2.4 分子间作用力 课件 (共25张PPT)2024-2025学年高二化学鲁科版（2019）选择性必修2
文档属性
| 名称 | 2.4 分子间作用力 课件 (共25张PPT)2024-2025学年高二化学鲁科版（2019）选择性必修2 |  | |
| 格式 | pptx | ||
| 文件大小 | 1.3MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 鲁科版（2019） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2024-12-29 03:04:32 | ||
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文档简介
(共25张PPT)
分子间作用力
1、通过对水的三态变化和通电分解后的实质的分析，认识到分子间作用力的存在;
2、通过不同物质分子间的比较，初步建立对范德华力的理解;
3、通过比较水和硫化氢沸点的大小，引出氢键，探究氢键的形成条件。
水的三态变化
电解水
思考：这两个过程分别发生什么变化？有什么相似之处呢？
物理变化
（H2O之间存在着相互作用）
化学变化
（H2O内H、O存在着相互作用）
H2O(l)
100℃
H2O(g)
2000℃
H2(g)+O2(g)
结论：H2O内H和O之间的相互作用远大于H2O之间的作用。
分子间作用力
共价键
一类弱的相互作用
最常见的分子间作用力：范德华力和氢键
一、范德华力与物质性质
1.概念：分子间普遍存在的一种相互作用力，它使许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。
2.特点：比化学键的键能小得多。
3.实质：电性作用。
4.特征：没有饱和性和方向性
分子 HCl HBr HI CO Ar
范德华力（kJ/mol） 21.14 23.11 26.0 8.75 8.50
共价键键能（kJ/mol） 431.8 366 298 745 无
离子化合物中不存在范德华力
观察下列物质熔沸点变化，思考范德华力与相对分子质量的关系
分子组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越强，物质熔、沸点越高。
卤族元素单质熔沸点的递变规律？
CO和N2的相对分子质量相同，但两者熔沸点不同，原因是什么？
CO为极性分子
N2为非极性分子
5.影响范德华力的因素
①结构和组成相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越强。
②分子的极性越大，范德华力越强。
熔点℃ 沸点℃ 溶解度 25℃ 分子离解能
kJ/mol
CO -205.05 -191.5 2.3ml 1075
N2 -210.00 -195.8 1.6ml 946
根据下表，解释卤素单质从F2~I2的熔点和沸点越来越高？
单质 相对分子质量 熔点/℃ 沸点/℃
F2 38 －219.6 －188.1
Cl2 71 －101 －34.6
Br2 160 －7.2 58.78
I2 254 113.5 184.4
相对分子质量从F2~I2逐渐增大，且它们均为非极性分子，因此卤素单质分子间的范德华力从F2~I2逐渐增大。
熔化或沸腾过程中分子距离增大，分子间的范德华力被破坏。范德华力越强，破坏所需的条件就更为剧烈，所需外界提供的能量就越多。
因此微观上分子间的范德华力越强，宏观上物质表现为在更高的温度下才发生熔化和沸腾，物质拥有更高的熔点、沸点。
6.范德华力对物质性质的影响
范德华力主要影响物质的熔、沸点等物理性质。范德华力越大，物质的熔、沸点越高。如熔、沸点：F2＜Cl2＜Br2＜I2；CF4＜CCl4＜CBr4＜Cl4；对二甲苯＜间二甲苯＜邻二甲苯；N2＜CO。
注意：范德华力主要影响物质的物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质。
比较H2O、H2S、H2Se、H2Te中范德华力的强弱、熔沸点的高低
按照范德华力的大小比较，水的沸点应该低于硫化氢的沸点，但事实却相反。
说明水分子中除了范德华力之外还有另一种作用力
O-H中共用电子对强烈偏向O
H带部分正电性
能与另一个水分子中显负电性的
O的孤电子对产生静电作用
二、氢键与物质性质
氢键：
当氢原子与电负性大的原子X以共价键结合时，氢原子与另一个电负性大的原子Y之间的静电作用。
氢键是一种静电作用，氢键产生具有一定的轨道重叠，所以具有方向性和饱和性。
本质：
氢键：
表示形式：
X—H···Y
“—”表示共价键，“···”表示形成的氢键
形成条件：
在X—H···Y中，氢原子两边的X原子和Y原子所属元素通常具有较大的电负性和较小的原子半径
电负性最大的四种元素分别是：F 4.0；O 3.5； N 3.0；Cl 3.0。
氢键普遍存在于已经与N、O、F等电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另外的N、O、F等电负性很大的原子之间。
F—H---F
O—H--- O
N—H--- N
氢键作用能(kJ/mol)
28.1
18.8
20.9
共价键键能(kJ/mol)
568
462.8
390.8
作用力：化学键＞氢键＞范德华力
邻羟基苯甲醛和对羟基苯甲醛的熔点和沸点如下表所示，二者的熔点、沸点为何不同？请解释原因。
分子名称 熔点/℃ 沸点/℃
邻羟基苯甲醛 2 196.5
对羟基苯甲醛 115 246.6
邻羟基苯甲醛
对羟基苯甲醛
邻羟基苯甲醛和对羟基苯甲醛的熔点和沸点如下表所示，二者的熔点、沸点为何不同？请解释原因。
邻羟基苯甲醛形成了分子内氢键；对羟基苯甲醛形成了分子间氢键。
邻羟基苯甲醛形成了分子内氢键，在其熔化、汽化时，分子间距离的变化不会导致分子内氢键的破坏，故只需克服范德华力。
对羟基苯甲醛形成了分子间氢键，在其熔化、汽化时，分子间距离的变化需同时破坏分子间的氢键和克服范德华力。
二者分子量相同，极性略有差异，故范德华力基本相同。氢键比范德华力更强，故对羟基苯甲醛的熔点、沸点均明显高于邻羟基苯甲醛。
NH3在水中溶解度极大，而与N同主族的P的氢化物PH3在水中溶解度与NH3有显著差别。
从氢键作用角度考虑，NH3与H2O分子间能形成氢键，既可以有N-H···O的氢键，也可以有O-H···N的氢键。P元素的电负性较小，不满足形成氢键的条件。因此二者虽然都为极性分子，但溶解度仍有较大差别。
结论：溶质与溶剂分子间存在氢键能大大增加溶质的溶解度。
2.氢键对物质性质的影响：
①氢键对物质熔、沸点的影响
分子间存在氢键时，物质在熔化或汽化时，除需破坏范德华力外，还需破坏分子间氢键，消耗更多的能量，所以存在分子间氢键的物质一般具有较高的熔点和沸点。
②氢键对物质溶解度的影响
如果溶质与溶剂之间能形成氢键，则溶质的溶解度增大。
DNA分子有两条链，链内原子之间以很强的共价键结合，链之间则是通过两条链上的碱基以氢键相互作用维系在一起，许许多多的氢键将两条链连成独特的双螺旋结构，这是遗传基因复制机理的化学基础。
DNA双螺旋结构中的氢键
水分子之间存在着氢键，使水的沸点比硫化氢的沸点高139 ℃，导致在通常状况下水为液态，地球上因此有了生命。冰中的水分子之间最大限度地形成氢键。每个水分子的两对孤电子对和两个氢原子沿着四个sp3杂化轨道的方向分别与相邻水分子形成氢键，因此每个水分子只能与周围四个水分子接触。水分子之间形成的孔穴造成冰晶体的微观空间存在空隙，反映在宏观性质上就是冰的密度比水的密度小。正是由于冰的这一独特结构，才使冰可以浮在水面上，从而使水中生物在寒冷的冬季得以在冰层下的水中存活。
为什么水呈现独特的物理性质
1. DNA分子的两条链之间通过氢键结合。DNA分子复制前首先将双链解开，则DNA分子将双链解开的过程可视为（ ）
A.化学变化
B.物理变化
C.既有物理变化又有化学变化
D.化学键破坏的过程
B
2. 下列关于氢键的说法正确的是（ ）
A. 由于氢键的作用，使NH3、H2O、HF的沸点反常，且沸点高低顺序为HF > H2O > NH3
B. 氢键只能存在于分子间，不能存在于分子内
C. 没有氢键就没有生命
D. 相同量的水在气态、液态和固态时均有氢键，且氢键的数目依次增多
C
3.下列物质性质的变化规律与分子间作用力无关的是( )
A.CCI4、CBr4、CCl4、CF4的熔、沸点逐渐降低
B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
C.CO的熔、沸点比N2的高
D.CH4、CH3—CH3、CH3—CH2—CH3的沸点逐渐升高
B
分子间作用力
1、通过对水的三态变化和通电分解后的实质的分析，认识到分子间作用力的存在;
2、通过不同物质分子间的比较，初步建立对范德华力的理解;
3、通过比较水和硫化氢沸点的大小，引出氢键，探究氢键的形成条件。
水的三态变化
电解水
思考：这两个过程分别发生什么变化？有什么相似之处呢？
物理变化
（H2O之间存在着相互作用）
化学变化
（H2O内H、O存在着相互作用）
H2O(l)
100℃
H2O(g)
2000℃
H2(g)+O2(g)
结论：H2O内H和O之间的相互作用远大于H2O之间的作用。
分子间作用力
共价键
一类弱的相互作用
最常见的分子间作用力：范德华力和氢键
一、范德华力与物质性质
1.概念：分子间普遍存在的一种相互作用力，它使许多物质能以一定的凝聚态(固态和液态)存在。
2.特点：比化学键的键能小得多。
3.实质：电性作用。
4.特征：没有饱和性和方向性
分子 HCl HBr HI CO Ar
范德华力（kJ/mol） 21.14 23.11 26.0 8.75 8.50
共价键键能（kJ/mol） 431.8 366 298 745 无
离子化合物中不存在范德华力
观察下列物质熔沸点变化，思考范德华力与相对分子质量的关系
分子组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越强，物质熔、沸点越高。
卤族元素单质熔沸点的递变规律？
CO和N2的相对分子质量相同，但两者熔沸点不同，原因是什么？
CO为极性分子
N2为非极性分子
5.影响范德华力的因素
①结构和组成相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越强。
②分子的极性越大，范德华力越强。
熔点℃ 沸点℃ 溶解度 25℃ 分子离解能
kJ/mol
CO -205.05 -191.5 2.3ml 1075
N2 -210.00 -195.8 1.6ml 946
根据下表，解释卤素单质从F2~I2的熔点和沸点越来越高？
单质 相对分子质量 熔点/℃ 沸点/℃
F2 38 －219.6 －188.1
Cl2 71 －101 －34.6
Br2 160 －7.2 58.78
I2 254 113.5 184.4
相对分子质量从F2~I2逐渐增大，且它们均为非极性分子，因此卤素单质分子间的范德华力从F2~I2逐渐增大。
熔化或沸腾过程中分子距离增大，分子间的范德华力被破坏。范德华力越强，破坏所需的条件就更为剧烈，所需外界提供的能量就越多。
因此微观上分子间的范德华力越强，宏观上物质表现为在更高的温度下才发生熔化和沸腾，物质拥有更高的熔点、沸点。
6.范德华力对物质性质的影响
范德华力主要影响物质的熔、沸点等物理性质。范德华力越大，物质的熔、沸点越高。如熔、沸点：F2＜Cl2＜Br2＜I2；CF4＜CCl4＜CBr4＜Cl4；对二甲苯＜间二甲苯＜邻二甲苯；N2＜CO。
注意：范德华力主要影响物质的物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质。
比较H2O、H2S、H2Se、H2Te中范德华力的强弱、熔沸点的高低
按照范德华力的大小比较，水的沸点应该低于硫化氢的沸点，但事实却相反。
说明水分子中除了范德华力之外还有另一种作用力
O-H中共用电子对强烈偏向O
H带部分正电性
能与另一个水分子中显负电性的
O的孤电子对产生静电作用
二、氢键与物质性质
氢键：
当氢原子与电负性大的原子X以共价键结合时，氢原子与另一个电负性大的原子Y之间的静电作用。
氢键是一种静电作用，氢键产生具有一定的轨道重叠，所以具有方向性和饱和性。
本质：
氢键：
表示形式：
X—H···Y
“—”表示共价键，“···”表示形成的氢键
形成条件：
在X—H···Y中，氢原子两边的X原子和Y原子所属元素通常具有较大的电负性和较小的原子半径
电负性最大的四种元素分别是：F 4.0；O 3.5； N 3.0；Cl 3.0。
氢键普遍存在于已经与N、O、F等电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另外的N、O、F等电负性很大的原子之间。
F—H---F
O—H--- O
N—H--- N
氢键作用能(kJ/mol)
28.1
18.8
20.9
共价键键能(kJ/mol)
568
462.8
390.8
作用力：化学键＞氢键＞范德华力
邻羟基苯甲醛和对羟基苯甲醛的熔点和沸点如下表所示，二者的熔点、沸点为何不同？请解释原因。
分子名称 熔点/℃ 沸点/℃
邻羟基苯甲醛 2 196.5
对羟基苯甲醛 115 246.6
邻羟基苯甲醛
对羟基苯甲醛
邻羟基苯甲醛和对羟基苯甲醛的熔点和沸点如下表所示，二者的熔点、沸点为何不同？请解释原因。
邻羟基苯甲醛形成了分子内氢键；对羟基苯甲醛形成了分子间氢键。
邻羟基苯甲醛形成了分子内氢键，在其熔化、汽化时，分子间距离的变化不会导致分子内氢键的破坏，故只需克服范德华力。
对羟基苯甲醛形成了分子间氢键，在其熔化、汽化时，分子间距离的变化需同时破坏分子间的氢键和克服范德华力。
二者分子量相同，极性略有差异，故范德华力基本相同。氢键比范德华力更强，故对羟基苯甲醛的熔点、沸点均明显高于邻羟基苯甲醛。
NH3在水中溶解度极大，而与N同主族的P的氢化物PH3在水中溶解度与NH3有显著差别。
从氢键作用角度考虑，NH3与H2O分子间能形成氢键，既可以有N-H···O的氢键，也可以有O-H···N的氢键。P元素的电负性较小，不满足形成氢键的条件。因此二者虽然都为极性分子，但溶解度仍有较大差别。
结论：溶质与溶剂分子间存在氢键能大大增加溶质的溶解度。
2.氢键对物质性质的影响：
①氢键对物质熔、沸点的影响
分子间存在氢键时，物质在熔化或汽化时，除需破坏范德华力外，还需破坏分子间氢键，消耗更多的能量，所以存在分子间氢键的物质一般具有较高的熔点和沸点。
②氢键对物质溶解度的影响
如果溶质与溶剂之间能形成氢键，则溶质的溶解度增大。
DNA分子有两条链，链内原子之间以很强的共价键结合，链之间则是通过两条链上的碱基以氢键相互作用维系在一起，许许多多的氢键将两条链连成独特的双螺旋结构，这是遗传基因复制机理的化学基础。
DNA双螺旋结构中的氢键
水分子之间存在着氢键，使水的沸点比硫化氢的沸点高139 ℃，导致在通常状况下水为液态，地球上因此有了生命。冰中的水分子之间最大限度地形成氢键。每个水分子的两对孤电子对和两个氢原子沿着四个sp3杂化轨道的方向分别与相邻水分子形成氢键，因此每个水分子只能与周围四个水分子接触。水分子之间形成的孔穴造成冰晶体的微观空间存在空隙，反映在宏观性质上就是冰的密度比水的密度小。正是由于冰的这一独特结构，才使冰可以浮在水面上，从而使水中生物在寒冷的冬季得以在冰层下的水中存活。
为什么水呈现独特的物理性质
1. DNA分子的两条链之间通过氢键结合。DNA分子复制前首先将双链解开，则DNA分子将双链解开的过程可视为（ ）
A.化学变化
B.物理变化
C.既有物理变化又有化学变化
D.化学键破坏的过程
B
2. 下列关于氢键的说法正确的是（ ）
A. 由于氢键的作用，使NH3、H2O、HF的沸点反常，且沸点高低顺序为HF > H2O > NH3
B. 氢键只能存在于分子间，不能存在于分子内
C. 没有氢键就没有生命
D. 相同量的水在气态、液态和固态时均有氢键，且氢键的数目依次增多
C
3.下列物质性质的变化规律与分子间作用力无关的是( )
A.CCI4、CBr4、CCl4、CF4的熔、沸点逐渐降低
B.HF、HCl、HBr、HI的热稳定性依次减弱
C.CO的熔、沸点比N2的高
D.CH4、CH3—CH3、CH3—CH2—CH3的沸点逐渐升高
B