一、氫鍵及其對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響
1．氫鍵的概念及表示方法
(1)概念：氫鍵是由已經(jīng)與電負(fù)性很大的原子形成共價(jià)鍵的氫原子(如水分子中的氫)與另一個(gè)電負(fù)性很大的原子(如水分子中的氧)之間的作用力。
(2)表示方法：
氫鍵的通式可用X—H…Y—表示。式中X和Y為F、O、N，“—”表示共價(jià)鍵，“…”表示形成的氫鍵。
微點(diǎn)撥：一般來(lái)說(shuō)，能形成氫鍵的元素有N、O、F。所以氫鍵一般存在于含N—H、H—O、H—F的物質(zhì)中，或有機(jī)化合物中的醇類(lèi)和羧酸類(lèi)等物質(zhì)中。
2．氫鍵的特征
(1) 氫鍵不是化學(xué)鍵，而是特殊的分子間作用力，其鍵能比化學(xué)鍵弱，比范德華力強(qiáng)。
(2)氫鍵具有一定的方向性和飽和性
X—H與Y形成分子間氫鍵時(shí)，氫原子只能與一個(gè)Y原子形成氫鍵，3個(gè)原子總是盡可能沿直線(xiàn)分布，這樣可使X與Y盡量遠(yuǎn)離，使兩原子間電子云的排斥作用力最小，體系能量最低，形成的氫鍵最強(qiáng)、最穩(wěn)定 (如下圖)。
3．氫鍵的類(lèi)型
(1)分子間氫鍵，如水中O—H…O—。
(2)分子內(nèi)氫鍵，如。
4．氫鍵對(duì)物質(zhì)性質(zhì)的影響
(1)當(dāng)形成分子間氫鍵時(shí)，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)將升高。
(2)當(dāng)形成分子內(nèi)氫鍵時(shí)，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)將下降。
(3)氫鍵也影響物質(zhì)的電離、溶解等過(guò)程。
(正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“×”)
(1)氫鍵是一種特殊的化學(xué)鍵，它廣泛存在于自然界中。(×)
(2)形成氫鍵一定會(huì)使物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)升高。(×)
(3)由于氫鍵的存在，冰才能浮在水面上。(√)
(4)氫鍵的存在決定了水分子中氫氧鍵的鍵角大小。(×)
甲酸可通過(guò)氫鍵形成二聚物，HNO3可形成分子內(nèi)氫鍵。試在下圖中畫(huà)出氫鍵。

[解析] 依據(jù)氫鍵的表示方法及形成條件畫(huà)出。
[答案]
二、溶解性
1．相似相溶規(guī)律
非極性溶質(zhì)一般能溶于非極性溶劑，極性溶質(zhì)一般能溶于極性溶劑。如蔗糖和氨易溶于水，難溶于四氯化碳；而萘和碘卻易溶于四氯化碳，難溶于水。
2．影響物質(zhì)溶解性的因素
(1)外界因素：主要有溫度、壓強(qiáng)等。
(2)氫鍵：溶劑和溶質(zhì)之間的氫鍵作用力越大，溶解性越好。
(3)分子結(jié)構(gòu)的相似性：溶質(zhì)和溶劑的分子結(jié)構(gòu)相似程度越大，其溶解性越大。如乙醇與水互溶，而戊醇在水中的溶解度明顯減小。
(4)溶質(zhì)是否與水反應(yīng)：溶質(zhì)與水發(fā)生反應(yīng)，溶質(zhì)的溶解度會(huì)增大。如SO2與水反應(yīng)生成的H2SO3可溶于水，故SO2的溶解度增大。
有機(jī)溶劑都是非極性溶劑嗎？
提示：有機(jī)溶劑大多數(shù)是非極性溶劑，如CCl4、C6H6等，但也有少數(shù)的極性溶劑，如酒精。
碘單質(zhì)在水中的溶解度很小，但在CCl4中的溶解度很大，這是因?yàn)? )
A．CCl4與I2相對(duì)分子質(zhì)量相差較小，而H2O與I2的相對(duì)分子質(zhì)量相差較大
B．CCl4與I2都是直線(xiàn)形分子，而H2O不是直線(xiàn)形分子
C．CCl4與I2中都不含氫元素，而H2O中含有氫元素
D．CCl4和I2都是非極性分子，而H2O是極性分子
D [根據(jù)“相似相溶”原理：極性分子組成的溶質(zhì)易溶于極性分子組成的溶劑，難溶于非極性分子組成的溶劑；非極性分子組成的溶質(zhì)易溶于非極性分子組成的溶劑，難溶于極性分子組成的溶劑。CCl4和I2都是非極性分子，而H2O是極性分子，所以碘單質(zhì)在水中的溶解度很小，在CCl4中的溶解度很大。]
三、分子的手性
1．手性異構(gòu)體
具有完全相同的組成和原子排列的一對(duì)分子，如同左手與右手一樣互為鏡像，卻在三維空間里不能疊合，互稱(chēng)手性異構(gòu)體(或?qū)τ钞悩?gòu)體)。
2．手性分子
有手性異構(gòu)體的分子叫做手性分子。
如乳酸()分子。
有機(jī)物
具有手性，其與H2發(fā)生加成反應(yīng)后，其產(chǎn)物還有手性嗎？
提示：原有機(jī)物中與—OH相連的碳原子為手性碳原子，與H2加成后，該碳原子連有兩個(gè)乙基，不再具有手性。
材料1
材料2
[問(wèn)題1] 通電情況下水的分解過(guò)程中化學(xué)鍵有哪些變化？
提示：H2O中O—H斷裂，生成H原子和O原子；H原子間結(jié)合成H2分子，形成H—H；O原子間結(jié)合形成O2分子，形成O===O。
[問(wèn)題2] 冰融化成水的過(guò)程中是否存在化學(xué)鍵的變化？是否存在能量的變化？分子間作用力是否有變化？
提示：沒(méi)有化學(xué)鍵的變化；存在能量的變化；分子間作用力有變化。冰融化成水的過(guò)程中存在氫鍵和范德華力的變化，故存在能量變化。
[問(wèn)題3] 常溫下CCl4是液體，CF4是氣體，CI4是固體，為什么？
提示：CF4、CCl4、CI4分子均是正四面體結(jié)構(gòu)，分子間不存在氫鍵，它們的分子間作用力隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大而增大。
范德華力、氫鍵、化學(xué)鍵的比較
1．(2021·福建福州期中)下列說(shuō)法不正確的是( )
A．HCl、HBr、HI的熔、沸點(diǎn)依次升高與范德華力大小有關(guān)
B．H2O的熔、沸點(diǎn)高于H2S的熔、沸點(diǎn)是因?yàn)镠2O分子間存在氫鍵
C．可燃冰中，甲烷分子與水分子間可形成氫鍵
D．白酒中，乙醇分子和水分子間存在范德華力和氫鍵
C [HCl、HBr、HI的組成和結(jié)構(gòu)相似，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大，熔、沸點(diǎn)越高，A項(xiàng)正確；由于H2O分子間存在氫鍵，融化和汽化都需要克服氫鍵，所以氫鍵的存在使H2O的熔、沸點(diǎn)比H2S的高，B項(xiàng)正確；氫鍵是由已經(jīng)與電負(fù)性很大的原子形成共價(jià)鍵的H原子與另一個(gè)電負(fù)性很大的原子之間的作用力，可燃冰的組成為CH4·8H2O，CH4中C原子的電負(fù)性較小，所以CH4和H2O間不能形成氫鍵，C項(xiàng)錯(cuò)誤；乙醇分子和水分子間存在氫鍵和范德華力，D項(xiàng)正確。]
2．水分子間存在一種叫“氫鍵”的作用(介于范德華力與化學(xué)鍵之間)彼此結(jié)合而形成(H2O)n。在冰中每個(gè)水分子被4個(gè)水分子包圍形成變形的四面體，通過(guò)“氫鍵”相互連接成龐大的分子晶體。
(1)1 ml冰中有________ml“氫鍵”。
(2)水分子可電離生成兩種含有相同電子數(shù)的粒子，其電離方程式為：_________________________________________________________________。
已知在相同條件下雙氧水的沸點(diǎn)明顯高于水的沸點(diǎn)，其可能的原因是________________________________________________________________。
[解析] (1)每個(gè)水分子與相鄰的4個(gè)水分子形成氫鍵，故每個(gè)水分子形成的氫鍵數(shù)為4/2＝2。
[答案] (1)2 (2)H2O＋H2OH3O＋＋OH－ 雙氧水分子之間存在更強(qiáng)烈的氫鍵
(1)氫鍵對(duì)物質(zhì)熔、沸點(diǎn)的影響：分子間存在氫鍵的物質(zhì)，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)明顯高，如NH3>PH3；同分異構(gòu)體分子間形成氫鍵的物質(zhì)比分子內(nèi)形成氫鍵的物質(zhì)熔、沸點(diǎn)高，如鄰羥基苯甲酸氫鍵>范德華力
影響
強(qiáng)度
的因
素
①隨分子極性的增大而增大
②組成和結(jié)構(gòu)相似的分子構(gòu)成的物質(zhì)，相對(duì)分子質(zhì)量越大，范德華力越大
對(duì)于X—H…Y，X、Y的電負(fù)性越大，Y原子的半徑越小，作用越強(qiáng)
成鍵原子半徑和共用電子對(duì)數(shù)目。鍵長(zhǎng)越短，鍵能越大，共價(jià)鍵越穩(wěn)定
對(duì)物
質(zhì)性
質(zhì)的
影響
①影響物質(zhì)的熔點(diǎn)、沸點(diǎn)、溶解度等物理性質(zhì)
②組成和結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)，隨相對(duì)分子質(zhì)量的增大，物質(zhì)的熔、沸點(diǎn)升高。如熔、沸點(diǎn)：CF4

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第三節(jié) 分子結(jié)構(gòu)與物質(zhì)的性質(zhì)

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