2.3.3 分子间的作用力 课件（21张）2022-2023学年高二化学人教版（2019）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 2.3.3 分子间的作用力 课件（21张）2022-2023学年高二化学人教版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 8.2MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2023-08-23 09:12:23 | ||
图片预览
文档简介
(共21张PPT)
第二章 分子结构与性质
Autumn
第三节 分子结构与物质的性质
第3课时 分子间的作用力
一、分子间作用力
气体在加压或降温时为什么会变为液体、固体？
固态水
气态水
液态水
冰雪融化成水，需要吸热；把水变成水蒸气仍然需要吸热。这说明水分子之间存在着相互作用力。
一、分子间作用力
1、范德华力
范德华是最早研究分子间普遍存在作用力的科学家，因而把这类分子间作用力称为范德华力。
J.D.Van der Waals,1837-1923
分子间的力
分子间作用力（范德华力）
比较强的分子间作用力（氢键）
范德华力只存在于由分子构成的单质和化合物，包括单原子分子，只有分子充分接近（300-500pm）时才能相互作用。
一、分子间作用力
1、范德华力
范德华力/kJ·mol 1
分子
Ar CO HI HBr HCl
8.50
8.75
26.00
23.11
21.14
共价键键能/kJ·mol 1
无
745
298.7
366
431.8
【思考与讨论】对比下表，你对范德华力的大小有怎样的认识？
结论1、范德华力不是化学键，是一种分子间的力范德华力很弱，比化学键的键能小1～2个数量级。
结论2、分子的极性越大，范德华力越大。
结论3、组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大。
一、分子间作用力
1、范德华力
表2 8 卤素单质的熔点和沸点
单质
F2
Cl2
Br2
I2
熔点/℃
219.6
101
7.2
113.5
沸点/℃
188.1
34.6
58.78
184.4
怎样解释卤素单质从F2~I2的熔点和沸点越来越高？
组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高。
键能大小影响分子的热稳定性，范德华力的大小影响物质的熔、沸点。
一、分子间作用力
思考：HF、H2O、NH3的沸点为什么反常？
分子之间存在特别强的相互作用→氢键
思考：什么样的原子间可形成氢键？
N、O、F→电负性大
2、氢键
一、分子间作用力
2、氢键
在水分子的O-H中，共用电子对强烈的偏向O，使得H几乎成为“裸露”的质子，其显正电性，它能与另一个水分子中相对显负电性的O的孤电子对产生静电作用，这种静电作用就是氢键。
- - -
电负性大，半径小
（1）定义：它是由已经与电负性很大的原子(如N、F、O)形成共价键的氢原子（如水分子中的氢）与另一分子中电负性很大的原子（如水分子中的氧）之间的作用力。
一、分子间作用力
2、氢键
（2）氢键的本质：是静电吸引作用，不是化学键，而是特色的分子间作用力，其键能比化学键弱，比范德华力强。
（3）表示： 氢键通常用X—H…Y —表示，“—”表示共价键，“…”表示形成的氢键（X、Y为N、O、F），X、Y可以相同，也可以不同 。
类型 范德华力 氢键 化学键
强度（kJ/mol） 一般是2~20 一般不超过40 一般是100~600
一、分子间作用力
2、氢键
（4）特征：
方向性(X－H…Y尽可能在同一条直线上，使排斥作用最小，体系能量最低)
饱和性(一个X－H只能和一个Y原子结合)
一、分子间作用力
2、氢键
思考讨论：实验证实，氢键不仅存在于分子之间，也存在于分子内。观察以下两种氢键，推测这两种物质的熔沸点高低。
分子内氢键
邻羟基苯甲醛
分子间氢键
对羟基苯甲醛
结论：(1)分子内存在氢键时，物质的熔、沸点将下降。
(2)分子间存在氢键时，物质的熔、沸点将升高。
一、分子间作用力
2、氢键
（5）分类
类型 存在 影响
分子间氢键
分子内氢键
普遍存在于已经与N、O、F形成共价键的氢原子与另外的N、O、F原子之间。如HF、H2O、NH3 相互之间，C2H5OH、CH3COOH、H2O相互之间。
物质的熔、沸点将升高。
某些物质在分子内也可形成氢键，例如当苯酚在邻位上有—CHO、—COOH、—OH和—NO2时，可形成分子内的氢键，组成“螯合环”的特殊结构。
物质的熔、沸点将降低。
一、分子间作用力
2、氢键对物质性质的影响
(1)氢键对物质熔、沸点的影响
VA~VIA族元素的氢化物中，NH3、H2O和HF的熔沸点比同主族相邻元素氢化物的熔、沸点高，这种反常现象是由于它们各自的分子间形成了氢键。
名称 相对分子质量 沸点/℃
甲醇 32 65
乙烷 30 -89
乙醇 46 78
丙烷 44 -42
正丙醇 60 97
正丁烷 58 -0.5
资料卡片
氢键的牢固程度也可以用键能来表示，指断开单位物质的量的H···Y键所需要的能量。
水的熔点(℃) 水的沸点(℃) 水在0 ℃时密度(g/ml) 水在4 ℃时密度(g/ml)
0.00 100.00 0.9998 1.0000
冰的密度比液体水小？
常温下液态水中除了含有简单H2O外，还含有通过氢键联系在一起的缔合分子(H2O)2、(H2O)3……(H2O)n等。一个水分子的氧原子与另一个水分子的氢原子沿该氧原子的一个sp3杂化轨道的方向形成氢键，因此当所有H2O全部缔合——结冰后，所有的H2O按一定的方向全部形成了氢键，成为晶体，因此在冰的结构中形成许多空隙，体积膨胀，密度减小。故冰的体积大于等质量的水的体积，冰的密度小于水的密度。
(2)氢键对物质密度的影响
一、分子间作用力
2、氢键对物质性质的影响
溶质分子与溶剂分子间能形成氢键，则能大大提高溶质的溶解度。如HF、NH3、低级醇、醛、酮等分子都与水分子形成氢键，均可溶于水。
(3)氢键对物质溶解度的影响
2、氢键对物质性质的影响
一、分子间作用力
作用力类型 范德华力 氢键 共价键
作用微粒 分子 H与N、O、F 原子
强度比较 共价键＞氢键＞范德华力
影响因素 组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大 形成氢键元素的电负性 原子半径
对性质 的影响 影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质 分子间氢键使熔、沸点升高，溶解度增大 键能越大，稳定性越强（主要影响化学性质）
归纳小结
高考链接
[2021全国甲卷] 甲醇的沸点(64.7℃)介于水(100℃)和甲硫醇(CH3SH，7.6℃)之间，其原因是 。
[2021全国乙卷] NH3的沸点比PH3的 ，原因是 。
[2021山东卷] OF2的熔沸点 (填“高于”或“低于”)Cl2O，原因是
。
[2021广东卷] H2S、CH4、H2O 的沸点由高到低顺序为 。
甲硫醇不能形成分子间氢键，而水和甲醇可形成分子间氢键，且水比甲醇的氢键多。
高
NH3分子间有氢键
低于
二者组成和结构相似，Cl2O相对分子质量更大，范德华力大，熔沸点更高。
H2O>H2S>CH4
1.[2020·浙江7月选考，26(3)]常温下，在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷，原因是_______________________________________________。
乙醇与水形成分子间氢键而氯乙烷不能与水形成氢键
2.[2020·浙江1月选考，26(3)]在常压下，甲醇的沸点(65 ℃)比甲醛的沸点(－19 ℃)高。主要原因是 ___________________。
甲醇分子间存在氢键
高考链接
3.[2018·全国卷Ⅱ，35(3)]如图为S8的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为________________________________。
S8相对分子质量大，分子间范德华力强
4.[2017·全国卷Ⅲ，35(3)]在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)中，所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为 _______________________，原因是________________________________________________________________________________________________________________。
H2O>CH3OH>CO2>H2
H2O与CH3OH均为极性分子，水分子间含氢键比甲醇中多；CO2与H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力较大
高考链接
5.[2019·全国卷Ⅱ，35(1)]元素As与N同族。预测As的氢化物分子的空间结构为__________，其沸点比NH3的____(填“高”或“低”)，其判断理由是___________________。
6.[2019·全国卷Ⅲ，35(3)节选]苯胺与甲苯( ) 的相对分子质量相近，但苯胺的熔点(－5.9 ℃)、沸点(184.4 ℃)分别高于甲苯的熔点(－95.0 ℃)、沸点(110.6 ℃)，原因是 ______________________。
三角锥形
低
NH3分子间存在氢键
苯胺分子之间存在氢键
高考链接
壁虎为什么能在天花板土爬行自如？这曾是一个困扰科学家一百多年的谜。用电子显微镜可观察到，壁虎的四足覆盖着几十万条纤细的由角蛋白构成的纳米级尺寸的毛。壁虎的足有多大吸力？实验证明，如果在一个分币的面积土布满100万条壁虎足的细毛，可以吊起20kg重的物体。近年来，有人用计算机模拟，证明壁虎的足与墙体之间的作用力在本质上是它的细毛与墙体之间的范德华力。
壁虎与范德华力
第二章 分子结构与性质
Autumn
第三节 分子结构与物质的性质
第3课时 分子间的作用力
一、分子间作用力
气体在加压或降温时为什么会变为液体、固体？
固态水
气态水
液态水
冰雪融化成水，需要吸热；把水变成水蒸气仍然需要吸热。这说明水分子之间存在着相互作用力。
一、分子间作用力
1、范德华力
范德华是最早研究分子间普遍存在作用力的科学家，因而把这类分子间作用力称为范德华力。
J.D.Van der Waals,1837-1923
分子间的力
分子间作用力（范德华力）
比较强的分子间作用力（氢键）
范德华力只存在于由分子构成的单质和化合物，包括单原子分子，只有分子充分接近（300-500pm）时才能相互作用。
一、分子间作用力
1、范德华力
范德华力/kJ·mol 1
分子
Ar CO HI HBr HCl
8.50
8.75
26.00
23.11
21.14
共价键键能/kJ·mol 1
无
745
298.7
366
431.8
【思考与讨论】对比下表，你对范德华力的大小有怎样的认识？
结论1、范德华力不是化学键，是一种分子间的力范德华力很弱，比化学键的键能小1～2个数量级。
结论2、分子的极性越大，范德华力越大。
结论3、组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大。
一、分子间作用力
1、范德华力
表2 8 卤素单质的熔点和沸点
单质
F2
Cl2
Br2
I2
熔点/℃
219.6
101
7.2
113.5
沸点/℃
188.1
34.6
58.78
184.4
怎样解释卤素单质从F2~I2的熔点和沸点越来越高？
组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大，熔沸点越高。
键能大小影响分子的热稳定性，范德华力的大小影响物质的熔、沸点。
一、分子间作用力
思考：HF、H2O、NH3的沸点为什么反常？
分子之间存在特别强的相互作用→氢键
思考：什么样的原子间可形成氢键？
N、O、F→电负性大
2、氢键
一、分子间作用力
2、氢键
在水分子的O-H中，共用电子对强烈的偏向O，使得H几乎成为“裸露”的质子，其显正电性，它能与另一个水分子中相对显负电性的O的孤电子对产生静电作用，这种静电作用就是氢键。
- - -
电负性大，半径小
（1）定义：它是由已经与电负性很大的原子(如N、F、O)形成共价键的氢原子（如水分子中的氢）与另一分子中电负性很大的原子（如水分子中的氧）之间的作用力。
一、分子间作用力
2、氢键
（2）氢键的本质：是静电吸引作用，不是化学键，而是特色的分子间作用力，其键能比化学键弱，比范德华力强。
（3）表示： 氢键通常用X—H…Y —表示，“—”表示共价键，“…”表示形成的氢键（X、Y为N、O、F），X、Y可以相同，也可以不同 。
类型 范德华力 氢键 化学键
强度（kJ/mol） 一般是2~20 一般不超过40 一般是100~600
一、分子间作用力
2、氢键
（4）特征：
方向性(X－H…Y尽可能在同一条直线上，使排斥作用最小，体系能量最低)
饱和性(一个X－H只能和一个Y原子结合)
一、分子间作用力
2、氢键
思考讨论：实验证实，氢键不仅存在于分子之间，也存在于分子内。观察以下两种氢键，推测这两种物质的熔沸点高低。
分子内氢键
邻羟基苯甲醛
分子间氢键
对羟基苯甲醛
结论：(1)分子内存在氢键时，物质的熔、沸点将下降。
(2)分子间存在氢键时，物质的熔、沸点将升高。
一、分子间作用力
2、氢键
（5）分类
类型 存在 影响
分子间氢键
分子内氢键
普遍存在于已经与N、O、F形成共价键的氢原子与另外的N、O、F原子之间。如HF、H2O、NH3 相互之间，C2H5OH、CH3COOH、H2O相互之间。
物质的熔、沸点将升高。
某些物质在分子内也可形成氢键，例如当苯酚在邻位上有—CHO、—COOH、—OH和—NO2时，可形成分子内的氢键，组成“螯合环”的特殊结构。
物质的熔、沸点将降低。
一、分子间作用力
2、氢键对物质性质的影响
(1)氢键对物质熔、沸点的影响
VA~VIA族元素的氢化物中，NH3、H2O和HF的熔沸点比同主族相邻元素氢化物的熔、沸点高，这种反常现象是由于它们各自的分子间形成了氢键。
名称 相对分子质量 沸点/℃
甲醇 32 65
乙烷 30 -89
乙醇 46 78
丙烷 44 -42
正丙醇 60 97
正丁烷 58 -0.5
资料卡片
氢键的牢固程度也可以用键能来表示，指断开单位物质的量的H···Y键所需要的能量。
水的熔点(℃) 水的沸点(℃) 水在0 ℃时密度(g/ml) 水在4 ℃时密度(g/ml)
0.00 100.00 0.9998 1.0000
冰的密度比液体水小？
常温下液态水中除了含有简单H2O外，还含有通过氢键联系在一起的缔合分子(H2O)2、(H2O)3……(H2O)n等。一个水分子的氧原子与另一个水分子的氢原子沿该氧原子的一个sp3杂化轨道的方向形成氢键，因此当所有H2O全部缔合——结冰后，所有的H2O按一定的方向全部形成了氢键，成为晶体，因此在冰的结构中形成许多空隙，体积膨胀，密度减小。故冰的体积大于等质量的水的体积，冰的密度小于水的密度。
(2)氢键对物质密度的影响
一、分子间作用力
2、氢键对物质性质的影响
溶质分子与溶剂分子间能形成氢键，则能大大提高溶质的溶解度。如HF、NH3、低级醇、醛、酮等分子都与水分子形成氢键，均可溶于水。
(3)氢键对物质溶解度的影响
2、氢键对物质性质的影响
一、分子间作用力
作用力类型 范德华力 氢键 共价键
作用微粒 分子 H与N、O、F 原子
强度比较 共价键＞氢键＞范德华力
影响因素 组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大 形成氢键元素的电负性 原子半径
对性质 的影响 影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质 分子间氢键使熔、沸点升高，溶解度增大 键能越大，稳定性越强（主要影响化学性质）
归纳小结
高考链接
[2021全国甲卷] 甲醇的沸点(64.7℃)介于水(100℃)和甲硫醇(CH3SH，7.6℃)之间，其原因是 。
[2021全国乙卷] NH3的沸点比PH3的 ，原因是 。
[2021山东卷] OF2的熔沸点 (填“高于”或“低于”)Cl2O，原因是
。
[2021广东卷] H2S、CH4、H2O 的沸点由高到低顺序为 。
甲硫醇不能形成分子间氢键，而水和甲醇可形成分子间氢键，且水比甲醇的氢键多。
高
NH3分子间有氢键
低于
二者组成和结构相似，Cl2O相对分子质量更大，范德华力大，熔沸点更高。
H2O>H2S>CH4
1.[2020·浙江7月选考，26(3)]常温下，在水中的溶解度乙醇大于氯乙烷，原因是_______________________________________________。
乙醇与水形成分子间氢键而氯乙烷不能与水形成氢键
2.[2020·浙江1月选考，26(3)]在常压下，甲醇的沸点(65 ℃)比甲醛的沸点(－19 ℃)高。主要原因是 ___________________。
甲醇分子间存在氢键
高考链接
3.[2018·全国卷Ⅱ，35(3)]如图为S8的结构，其熔点和沸点要比二氧化硫的熔点和沸点高很多，主要原因为________________________________。
S8相对分子质量大，分子间范德华力强
4.[2017·全国卷Ⅲ，35(3)]在CO2低压合成甲醇反应(CO2＋3H2===CH3OH＋H2O)中，所涉及的4种物质中，沸点从高到低的顺序为 _______________________，原因是________________________________________________________________________________________________________________。
H2O>CH3OH>CO2>H2
H2O与CH3OH均为极性分子，水分子间含氢键比甲醇中多；CO2与H2均为非极性分子，CO2相对分子质量较大，范德华力较大
高考链接
5.[2019·全国卷Ⅱ，35(1)]元素As与N同族。预测As的氢化物分子的空间结构为__________，其沸点比NH3的____(填“高”或“低”)，其判断理由是___________________。
6.[2019·全国卷Ⅲ，35(3)节选]苯胺与甲苯( ) 的相对分子质量相近，但苯胺的熔点(－5.9 ℃)、沸点(184.4 ℃)分别高于甲苯的熔点(－95.0 ℃)、沸点(110.6 ℃)，原因是 ______________________。
三角锥形
低
NH3分子间存在氢键
苯胺分子之间存在氢键
高考链接
壁虎为什么能在天花板土爬行自如？这曾是一个困扰科学家一百多年的谜。用电子显微镜可观察到，壁虎的四足覆盖着几十万条纤细的由角蛋白构成的纳米级尺寸的毛。壁虎的足有多大吸力？实验证明，如果在一个分币的面积土布满100万条壁虎足的细毛，可以吊起20kg重的物体。近年来，有人用计算机模拟，证明壁虎的足与墙体之间的作用力在本质上是它的细毛与墙体之间的范德华力。
壁虎与范德华力