3-4-1-范德华力-氢键(学生版).docx

第四单元 分子间作用力 分子晶体
第1课时 范德华力 氢键
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1．了解范德华力的实质及对物质的影响。
2．了解氢键的实质、特点、形成条件及对物质性质的影响。
知识精讲

知识点01 范德华力
1．分子间作用力
(1)概念：将分子______________的作用力称为分子间作用力。
(2)存在：_______间都存在分子间作用力。
(3)特点：分子间作用力本质上是一种_______，比化学键_______。
(4)分类：_______和_______是两种最常见的分子间作用力。
2．范德华力
(1)存在：范德华力是一种普遍存在于_____________________分子之间的一种作用力。
(2)特点：与共价键相比，范德华力_________，一般_______饱和性和方向性。
(3)影响因素：
①分子的_______、__________以及分子中__________是否均匀。
②组成和结构相似的分子，其范德华力一般随着相对分子质量的增大而_______。
(4)对物质性质的影响：
主要影响物质的熔点、沸点、溶解度等_______性质。
①分子间范德华力越大，物质的熔、沸点_______。
②溶质与溶剂分子间的范德华力越大，物质的溶解度_______。
【即学即练1】HCl、HBr、HI三种物质的热稳定性顺序是__________，熔、沸点高低顺序是_______________，请说明原因。

知识点02 氢键
1．氢键的形成和表示
H原子与________________________的原子X以共价键结合时，H原子能够跟另一个___________ _______________的原子Y之间形成氢键，通常用_____________表示。上述X、Y通常指_______等。
2．氢键的特点
(1)氢键可以存在于分子_______，也可以存在于分子_______。
(2)氢键比化学键______，比范德华力______。
(3)氢键有_______氢键和_______氢键两种。
3．氢键对物质物理性质的影响
(1)含有_______氢键的物质具有较高的熔点、沸点。如氟化氢的熔、沸点比氯化氢_______。
(2)含有_______氢键的液体一般黏度比较大。如甘油、硫酸等。
(3) _______氢键的存在使溶质在水中的溶解度比较大。如氨_______溶于水，乙醇和水能以任意比_______等。
(4)含有_______氢键的物质具有较低的熔、沸点。如：
对羟基苯甲醛的熔点_______邻羟基苯甲醛()。
醋酸和硝酸相对分子质量接近，但两种物质的熔点和沸点相差很大，因为醋酸分子形成了_______氢键，而硝酸分子形成了_______氢键。
(5)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。
【即学即练2】指出下列变化克服的作用力：
①碘升华________ ②NaCl熔化_________
③乙醇溶于水_______ ④SiO2熔化_________
【即学即练3】氦晶体的升华能是0.105 kJ·mol-1，而冰的升华能则为46.9 kJ·mol-1。能解释这一事实的叙述是（ ）
①氦原子间仅存在范德华力 ②冰中有氢键 ③氦原子之间的化学键很弱 ④水分子之间的共价键强
A．①② B．②③ C．①④ D．③④
【即学即练4】下列说法不正确的是（ ）
A．CaO中的离子键比MgO的弱
B．甲醇(CH3OH)的沸点比甲醛(HCHO)的沸点高
C．HF、H2O的沸点比HCl、H2S的沸点高很多
D．的沸点比的沸点高

能力拓展

考法01 范德华力、氢键对物质性质的影响
1．对物质熔、沸点的影响
(1)范德华力对物质熔沸点的硬性
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，物质的熔、沸点就越高。如熔、沸点：CF4<CCl4<CBr4<CI4；CH4<C2H6<C3H8<C4H10。
②组成相似且相对分子质量相近的物质，分子的电荷分布越不均匀，范德华力越大，其熔、沸点就越高，如熔、沸点：CO>N2。
③在同分异构体中，一般来说，支链越多，熔、沸点就越低，如沸点：正戊烷>异戊烷>新戊烷。
(2)氢键对物质熔、沸点的影响
①某些氢化物分子存在氢键，如H2O、NH3、HF等（如图所示），会比同族氢化物沸点反常高，如：H2O>H2Te>H2Se>H2S。

②分子内氢键和分子间氢键对物质性质产生的影响是不同的。如：

邻羟基苯甲醛分子内的氢键 对羟基苯甲醛分子间的氢键
对羟基苯甲醛的熔点、沸点分别比邻羟基苯甲醛的熔点、沸点高。
2．对物质溶解性的影响
(1)范德华力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，溶解度就越大。如在273K、101kPa时，氧气在水中的溶解量（49cm3·L-1）比氮气在水中的溶解量（24cm3·L-1）大，就是因为O2分子与水分子之间的作用力比N2分子与水分子之间的作用力大所造成的。
(2)氢键对物质溶解性的影响：
溶剂和溶质之间存在氢键，溶解性好，溶质分子不能与水分子形成氢键，在水中溶解度就比较小。如NH3极易溶于水，甲醇、乙醇、甘油、乙酸等能与水混溶，就是因为它们与水形成了分子间氢键
3．对物质密度、黏度的影响
(1)由于水分子间存在氢键，液态水变为冰，密度会变小。
(2)分子间氢键的存在，使物质的黏度增大，如硫酸、甘油等。
【典例1】下列叙述正确的是(　　)
A．F2、Cl2、Br2、I2单质的熔点依次升高，与分子间作用力大小有关
B．H2S的相对分子质量比H2O的大，其沸点比水的高
C．稀有气体的化学性质比较稳定，是因为其键能很大
D．干冰汽化时破坏了共价键
考法02 氢键的形成
1．水分子间氢键的形成
水分子中H—O键是极性键，氢原子与氧原子的共用电子对强烈地偏向氧原子，使氢原子几乎成为“裸露”的质子。这样，一个水分子中相对显正电性的氢原子，就能与另一个水分子中显负电性的氧原子的孤电子对接近并产生相互作用，这种作用就是氢键。
2．氢键的形成条件
（1）要有与一个电负性很大的元素X形成强极性键的氢原子，如H2O分子中的氢原子。
（2）要有一个电负性很大，含有孤电子对和带有部分负电荷的原子Y，如H2O分子中的氧原子。
（3）X、Y的半径要小，这样空间位阻就小。
3．氢键的表示方法
氢键不是化学键，是一种特殊的分子间作用力。通常用X—H…Y表示。其中X和Y代表电负性大而原子半径小的非金属原子，如F、O、N等。
如水分子间的氢键表示为：O—H…O
如果是混合物，可能存在多种氢键，如氨水中，存在的氢键可能有以下4种情况：

氢键分别表示为O—H…O、N—H…N、O—H…N、N-H…O。
4．氢键的分类
氢键既可存在于分子间又可存在于分子内，前者为分子间氢键，后者为分子内氢键。如：

H2O分子间的氢键 邻羟基苯甲醛分子内的氢键
5．氢键的存在
（1）H原子必须与N、O或F原子以共价键结合。如：
①含羟基（-OH）的化合物：水分子、含氧酸（如H2SO4、CH3COOH）、醇类（如C2H5OH）等。
②含氨基（-NH2）的化合物：NH3、R-NH2等。
③HF。
（2）含有N、O、F（有孤电子对存在、与电负性较小的原子相连）的化合物。
①（1）中所列举的几类物质。
②含碳氧双键的化合物：如醛（-CHO）、羧酸（-COOH）等。
③含硝基（-NO2）的化合物。
【典例2】物质的下列性质或数据与氢键无关的是（　　）
A．甲酸(HCOOH)蒸气的密度在 373K时为 1.335g/L，在 297K时为 2.5 g/L
B．邻羟基苯甲酸（ ）的熔点为159℃，对羟基苯甲酸（）的熔点为213℃
C．乙醚微溶于水，而乙醇可与水以任意比混溶
D．HF分解时吸收的热量比HCl分解时吸收的热量多
分层提分

题组A 基础过关练
1．下列叙述与分子间作用力无关的是（　　）
A．气体物质加压或降温时能凝结或凝固
B．干冰易升华
C．氟、氯、溴、碘单质的熔沸点依次升高
D．氯化钠的熔点较高
2．已知HCl的沸点为﹣85℃，则HI的沸点可能为（　　）
A．﹣167℃ B．﹣87℃ C．﹣35℃ D．50℃
3．下列变化中，不存在化学键断裂的是（　　）
A．氯化氢气体溶于水 B．干冰气化
C．氯化钠固体溶于水 D．氢气在氯气中燃烧
4．下列说法中，正确的是(　　)
A．范德华力存在于所有分子之间
B．范德华力是影响所有物质物理性质的因素
C．Cl2相对其他气体来说，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
5．关于下列分子晶体的熔、沸点高低的叙述中，正确的是(　　)
A．Cl2>I2 B．SiCl4>CCl4 C．AsH3<PH3 D．干冰>晶体碘
6．下列关于范德华力影响物质性质的叙述中，正确的是(　　)
A．范德华力是决定由分子构成物质熔、沸点高低的惟一因素
B．范德华力与物质的性质没有必然的联系
C．范德华力能够影响物质的化学性质和物理性质
D．范德华力仅是影响物质部分物理性质的一种因素
7．夏天，冰块可以降温，以下对冰的描述中不正确的是(　　)
A．冰形成后，密度小于水，故冰山浮在水面上
B．在冰中存在分子间氢键，导致冰山硬度大
C．在冰中每个水分子能形成2个氢键
D．在冰中含有的作用力有共价键、氢键和范德华力
8．下列物质中，分子内和分子间均可形成氢键的是（ ）
A．NH3 B． C．H2O D．C2H5OH
9．如图中A、B、C、D四条曲线分别表示第ⅣA、ⅤA、ⅥA、ⅦA族元素氢化物的沸点：

其中表示第ⅥA族元素氢化物沸点的是曲线________；表示第ⅣA族元素氢化物沸点的是曲线________。同一族中第三、四、五周期元素的氢化物的沸点依次升高，其原因是__________________________________________。A、B、C曲线中第二周期元素的氢化物的沸点显著高于第三周期元素氢化物的沸点，其原因是___________________________________。 
10．请写出下列物质性质的变化规律与哪种作用有关。
(1)HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱：____________。 
(2)He、Ne、Ar、Kr、Xe、Rn等稀有气体单质的熔点和沸点逐渐升高：______________。 
(3)沸点：>>__________________。 
(4)熔点：<<____________________。 
题组B 能力提升练
1．二甘醇可用作溶剂、纺织助剂等，一旦进入人体会导致急性肾衰竭，危及生命。二甘醇的结构简式是HO-CH2CH2-O-CH2CH2-OH。下列有关二甘醇的叙述正确的是（　　）
A．符合通式CnH2nO3
B．能溶于水，不溶于乙醇
C．分子间不存在范德华力
D．分子间能形成氢键
2．在“石蜡→液体石蜡→石蜡蒸气→裂化气”的变化过程中，被破坏的作用力依次是(　　)
A．范德华力、范德华力、范德华力
B．范德华力、范德华力、共价键
C．范德华力、共价键、共价键
D．共价键、共价键、共价键
3．有下列两组命题，其中乙组命题正确且能用甲组命题正确解释的是(　　)
甲组
乙组
Ⅰ．H—I的键能大于H—Cl的键能
Ⅱ．H—I的键能小于H—Cl的键能
Ⅲ．HI分子间的范德华力大于HCl分子间的范德华力
Ⅳ．HI分子间的范德华力小于HCl分子间的范德华力
a．HI比HCl稳定
b．HCl比HI稳定
c．HI的沸点比HCl的高
d．HI的沸点比HCl的低
①Ⅰ　a　②Ⅱ　b　③Ⅲ　c　④Ⅳ　d
A．①③ B．②③ C．①④ D．②④
4．有五个系列同族元素的物质，101.3 kPa时测定它们的沸点(℃)如表所示：
①
He-268.8
(a)-249.5
Ar-185.8
Kr-151.7
②
F2-187.0
Cl2-33.6
(b)-58.7
I2-184.0
③
(c)-19.4
HCl-84.0
HBr-67.0
HI-35.3
④
H2O-100.0
H2S-60.0
(d)-42.0
H2Te-1.8
⑤
CH4-161.0
SiH4-112.0
GeH4-90.0
(e)-52.0
对应表中内容，下列叙述中正确的是(　　)
A．a、b、c代表的化学物质中均含化学键
B．系列②物质均有氧化性；系列③物质对应水溶液均是强酸
C．系列④中各化合物的稳定性顺序为H2O>H2S>H2Se>H2Te
D．表中物质HF和H2O，由于氢键的影响，其分子特别稳定
5．(1)①元素的第一电离能：Al________ Si(填“>”或“<”)。 
②硅烷(SinH2n+2)的沸点与其相对分子质量的变化关系如图所示，呈现这种变化关系的原因是______________________________________________。 

③硼砂是含结晶水的四硼酸钠，硼砂晶体由Na+、[B4H4O9]2-和H2O构成，它们之间存在的作用力有________(填序号)。 
A．离子键 B．共价键 C．金属键 D．范德华力 E．氢键
(2)下列物质变化，只与范德华力有关的是________。 
A．干冰熔化 B．乙酸汽化 C．乙醇与丙酮混溶
D．溶于水 E．碘溶于四氯化碳 F．石英熔融
题组C 培优拔尖练
1．已知各种硝基苯酚的性质如表：
名称
结构简式
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
下列关于各种硝基苯酚的叙述不正确的是(　　)
A．邻硝基苯酚分子内形成氢键，使其熔、沸点低于另外两种硝基苯酚
B．间硝基苯酚分子间能形成氢键，也能与水分子形成氢键
C．对硝基苯酚分子间能形成氢键，使其熔、沸点较高
D．三种硝基苯酚都能形成分子内氢键
2．美国科学家宣称：普通盐水在某种无线电波照射下可以燃烧，这一发现，有望解决用水作人类能源的重大问题。无线电波可以降低盐水中所含元素之间的“结合力”，释放出氢原子，若点火，氢原子就会在该种电波下持续燃烧。上面所述中“结合力”的实质是(　　)
A．分子间作用力 B．氢键 C．非极性共价键 D．极性共价键
3．水分子间存在一种“氢键”的作用(作用力介于范德华力与化学键之间)彼此结合而形成(H2O)n。在冰中每个水分子被4个水分子包围形成变形的正四面体，通过“氢键”相互连接成庞大的分子晶体。

（1）1 mol冰中有________mol“氢键”。
（2）水蒸气中常含有部分(H2O)2，要确定(H2O)2的存在，可采用的方法是________。
A．把1 L水蒸气冷凝后与足量金属钠反应，测产生氢气的体积
B．把1 L水蒸气通过浓硫酸后，测浓硫酸增重的质量
C．该水蒸气冷凝后，测水的pH
D．该水蒸气冷凝后，测氢氧原子个数比
（3）水分子可电离生成两种含有相同电子数的粒子，其电离方程式为____________________。已知在相同条件下双氧水的沸点明显高于水的沸点，其可能原因是____________________________。
（4）在冰的结构中，每个水分子与相邻的4个水分子以氢键相连接。在冰晶体中除氢键外，还存在范德华力(11 kJ/mol)。已知冰的升华热是51 kJ/mol，则冰晶体中每个氢键的能量是________ kJ/mol。
（5）氨气极易溶于水的原因之一也是与氢键有关。请判断NH3溶于水后，形成的NH3·H2O的合理结构是____________(填代号)。

4．一定条件下，CH4、CO2都能与H2O形成笼状结构(如图所示)的水合物晶体，其相关参数见表格。CH4与H2O形成的水合物晶体俗称“可燃冰”。

分子
参数
分子直径/nm
分子与H2O的结合能E/kJ·mol－1
CH4
0.436
16.40
CO2
0.512
29.91
(1)“可燃冰”中分子间存在的两种作用力是______________________________。
(2)为开采深海海底的“可燃冰”，有科学家提出用CO2置换CH4的设想。已知上图中笼状结构的空腔直径为0.586 nm，根据上述图表，从物质结构及性质的角度分析，该设想的依据是________________________________________________________。