2.3.2 分子间的作用力 课件-2025-2026学年高二化学人教版选择性必修2

新人教版 化学 选必2 第二章 分子结构与性质 第三节 分子结构与物质性质 第2讲 分子间作用力 1、能说明分子间作用力（范德华力、氢键）对物质熔沸点等性质的影响（重点） 2、能列举含有氢键的物质及其性质特点，发展宏观辨识与微观探析的化学学科素养（难点） 教学目标 观察冰融化的过程，思考以下问题 1.是否为化学变化? 3.有没有破坏化学键? 2.是否需要吸收能量? H2O之间存在着相互作用 分子间作用力 分子之间存在的多种相互作用的统称 新课导入 一、范德华力 1.概念 范德华是最早研究分子间普遍存在作用力的科学家 ，因而把这类分子间的作用力称为范德华力。 范德华 分子间普遍存在相互作用力，这类分子间的作用力称为范德华力。 它使得许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。 3.特征 (1) 存在：由分子构成的物质之间。但只有分子间充分接近（300~500pm）时才有分子间的相互作用力。 但像二氧化硅晶体、金刚石、单质硅等只由共价键形成的原子晶体中不存在范德华力。 2.实质 电性作用，分子之间的静电作用 例如，由共价键形成的多数共价化合物、绝大多数非金属单质及没有化学键的稀有气体 一、范德华力 3.特征 (2) 没有饱和性和方向性。 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) 范德华力的大小：范德华力很弱，比化学键的键能小1~2个数量级。 只要空间条件允许，当分子凝聚时，每个分子总是在它周围尽可能多地吸引其他分子。 一、范德华力 4.影响因素 分析表中数据，总结范德华力的大小与哪些因素有关？ 分子 HI HBr HCl Ar CO 相对分子质量 128 81 36.5 40 28 范德华力(kJ/mol) 26.00 23.11 21.14 8.50 8.75 范德华力：HI＞HBr＞HCl ? 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相对分子质量相同或相近时，分子的极性越大，范德华力越大。 如CO为极性分子，N2为非极性分子，范德华力：CO > N2 范德华力：CO＞N2 ? ③相对分子质量、极性相似的分子，分子的对称性越强，范德华力越弱。 如正丁烷＞异丁烷，邻二甲苯＞间二甲苯＞对二甲苯 一、范德华力 5.对物质性质的影响 范德华力主要影响物质的熔、沸点及溶解性等物理性质 分析下表数据，范德华力与熔、沸点的大小有什么关系？ 分子 HCl HBr HI Ar CO 共价键键能 (kJ ∙ mol−1) 431.8 366 298.7 无 745 范德华力(kJ ∙ mol−1) 21.14 23.11 26.00 8.50 8.75 熔点/℃ -114.2 -86 -50.8 -189.2 -205 沸点/℃ -85 -67 -35.1 -185.9 -191.5 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！ 一、范德华力 5.对物质性质的影响 ①分子组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越强，物质熔、沸点越高。 范德华力主要影响物质的熔、沸点及溶解性等物理性质 一、范德华力 5.对物质性质的影响 ②分子的极性越大，范德华力越大，物质熔、沸点越高。 例：CO2和CH3CHO的分子量相同，但CH3CHO常温下为液态 CO2为非极性分子 CH3CHO为极性分子 范德华力主要影响物质的熔、沸点及溶解性等物理性质 一、范德华力 5.对物质性质的影响 ③同分异构体中，一般来说，支链数越多，范德华力越小，熔、沸点就越低 单质 M 支链数 沸点/℃ 正戊烷 72 0 36.1 异戊烷 72 1 25 新戊烷 72 2 9 支链数↗ 熔沸点↘ ④相对分子质量、极性相似的分子，分子的对称性越强，范德华力越小，熔、沸点就越低 范德华力主要影响物质的熔、沸点及溶解性等物理性质 一、范德华力 5.对物质性质的影响 范德华力主要影响物质的熔、沸点及溶解性等物理性质 同分异构体中支链数越少 (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。 (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。 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 思考：壁虎为什么能在天花板上行动自如？ 拓展延伸 1.下列物质性质的变化规律与分子间作用力无关的是( ) A.CI4、CBr4、CCl4、CF4的熔、沸点逐渐降低 B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱 C.F2、Cl2、Br2、I2的熔、沸点逐渐升高 D.CH3—CH3、CH3—CH2—CH3、(CH3)2CHCH3、CH3CH2CH2CH3的沸点逐渐升高 B 典例剖析 思考：HF、H2O、NH3的沸点为什么反常？ 说明分子之间除范德华力外，还存在其他的作用力——氢键 思考: 比较同一主族非金属元素的最简单氢化物的熔沸点，你能得出什么结论？ 同一主族非金属元素氢化物，从上到下相对分子质量逐渐增大，范德华力逐渐增大，熔沸点逐渐升高 思考讨论 以H2O为例，沸点反常的原因如下 在水分子的O－H中，共用电子对强烈地偏向O，使 H 几乎成为“裸露”的质子，显正电性。 它能与另一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。 思考讨论 二、氢键 1.概念 氢键是一种特殊的分子间作用力，由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子(N、O、F)与另一个电负性很大的原子(N、O、F)之间形成的作用力。 2.形成条件 ①已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子 H • • • • • • H • • H O H O H几乎成为“裸露”的质子显正电性 能与另一个水分子中显负电性的 O的孤电子对产生静电作用 ②电负性很大、 半径小、且能提供孤电子对的原子 二、氢键 3.实质 分子间的一种静电作用 4.表示方法 用X—H…Y—表示。式中X和Y表示N、O、F，“—”表示共价键，“…”表示形成的氢键。 氢键的键长：一般定义为X—H…Y的长度，而不是H…Y的长度。 二、氢键 5.分类 (1) 分子间氢键（属于分子间作用力） 氢键普遍存在于已经与N、O、F等电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另外的N、O、F等电负性很大的原子之间。 如：HF、H2O、NH3 、C2H5OH、CH3COOH分子间可形成分子间氢键 二、氢键 5.分类 (2) 分子内氢键（不属于分子间作用力） 某些物质在分子内也可形成氢键，例如当苯酚在邻位上有—CHO、—COOH、—OH和—NO2时，可形成分子内的氢键，组成“螯合环”的特殊结构。 熔点：2℃ 沸点：196.5℃ 对羟基苯甲醛 邻羟基苯甲醛 熔点：115℃ 沸点：246.6℃ 分子内氢键 对羟基苯甲醛不能形成分子内氢键 前者的熔沸点低于后者 二、氢键 6.特点 (1) 氢键是一种较弱的作用力，不属于化学键，比化学键的键能小1~2个数量级，但比范德华力强。作用力大小：化学键>>氢键>范德华力。 分子有氢键就一定有范德华力，有范德华力不一定有氢键。 类型 化学键 范德华力 氢键 强度 一般在 100~600 kJ/mol 一般在 2~20 kJ/mol 一般不超过40 kJ/mol， 比范德华力大些 氢键的作用能:指X—H…Y分解为X—H和Y所需要的能量。 (2) 氢键X—H…Y的强弱与X和Y的电负性有关。电负性越大，则氢键越强。 F-H…F > O-H…O > O-H…N > N-H…N 二、氢键 6.特点 (3) 氢键具有一定的饱和性和方向性 ①饱和性 每一个A—H只能与一个B原子形成氢键 原因：H原子半径很小，再有一个原子接近时，会受到A、B原子电子云的排斥 ②方向性 X—H…Y三个原子一般在同一方向上。分子间氢键X—H…Y为直线形，分子内氢键成一定角度(通常分子内氢键可形成六元环或五元环)。 原因：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 思考：一个水分子最多能形成几个氢键？ 水分子间形成以一个水分子为中心的正四面体结构，故每个水分子与相邻四个水分子形成四个氢键，而二个水分子共一个氢键，故一个水分子可形成二个氢键。 1 mol H2O 中最多可以形成 2 mol 氢键； 1 mol HF最多可以形成 1 mol 氢键； 1 mol NH3 最多可以形成 1 mol 氢键 思考讨论 二、氢键 7.对物质性质的影响 (1) 影响物质的熔、沸点 ①当形成分子间氢键时，物质的熔、沸点将升高。 ②当形成分子内氢键使物质熔沸点降低。 二、氢键 7.对物质性质的影响 (2) 影响物质的溶解度 与溶剂分子之间能形成氢键的物质在水中的溶解度更大 思考：氨气极易溶于水、乙醇、乙醛、乙酸与水互溶而乙烷不溶于水？ 二、氢键 7.对物质性质的影响 (3) 影响物质的密度(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 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) 冰中一个水分子周围有4个水分子 冰的结构 冰融化，分子间空隙减小 分子间氢键的形成通常会使得形成缔合分子而是密度下降 氢键是蛋白质具有生物活性的高级结构的重要原因 DNA双螺旋的两个螺旋链也正是通过氢键相互结合 拓展延伸 1.下列与氢键有关的说法错误的是 （　　） A.氨水中存在分子间氢键 B.形成氢键X—H…Y的三个原子总在一条直线上 C.卤化氢中HF沸点较高，是由于HF分子间存在氢键 D.邻羟基苯甲醛（ ）的熔、沸点比对羟基苯甲醛（ ）的熔、沸点低 B 典例剖析 作用力类型 范德华力 氢键 共价键 作用微粒 分子 H与N、O、F 原子 强度比较 共价键＞氢键＞范德华力 影响因素 组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大 形成氢键元素的电负性 原子半径 对性质的影响 影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质 分子间氢键使熔、沸点升高，溶解度增大 键能越大，稳定性越强 课堂总结 1.正误判断，正确的打“√”，错误的打“×”。 ①乙醇分子和水分子间只存在范德华力。（ ） ②氢键（X—H ‧‧‧ Y）中三原子在一条直线上时，作用力最强。（ ） ③“X—H ‧‧‧ Y”三原子不在一条直线上时，也能形成氢键。（ ） ④正是由于氢键的存在，冰能浮在水面上。（ ） ⑤可燃冰（CH4·8H2O）中甲烷分子与水分子间形成了氢键。（ ） ⑥卤素单质、卤素氢化物、卤素碳化物（即 CX4）的熔、沸点均随着相对分子质量的增大而升高。（ ） 课堂练习 2.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．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，故破坏分子间的范德华力不需要消耗能量 B 课堂练习 3．下列说法不正确的是（    ） A．由于H-O键比H--S键牢固，所以水的熔沸点比H2S高 B．HF的沸点在同族元素的氢化物中出现反常，是因为HF分子间存在氢键 C．F2、Cl2、Br2、I2熔沸点逐渐升高，是因为它们的组成结构相似，分子间的范德华力增大 D．氯化铵固体受热分解既破坏了离子键又破坏了共价键 A 4．下列说法中正确的是（ ） A．分子间作用力越大，分子越稳定 B．分子间作用力越大，物质的熔、沸点越高 C．相对分子质量越大，其分子间作用力越大 D．分子间只存在范德华力 B 课堂练习 新人教版 化学 选必2 第二章 分子结构与性质 谢谢观看 Lavf59.16.100 Packed by Bilibili XCoder v2.0.2 $