《2.4 分子间作用力》参考学案 (1).docVIP

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2.4分子间作用力

考点1范德华力与物质性质

1.范德华力的概念及影响因素

(1)概念：物质的分子之间存在一种相互作用力叫分子间作用力，又叫范德华力。

(2)影响因素：一般来说，相对分子质量越大，范德华力越大；分子的极性越大，范德华力越大。

2.

(1)实质：电性作用。

(2)大小：范德华力的作用能通常比化学键的键能小得多，化学键的键能一般为100～600kJ·mol－1，而范德华力的作用能一般只有2～20kJ·mol－1。

(3)特征：范德华力没有方向性和饱和性，只要分子周围空间允许，当气体分子凝聚时，它总是尽可能多的吸引其他分子。

(4)影响因素：主要包括相对分子质量的大小、分子的空间构型以及分子中电荷分布是否均匀等。

实例：

(1)液态苯、汽油等发生汽化时，为何需要加热？

答案液态苯、汽油等发生汽化需要吸收能量克服其分子间的相互作用。

(2)降低氯气的温度，为什么能使氯气转化为液态或固态？

答案降低氯气的温度时，氯气分子的平均动能逐渐减小。当分子靠自身的动能不足以克服分子间相互作用力时，分子就会凝聚在一起，形成液体或固体。

(3)卤素单质F2、Cl2、Br2、I2，按其相对分子质量增大的顺序，物理性质(如颜色、状态、熔点、沸点)有何变化规律？

答案颜色逐渐加深；由气态到液态、固态；熔、沸点逐渐升高。

3．范德华力对物质性质的影响

(1)对物质熔、沸点的影响

①组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点就越高。例如熔、沸点：CF4CCl4CBr4CI4。

②组成相似且相对分子质量相近的物质，分子电荷分布越不均匀，范德华力越大，其熔、沸点就越高，如熔、沸点：CON2。

③在同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔、沸点就越低，如沸点：正戊烷异戊烷新戊烷。

(2)对物质溶解性的影响

溶质分子与溶剂分子之间的范德华力越大，溶解度越大。

考点2氢键与物质性质

1．氢键的概念及表示方法

(1)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与另一分子中电负性很大的原子之间的作用力。

(2)表示方法：氢键的通式可用A—H…B—表示。式中A和B表示F、O、N，“—”表示共价键，“…”表示氢键。

2．氢键的形成条件

(1)要有一个与电负性很强的元素X形成强极性键的氢原子，如H2O中的氢原子。

(2)要有一个电负性很强，含有孤电子对并带有部分电荷的原子Y，如H2O中的氧原子。

(3)X和Y的原子半径要小，这样空间位阻较小。

一般来说，能形成氢键的元素有N、O、F。所以氢键一般存在于含N—H、H—O、H—F键的物质中，或有机化合物中的醇类和羧酸类等物质中。

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(如下图)。

4．氢键的类型

(1)分子间氢键，如水中，O—H…O—。

(2)分子内氢键，如。

5．氢键对物质物理性质的影响

(1)对物质熔、沸点的影响：分子间存在氢键的物质，物质的熔、沸点明显高，如NH3PH3；同分异构体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NH3、甲醇、甲酸等易溶于水。

(3)对物质密度的影响：氢键的存在会使某些物质的密度反常，如水的密度比冰的密度大。水结冰体积膨胀，是因为冰中所有水分子通过有方向性和饱和性的氢键互相联结成晶体，而液态水中只有大部分水分子以氢键结合成为(H2O)n。

(4)氢键对物质电离性质的影响：如邻苯二甲酸的电离平衡常数Ka1比对苯二甲酸的电离平衡常数Ka1小很多。

注意：比较由分子构成的物质熔、沸点大小时，首先应考虑分子间是否存在氢键。

例题精析

【例题1】下列有关范德华力的叙述正确的是()

A．范德华力的实质是一种电性作用，所以范德华力是一种较弱的化学键

B．范德华力与化学键的区别是作用力的强弱不同

C．稀有气体固态时原子间不存在范德华力

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

【例题2】下列叙述与范德华力无关的是()

A．气体物质加压或降温时能凝结或凝固B．熔、沸点高低：CH3CH3CH3(CH2)2CH3

C．干冰易升华，SO2固体不易升华D．氯化钠的熔点较高

【答案】D

【例题3】下列每组物质都能形成分子间氢键的是()

A．HClO4和H2