很强，是因为HF分子内H—F键的键长短，键能大，断裂消耗的能量很高，与分子间是否存在氢键无关，A错误；水变为冰时，物质的熵值减小，分子排列更有序，使冰中存在氢键，其体积变大，因此相同质量时冰的密度比液态水的密度小，而物质分子内的H—O键的键长不变，B错误；邻羟基苯甲酸易形成分子内氢键，对羟基苯甲酸易形成分子间氢键，形成分子间氢键时增加了分子之间的吸引作用，导致物质的熔、沸点较高，所以邻羟基苯甲酸的熔、沸点比对羟基苯甲酸的低，C错误；能与水分子形成氢键，使某些物质易溶于水(如NH3、C2H5OH等)，D正确。] 2 3 题号 1 4 5 3．BF3与一定量水形成(H2O)2·BF3晶体Q，如图所示，晶体Q中各种粒子的作用力可能涉及：①配位键；②氢键；③范德华力；④极性共价键；⑤非极性共价键。其中正确的是(　　) A．①②③④ B．①②④⑤ C．①②③④⑤ D．②③④⑤ 2 3 题号 4 1 √ 5 探究要点 知能反馈 课时分层作业 第2课时　化学键、范德华力和氢键的判断与应用(能力课) A　[同一个水分子中氢原子与氧原子之间形成极性共价键；B原子含有空轨道、O原子含有孤电子对，所以B原子和O原子之间存在配位键；分子之间存在范德华力；水分子中的O原子和其他水分子中的H原子易形成氢键；不涉及非极性共价键。] 2 3 题号 4 1 5 4．(双选)某些微粒间相互作用的数据如下表所示： 2 4 3 题号 1 5 微粒间相互作用 化学键 分子间作用力 H—O H—F H—Br F—F O==O F—H…F O—H…O HCl 键能、范德华力强度/(kJ·mol-1) 463 568 366 157 497 28.1 18.8 21.1 探究要点 知能反馈 课时分层作业 第2课时　化学键、范德华力和氢键的判断与应用(能力课) 根据表中数据，下列说法不正确的是(　　) A．上表的微粒间相互作用中有5种极性共价键，2种氢键 B．表中数据可比较H—F、H—Cl和H—Br的键长 C．2F2(g)＋2H2O(g)===4HF(g)＋O2(g)　ΔH＝－603 kJ·mol-1 D．用上表数据可比较H2O(l)与HF(l)的沸点高低 2 4 3 题号 1 5 √ √ 探究要点 知能反馈 课时分层作业 第2课时　化学键、范德华力和氢键的判断与应用(能力课) AB　[A．表格中只有3种极性共价键，分别是H—O、H—F、H—Br，故A错误；B．由表中数据可知键能：H—F>H—Br，则键长：H—F<H—Br，但是HCl的键能未知，无法比较H—Cl与HF或H—Br的键长大小，故B错误；C．ΔH＝反应物的总键能－生成物的总键能，所以ΔH＝2×157 kJ·mol-1＋4×463 kJ·mol-1－4×568 kJ·mol-1－497 kJ·mol-1＝－603 kJ·mol-1，所以其热化学方程式书写正确，故C正确；D．平均每个H2O(l)分子能形成2个氢键，平均每个HF(l)分子形成1个氢键，所以H2O(l)分子间氢键作用力比HF(l)的大，则沸点：H2O(l)＞HF(l)，故D正确。] 2 4 3 题号 1 5 分子式 结构简式 外观 熔点 溶解性 C12H10ClN3O   白色结晶粉末 170～172℃ 易溶 于水 5．氯吡苯脲是一种西瓜膨大剂(植物生长调节剂)，其组成结构和物理性质如表所示。 2 4 3 题号 1 5 探究要点 知能反馈 课时分层作业 第2课时　化学键、范德华力和氢键的判断与应用(能力课) 回答下列问题： (1)氯吡苯脲晶体中，氮原子的杂化轨道类型为_____________。 (2)氯吡苯脲晶体中，微粒间的作用力类型有____________。(填字母) A．离子键　　　　B．金属键　　　　C．极性键 D．非极性键 E．配位键 F．氢键 2 4 3 题号 1 5 sp2、sp3 CDF 探究要点 知能反馈 课时分层作业 第2课时　化学键、范德华力和氢键的判断与应用(能力课) (3)查文献可知，可用2-氯-4-氨吡啶与异氰酸苯酯反应，生成氯吡苯脲。   反应过程中，每生成1 mol氯吡苯脲，断裂___________个σ键、断裂__________个π键。 2 4 3 题号 1 5 6.02×1023 6.02×1023 探究要点 知能反馈 课时分层作业 第2课时　化学键、范德华力和氢键的判断与应用(能力课) [解析]　(1)氮原子在氯吡苯脲中以2种形式出现，一是C—N键，另一是C==N键，前者是sp3杂化，后者是sp2杂化。(3)反应过程中，异氰酸苯酯断裂的C==N键中1个π键，2-氯-4-氨吡啶断裂的是1个σ键。 2 4 3 题号 1 5 $$