4.3.3分子间作用力 学案(含解析) 高中化学人教版(2019)必修 第一册

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名称 4.3.3分子间作用力 学案(含解析) 高中化学人教版(2019)必修 第一册
格式 docx
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资源类型 教案
版本资源 人教版(2019)
科目 化学
更新时间 2023-05-04 09:17:57

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4.3.3分子间作用力

1.了解分子间作用力。
2.了解氢键的特点及应用。
一、分子间作用力
化学键 (离子键与共价键) 都是分子内原子或离子之间强烈的相互作用,而分子之间也存在着力的作用。
分子之间普遍存在的作用力,来源于分子间的静电相互作用,因最早研究这类作用的科学家范德华而得名。
1.分子间作用力的定义: 分子之间一种把分子聚集在一起的作用力,叫分子间作用力,俗称范德华力。
2.分子间作用力特点
(1)分子间作用力小于化学键。
(2)离子化合物中只存在化学键不存在分子间作用力,由共价键形成的共价化合物和大多数非金属单质分子之间以及稀有气体分子之间都存在分子间作用力。
(3)分子间作用力是短程力,一般只有分子充分接近时才有分子间作用力。
3.分子间作用力的应用
分子间作用力主要影响物质的熔沸点,对于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,物质的熔沸点也越高。
例如: 沸点的高低顺序:I2 > Br2 > Cl2 > F2,CI4 > CBr4 > CCl4 > CF4。
题型演练
1.(2022秋·高一课时练习)在“石蜡 →石蜡油 →石蜡气体→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.共价键、共价键、共价键
C.范德华力、共价键、共价键 D.范德华力、范德华力、共价键
2.(2021·高一课时练习)下列关于化学键和分子间作用力的说法中正确的个数是
①含有金属元素的化合物一定是离子化合物
②第IA族和第ⅦA族原子化合时,一定形成离子键
③由非金属元素形成的化合物一定是共价化合物
④物质中一定存在化学键
⑤含有离子键的化合物一定是离子化合物
⑥冰的密度比水小,是因为水分子之间存在氢键
⑦CO2溶于水和干冰升华都只有分子间作用力的改变
⑧纯碱和烧碱熔化时克服的化学键类型相同
A.2个 B.3个 C.4个 D.5个
3.(2020·高一课时练习)下列每组物质发生转化时所克服的作用力属于同种类型的是
A.碘和干冰的升华 B.氯化钠的熔化与冰的融化
C.氯化氢和酒精溶于水 D.二氧化硅和生石灰的熔化
4.(2021·高二课时练习)对下列物质溶于水时破坏的作用力描述错误的是
A.氯化钠,破坏了离子键
B.氯化氢,破坏了分子间作用力和共价键
C.蔗糖,破坏了分子间作用力
D.二氧化碳,没有破坏作用力
5.(2021·高二课时练习)下列说法正确的是
A.H2O分子间存在氢键,所以H2O比H2S稳定
B.He、CO2和CH4都是由分子构成,它们中都存在共价键
C.PCl5中各微粒最外层均达到8电子稳定结构
D.NaHCO3受热分解生成Na2CO3、CO2和H2O,既破坏了离子键,也破坏了共价键
6.(2022·高二课时练习)下列说法正确的是( )
A.Na2O2和 NaOH 所含化学键类型完全相同
B.NH3比 PH3稳定是因为 NH3分子间存在氢键
C.CO2溶于水和干冰升华都只有分子间作用力改变
D.H2O2 是含非极性键的极性分子
二、氢键
1.氢原子与吸引电子能力强、半径小的原子 X(F、O、N 等) 以共价键结合时,又与吸引电子能力强的原子Y(与 X 相同也可以) 接近,在 X 与 Y 之间以氢为媒介,生成 X H...Y 形式的一种特殊的分子间的相互作用,称为氢键。
氢键是一种比化学键弱但比分子间作用力强的作用力,所以也可以把氢键看成是一种较强的分子间作用力。
2.氢键特点
① 氢键不是化学键。
② 通常含 F、O、N 这三种元素的氢化物易形成氢键,常见的化合物有:H2O、HF、NH3 等。
③ 作用力的强弱: 化学键 > 氢键 > 分子间作用力。
3.氢键的应用
(1)第 VA 族、第 VIA 族、第 VIIA 族元素形成的氢化物中 NH3、H2O、HF 在同主族氢化物中沸点异常高。
根据我们之前学到的知识,相对分子质量越大,分子间作用力越大,物质的熔沸点也越高,但是 NH3、H2O、 HF 在同主族形成的氢化物中相对分子质量是最小的,沸点却是最高的,原因就是 NH3、H2O、HF 中存在氢键,
氢键的作用力强于分子间作用力,它对熔沸点的影响大于相对分子质量对熔沸点的影响。
(2)水变成冰为什么密度变小,体积变大
在液态水中,除了单个水分子存在,还含有几个水分子通过氢键而结合形成 (H2O)n,在固态水中水分子间以氢键结合成排列规整的晶体。由于冰的结构中有空隙,造成体积膨胀,密度减小至低于液态水的密度,所以水变成冰,密度减小,体积增加。
【资料】2013 年 11 月 22 日,中科院国家纳米科学中心宣布,该中心科研人员在国际上首次“拍”到氢键的“照片”,实现了氢键的实际空间成像,为“氢键的本质”这一化学界争论了 80 多年的问题提供了直观证据。
(3)氢键对物质的水溶性也有一定的影响,比如氨气易溶于水,原因之一就是氨分子与水分子之间形成了氢键。
小结
化学键、分子间作用力与氢键的比较
【方法总结与技巧提升】
物质变化时,化学键和分子间作用力被破坏的几种情况
1.化学键被破坏的情况
(1)化学反应过程
化学反应过程中反应物中一定有化学键被破坏,但并不是反应物中所有的化学键都被破坏。
(2)离子化合物的溶解或者熔化过程
离子化合物溶于水或熔化后均电离成自由移动的阴阳离子,离子键被破坏。
(3)共价化合物的溶解过程
有些共价化合物溶于水后,能与水反应,其分子内共价键被破坏,如 CO2,SO2;
有些共价化合物溶于水后,发生电离,形成阴阳离子,分子内共价键被破坏,如 HCl,H2SO4。
2.分子间作用力被破坏
(1)物理中固-液-气三态的变化,改变的是分子间作用力
如碘单质升华,冰融化变成水。
(2)部分非电解质溶于水
有些共价化合物溶于水后,其共价键不被破坏,但分子间作用力被破坏,如蔗糖 (C12H22O11)、酒精(C2H5OH)。
7.(2021·高二课时练习)下列过程中,共价键被破坏的是( )
A.碘升华 B.溴蒸气被木炭吸附
C.酒精溶于水 D.HCl气体溶于水
8.(2020·高一课时练习)下列说法不正确的是
A.因为水分子内存在氢键,所以水分子非常稳定
B.相同温度下水的密度比冰小,与水分子间的氢键有关
C.水分子间存在氢键使水分子间作用力增加,导致水的沸点较高
D.化学键是指物质中相邻的原子或离子间的强烈的吸引作用
9.(2020秋·高一课时练习)下列说法中正确的是
A.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱,沸点却依次升高
B.熔融状态下能导电的化合物一定含离子键;金属与非金属元素形成的化合物一定是离子化合物
C.NCl3分子中所有的原子均为8电子稳定结构
D.NaHSO4溶于水时发生NaHSO4=Na++H++,此时破坏的只有离子键
10.(2021·高二课时练习)下列关于范德华力与氢键的叙述中正确的是
A.范德华力比氢键的作用还要弱
B.范德华力与氢键共同决定物质的物理性质
C.范德华力与氢键的强弱都只与相对分子质量有关
D.任何物质中都存在范德华力,而氢键只存在于含有、、的物质中
11.(2020·高一课时练习)下列现象与氢键有关的是
①的熔沸点比的高
②乙醇可以和水以任意比例互溶
③冰的密度比液态水的密度小
④水分子在高温下很稳定
A.①②③④ B.①③④ C.①②③ D.①②④
12.(2020·高一课时练习)下列叙述正确的是( )。
A.离子化合物中一定含有离子键,可能含有共价键
B.比稳定说明前者分子间作用力更强
C.所有物质中均存在化学键
D.溶解过程中离子键断裂,是因为与水发生了化学反应
13.(2021春·高一课时练习)二氯化二硫()是广泛用于橡胶工业的硫化剂,其分子结构如图所示。常温下,遇水易水解,并产生能使品红褪色的气体。下列说法错误的是
A.的电子式为
B.同时含有极性键和非极性键
C.与结构相似,熔、沸点:
D.与反应的化学方程式可能为
14.(2021秋·高一课时练习)下列说法正确的是
A.可燃冰(CH4·8H2O)中甲烷分子与水分子间形成了氢键
B.水分子间既存在分子间作用力,又存在氢键
C.氢键是氢元素与其他元素形成的化学键
D.H2O比H2S稳定是因为水分子间存在氢键
15.(2021·高一课时练习)下列关于卤族元素(X)及其化合物叙述错误的是
A.单质均有颜色,随原子序数递增颜色加深
B.HX随原子序数递增稳定性逐渐减弱
C.单质均能与水反应形成HX和HXO
D.HX中除HF分子间存在氢键,其余HX分子均不存在氢键
多选题
16.(2021·高二课时练习)能用分子间作用力大小解释的是
A.氮气的化学性质比氧气的稳定
B.常温常压下,溴呈液态,碘呈固态
C.稀有气体一般很难发生化学反应
D.氟化氢的沸点比氯化氢的高
参考答案:
1.D
【详解】石蜡→液体石蜡→石蜡蒸气属于物质的三态变化,属于物理变化,破坏了范德华力,石蜡蒸气→裂化气发生了化学变化,破坏了共价键;所以在“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范德华力、范德华力、共价键,
故答案为D。
2.B
【详解】①含有金属元素的化合物不一定是离子化合物,如AlCl3为共价化合物,①错误;
②第IA族和第ⅦA族原子化合时,不一定形成离子键,H原子和第ⅦA族原子化合时,形成共价键,②错误;
③由非金属元素形成的化合物不一定是共价化合物,也可能是离子化合物,如NH4Cl、NH4NO3等铵盐,③错误;
④物质中不一定存在化学键,如稀有气体单质是由单原子构成的分子,其中不存在化学键,④错误;
⑤只要含有离子键的化合物,就一定是离子化合物,⑤正确;
⑥结冰时,水分子由于氢键有固定取向,分子排列更加规则,导致体积变大,密度变小,因此冰的密度比水小,是因为水分子之间存在氢键,⑥正确;
⑦CO2溶于水,一部分CO2与水反应生成H2CO3,有共价键的断裂和生成,⑦错误;
⑧纯碱(Na2CO3)和烧碱(NaOH)都是离子化合物,熔化时克服的化学键都是离子键,⑧正确;
综上,⑤⑥⑧共3个正确,答案选B。
3.A
【详解】A. 碘和干冰升华时克服的作用力都是分子间作用力,A项符合;
B. NaCl熔化时克服的作用力是离子键,冰融化时克服的作用力是分子间作用力,B项不符合;
C. 氯化氢溶于水克服的作用力是共价键,酒精溶于水克服的作用力是分子间作用力,C项不符合;
D. 是由原子构成的共价化合物,熔化时克服的作用力是共价键,CaO是离子化合物,熔化时克服的作用力是离子键,D项不符合;
故选A。
4.D
【详解】A.氯化钠由钠离子和氯离子通过离子键构成的离子化合物,氯化钠溶于水,破坏的是离子键,A正确;
B.氧化氢气体溶于水,氯化氢在水分子的作用下电离出自由移动的离子,克服的是分子间作用力和共价键,B正确;
C.蔗糖溶于水,克服的是分子间作用力,C正确;
D.二氧化碳溶于水,二氧化碳与水反应,克服的是分子间作用力和共价键,D错误;
答案选D。
5.D
【详解】A. H2O分子间存在氢键,影响水的沸点,稳定性是化学性质,沸点是物理性质,所以稳定性与氢键无关,故A错误;
B. CO2和CH4都是由分子构成,它们中都存在共价键,He中不存在共价键,故B错误;
C. PCl5中Cl的最外层电子数为7,成键电子数为1,都达到8电子稳定结构,PCl5分子中P原子最外层电子数为5,成键电子数为5,达到10电子结构,故C错误;
D. NaHCO3受热分解生成Na2CO3、CO2和H2O,受热分解的过程中,既有离子键被破坏又有共价键被破坏,故D正确;
答案选D。
【点睛】氢键不是化学键,是分子间作用力,主要影响分子晶体的沸点。
6.D
【详解】A.NaOH中含有离子键和极性共价键,Na2O2含有离子键和非极性共价键,所以两者化学键类型不同,A错误;
B. 氢键影响物理性质,不影响氢化物稳定性,NH3比PH3稳定是因为N元素非金属强于P,B错误;
C. 化学反应的实质是旧键断裂生成新键,CO2溶于水与水反应生成碳酸,则CO2溶于水存在共价键和分子间作用力的改变,干冰升华只是CO2从固态变为气态,只有分子间作用力改变,因此二者作用力的改变不相同,C错误;
D. H2O2即含极性共价键又含非极性键的极性分子,D正确;
故答案为:D。
【点睛】氢键不是化学键,是一种分子间作用力,主要影响物理性质,比如熔沸点、溶解性等,不影响其化学性质。
7.D
【详解】A.碘升华时只是物质状态发生变化,破坏的是分子间作用力,化学键未被破坏,故A错误;
B.溴蒸气被木炭吸附发生物理变化,化学键未被破坏,故B错误;
C.酒精是非电解质,溶于水不发生电离,共价键没有被破坏,故C错误;
D.HCl为共价化合物,溶于水发生电离,即HCl=H++Cl-,共价键被破坏,故D正确;
答案为D。
8.A
【详解】A.氢键影响水的沸点高低,与水的稳定性无关,影响稳定性的因素是共价键,故A错误;
B.冰中氢键较多,具有各向异性,体积较大,则密度较小,故B正确;
C.水中含有氢键,属于分子间作用力但比一般的分子间作用力强,导致水的沸点较高,故C正确;
D.化学键包括共价键和离子键,为物质中直接相邻的原子或离子间的强烈的相互作用,故D正确;
故答案为A。
9.C
【详解】A.元素的非金属性越强,其相应氢化物的稳定性就越强。由于元素的非金属性:F>Cl>Br>I,所以HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱;这几种气体都是由分子构成,物质的相对分子质量越大,分子间作用力就越大,物质的熔沸点就越高,但HF分子之间可以形成分子间氢键,增加了分子之间的相互作用,所以其沸点最高,A错误;
B.熔融状态下能导电的化合物为离子化合物,其中一定含离子键;金属与非金属元素形成的化合物不一定是离子化合物,如氯化铝是共价化合物,B错误;
C.NCl3分子中N原子与3个氯原子共用3对共用电子对,故所有的原子均为8电子稳定结构,C正确;
D.NaHSO4溶于水时发生NaHSO4=Na++H++,此时破坏了离子键和共价键,D错误;
故正确选项是C。
10.A
【详解】A.范德华力弱于氢键,A正确;
B.只有由分子组成且分子之间存在氢键的物质,其物理性质才由范德华力和氢键共同决定,B错误;
C.氢键的强弱主要与形成氢键的原子的电负性有关,C错误;
D.只有由分子组成的物质中才存在范德华力,D错误;
故选A。
11.C
【详解】①氨分子间形成氢键而使其熔、沸点比PH3的高;
②乙醇分子与水分子之间形成氢键,使乙醇在水中的溶解性较好;
③冰中水分子间形成的氢键比液态水中多,导致冰的微观结构中出现较大的空隙,因此冰的密度比水的小;
④氢键只影响物质的物理性质,不影响物质的化学性质,所以水分子在高温下很稳定与氢键无关。
综上所述与氢键有关的是①②③,故选C。
12.A
【详解】A.离子化合物中肯定存在离子键,但离子内部也可能存在共价键,如Na2O2中的氧氧键、NaOH中的氢氧键等都是共价键,故A正确;
B.物质的稳定性属于化学性质,化学性质与化学键有关,与分子间作用力无关,故B错误;
C.稀有气体是不存在化学键的物质,故C错误;
D.溶解过程为物理变化,只有化学键的断裂,没有化学键的形成,而非化学变化,D项错误;
答案选A。
【点睛】本题易错选D项,溶解的过程只有化学键的断裂,没有化学键的形成,故属于物理变化。
13.A
【详解】A. 根据分子结构可知,该分子中每个Cl原子和S原子之间形成一个共用电子对,S原子与S原子之间形成一个共用电子对,所以每个原子最外层都达到8电子稳定结构,则的电子式为,故A错误;
B. 由题图可知,分子中存在S Cl极性键和S S非极性键,故B正确;
C. 与结构相似,且相对分子质量:,所以熔、沸点:,故C错误;
D. 常温下,遇水易水解,并产生能使品红褪色的气体为二氧化硫,在反应过程中硫元素由+1价一部分升高到+4价(生成SO2),中Cl元素化合价为 1价,不能再得电子,只能是一部分S元素化合价降低到0价(生成S),所以反应的化学方程式可能为,故D正确;
答案选A。
14.B
【详解】A.可燃冰中水分子间存在氢键,但CH4与H2O之间不存在氢键,故A错误;
B.水分子间除了存在分子间作用力外,还存在分子间的氢键,故B正确;
C.氢键是一种特殊的分子间作用力,不是化学键但比化学键弱,故C错误;
D.H2O比H2S稳定是因为O—H键键能大于S—H键键能,而与氢键无关,故D错误。本题答案为:B。
15.C
【详解】A.卤族元素的单质的颜色从上到下为浅黄绿色、黄绿色、深红棕色、紫黑色,颜色逐渐加深,A正确;
B.非金属性越强,其氢化物越稳定,同主族从上到下非金属性减弱,即HX随着原子序数递增,稳定性逐渐减弱,B正确;
C.F2与水反应生成HF和O2,C错误;
D.F的非金属性极强,HF分子间存在氢键,其余HX不存在分子间氢键,D正确;
综上所述答案为C。
16.BD
【详解】A、氮气的化学性质比氧气的稳定是因为键的键能比中化学键的键能大,在化学反应中难断裂,A项不符合题意;
B、和相比,的相对分子质量较大,范德华力较强,因此碘的熔、沸点较高,B项符合题意;
C、稀有气体元素的原子最外层为稳定结构,因此很难发生化学反应,B项不符合题意;
D、氟化氢分子间存在氢键,使氟化氢的沸点比氯化氢的高,D符合题意;
答案选BD。