第五讲分子间作用力与物质的性质.doc

2009级高一化学竞赛辅导材料[物质结构与性质]2010-4-22
第五讲 分子间作用力与物质的性质
一、学习目标：
1、知道分子间作用力的含义，了解化学键和分子间作用力的区别。
2、知道分子晶体的含义，了解分子间作用力的大小对物质某些物理性质的影响。
3、了解氢键的存在对物质物理性质的影响。
4、了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别。
二、教学内容：
一.分子间作用力与物质的性质.
1.知道分子间作用力的含义，了解化学键和分子间作用力的区别.
分子间作用力：把分子聚集在一起的作用力.分子间作用力是一种静电作用，比化学键弱得多，包括范德华力和氢键.
范德华力一般没有饱和性和方向性，而氢键则有饱和性和方向性.
2.知道分子晶体的含义，了解分子间作用力的大小对物质某些物理性质的影响.
(1).分子晶体:分子间以分子间作用力（范德华力、氢键）相结合的晶体.典型的有冰、干冰.
(2).分子间作用力强弱和分子晶体熔沸点大小的判断：组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间作用力越大，克服分子间引力使物质熔化和气化就需要更多的能量，熔、沸点越高.但存在氢键时分子晶体的熔沸点往往反常地高.
（ ）例1.在常温常压下呈气态的化合物、降温使其固化得到的晶体属于
A.分子晶体　　 B.原子晶体 C.离子晶体　　D.何种晶体无法判断
（ )例2.下列叙述正确的是
A.分子晶体中都存在共价键
B.F2、C12、Br2、I2的熔沸点逐渐升高与分子间作用力有关
C.含有极性键的化合物分子一定不含非极性键
D.只要是离子化合物，其熔点一定比共价化合物的熔点高
3.了解氢键的存在对物质性质的影响（对氢键相对强弱的比较不作要求）.
NH3、H2O、HF中由于存在氢键，使得它们的沸点比同族其它元素氢化物的沸点反常地高.
影响物质的性质方面：增大溶沸点，增大溶解性
表示方法：X—H…Y(N O F) 一般都是氢化物中存在
( )例3.右图为冰晶体的结构模型，大球代表O原子，小球代表H原子.
下列有关说法正确的是
A.冰晶体中每个水分子与另外四个水分子形成四面体
B.冰晶体具有空间网状结构，是原子晶体
C.水分子间通过H－O键形成冰晶体
D.冰晶体熔化时，水分子之间的空隙增大
H3BO3的层状结构
( )例4.正硼酸（H3BO3）是一种片层状结构白色晶体，层内的H3BO3分子通过氢键相连（如下图）.下列有关说法正确的是
A.正硼酸晶体属于原子晶体
B.H3BO3分子的稳定性与氢键有关
C.分子中硼原子最外层为8e－稳定结构
D.含1molH3BO3的晶体中有3mol氢键
4.了解分子晶体与原子晶体、离子晶体、金属晶体的结构微粒、微粒间作用力的区别.
晶体类型
原子晶体
分子晶体
金属晶体
离子晶体
粒子
原子
分子
金属阳离子、自由电子
阴、阳离子
粒子间作用力
共价键
分子间作用力
复杂的静电作用
离子键
熔沸点
很高
很低
一般较高，少部分低
较高
硬度
很硬
一般较软
一般较硬，少部分软
较硬
溶解性
难溶解
相似相溶
难溶（Na等与水反应）
易溶于极性溶剂
导电情况
不导电
（除硅）
一般不导电
良导体
固体不导电，熔
化或溶于水后导电
实例
金刚石、水晶、碳化硅等
干冰、冰、纯硫酸、H2(S)
Na、Mg、Al等
NaCl、CaCO3
NaOH等
（ ）例6.下面的排序不正确的是
A．晶体熔点由低到高：CF4碳化硅>晶体硅
C.熔点由高到低:Na>Mg>Al D晶格能由大到小: NaF> NaCl> NaBr>NaI
( )例7.关于晶体的下列说法正确的是
A.在晶体中只要有阴离子就一定有阳离子 B.在晶体中只要有阳离子就一定有阴离子
C.原子晶体的熔点一定比金属晶体的高 D.分子晶体的熔点一定比金属晶体的低
二、几种比较
1、离子键、共价键和金属键的比较
化学键类型
离子键
共价键
金属键
概念
阴、阳离子间通过静电作用所形成的化学键
原子间通过共用电子对所形成的化学键
金属阳离子与自由电子通过相互作用而形成的化学键
成键微粒
阴阳离子
原子
金属阳离子和自由电子
成键性质
静电作用
共用电子对
电性作用
形成条件
活泼金属与活泼的非金属元素
非金属与非金属元素
金属内部
实例
NaCl、MgO
HCl、H2SO4
Fe、Mg
2、非极性键和极性键的比较

非极性键
极性键
概念
同种元素原子形成的共价键
不同种元素原子形成的共价键，共用电子对发生偏移
原子吸引电子能力
相同
不同

共用电子对
不偏向任何一方
偏向吸引电子能力强的原子
成键原子电性
电中性
显电性
形成条件
由同种非金属元素组成
由不同种非金属元素组成
3．物质溶沸点的比较（重点）
（1）不同类晶体：一般情况下，原子晶体>离子晶体>分子晶体
（2）同种类型晶体：构成晶体质点间的作用大，则熔沸点高，反之则小。
①离子晶体：离子所带的电荷数越高，离子半径越小，则其熔沸点就越高。
②分子晶体：对于同类分子晶体，式量越大，则熔沸点越高。
③原子晶体：键长越小、键能越大，则熔沸点越高。
（3）常温常压下状态
①熔点：固态物质>液态物质 ②沸点：液态物质>气态物质
综合练习：
1、短周期元素A、B、C、D。A元素的原子最外层电子排布为ns1，B元素的原子价电子排布为ns2np2，C元素的最外层电子数是其电子层数的3倍，D元素原子的M电子层的P亚层中有3个未成对电子。
（1）C原子的电子排布式为 ，若A为非金属元素，则按原子轨道的重迭方式，A与C形成的化合物中的共价键属于 键（填“σ”或“π”）。
（2）当n=2时，B位于元素周期表的第 周期 族，BC2属于 分子（填“极性”或“非极性”）。当n=3时，B与C形成的晶体属于 晶体。
（3）若A元素的原子最外层电子排布为2s1，B元素的原子价电子排布为3s23p2， A、B、C、D四种元素的第一电离能由大到小的顺序是 （用元素符号表示）。
2、下表为长式周期表的一部分，其中的编号代表对应的元素。
①

②

③

④

⑤

⑥
⑦

⑧

⑨

⑩

请回答下列问题：
（1表中属于d区的元素是 （填编号）。
（2）表中元素①的6个原子与元素③的6个原子形成的某种环状分子名称为 ；③和⑦形成的常见化合物的晶体类型是________________。
（3）某元素的特征电子排布式为nsnnpn+1，该元素原子的核外最外层电子的孤对电子数为 ；该元素与元素①形成的分子X的空间构形为
（4）某些不同族元素的性质也有一定的相似性，如上表中元素⑤与元素②的氢氧化物有相似的性质。请写出元素②的氢氧化物与NaOH溶液反应的化学方程式： 。
(5) 1183 K以下⑨元素形成的晶体的基本结构单元如图1所示，1183 K以上转变为图2所示结构的基本结构单元，在两种晶体中最邻近的原子间距离相同。

在1183 K以下的晶体中，与⑨原子等距离且最近的⑨原子数为______个，在1183 K以上的晶体中，与⑨原子等距离且最近的⑨原子数为____ ____。
3、A、B、C、D、E、F是元素周期表中前四周期的六种元素，且原子序数依次增大。已知A元素基态原子的核外电子分占四个原子轨道；B元素基态原子的成对电子数是未成对电子数的3倍；C与B处于同一主族；D是同周期元素中原子半径最小的元素；E元素基态原子的L能层与M能层电子数相等，且等于s能级电子总数；F元素的二价阳离子可与NH3通过配位键形成深蓝色的配离子。
试回答：
（1）A、B、C三种元素，电负性大到小的排列顺序为________________（用元素符号表示）
（2）价层电子数相同、原子总数相同的分子和离子也属于等电子体，由A～F六种元素形成的微粒中，与CB42-互为等电子体的分子是________（填分子式），CB42-的中心原子的杂化方式为_________
（3）已知ABD2分子中成键原子均可形成8电子稳定结构，该分子中σ键和п键的数目分别为____________
（4）F元素基态原子的价层电子排布为________________

（5）E与最活泼的非金属形成的化合物晶胞结构如右图所示，其中“”代表的微粒是_________（用元素符号或离子符号表示）
4、现有A、B、C、D、E、F六种短周期主族元素，它们的原子序数依次增大，D与E的氢化物分子构型都是V型。A、B的最外层电子数之和与C的最外层电子数相等，A以分别与B、C、D形成电子总数相等的分子。
（1）C的元素符号是 ；元素F在周期表中的位置 。
（2）B与D一般情况下可形成两种常见气态化合物，假若现在科学家制出另一种直线型气态化合物B2D2分子，且各原子最外层都满足8电子结构，则B2D2电子式为
，其固体时的晶体类型是 。
（3）最近意大利罗马大学的FuNvio Cacace等人获得了极具理论研究意义的C4气态分子。C4分子结构如图所示，已知断裂1molC—C吸收167KJ的热量，生成1mol C≡C放出942KJ热量。试写出由C4气态分子变成C2气态分子的热化学方程式：
。
（4）某盐的性质与类似，是离子化合物，其水溶液因分步水解而呈弱酸性。
①盐显酸性原因（用离子方程式表示） 。
②写出足量金属镁加入盐的溶液中产生H2的化学方程式 。