1.了解分子間作用力對(duì)物質(zhì)物理性質(zhì)的影響。2.了解氫鍵的概念,能區(qū)別氫鍵、化學(xué)鍵、分子間作用力。3.能用所學(xué)理論解釋某些物質(zhì)的物理性質(zhì),培養(yǎng)宏觀(guān)辨識(shí)與微觀(guān)探析的核心素養(yǎng)。
【知識(shí)鋪墊】1.通電條件下水分解生成氫氣、氧氣,反應(yīng)過(guò)程中斷裂化學(xué)鍵需要吸收能量。2.液態(tài)水汽化變?yōu)樗魵?汽化過(guò)程中需要吸收(填“吸收”或“放出”)能量;水蒸氣冷凝為液態(tài)水放出能量;汽化、冷凝都是物理變化?！颈貍渲R(shí)】1.分子間作用力(1)分子間存在的把分子聚集在一起的作用力叫作分子間作用力。(2)分子間作用力遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于化學(xué)鍵。(3)由分子構(gòu)成的物質(zhì),其熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等物理性質(zhì)主要受分子間作用力的影響。
2.氫鍵(1)H2O、NH3、HF分子之間存在著一種比一般分子間作用力強(qiáng)的相互作用,這種作用使它們?cè)谳^高的溫度下才能汽化,這種相互作用叫氫鍵。(2)氫鍵不是化學(xué)鍵,通常把氫鍵看作是一種較強(qiáng)的分子間作用力。氫鍵比化學(xué)鍵弱,比分子間作用力強(qiáng)。(3)分子間形成氫鍵會(huì)使物質(zhì)的熔點(diǎn)和沸點(diǎn)升高,對(duì)物質(zhì)的水溶性也有影響。如水在常溫下為液態(tài);NH3極易溶于水。其原因是水分子之間、氨分子與水分子之間易形成氫鍵。
【正誤判斷】判斷下列說(shuō)法是否正確,正確的打“√”,錯(cuò)誤的打“×”。(1)原子相互結(jié)合形成分子的作用力叫分子間作用力。(　　)(2)分子間作用力比化學(xué)鍵弱。(　　)(3)氯、溴、碘的單質(zhì)依次是氣態(tài)、液態(tài)、固態(tài),原因是分子中的共價(jià)鍵依次增強(qiáng)。(　　)(4)氫鍵存在于所有含氫元素的物質(zhì)的分子之間。(　　)(5)H2O分子內(nèi)存在氫鍵使水的沸點(diǎn)高于H2S。(　　)(6)生命體內(nèi)許多大分子中存在氫鍵,如DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu)。(　　)(7)冰晶體中,水分子間形成的氫鍵比液態(tài)水中多,導(dǎo)致冰的微觀(guān)結(jié)構(gòu)中有較大的空隙,使相同條件下冰的密度比水小。(　　)
【問(wèn)題探究】1.舉例說(shuō)明分子間存在作用力。提示 干冰升華、液氯汽化、液氨汽化過(guò)程需要吸熱,降溫后氯氣、二氧化碳可以變成液態(tài)或固態(tài),這些事實(shí)均可說(shuō)明分子間存在使分子聚集在一起的作用力。
2.氯氣常溫下為氣態(tài),溴常溫下為液態(tài),碘單質(zhì)常溫下為固態(tài),這與什么有關(guān)?分子間作用力大小與什么因素有關(guān)?提示 分子組成的物質(zhì)在相同條件下呈現(xiàn)不同狀態(tài),這與分子間作用力的大小有關(guān),氣態(tài)物質(zhì)分子間作用力相對(duì)較弱,固態(tài)物質(zhì)分子間作用力相對(duì)較強(qiáng)。分子間作用力的大小與物質(zhì)的相對(duì)分子質(zhì)量有關(guān),相對(duì)分子質(zhì)量越大,分子間作用力越大,熔、沸點(diǎn)越高。3.碘升華時(shí),碘分子中碘原子與碘原子之間的共價(jià)鍵是否被破壞?提示 碘升華時(shí)分子中的化學(xué)鍵不被破壞,只是破壞了分子間作用力。
【深化拓展】根據(jù)下面的關(guān)系圖,總結(jié)物質(zhì)熔、沸點(diǎn)高低與相對(duì)分子質(zhì)量大小的關(guān)系:
分子間作用力的大小,對(duì)物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度產(chǎn)生影響。對(duì)于組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)來(lái)說(shuō),相對(duì)分子質(zhì)量越大,分子間作用力越大,物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)也越高。
【素能應(yīng)用】典例1共價(jià)鍵、離子鍵和分子間作用力是物質(zhì)中存在的不同作用力,下述物質(zhì)只含上述一種作用力的是(　　)A.干冰B.氯化鈉C.氫氧化鈉D.碘答案 B解析 干冰是固體二氧化碳,分子內(nèi)存在共價(jià)鍵,分子間存在分子間作用力;氯化鈉是離子化合物,含有離子鍵;氫氧化鈉是離子化合物,含有離子鍵和共價(jià)鍵;單質(zhì)碘形成碘晶體,分子內(nèi)含有共價(jià)鍵,分子間存在分子間作用力。
規(guī)律方法 先判斷物質(zhì)的類(lèi)別,離子化合物中一定含有離子鍵,如果其中含原子團(tuán)則還含有共價(jià)鍵;對(duì)于除稀有氣體以外的分子構(gòu)成的物質(zhì),分子內(nèi)含有共價(jià)鍵,分子間含有分子間作用力。
變式訓(xùn)練 1-1下列說(shuō)法不正確的是(　　)A.干冰升華和液氯汽化時(shí),都只需克服分子間作用力B.氯化氫氣體溶于水產(chǎn)生H+和Cl-,所以HCl是離子化合物C.硫酸氫鈉晶體溶于水,需要克服離子鍵和共價(jià)鍵D.加熱氯化銨固體使其分解,需克服離子鍵和共價(jià)鍵
答案 B解析 干冰升華和液氯汽化克服的都是分子間作用力,A項(xiàng)說(shuō)法正確;氯化氫氣體溶于水時(shí),在水分子作用下,H—Cl共價(jià)鍵斷裂形成H+和Cl-,HCl分子中只含有共價(jià)鍵,屬于共價(jià)化合物,B項(xiàng)說(shuō)法錯(cuò)誤;硫酸氫鈉是離子化合物,溶于水需要克服Na+和 之間的離子鍵, 電離出H+和 需要克服共價(jià)鍵,C項(xiàng)說(shuō)法正確;氯化銨受熱分解生成氨氣與氯化氫,則需要破壞銨根離子與氯離子之間的離子鍵以及銨根離子內(nèi)部的部分共價(jià)鍵,D項(xiàng)說(shuō)法正確。
變式訓(xùn)練 1-2下列變化不需要破壞化學(xué)鍵的是(　　)A.氯化氫溶于水B.加熱碘化氫氣體使其分解C.冰融化D.加熱純堿使之熔化答案 C解析 氯化氫溶于水,HCl電離破壞共價(jià)鍵,A不符合題意;加熱碘化氫,碘化氫發(fā)生分解,破壞共價(jià)鍵,B不符合題意;冰融化破壞的是水分子間的氫鍵,氫鍵不是化學(xué)鍵,C符合題意;Na2CO3屬于離子化合物,熔化時(shí)破壞離子鍵,D不符合題意。
【問(wèn)題探究】1.水發(fā)生三態(tài)變化時(shí)分子不發(fā)生改變,為什么會(huì)伴隨著能量的變化?提示 水發(fā)生三態(tài)變化時(shí),雖然水分子未發(fā)生改變,但伴隨著分子間作用力的變化,故會(huì)伴隨能量變化。2.H2O的相對(duì)分子質(zhì)量小于H2S,但水的沸點(diǎn)高于H2S,為什么?水結(jié)成冰體積為什么會(huì)膨脹?提示 水分子間存在氫鍵,氫鍵比一般分子間作用力大,H2S分子間只有一般的分子間作用力,所以水的沸點(diǎn)高。水變成冰體積膨脹也是因?yàn)樗肿娱g形成的氫鍵使冰結(jié)構(gòu)疏松,體積膨脹。
3.將水加熱到100 ℃時(shí)沸騰,使水分解成氫氣和氧氣需要將水加熱至1 000 ℃,為什么?提示 水分解生成氫氣和氧氣,需要破壞水分子中的H—O共價(jià)鍵,使水沸騰破壞的是水分子間的氫鍵,破壞化學(xué)鍵需要更多能量,所以水分解的溫度高達(dá)1 000 ℃。4.氨氣為什么極易溶于水?乙醇與水為什么能以任意比互溶?提示 氨氣分子與水分子間能形成氫鍵,所以氨氣極易溶于水;乙醇與水能以任意比互溶是因?yàn)橐掖挤肿雍退肿娱g能形成氫鍵。
【深化拓展】1.氫原子與獲得電子能力強(qiáng)、原子半徑小的氟、氧、氮原子以共價(jià)鍵結(jié)合時(shí),由于共用電子對(duì)強(qiáng)烈偏向這些原子,使氫原子與其他分子中的這些原子之間產(chǎn)生一種特殊的分子間作用力——?dú)滏I,氫鍵的存在對(duì)物質(zhì)的物理性質(zhì)有很大的影響,分子間可以形成氫鍵的物質(zhì),溶解性增大,熔、沸點(diǎn)升高。氫鍵不是化學(xué)鍵。
2.幾種作用力的比較
【素能應(yīng)用】典例2下列說(shuō)法正確的是(　　)A.ⅦA族元素形成的氫化物中,沸點(diǎn)最高的是HIB.水分子很穩(wěn)定,是因?yàn)樗肿娱g可以形成氫鍵D.第三周期元素形成的簡(jiǎn)單離子中,半徑最小的是Al3+
答案 D解析 由于HF分子之間能形成氫鍵,故ⅦA族元素形成的氫化物中沸點(diǎn)最高的是HF,A錯(cuò)誤;水分子很穩(wěn)定是因?yàn)樗肿又械墓矁r(jià)鍵作用強(qiáng),氫鍵不是化學(xué)鍵,只影響物質(zhì)的物理性質(zhì),B錯(cuò)誤;氯化氫是共價(jià)化合物,則HCl形成過(guò)程可用電子式表示為 ,C錯(cuò)誤;核外電子層數(shù)越多,離子半徑越大,核外電子排布相同的微粒,離子半徑隨原子序數(shù)的增大而減小,故第三周期元素形成的簡(jiǎn)單離子中,半徑最小的是Al3+,D正確。規(guī)律方法 氫鍵只影響物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等物理性質(zhì),由于分子間氫鍵的形成,使HF、H2O、NH3的熔、沸點(diǎn)較同主族其他元素的氣態(tài)氫化物高,也是氨氣極易溶于水的原因之一。
變式訓(xùn)練 2-1干冰汽化時(shí),下列各項(xiàng)中發(fā)生變化的是(　　)A.離子鍵B.共價(jià)鍵C.氫鍵D.分子間作用力答案 D
變式訓(xùn)練 2-2關(guān)于氫鍵的下列說(shuō)法正確的是(　　)A.水分子內(nèi)存在兩個(gè)氫鍵B.冰、水和水蒸氣的分子中都存在氫鍵C.DNA中的堿基互補(bǔ)配對(duì)是通過(guò)氫鍵來(lái)實(shí)現(xiàn)的D.H2O是一種非常穩(wěn)定的化合物,這是由氫鍵所致答案 C
1.科學(xué)家研究發(fā)現(xiàn),普通鹽水在無(wú)線(xiàn)電波的作用下可以燃燒,其原理是無(wú)線(xiàn)電頻率可以削弱鹽水中元素原子之間的“結(jié)合力”,釋放出氫原子和氧原子,一旦點(diǎn)火,氫原子就會(huì)在這種頻率下持續(xù)燃燒。上述中“結(jié)合力”的實(shí)質(zhì)是(　　)A.離子鍵B.共價(jià)鍵C.分子間作用力D.氫鍵答案 B解析 破壞水分子中氫、氧原子之間的“結(jié)合力”,釋放出氫原子和氧原子,包含H—O共價(jià)鍵的斷裂,該“結(jié)合力”是共價(jià)鍵。
2.下列各組性質(zhì)的比較不正確的是(　　)A.原子半徑:NaPH3C.酸性強(qiáng)弱:H2SiO4H2S答案 A解析 同周期自左向右,隨著原子序數(shù)的遞增,原子半徑逐漸減小,A項(xiàng)不正確;根據(jù)元素周期律可知,B、C項(xiàng)都正確;水分子間存在氫鍵,沸點(diǎn)最高,D項(xiàng)正確。
3.下列關(guān)于F、Cl、Br、I相關(guān)物質(zhì)性質(zhì)的比較中,正確的是(　　)A.單質(zhì)的顏色隨核電荷數(shù)的增加而變淺B.單質(zhì)的熔、沸點(diǎn)隨核電荷數(shù)的增加而降低C.氣態(tài)氫化物的還原性隨核電荷數(shù)的增加而增強(qiáng)D.氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性隨核電荷數(shù)的增加而增強(qiáng)
答案 C解析 鹵族元素單質(zhì)從F2到I2,其顏色分別為淡黃綠色、黃綠色、深紅棕色、紫黑色,所以鹵族元素單質(zhì)的顏色按F2、Cl2、Br2、I2的順序而加深,A項(xiàng)錯(cuò)誤;F、Cl、Br、I位于元素周期表同一主族,其單質(zhì)均由分子形成,它們的熔、沸點(diǎn)隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大而升高,B項(xiàng)錯(cuò)誤;元素的非金屬性越強(qiáng),離子的還原性越弱,從F到I,其非金屬性隨著核電荷數(shù)增大而減弱,所以它們的氣態(tài)氫化物的還原性隨核電荷數(shù)的增加而增強(qiáng),C項(xiàng)正確;元素的非金屬性越強(qiáng),其氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性越強(qiáng),從F到I其非金屬性隨著核電荷數(shù)增大而減弱,所以其氣態(tài)氫化物的穩(wěn)定性逐漸減弱,D項(xiàng)錯(cuò)誤。
4.下列各組性質(zhì)的比較不正確的是(　　)A.酸性:HClO4>H2SO4>H3PO4>H2SiO3B.穩(wěn)定性:HF>H2O>H2SC.堿性:KOH>NaOH>Mg(OH)2D.熔、沸點(diǎn):HI>HBr>HCl>HF答案 D解析 同主族元素自上而下金屬性逐漸增強(qiáng),非金屬性逐漸減弱。金屬性越強(qiáng),相應(yīng)最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性越強(qiáng);非金屬性越強(qiáng),相應(yīng)氫化物的穩(wěn)定性越強(qiáng),最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的酸性越強(qiáng),因此選項(xiàng)A、B、C均正確。由于HF分子間可以形成氫鍵,所以其熔、沸點(diǎn)在四種氫化物中最高,正確的順序?yàn)镠F>HI>HBr>HCl。
5.根據(jù)下表所示部分短周期元素的原子半徑及主要化合價(jià),判斷以下敘述正確的是(　　)
A.最高價(jià)氧化物對(duì)應(yīng)水化物的堿性A>CB.氫化物的沸點(diǎn)H2D>H2EC.單質(zhì)與稀鹽酸反應(yīng)的速率ABe(OH)2,A正確;D、E的氫化物分別為H2S、H2O,H2O分子間可以形成氫鍵,分子間作用力較強(qiáng),氫化物的沸點(diǎn)較高,B錯(cuò)誤;金屬鈉的活潑性強(qiáng)于鋁,與稀鹽酸反應(yīng)的速率Na>Al,C錯(cuò)誤;Be2+與Na+的核外電子數(shù)分別為2、10,二者核外電子數(shù)不相等,D項(xiàng)錯(cuò)誤。

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