高中化学 3.4 分子间作用力 分子晶体课件 苏教版选修3.ppt

第四单元 分子间作用力 分子晶体,目标导航,预习引导,目标导航,预习引导,一、范德华力 1.分子间作用力 (1)概念:分子之间都存在着分子间作用力。分子间作用力实质也是一种静电作用,它比化学键弱得多。 (2)分类:常见的分子间作用力为范德华力和氢键。,目标导航,预习引导,目标导航,预习引导,预习交流1 Cl2、Br2、I2三者的组成和化学性质均相似,但状态却为气、液、固,原因是什么?,答案:Cl2、Br2、I2是同一主族元素形成的三种单质,其组成、结构很相似,此时范德华力随相对分子质量增大而增大,三种单质的熔、沸点逐渐升高,其常温下状态完成了从气体到液体到固体的递变。,目标导航,预习引导,二、氢键 1.氢键的存在:氢键是一种既可以存在于分子间又可以存在于分子内部的作用力。它比化学键弱,比范德华力强。 2.氢键的特征:氢键基本上还是属于静电引力作用,它既有方向性,又有饱和性。 3.氢键表示方法:通常用XHY表示氢键,其中HX表示氢原子和X原子以共价键相结合。,4.氢键的形成条件:一个分子中有与电负性很强的原子结合的氢原子,另一个分子中有电负性很强的原子。 5.氢键对物质性质的影响:分子间氢键的存在主要影响物质的物理性质。分子间氢键使物质的水溶性增大;分子间氢键的存在使物质通常有较高的熔点和沸点。,目标导航,预习引导,预习交流2 H2S与H2O组成和结构相似,且H2S的相对分子质量大于H2O的,但常温时H2S为气体,水却为液体,为什么?,答案:水分子间形成较多氢键,增大了水分子间的作用力,使水的熔、沸点比H2S的熔、沸点高。,目标导航,预习引导,三、分子晶体 1.分子晶体的概念 (1)分子晶体:分子通过分子间作用力构成的固态物质称为分子晶体。如干冰、碘晶体、冰等。 (2)分子晶体的构成粒子是分子,粒子间的作用是分子间作用力。与金属晶体和离子晶体类似,分子晶体也尽可能采用紧密堆积。,2.常见的典型分子晶体 (1)多数非金属单质,如卤素单质、氧气、白磷等。 (2)非金属元素以共价键结合成的无机化合物;所有非金属氢化物,如水、氨、甲烷等;部分非金属氧化物,如二氧化碳、二氧化硫等;几乎所有的酸。 (3)绝大多数有机化合物形成的晶体。,目标导航,预习引导,目标导航,预习引导,4.分子晶体的物理性质 分子晶体是微粒间以范德华力或范德华力和氢键而形成的晶体,因此,分子晶体的熔、沸点较低,密度较小,硬度小,较易挥发。 分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由移动的带电微粒(离子或电子),因而不导电。若某物质易溶于水且为电解质,则其水溶液导电,难溶于水或易溶于水的非电解质形成的溶液不能导电。 对组成和结构相似、晶体中又不含氢键的物质来说,随着相对分子质量的增大,分子间作用力增强,熔、沸点升高;一般来说,含有氢键的分子晶体在固体和液体时,分子间存在氢键。分子间含有氢键的物质,其熔、沸点升高。,目标导航,预习引导,预习交流3 已知对于组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔、沸点越高,如熔、沸点:O2N2,HIHBrHCl。组成和结构不相似的物质,分子极性越大,其熔、沸点就越高,如熔、沸点:CON2。请问在有机化合物互为同分异构体的物质间,其熔、沸点有什么规律?,答案:互为同分异构体的有机物,一般地说,支链数越多,熔、沸点越低,如熔、沸点:正戊烷异戊烷新戊烷;芳香烃及其衍生物的同分异构体中,其熔、沸点高低顺序是邻位间位对位。,问题导学,即时检测,1,2,1.共价键、氢键、范德华力的比较 活动与探究 下表对范德华力、氢键、共价键进行了比较,请完成表中空白并回答后面的问题。,3,共用电子对,共价键,氢键,范德华力,问题导学,即时检测,1,2,3,增大,越大,大,小,小,短,稳定,问题导学,即时检测,1,2,3,溶解度,熔点、沸点,升高,升高,增大,强,问题导学,即时检测,1,2,思考:是不是含氢原子的分子间都存在氢键?,答案:不是,氢键存在于含有强极性的HF、HO、HN共价键的分子之间或较复杂的分子之内,除F、O、N外其他原子与氢原子间一般不形成氢键(如HCl、H2S分子等)。,3,问题导学,即时检测,1,2,迁移与应用 下列叙述不正确的是( ) A.分子间作用力是分子间相互作用力的总称 B.分子间氢键的形成除使物质的熔、沸点升高,对物质的溶解度、硬度等也有影响 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,3,解析:分子间作用力是分子间相互作用力的总称,A正确;范德华力是分子间的相互作用,而氢键是分子间(或分子内)比范德华力稍强的作用力,它们可同时存在于分子之间,C正确;分子间氢键的形成除使物质的熔、沸点升高,对物质的溶解度、硬度等也有影响,B正确;氢键不是化学键,化学键是相邻原子间强烈的相互作用,D错误。 答案:D,问题导学,即时检测,1,2,(1)范德华力和氢键都不是化学键,两者对物质的熔、沸点、溶解度、硬度等物理性质都有影响。 (2)有氢键的分子间也有范德华力,如H2O、HF、NH3等,但有范德华力的分子间不一定有氢键。 (3)共价键是化学键的一种,它主要影响物质的化学性质。,3,问题导学,即时检测,1,2,答案:D,2.分子晶体及其性质 活动与探究 下表列举了几种物质的性质,据此判断属于分子晶体的是 。,3,问题导学,即时检测,1,2,解析:分子晶体的熔、沸点一般比较低,硬度较小,固体不导电。M的熔点高,肯定不是分子晶体;N是金属钠;其余X、Y、Z、W均为分子晶体。,答案:XYZW,3,问题导学,即时检测,1,2,迁移与应用 下列各组物质中,熔点由高到低排列正确的是 。,3,问题导学,即时检测,1,2,解析:由于HF、H2O分子间存在氢键,所以HF的熔点高于HI的熔点,H2O的熔点高于H2Se的熔点,A项错误,E项正确;B、D、G三项属于分子组成和结构相似的分子晶体,相对分子质量越大,熔、沸点越高,因此B、D两项正确,G项错误;有机烷烃的熔点一般随碳原子数的增加,其熔点逐渐升高,C项排列顺序颠倒,故C错误;F项中CS2在通常条件下为液态,而CO2、CO为气态,且CO2的相对分子质量大于CO,故F项错误;NO常温常压下为气态,而C2H5OH为液态,S8为固体,H项排列颠倒,故错误。,答案:BDE,3,问题导学,即时检测,1,2,分子晶体熔、沸点高低的比较: (1)分子间作用力越大,物质的熔、沸点越高。在组成和结构相似时,随相对分子质量增大,范德华力增大,物质熔、沸点升高。 (2)一般说来,分子间形成氢键的晶体,熔、沸点相对较高。 (3)组成和结构不相似的分子晶体,如相对分子质量相近,分子极性越大,其熔、沸点越高。,3,问题导学,即时检测,1,3,2,3.晶体类型的判断 活动与探究 下列所列物质晶体的类型全部正确的一组是( ),解析:A项中磷酸是分子晶体;B项中白磷是分子晶体,单晶硅是原子晶体;D项中铁是金属晶体,尿素是分子晶体。,答案:C,问题导学,即时检测,1,3,2,迁移与应用 根据表中给出的物质的熔点数据(AlCl3沸点为260 ),判断下列说法中错误的是( ),A.MgO中的离子键比NaCl中的离子键强 B.SiCl4晶体是分子晶体 C.AlCl3晶体是离子晶体 D.晶体硼是原子晶体,问题导学,即时检测,1,3,2,解析:NaCl和MgO是离子化合物,形成离子晶体,故熔、沸点越高,说明晶格能越大,离子键越强,A项正确;SiCl4是共价化合物,熔、沸点较低,为分子晶体,B项正确;硼为非金属单质,熔、沸点很高,是原子晶体,D项正确;AlCl3虽是由活泼金属和活泼非金属形成的化合物,但其属于分子晶体,C项错误。,答案:C,问题导学,即时检测,1,3,2,判断非金属元素组成的晶体是分子晶体还是原子晶体的方法有: (1)依据构成晶体的粒子和粒子间的相互作用判断:原子晶体的构成粒子是原子,粒子间的相互作用是共价键;分子晶体的构成粒子是分子,粒子间的相互作用是范德华力。 (2)记忆常见的、典型的原子晶体。常见的原子晶体有:某些非金属单质如硼、硅、锗等;某些非金属化合物如碳化硅、氮化硼、二氧化硅等。 (3)依据晶体的熔、沸点判断:原子晶体熔、沸点高,常在1 000 以上,分子晶体熔、沸点低,常在几百摄氏度以下至很低的温度。 (4)依据导电性判断:分子晶体为非导体,但部分分子晶体溶于水后能导电;原子晶体多数为非导体,但晶体硅、晶体锗是半导体。 (5)依据硬度和机械性能判断:原子晶体硬度大,分子晶体硬度小且较脆。,问题导学,即时检测,1,2,3,4,5,1.下列有关分子晶体的说法中一定正确的是( ) A.分子内均存在共价键 B.分子间一定存在范德华力 C.分子间一定存在氢键 D.其结构一定为分子密堆积,解析:稀有气体元素组成的晶体是单原子分子,通过范德华力结合成晶体,不存在化学键,A错误;分子间作用力包括范德华力和氢键,前者存在于所有分子晶体中,氢键只存在于某些特定的分子间或分子内,B正确,C错误。,答案:B,问题导学,即时检测,1,2,3,4,5,2.下列说法正确的是( ) A.分子晶体中一定存在分子间作用力,不一定存在共价键 B.分子中含两个氢原子的酸一定是二元酸 C.含有金属阳离子的晶体一定是离子晶体 D.元素的非金属性越强,其单质的活泼性一定越强,解析:A项分子晶体中不一定含有共价键,如He、Ar等稀有气体构成的分子晶体中不含化学键;B项含有两个氢原子的酸,也可能是一元酸,如HCOOH;C项含有金属阳离子的晶体也可能是金属晶体;D项元素的非金属性越强,其单质的活泼性不一定越强,如非金属性:NP,但单质活泼性:P4N2。,答案:A,问题导学,即时检测,1,2,3,4,5,3.下列有关物质的结构和性质的叙述错误的是( ) A.水是一种非常稳定的化合物,这是由于水分子间存在氢键 B.由极性键形成的分子可能是非极性分子 C.水、冰中都含氢键 D.分子晶体中一定存在分子间作用力,可能有共价键,解析:水是一种稳定的化合物,是因为含有OH共价键;CO2是由极性键构成的非极性分子;水和冰中都存在氢键;分子晶体中也有不含共价键的,如稀有气体的晶体。,答案:A,问题导学,即时检测,1,2,3,4,5,4.某化学科研小组对范德华力提出了以下几种观点,你认为正确的是 。 A.范德华力存在于所有物质中 B.范德华力是影响所有物质物理性质的因素 C.Cl2相对于其他气体来说,是易液化的气体,由此可以得出结论,范德华力属于一种较强作用 D.范德华力属于既没有方向性也没有饱和性的静电作用 E.范德华力是普遍存在的一种分子间作用力,属于电性作用 F.范德华力比较弱,但范德华力越大,物质的熔点和沸点越高,问题导学,即时检测,1,2,3,4,5,解析:范德华力实质也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,作用力比较小。随着分子间距的增加,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;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,仍属于较弱作用。,答案:DEF,问题导学,即时检测,1,2,3,4,5,5.(1)比较下列化合物熔、沸点的高低(填“”或“”)。 CO2 SO2; NH3 PH3; O3 O2; Ne Ar; CO N2。 (2)已知AlCl3的熔点为190 (2.202105 Pa),但它在180 即开始升华。请回答: AlCl3固体是 晶体; 设计