第二章 第三节 第2课时 分子间的作用力 分子的手性（课件PPT+Word教案）【步步高】2024-2025学年高二化学选择性必修2教师用书（人教版 浙苏）

分子间的作用力　分子的手性 第2课时 第二章　第三节 <<< 核心素养 发展目标 1.掌握范德华力、氢键的概念。 2.通过对范德华力、氢键对物质性质影响的探析，形成“结构决定性质”的认知模型。 3.能从微观角度理解分子的手性，形成判断手性分子的思维模型。 2 内容索引 一、分子间的作用力 二、分子的手性 课时对点练 3 分子间的作用力 > < 一 1.范德华力及其对物质性质的影响 (1)范德华力 ①概念 物质的分子之间存在着 ，把这类分子间作用力称为范德华力。 ②特征 范德华力 ，比化学键的键能小1~2个数量级。 一、分子间的作用力 相互作用力 很弱 ③影响因素 a.一般来说，相对分子质量越大，范德华力 。 b.分子的极性越大，范德华力也 。 越大 越大 (2)范德华力对物质熔、沸点的影响 物质特点 影响规律 具体实例(熔、沸点) 组成和结构相似 随着相对分子质量的增大→范德华力增大→熔、沸点升高 F2<Cl2<Br2<I2 相对分子质量接近 分子的极性越小→范德华力越小→熔、沸点越低 N2<CO 2.氢键及其对物质性质的影响 (1)氢键的概念 氢键是由已经与 很大的原子形成共价键的 (如水分子中的氢)与另一个 很大的原子(如水分子中的氧)之间形成的作用力。 (2)表示方法 氢键可用X—H…Y—表示，式中X和Y表示 ，“—”表示_____ ___，“…”表示 。 电负性 氢原子 电负性 F、O、N 共价 键 形成的氢键 (3)氢键的特征 ①氢键 化学键，而是特殊的分子间作用力，其键能比化学键 ， 比范德华力 。 不是 弱 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(如图)。 (4)氢键的类型 ①分子间氢键，如对羟基苯甲醛分子间的氢键如图一所示。 ②分子内氢键，如邻羟基苯甲醛分子内的氢键如图二所示。 (5)氢键对物质性质的影响 ①对物质熔、沸点的影响 a.某些氢化物分子间存在氢键，如H2O、NH3、HF等，使其熔、沸点反常的高。 b.同分异构体中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，如熔、沸点：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，如氨、甲醇、甲醛、甲酸等易溶于水。 ③对物质密度的影响 如图所示，在冰中水分子间以氢键互相连接形成相 当疏松的晶体，从而在结构中有许多空隙，造成体 积膨胀，密度减小。 3.溶解性 (1)“相似相溶”规律 非极性溶质一般能溶于 溶剂，极性溶质一般能溶于 溶剂。如蔗糖和氨 溶于水， 溶于四氯化碳；萘和碘 溶于四氯化碳， 溶于水。 非极性 极性 易 难 易 难 (2)影响物质溶解性的因素 ①外界因素：主要有 等。 ②氢键：溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越 。 ③分子结构的相似性：溶质和溶剂的分子结构相似程度越大，其溶解性越 。如乙醇与水 ，而戊醇在水中的溶解度明显减小。 温度、压强 好 好 互溶 深度思考 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？ 提示　NH3为极性分子，CH4为非极性分子，而水是极性分子，根据“相似相溶”规律，NH3易溶于水，而CH4不易溶于水，且NH3与水分子之间可形成氢键，使得NH3更易溶于水。 深度思考 2.怎样理解低碳醇与水互溶，而高碳醇在水中的溶解度却很小？ 提示　“相似相溶”也适用于分子结构的相似性。低碳醇中的烃基较小，分子中的—OH与水分子中的—OH相近，因而低碳醇能与水互溶；而高碳醇的烃基较大，其分子中的—OH与水分子的—OH相似因素少，因而高碳醇在水中的溶解度明显减小。 应用体验 1.正误判断 (1)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 (2)CO的沸点大于N2 (3)氢键的键长是指“X—H…Y”中“H…Y”的长度 (4)H2O的热稳定性大于H2S，是因为H2O分子间存在氢键 √ × × √ 应用体验 (5)冰融化成水，仅仅破坏氢键 (6)氢键能使物质的熔、沸点均升高 (7)I2在酒精中易溶，故可用酒精萃取碘水中的碘 (8)配制碘水时，为了增大碘的溶解性，常加入KI溶液 √ × × × 应用体验 2.下列有关范德华力的叙述正确的是 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 √ 应用体验 范德华力的实质是一种电性作用，但范德华力是分子间较弱的作用力，不是化学键，A错误； 化学键是相邻原子间的强烈的相互作用，范德华力是分子间较弱的作用力，B正确； 若分子间的距离足够远，则分子间没有范德华力，C错误； 虽然范德华力非常微弱，但破坏它时也要消耗能量，D错误。 应用体验 3.下列现象不能用“相似相溶”规律解释的是 A.氨极易溶于水 B.氯气易溶于NaOH溶液 C.酒精与水以任意比互溶 D.苯萃取碘水中的I2 √ 应用体验 氨属于极性分子，水也属于极性分子，且氨能与水形成分子间氢键，根据“相似相溶”规律，氨极易溶于水，故A不符合题意； 氯气能与NaOH溶液反应生成可溶于水的NaCl和NaClO，不符合“相似相溶”规律，故B符合题意； CH3CH2OH和水分子均属于极性分子，根据“相似相溶”规律，酒精易溶于水，故C不符合题意； 碘单质和苯均属于非极性分子，根据“相似相溶”规律，碘单质易溶于苯，故D不符合题意。 应用体验 4.试用有关知识解释下列现象： (1)乙醚(C2H5OC2H5)的相对分子质量远大于乙醇，但乙醇的沸点却比乙醚高很多，原因：__________________________________________ __________________________________________。  (2)从氨合成塔里出来的H2、N2、NH3的混合物中分离出NH3，NH3易液化的原因：_________________________________________________ _________________________________________________。 乙醇分子之间形成的氢键作用力远大于乙醚分子间的范德华力，故乙醇的沸点比乙醚高很多 NH3分子间可以形成氢键，而N2、H2分子间的范德华力很小，故NH3可采用加压液化的方法从混合物中分离 应用体验 (3)水在常温下，其组成的化学式可用(H2O)m表示，原因：__________ _______________________________________________________________________________________。  常温下，液 态水中水分子间通过氢键缔合成较大分子团，所以用(H2O)m表示，而不是以单个分子形式存在 归纳总结 影响物质溶解性的因素 (1)外界条件——温度、压强等。 (2)分子结构——“相似相溶”规律。 (3)如果溶剂和溶质间存在氢键，其溶解度增大。 (4)溶质与溶剂发生反应可增大其溶解度。 返回 分子的手性 > < 二 二、分子的手性 1.概念 (1)手性异构体：具有完全相同的 和 的一对分子，如同左手与右手一样互为镜像，却在三维空间里不能叠合，互称手性异构体(或对映异构体)。 (2)手性分子：具有 的分子。手性分子的 不同，性质也有一定的差异。 组成 原子排列 手性异构体 结构 2.手性分子的判断 (1)判断方法：大多数的手性分子都含有手性碳原子，因此常用有无手性碳原子判断分子是否为手性分子。 (2)手性碳原子：有机物分子中连有四个各不相同的原子或基团的碳原子。 如 ，R1、R2、R3、R4互不相同，即 是手性碳原子。 1.乳酸的结构式为 ，其分子结构中有几个手性碳原子？ 用*将手性碳原子标出来。 深度思考 提示　只有一个手性碳原子： 。 2.有机物 具有手性，若它与H2发生加成反应后，其 产物还有手性吗？ 深度思考 提示　该有机物与H2加成的产物是 ，该物质不存在手性碳原子，无手性。 应用体验 1.下列说法不正确的是 A.互为手性异构体的分子互为镜像 B.利用手性催化剂可主要得到一种手性分子 C.手性异构体分子组成相同 D.手性异构体性质相同 √ 应用体验 在手性合成中，与催化剂手性匹配的分子在反应过程中会与手性催化剂形成一种最稳定的过渡态，从而只会诱导生成一种手性分子，故B正确。 应用体验 2.下列分子中含有手性碳原子的是 A.CH2Cl2 B.CH3CH2OH C.CH3CH(CH3)2 D.CH3CH(CH3)CHClCOOH √ CH3CH(CH3)CHClCOOH分子中，有一个碳原子所连的四个基团分别是羧基、异丙基、氢原子和氯原子，该碳原子为手性碳原子，选项D正确。 应用体验 3.(2024·扬州高二月考)维生素C的结构简式是 ，它 能防治坏血病，该分子中有几个手性碳原子 A.1 B.2 C.3 D.4 √ 该分子中属于手性碳原子的是左边第二号、三号碳，它们均连接四个不同原子或原子团，所以该分子中含有2个手性碳原子。 应用体验 4. 　　　(填“具有”或“不具有”，下同) 手性，其与H2发生加成反应后，其产物　　　 手性。  原有机物中与—OH相连的碳原子为手性碳原子，与H2加成后，该碳原子连有两个乙基，不再具有手性。 具有 不具有 返回 课时对点练 题组一　范德华力 1.下列关于范德华力的叙述正确的是 A.是一种较弱的化学键 B.分子间存在的较强的相互作用力 C.直接影响所有物质的熔、沸点 D.稀有气体的原子间存在范德华力 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 范德华力是分子间存在的较弱的相互作用力，它不是化学键且比化学键弱得多，只能影响由分子构成的物质的熔、沸点；稀有气体为单原子分子，原子之间存在范德华力。 对点训练 2.以下事实不能用“相似相溶”规律说明的是 A.HCl易溶于水 B.I2易溶于CCl4中 C.Cl2可溶于水 D.NH3难溶于苯中 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 HCl、NH3是极性分子，I2、Cl2是非极性分子，H2O是极性溶剂，CCl4、苯是非极性溶剂，C项符合题意。 对点训练 3.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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 HBr与HCl结构相似，HBr的相对分子质量比HCl大，HBr分子间的范德华力比HCl大，所以其沸点比HCl高；C2H5Br的沸点比C2H5OH低是由于C2H5OH分子间形成氢键而增大了分子间的作用力；HF比HCl稳定是由于H—F的键能比H—Cl的键能大；H2O分子中—OH的氢原子比C2H5OH中—OH的氢原子更活泼是由于—C2H5是推电子基团，使O—H极性减弱。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 4.(2023·江西南昌二中高二检测)某化学科研小组对范德华力提出的以下几种观点不正确的是 A.Cl2比其他气体易液化，由此可以得出，范德华力属于一种强作用力 B.范德华力属于既没有方向性也没有饱和性的静电作用 C.范德华力是普遍存在的一种分子间作用力，属于电性作用 D.范德华力比较弱，但范德华力越强，物质的熔点和沸点越高 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 范德华力的实质是一种分子之间的电性作用，由于分子本身不显电性，所以范德华力比较弱，作用力较小；随着分子间间距的增加，范德华力迅速减弱，所以范德华力作用范围很小；范德华力只影响由分子构成的物质的某些物理物质(如熔、沸点以及溶解度等)。在常见气体中，Cl2的相对分子质量较大，分子间范德华力较强，所以易液化，但相对于化学键，仍属于弱作用力，故A不正确。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 题组二　氢键 5.下列关于氢键X—H…Y的说法错误的是 A.X、Y元素具有很大的电负性，是氢键形成的基本条件 B.氢键是共价键的一种 C.某些物质因分子之间存在氢键，导致沸点反常升高 D.同一分子内也可能形成氢键 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 氢键不属于化学键，B错误； 氢键能影响物质的性质，增大很多物质分子之间的作用力，导致沸点升高，C正确； 氢键分为分子间氢键和分子内氢键，所以同一分子内也可能形成氢键，D正确。 对点训练 6.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 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 F、O、N电负性依次减小，F—H、O—H、N—H的极性依次减小，故F—H…F中氢键最强，其次为O—H…O，再次是O—H…N，最弱的为N—H…N。 对点训练 7.关于氢键，下列说法正确的是 A.每一个水分子内含有两个氢键 B.冰和干冰分子间都存在氢键 C.DNA中的碱基互补配对是通过氢键来实现的 D.H2O是一种非常稳定的化合物，是因为水分子间可以形成氢键 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 √ 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 水分子内不存在氢键，氢键存在于水分子之间，故A错误； 干冰为二氧化碳，分子间不存在氢键，故B错误； H2O是一种非常稳定的化合物，是由于O—H键能较大的原因，与氢键无关，氢键只影响物质的物理性质，故D错误。 对点训练 8.2022年2月20日晚，第二十四届冬奥会在北京国家体育馆胜利闭幕，下列关于“冰”与“雪”的说法正确的是 A.冰中氢键的键能为18.8 kJ·mol-1，即融化含1 mol氢键的冰需要吸收 18.8 kJ的热量 B.ρ(干冰)>ρ(水)>ρ(冰)的原因是分子间作用力大小不同 C.每一片雪花都是一幅精美图案，其六角形形状与氢键的方向性有关 D.可燃冰是甲烷分子与水分子之间通过氢键形成的 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 √ 对点训练 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 干冰分子间不能形成氢键，但相对分子质量比水大，水分子间存在氢键，冰形成的氢键比水多，氢键具有方向性、饱和性，使分子间空隙增大，所以ρ(干冰)>ρ(水)>ρ(冰)，故B错误； 水分子间含有氢键，氢键具有方向性、饱和性，雪花的六角形形状与氢键的方向性有关，故C正确； 甲烷分子与水分子之间不能形成氢键，故D错误。 对点训练 题组三　手性碳原子及手性异构体 9.下列化合物中含有2个手性碳原子的是 A. B. C. D. √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 A、B、D三项中化合物均只含有1个手性碳原子，C项中 标* 的为手性碳原子。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 10.已知三种硝基苯酚的性质如下表： 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 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 对点训练 下列关于三种硝基苯酚的叙述不正确的是 A.邻硝基苯酚形成分子内氢键，使其熔、沸点低于另外两种硝基苯酚 B.间硝基苯酚不仅能形成分子间氢键，还能与水分子形成氢键 C.对硝基苯酚能形成分子间氢键，使其熔、沸点较高 D.三种硝基苯酚都能形成分子内氢键 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 当形成分子内氢键时，熔、沸点降低，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； 对硝基苯酚不能形成分子内氢键，D错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 对点训练 11.下列各项比较中前者高于(或大于或强于)后者的是 A.CH4在水中的溶解度和NH3在水中的溶解度 B.I2在水中的溶解度和I2在CCl4中的溶解度 C.I与H形成共价键的极性和F与H形成共价键的极性 D.乙酸(CH3COOH)的沸点和丙醇(CH3CH2CH2OH)的沸点 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 NH3和水分子间可形成氢键，NH3在水中的溶解度大于CH4在水中的溶解度，故A错误； I2是非极性分子，水是极性分子，CCl4是非极性分子，根据“相似相溶”规律，I2在水中的溶解度小于I2在CCl4中的溶解度，故B错误； 氟的电负性大于碘的电负性，所以I与H形成共价键的极性小于F与H形成共价键的极性，故C错误。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 12.维生素B1可作为辅酶参与糖的代谢，并有保护神经系统的作用。该物质的结构简式如图所示，维生素B1晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有 A.离子键、共价键 B.离子键、氢键、共价键 C.氢键、范德华力 D.离子键、氢键、范德华力 √ 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 分子内含有氨基和羟基，易形成氢键，故溶于水时要破坏离子键、氢键和范德华力。 综合强化 13.(2024·成都高二月考)下列两组命题中，Ⅱ组命题正确且能用Ⅰ组命题加以解释的是 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 选项 Ⅰ组 Ⅱ组 A 相对分子质量：HCl>HF 沸点：HCl>HF B 键能：H—O>H—S 沸点：H2O>H2S C 分子间作用力：H2O>H2S 稳定性：H2O>H2S D 相对分子质量：HI>HCl 沸点：HI>HCl √ 综合强化 由于相对分子质量：HCl>HF，因此范德华力：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<HF，A中Ⅱ组命题不正确； 由于原子半径：O<S，因此键长：H—O<H—S，键能：H—O>H—S，但共价分子的沸点与共价键的键能无关，H2O分子间存在氢键，所以沸点：H2O>H2S，B中Ⅰ组命题不能解释Ⅱ组命题； 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 由于相对分子质量：H2S>H2O，因此范德华力：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，因此稳定性：H2O>H2S，分子的稳定性与分子间作用力无关，C中Ⅰ组命题不能解释Ⅱ组命题； 由于相对分子质量：HI>HCl，因此范德华力：HI>HCl，沸点：HI> HCl，D中Ⅱ组命题正确且能用Ⅰ组命题解释。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 综合强化 14.根据图示回答下列问题。 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 (1)图中A、B、C、D四条曲线分别表示第ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的气态氢化物的沸点，其中表示第ⅥA族元素气态氢化物的沸点的是曲线　　　；表示第ⅣA族元素气态氢化物的沸点的是曲线　 　。  A D 综合强化 (2)同一主族中第三、四、五周期元素的气态氢化物的沸点依次升高，其原因为_________ _______________________________________ ______________________。 (3)A、B、C曲线中第二周期元素的气态氢化物的沸点显著高于第三周期元素气态氢化物的沸点，其原因是　　　 　　　　 。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 组成和结 构相似的物质，随着相对分子质量增大，范德华力增大，沸点升高 分子间存在氢键 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 每个H2O能形成四个氢键，沸点最高，故A为第ⅥA族元素氢化物沸点曲线；第ⅣA族元素的氢化物都为非极性分子，沸点较低，且第二周期碳元素的氢化物间不存在氢键，故为曲线D； 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 由于同一主族中第三、四、五周期元素的气态氢化物间不存在氢键，且结构相似，所以它们的沸点与范德华力有关，而范德华力与相对分子质量有关，故随着相对分子质量的增大，沸点随之升高；曲线中第二周期元素的气态氢化物的沸点显著高于第三周期元素气态氢化物的沸点，原因是第二周期氮、氧、氟元素氢化物分子间存在氢键，使分子间作用力增大，沸点升高。 综合强化 15.(1)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 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 < 能形成分子内氢键，使其更难电离出H+ 当 形成分子内氢键后，导致酚羟基的电离能力减弱，故其电离能力比苯酚的弱。 综合强化 (2)CO2由固态变为气态所需克服的微粒间作用力是　　　　 ；氢、碳、氧元素的原子可共同形成多种分子，写出其中一种能形成同种分子间氢键的物质名称：　　　　　　　 　。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 固态CO2中存在范德华力；根据氢键的形成条件，由H、C、O构成的能形成分子间氢键的分子，可联想到HCOOH、CH3COOH等。 范德华力 乙酸(答案合理均可) 综合强化 (3)下图中曲线表示卤素某种性质随核电荷数的变化趋势，正确的是____ (填字母)。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 a 综合强化 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 同主族元素从上到下，元素的电负性逐渐减小，a正确； F元素无正价，b错误； 由于HF中存在分子间氢键，所以其沸点高于HCl、HBr，c错误； 随着相对分子质量的增大，范德华力逐渐增大，卤素单质的熔点逐渐升高，d错误。 综合强化 (4)O的氢化物(H2O)在乙醇中的溶解度大于H2S在乙醇中的溶解度，其原因是　　　　 。  1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 水与乙醇可形成分子间氢键，使得水与乙醇互溶；而硫化氢与乙醇不能形成分子间氢键，所以硫化氢在乙醇中的溶解度小于水。 水分子与乙醇分子之间可以形成氢键 (5)化合物NH3的沸点比化合物CH4的高，其主要原因是_______________ ________。  NH3分子间可形 成氢键 返回 综合强化 $ 第2课时　分子间的作用力　分子的手性 ［核心素养发展目标］　1.掌握范德华力、氢键的概念。2.通过对范德华力、氢键对物质性质影响的探析，形成“结构决定性质”的认知模型。3.能从微观角度理解分子的手性，形成判断手性分子的思维模型。 一、分子间的作用力 1.范德华力及其对物质性质的影响 (1)范德华力 ①概念 物质的分子之间存在着相互作用力，把这类分子间作用力称为范德华力。 ②特征 范德华力很弱，比化学键的键能小1~2个数量级。 ③影响因素 a.一般来说，相对分子质量越大，范德华力越大。 b.分子的极性越大，范德华力也越大。 (2)范德华力对物质熔、沸点的影响 物质特点 影响规律 具体实例 (熔、沸点) 组成和结构相似 随着相对分子质量的增大→范德华力增大→熔、沸点升高 F2<Cl2<Br2<I2 相对分子质量接近 分子的极性越小→范德华力越小→熔、沸点越低 N2<CO 2.氢键及其对物质性质的影响 (1)氢键的概念 氢键是由已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子(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)之间形成的作用力。 (2)表示方法 氢键可用X—H…Y—表示，式中X和Y表示F、O、N，“—”表示共价键，“…”表示形成的氢键。 (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(如图)。 (4)氢键的类型 ①分子间氢键，如对羟基苯甲醛分子间的氢键如图一所示。 ②分子内氢键，如邻羟基苯甲醛分子内的氢键如图二所示。 (5)氢键对物质性质的影响 ①对物质熔、沸点的影响 a.某些氢化物分子间存在氢键，如H2O、NH3、HF等，使其熔、沸点反常的高。 b.同分异构体中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，如熔、沸点：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，如氨、甲醇、甲醛、甲酸等易溶于水。 ③对物质密度的影响 如图所示，在冰中水分子间以氢键互相连接形成相当疏松的晶体，从而在结构中有许多空隙，造成体积膨胀，密度减小。 3.溶解性 (1)“相似相溶”规律 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。如蔗糖和氨易溶于水，难溶于四氯化碳；萘和碘易溶于四氯化碳，难溶于水。 (2)影响物质溶解性的因素 ①外界因素：主要有温度、压强等。 ②氢键：溶剂和溶质之间的氢键作用力越大，溶解性越好。 ③分子结构的相似性：溶质和溶剂的分子结构相似程度越大，其溶解性越好。如乙醇与水互溶，而戊醇在水中的溶解度明显减小。 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？ 提示　NH3为极性分子，CH4为非极性分子，而水是极性分子，根据“相似相溶”规律，NH3易溶于水，而CH4不易溶于水，且NH3与水分子之间可形成氢键，使得NH3更易溶于水。 2.怎样理解低碳醇与水互溶，而高碳醇在水中的溶解度却很小？ 提示　“相似相溶”也适用于分子结构的相似性。低碳醇中的烃基较小，分子中的—OH与水分子中的—OH相近，因而低碳醇能与水互溶；而高碳醇的烃基较大，其分子中的—OH与水分子的—OH相似因素少，因而高碳醇在水中的溶解度明显减小。 1.正误判断 (1)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 (　　) (2)CO的沸点大于N2 (　　) (3)氢键的键长是指“X—H…Y”中“H…Y”的长度 (　　) (4)H2O的热稳定性大于H2S，是因为H2O分子间存在氢键 (　　) (5)冰融化成水，仅仅破坏氢键 (　　) (6)氢键能使物质的熔、沸点均升高 (　　) (7)I2在酒精中易溶，故可用酒精萃取碘水中的碘 (　　) (8)配制碘水时，为了增大碘的溶解性，常加入KI溶液 (　　) 答案　(1)√　(2)√　(3)×　(4)×　(5)× (6)×　(7)×　(8)√ 2.下列有关范德华力的叙述正确的是 (　　) 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　范德华力的实质是一种电性作用，但范德华力是分子间较弱的作用力，不是化学键，A错误；化学键是相邻原子间的强烈的相互作用，范德华力是分子间较弱的作用力，B正确；若分子间的距离足够远，则分子间没有范德华力，C错误；虽然范德华力非常微弱，但破坏它时也要消耗能量，D错误。 3.下列现象不能用“相似相溶”规律解释的是 (　　) A.氨极易溶于水 B.氯气易溶于NaOH溶液 C.酒精与水以任意比互溶 D.苯萃取碘水中的I2 答案　B 解析　氨属于极性分子，水也属于极性分子，且氨能与水形成分子间氢键，根据“相似相溶”规律，氨极易溶于水，故A不符合题意；氯气能与NaOH溶液反应生成可溶于水的NaCl和NaClO，不符合“相似相溶”规律，故B符合题意；CH3CH2OH和水分子均属于极性分子，根据“相似相溶”规律，酒精易溶于水，故C不符合题意；碘单质和苯均属于非极性分子，根据“相似相溶”规律，碘单质易溶于苯，故D不符合题意。 4.试用有关知识解释下列现象： (1)乙醚(C2H5OC2H5)的相对分子质量远大于乙醇，但乙醇的沸点却比乙醚高很多，原因：　　　 　　　　。  (2)从氨合成塔里出来的H2、N2、NH3的混合物中分离出NH3，NH3易液化的原因：　　　  　　　 　　　　。  (3)水在常温下，其组成的化学式可用(H2O)m表示，原因：　　　 　　　 　　　　。  答案　(1)乙醇分子之间形成的氢键作用力远大于乙醚分子间的范德华力，故乙醇的沸点比乙醚高很多 (2)NH3分子间可以形成氢键，而N2、H2分子间的范德华力很小，故NH3可采用加压液化的方法从混合物中分离　(3)常温下，液态水中水分子间通过氢键缔合成较大分子团，所以用(H2O)m表示，而不是以单个分子形式存在 影响物质溶解性的因素 (1)外界条件——温度、压强等。 (2)分子结构——“相似相溶”规律。 (3)如果溶剂和溶质间存在氢键，其溶解度增大。 (4)溶质与溶剂发生反应可增大其溶解度。 二、分子的手性 1.概念 (1)手性异构体：具有完全相同的组成和原子排列的一对分子，如同左手与右手一样互为镜像，却在三维空间里不能叠合，互称手性异构体(或对映异构体)。 (2)手性分子：具有手性异构体的分子。手性分子的结构不同，性质也有一定的差异。 2.手性分子的判断 (1)判断方法：大多数的手性分子都含有手性碳原子，因此常用有无手性碳原子判断分子是否为手性分子。 (2)手性碳原子：有机物分子中连有四个各不相同的原子或基团的碳原子。如，R1、R2、R3、R4互不相同，即是手性碳原子。 1.乳酸的结构式为，其分子结构中有几个手性碳原子？用*将手性碳原子标出来。 提示　只有一个手性碳原子：。 2.有机物具有手性，若它与H2发生加成反应后，其产物还有手性吗？ 提示　该有机物与H2加成的产物是，该物质不存在手性碳原子，无手性。 1.下列说法不正确的是 (　　) A.互为手性异构体的分子互为镜像 B.利用手性催化剂可主要得到一种手性分子 C.手性异构体分子组成相同 D.手性异构体性质相同 答案　D 解析　在手性合成中，与催化剂手性匹配的分子在反应过程中会与手性催化剂形成一种最稳定的过渡态，从而只会诱导生成一种手性分子，故B正确。 2.下列分子中含有手性碳原子的是 (　　) A.CH2Cl2 B.CH3CH2OH C.CH3CH(CH3)2 D.CH3CH(CH3)CHClCOOH 答案　D 解析　CH3CH(CH3)CHClCOOH分子中，有一个碳原子所连的四个基团分别是羧基、异丙基、氢原子和氯原子，该碳原子为手性碳原子，选项D正确。 3.(2024·扬州高二月考)维生素C的结构简式是，它能防治坏血病，该分子中有几个手性碳原子 (　　) A.1 B.2 C.3 D.4 答案　B 解析　该分子中属于手性碳原子的是左边第二号、三号碳，它们均连接四个不同原子或原子团，所以该分子中含有2个手性碳原子。 4. 　　　　　(填“具有”或“不具有”，下同)手性，其与H2发生加成反应后，其产物　　　　　手性。  答案　具有　不具有 解析　原有机物中与—OH相连的碳原子为手性碳原子，与H2加成后，该碳原子连有两个乙基，不再具有手性。 课时对点练　［分值：100分］ 　　　　　　　　　　　　　　　　(选择题1~13题，每小题6分，共78分) 题组一　范德华力 1.下列关于范德华力的叙述正确的是 (　　) A.是一种较弱的化学键 B.分子间存在的较强的相互作用力 C.直接影响所有物质的熔、沸点 D.稀有气体的原子间存在范德华力 答案　D 解析　范德华力是分子间存在的较弱的相互作用力，它不是化学键且比化学键弱得多，只能影响由分子构成的物质的熔、沸点；稀有气体为单原子分子，原子之间存在范德华力。 2.以下事实不能用“相似相溶”规律说明的是 (　　) A.HCl易溶于水 B.I2易溶于CCl4中 C.Cl2可溶于水 D.NH3难溶于苯中 答案　C 解析　HCl、NH3是极性分子，I2、Cl2是非极性分子，H2O是极性溶剂，CCl4、苯是非极性溶剂，C项符合题意。 3.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 答案　A 解析　HBr与HCl结构相似，HBr的相对分子质量比HCl大，HBr分子间的范德华力比HCl大，所以其沸点比HCl高；C2H5Br的沸点比C2H5OH低是由于C2H5OH分子间形成氢键而增大了分子间的作用力；HF比HCl稳定是由于H—F的键能比H—Cl的键能大；H2O分子中—OH的氢原子比C2H5OH中—OH的氢原子更活泼是由于—C2H5是推电子基团，使O—H极性减弱。 4.(2023·江西南昌二中高二检测)某化学科研小组对范德华力提出的以下几种观点不正确的是 (　　) A.Cl2比其他气体易液化，由此可以得出，范德华力属于一种强作用力 B.范德华力属于既没有方向性也没有饱和性的静电作用 C.范德华力是普遍存在的一种分子间作用力，属于电性作用 D.范德华力比较弱，但范德华力越强，物质的熔点和沸点越高 答案　A 解析　范德华力的实质是一种分子之间的电性作用，由于分子本身不显电性，所以范德华力比较弱，作用力较小；随着分子间间距的增加，范德华力迅速减弱，所以范德华力作用范围很小；范德华力只影响由分子构成的物质的某些物理物质(如熔、沸点以及溶解度等)。在常见气体中，Cl2的相对分子质量较大，分子间范德华力较强，所以易液化，但相对于化学键，仍属于弱作用力，故A不正确。 题组二　氢键 5.下列关于氢键X—H…Y的说法错误的是 (　　) A.X、Y元素具有很大的电负性，是氢键形成的基本条件 B.氢键是共价键的一种 C.某些物质因分子之间存在氢键，导致沸点反常升高 D.同一分子内也可能形成氢键 答案　B 解析　氢键不属于化学键，B错误；氢键能影响物质的性质，增大很多物质分子之间的作用力，导致沸点升高，C正确；氢键分为分子间氢键和分子内氢键，所以同一分子内也可能形成氢键，D正确。 6.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 答案　A 解析　F、O、N电负性依次减小，F—H、O—H、N—H的极性依次减小，故F—H…F中氢键最强，其次为O—H…O，再次是O—H…N，最弱的为N—H…N。 7.关于氢键，下列说法正确的是 (　　) A.每一个水分子内含有两个氢键 B.冰和干冰分子间都存在氢键 C.DNA中的碱基互补配对是通过氢键来实现的 D.H2O是一种非常稳定的化合物，是因为水分子间可以形成氢键 答案　C 解析　水分子内不存在氢键，氢键存在于水分子之间，故A错误；干冰为二氧化碳，分子间不存在氢键，故B错误；H2O是一种非常稳定的化合物，是由于O—H键能较大的原因，与氢键无关，氢键只影响物质的物理性质，故D错误。 8.2022年2月20日晚，第二十四届冬奥会在北京国家体育馆胜利闭幕，下列关于“冰”与“雪”的说法正确的是 (　　) A.冰中氢键的键能为18.8 kJ·mol-1，即融化含1 mol氢键的冰需要吸收18.8 kJ的热量 B.ρ(干冰)>ρ(水)>ρ(冰)的原因是分子间作用力大小不同 C.每一片雪花都是一幅精美图案，其六角形形状与氢键的方向性有关 D.可燃冰是甲烷分子与水分子之间通过氢键形成的 答案　C 解析　干冰分子间不能形成氢键，但相对分子质量比水大，水分子间存在氢键，冰形成的氢键比水多，氢键具有方向性、饱和性，使分子间空隙增大，所以ρ(干冰)>ρ(水)>ρ(冰)，故B错误；水分子间含有氢键，氢键具有方向性、饱和性，雪花的六角形形状与氢键的方向性有关，故C正确；甲烷分子与水分子之间不能形成氢键，故D错误。 题组三　手性碳原子及手性异构体 9.下列化合物中含有2个手性碳原子的是 (　　) A. B. C. D. 答案　C 解析　A、B、D三项中化合物均只含有1个手性碳原子，C项中标*的为手性碳原子。 10.已知三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 下列关于三种硝基苯酚的叙述不正确的是 (　　) A.邻硝基苯酚形成分子内氢键，使其熔、沸点低于另外两种硝基苯酚 B.间硝基苯酚不仅能形成分子间氢键，还能与水分子形成氢键 C.对硝基苯酚能形成分子间氢键，使其熔、沸点较高 D.三种硝基苯酚都能形成分子内氢键 答案　D 解析　当形成分子内氢键时，熔、沸点降低，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；对硝基苯酚不能形成分子内氢键，D错误。 11.下列各项比较中前者高于(或大于或强于)后者的是 (　　) A.CH4在水中的溶解度和NH3在水中的溶解度 B.I2在水中的溶解度和I2在CCl4中的溶解度 C.I与H形成共价键的极性和F与H形成共价键的极性 D.乙酸(CH3COOH)的沸点和丙醇(CH3CH2CH2OH)的沸点 答案　D 解析　NH3和水分子间可形成氢键，NH3在水中的溶解度大于CH4在水中的溶解度，故A错误；I2是非极性分子，水是极性分子，CCl4是非极性分子，根据“相似相溶”规律，I2在水中的溶解度小于I2在CCl4中的溶解度，故B错误；氟的电负性大于碘的电负性，所以I与H形成共价键的极性小于F与H形成共价键的极性，故C错误。 12.维生素B1可作为辅酶参与糖的代谢，并有保护神经系统的作用。该物质的结构简式如图所示，维生素B1晶体溶于水的过程中要克服的微粒间作用力有 (　　) A.离子键、共价键 B.离子键、氢键、共价键 C.氢键、范德华力 D.离子键、氢键、范德华力 答案　D 解析　分子内含有氨基和羟基，易形成氢键，故溶于水时要破坏离子键、氢键和范德华力。 13.(2024·成都高二月考)下列两组命题中，Ⅱ组命题正确且能用Ⅰ组命题加以解释的是 (　　) 选项 Ⅰ组 Ⅱ组 A 相对分子质量：HCl>HF 沸点：HCl>HF B 键能：H—O>H—S 沸点：H2O>H2S C 分子间作用力：H2O>H2S 稳定性：H2O>H2S D 相对分子质量：HI>HCl 沸点：HI>HCl 答案　D 解析　由于相对分子质量：HCl>HF，因此范德华力：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<HF，A中Ⅱ组命题不正确；由于原子半径：O<S，因此键长：H—O<H—S，键能：H—O>H—S，但共价分子的沸点与共价键的键能无关，H2O分子间存在氢键，所以沸点：H2O>H2S，B中Ⅰ组命题不能解释Ⅱ组命题；由于相对分子质量：H2S>H2O，因此范德华力：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，因此稳定性：H2O>H2S，分子的稳定性与分子间作用力无关，C中Ⅰ组命题不能解释Ⅱ组命题；由于相对分子质量：HI>HCl，因此范德华力：HI>HCl，沸点：HI>HCl，D中Ⅱ组命题正确且能用Ⅰ组命题解释。 14.(8分)根据图示回答下列问题。 (1)图中A、B、C、D四条曲线分别表示第ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素的气态氢化物的沸点，其中表示第ⅥA族元素气态氢化物的沸点的是曲线　　　　　　　；表示第ⅣA族元素气态氢化物的沸点的是曲线　　　　。  (2)同一主族中第三、四、五周期元素的气态氢化物的沸点依次升高，其原因为　　　 　　　　。  (3)A、B、C曲线中第二周期元素的气态氢化物的沸点显著高于第三周期元素气态氢化物的沸点，其原因是　　　 　　　　。  答案　(1)A　D　(2)组成和结构相似的物质，随着相对分子质量增大，范德华力增大，沸点升高　(3)分子间存在氢键 解析　每个H2O能形成四个氢键，沸点最高，故A为第ⅥA族元素氢化物沸点曲线；第ⅣA族元素的氢化物都为非极性分子，沸点较低，且第二周期碳元素的氢化物间不存在氢键，故为曲线D；由于同一主族中第三、四、五周期元素的气态氢化物间不存在氢键，且结构相似，所以它们的沸点与范德华力有关，而范德华力与相对分子质量有关，故随着相对分子质量的增大，沸点随之升高；曲线中第二周期元素的气态氢化物的沸点显著高于第三周期元素气态氢化物的沸点，原因是第二周期氮、氧、氟元素氢化物分子间存在氢键，使分子间作用力增大，沸点升高。 15.(14分)(1)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　　　　 　　　　。  (2)CO2由固态变为气态所需克服的微粒间作用力是　　　　；氢、碳、氧元素的原子可共同形成多种分子，写出其中一种能形成同种分子间氢键的物质名称：　　　　　　　　。  (3)下图中曲线表示卤素某种性质随核电荷数的变化趋势，正确的是　　　　(填字母)。  (4)O的氢化物(H2O)在乙醇中的溶解度大于H2S在乙醇中的溶解度，其原因是　　　　。  (5)化合物NH3的沸点比化合物CH4的高，其主要原因是　　　　。  答案　(1)<　能形成分子内氢键，使其更难电离出H+　(2)范德华力　乙酸(答案合理均可)　(3)a　(4)水分子与乙醇分子之间可以形成氢键　(5)NH3分子间可形成氢键 解析　(1)当形成分子内氢键后，导致酚羟基的电离能力减弱，故其电离能力比苯酚的弱。 (2)固态CO2中存在范德华力；根据氢键的形成条件，由H、C、O构成的能形成分子间氢键的分子，可联想到HCOOH、CH3COOH等。 (3)同主族元素从上到下，元素的电负性逐渐减小，a正确；F元素无正价，b错误；由于HF中存在分子间氢键，所以其沸点高于HCl、HBr，c错误；随着相对分子质量的增大，范德华力逐渐增大，卤素单质的熔点逐渐升高，d错误。 (4)水与乙醇可形成分子间氢键，使得水与乙醇互溶；而硫化氢与乙醇不能形成分子间氢键，所以硫化氢在乙醇中的溶解度小于水。 学科网（北京）股份有限公司 $