第05講分子性質、分子間作用力與物質性質第05講分子性質、分子間作用力與物質性質易混易錯聚焦易混易錯聚焦一、聚焦范德華力、氫鍵和化學鍵的比較的易混易錯點(1)氫鍵屬于分子間作用力，不屬于化學鍵。(2)氫鍵存在則必然存在范德華力，但是存在范德華力的不一定有氫鍵存在。(3)分子間作用力(范德華力和氫鍵)影響物質的物理性質，而化學鍵決定分子的穩定性。(4)分子間作用力存在于分子之間，而氫鍵只存在于電負性較大的N、O、F三種元素與氫元素之間，而化學鍵是存在于相鄰原子或離子間的強烈相互作用。二、聚焦分子結構與性質的易混易錯點(1)誤認為分子的穩定性與分子間的作用力和氫鍵有關，其實分子的穩定性與共價鍵的強弱有關。(2)誤認為組成相似的分子，中心原子的雜化類型相同，關鍵是要看其σ鍵和孤電子對數是否相同。如BCl3中B原子為sp2雜化，NCl3中N原子為sp3雜化。(3)誤認為只要含有氫鍵，物質的熔、沸點就高，其實不一定，分子間的氫鍵會使物質的熔、沸點升高，而分子內的氫鍵一般會使物質的熔、沸點降低。三、聚焦范德華力的易混易錯點(1)范德華力只影響物質的物理性質。(2)分子間充分接近時才產生范德華力。(3)范德華力也是一種電性作用(實質)。(4)范德華力只存在于由共價鍵形成的多數共價化合物和絕大多數非金屬單質分子及稀有氣體分子之間。(5)范德華力的作用范圍很小，即分子充分接近(如固體和液體)時才有相互間的作用力。四、聚焦相似相溶的易混易錯點(1)“相似相溶”原理是從分子結構的角度，通過對實驗的觀察和研究而得出的關于物質溶解性的經驗規律，也會有不符合此規律的例外情況。如CO、NO等極性分子均難溶于水。(2)“相似相溶”原理可以解釋一些物質在某些溶劑中溶解的情況。氫鍵影響物質的溶解性。如果溶質與溶劑之間能形成氫鍵，則溶解度增大，且氫鍵作用力越大，溶解性越好。如NH3極易溶于水、C2H5OH與水能以任意比混溶，上述事實分別與NH3和H2O分子間、C2H5OH和H2O分子間形成氫鍵密切相關。五、聚焦含氧酸酸性的易混易錯點一般來說，含氧酸顯酸性的原因有兩種類型：一是酸分子中的羥基(－OH)電離出H＋，如次氯酸(HClO)：HClOH＋＋ClO－；二是酸分子自身不能電離出H＋，但酸分子中的中心原子具有空軌道，能接受OH－中氧原子的孤電子對而加合一個OH－，使得水分子釋放出H＋而顯酸性，如硼酸(H3BO3)：。(1)酸(HO)mROn的酸性強弱與m的大小無關。(2)含氧酸在水中電離出的H＋來源于酸分子中的－OH原子團，與中心原子相連的氫原子不能電離成H＋。(3)碳酸(H2CO3)為弱酸的原因：碳酸[(HO)2CO]中非羥基氧的個數為1，理論上應是一個酸性與亞硝酸[(HO)NO]和磷酸[(HO)3PO]相近的中強酸，然而事實上通常認為它是弱酸，這是由于溶于水的二氧化碳分子中只有極少量與水結合成碳酸。(4)結構相似的含氧酸酸性強弱判斷方法：酸分子中中心原子的原子半徑越小，電負性越大，其相應酸的酸性越強，如酸性HClO3>HBrO3>HIO3。(5)常見無機無氧酸酸性的強弱關系為：HI>HBr>HCl>HF>H2S，其中HF、H2S為弱酸。六、聚焦分子熔、沸點的易混易錯點1．組成和結構相似的分子，相對分子質量越大，范德華力越大，物質的熔、沸點就越高，如熔、沸點：CF4<CCl4<CBr4<CI4。2．組成相似且相對分子質量相近的物質，分子極性越大(電荷分布越不均勻)，其熔、沸點就越高，如熔、沸點：CO>N2。3．在同分異構體中，一般來說，支鏈數越多，熔、沸點就越低，如沸點：正戊烷>異戊烷>新戊烷。易錯易錯典例分析易錯典例1易錯典例11．下列關于范德華力的敘述正確的是(深度解析)A．是一種較弱的化學鍵 B．分子間存在的強于化學鍵的相互作用C．直接影響所有物質的熔、沸點 D．稀有氣體的分子間存在范德華力易錯典例易錯典例22．關于氫鍵，下列說法中正確的是A．氫鍵比范德華力強，所以它屬于化學鍵B．分子間形成的氫鍵使物質的熔點和沸點升高C．含氫原子的物質之間均可形成氫鍵D．H2O是一種非常穩定的化合物，這是由于水分子間存在氫鍵舉一反三1j舉一反三1jYFs3．下列敘述中正確的是A．NH3、CO、CO2都是極性分子B．CH4、CCl4都是含有極性鍵的非極性分子C．HF、HCl、HBr、HI的穩定性依次增強D．CS2、H2O、C2H2都是直線形分子舉一反三舉一反三2jYFs4．下列現象與氫鍵有關的是①HF的熔、沸點比HCl的高②小分子的醇、羧酸可以和水以任意比互溶③冰的密度比液態水的密度小④HF、NH3都極易溶于水⑤水分子高溫下也很穩定A．①②③④⑤ B．②③④⑤ C．①②③⑤ D．①②③④舉一反三舉一反三3jYFs5．下列說法正確的是A．HF、HCl、HBr、HI的熔、沸點依次升高 B．CH4、CCl4都是含有極性鍵的非極性分子C．CS2、H2S、C2H2都是直線形分子 D．在水中的溶解性：戊醇＞乙二醇＞乙醇易混易錯剖析易混易錯剖析1．Cl2、Br2、I2均為第ⅦA族元素的單質，其組成和化學性質相似，但常溫下狀態分別為氣、液、固，其原因是什么？【細剖精析】Cl2、Br2、I2的組成和結構相似，由于相對分子質量逐漸增大，所以范德華力逐漸增大，故熔、沸點升高，常溫下狀態依次為氣態、液態、固態。2．CO2和CS2結構和組成相似，為什么常溫下CO2是氣體、CS2是液體？【細剖精析】因為CS2比CO2相對分子質量大，所以分子間范德華力也大，使CS2沸點升高，常溫下呈液態。3．為什么水結成冰之后體積膨脹？【細剖精析】在水蒸氣中水以單個的H2O分子形式存在；在液態水中，經常是幾個水分子通過氫鍵結合起來，形成(H2O)n(如上圖)；在固態水(冰)中，水分子大范圍地存在氫鍵，形成相當疏松的晶體，從而在結構中有許多空隙，造成體積膨脹，密度減小，因此冰能浮在水面上。4．為什么水在4℃時密度最大？【細剖精析】隨溫度升高，同時發生兩種相反的過程：一方面是冰晶結構小集體受熱不斷崩潰，締合分子減少；另一方面是水分子間距因熱運動不斷增大。0～4℃間，前者占主導優勢；4℃以上，后者占主導優勢；4℃時，兩者互不相讓，導致水的密度最大。5．為什么NH3極易溶于水，而CH4難溶于水？【細剖精析】NH3是極性分子，CH4為非極性分子，而水是極性分子，根據“相似相溶”規律，NH3易溶于水，而CH4不易溶于水。并且NH3與H2O分子之間還可以形成氫鍵，使得NH3更易溶于水。6．有機溶劑都是非極性溶劑嗎？舉例說明。【細剖精析】不一定。有機溶劑大多數是非極性溶劑，如CCl4、苯等，但也有少數的極性溶劑，如酒精。7．如何理解手性分子，其有什么結構特點？【細剖精析】手性分子，是結構鏡像對稱而又不能完全重合的分子。由于一個碳原子在形成有機物分子時連接的四個原子或基團不同，它會形成兩種分子結構，這兩種分子具有相似的性質，但是從分子的組成形狀來看，它們依然是兩種分子。這種情形像是鏡子里和鏡子外的物體那樣，看上去互為對應，但由于是三維結構，它們不管怎樣旋轉都不會重合，就像人的左手和右手那樣，故稱這兩種分子具有手性，又叫手性分子。因此，這兩種分子互為同分異構體，這種形式的異構稱為手性異構。8．強酸溶液的酸性一定強于弱酸溶液的酸性嗎？【細剖精析】不一定。溶液的酸性取決于溶液中c(H＋)的大小，c(H＋)越大，溶液的酸性越強。9．H2O2常溫下是液體，沸點較高(150℃)其主要原因是什么？【細剖精析】H2O2分子之間存在氫鍵。10．SO3和O3的混合氣體經光解作用，可生成一種結構，如圖所示的物質，該物質中S原子采用哪種類型的雜化方式？該分子是否有極性？【細剖精析】由圖可知S形成了4個共價鍵，即含有4個價層電子對，所以硫原子的軌道雜化方式是sp3雜化；由于分子的空間結構不對稱，因此該分子是極性分子。11．為什么甲酸、乙酸、丙酸的酸性逐漸減弱？【細剖精析】烴基是推電子基團，烴基越長推電子效應越大，使羧基中的羥基的極性越小，羧酸的酸性越弱。所以，甲酸的酸性大于乙酸的，乙酸的酸性大于丙酸的……隨著烴基加長，酸性的差異越來越小。12．液態苯、汽油等發生汽化時，為何需要加熱？降低氯氣的溫度，為什么能使氯氣轉化為液態或固態？【細剖精析】液態苯、汽油等發生汽化是物理變化，需要吸收能量克服其分子間的相互作用力。降低氯氣的溫度時，氯氣分子的平均動能逐漸減小。隨著溫度降低，當分子靠自身的動能不足以克服分子間相互作用力時，分子就會凝聚在一起，形成液體或固體。13．通電情況下水的分解過程中化學鍵有哪些變化？【細剖精析】H2O中O—H斷裂，生成H原子和O原子；H原子間結合成H2分子，形成H—H；O原子間結合形成O2分子，形成O=O。14．冰融化成水的過程中是否存在化學鍵的變化？是否存在能量的變化？分子間作用力是否有變化？【細剖精析】沒有化學鍵的變化；存在能量的變化；分子間作用力有變化。冰融化成水的過程中存在氫鍵和范德華力的變化，故存在能量變化。15．常溫下CCl4是液體，CF4是氣體，CI4是固體，為什么？【細剖精析】CF4、CCl4、CI4分子均是正四面體結構，分子間不存在氫鍵，它們的分子間作用力隨相對分子質量的增大而增大。16．為什么同為雙原子分子的Cl2分子是非極性分子，而HCl分子是極性分子？【細剖精析】在Cl2分子中，共用電子對不偏向任何一方，Cl原子不顯電性，為非極性分子。在HCl分子中，Heq\o\al(·,×)eq\o(Cl,\s\up6(··),\s\do4(··))∶共用電子對偏向Cl原子，所以Cl原子一端相對地顯負電性，H原子一端相對地顯正電性，整個分子的電荷分布不均勻，所以為極性分子。17．從力學的角度分析：為什么CO2分子是非極性分子，而H2O分子是極性分子？【細剖精析】C=O鍵是極性鍵，但從分子總體而言CO2是直線形分子，兩個C=O鍵是對稱排列的，兩鍵的極性互相抵消(F合＝0)，所以整個分子沒有極性，電荷分布均勻，是非極性分子。O－H鍵是極性鍵，共用電子對偏向O原子，由于分子是折線形構型，兩個O－H鍵的極性不能抵消(F合≠0)，所以整個分子電荷分布不均勻，是極性分子。核心知識梳理核心知識梳理1．分子的極性與鍵的極性和分子空間結構的關系分子類型鍵的極性分子空間結構分子極性代表分子雙原子分子A2非極性鍵直線(對稱)非極性N2等AB極性鍵直線(不對稱)極性CO、HF等三原子分子AB2直線(對稱)非極性CO2、CS2、BeCl2等V形(不對稱)極性H2O、H2S、SO2等四原子分子AB3平面三角形(對稱)非極性BF3、BCl3、SO3等三角錐形極性NH3、PCl3、NF3等五原子分子AB4正四面體(對稱)非極性CH4、SiF4等ABnC4－n四面體形(不對稱)極性CH2Cl2等2．分子極性的判斷方法(1)只含有非極性鍵的雙原子分子或多原子分子大多是非極性分子。如O2、H2、P4、C60。(2)含有極性鍵的雙原子分子都是極性分子。如HCl、HF、HBr。(3)含有極性鍵的多原子分子，空間結構對稱的是非極性分子；空間結構不對稱的是極性分子。(4)判斷ABn型分子極性的經驗規律：①若中心原子A的化合價的絕對值等于該元素所在的主族序數，則為非極性分子；若不等，則為極性分子。②若中心原子有孤電子對，則為極性分子；若無孤電子對，則為非極性分子。如CS2、BF3、SO3、CH4為非極性分子；H2S、SO2、NH3、PCl3為極性分3．根據物質類別判斷化學鍵類型(1)離子化合物中一定有離子鍵，可能有共價鍵。由簡單離子構成的離子化合物中只有離子鍵，如MgO、NaCl等；由復雜離子(原子團)構成的離子化合物中既有離子鍵又有共價鍵，如(NH4)2SO4、KNO3、NaOH、Na2O2等。(2)共價化合物中只能有共價鍵，一定沒有離子鍵。這是因為共價化合物中原子間都是通過共用電子形成化學鍵，不存在帶電荷的陰、陽離子，如HCl、CO2、CH4等。(3)金屬單質中一般只存在金屬鍵。(4)非金屬單質(除稀有氣體外)一般只存在非極性鍵。4．常見物質中的化學鍵(1)只含有非極性共價鍵的物質：非金屬單質，如H2、O2、N2、金剛石、單晶硅、P4、S2、S4等。(2)只含有極性共價鍵的物質：一般是由不同種元素組成的共價化合物，如HX(X＝F、Cl、Br、I)、CO、NO、CS2、BF3等。(3)既含有極性共價鍵，又含有非極性共價鍵的物質：H2O2、CH3CH3、CH≡CH、等。(4)只含有離子鍵的物質：由活潑金屬元素與活潑非金屬元素形成的化合物，如CsCl、NaCl、Na2O、K2O等。(5)既含有離子鍵，又含有極性共價鍵的物質：Na2CO3、MgSO4等。(6)既含有離子鍵，又含有非極性共價鍵的物質：Na2O2、FeS2、CaC2等。(7)含有離子鍵、共價鍵、配位鍵的物質：銨鹽等。(8)既含有共價鍵，又含有配位鍵的離子：NHeq\o\al(＋,4)、H3O＋等。(9)不含化學鍵的物質：稀有氣體。5．范德華力與化學鍵的區別化學鍵范德華力存在分子內原子之間、陰陽離子之間、金屬陽離子和“自由電子”之間分子之間，且只有分子充分接近時才有范德華力強弱強烈(100～600kJ·mol－1)微弱(2～20kJ·mol－1)對物質性質的影響主要影響物質的化學性質主要影響物質的熔、沸點等物理性質6.分子間作用力、范德華力與氫鍵的區別(1)范德華力是分子間作用力的一種，不能把范德華力等同于分子間作用力。(2)氫鍵是一種特殊的分子間作用力，不屬于化學鍵。分子中存在電負性較大的元素，才可能形成氫鍵。(3)通常情況下，氫鍵比范德華力強。范德華力、氫鍵、化學鍵的比較范德華力氫鍵共價鍵概念物質分子之間普遍存在的一種作用力已經與電負性很強的原子形成共價鍵的氫原子與另一個電負性很強的原子之間的靜電作用原子間通過共用電子對所形成的相互作用作用粒子分子H與N、O、F原子特征無方向性和飽和性有方向性和飽和性有方向性和飽和性強度共價鍵>氫鍵>范德華力影響強度的因素①隨分子極性的增大而增大②組成和結構相似的分子構成的物質，相對分子質量越大，范德華力越大對于X—H…Y，X、Y的電負性越大，Y原子的半徑越小，作用越強成鍵原子半徑和共用電子對數目。鍵長越短，鍵能越大，共價鍵越穩定對物質性質的影響①影響物質的熔點、沸點、溶解度等物理性質②組成和結構相似的物質，隨相對分子質量的增大，物質的熔、沸點升高。如熔、沸點：CF4<CCl4<CBr4①分子間氫鍵的存在，使物質的熔、沸點升高，在水中的溶解度增大。如熔、沸點：H2O>H2S②分子內存在氫鍵時，降低物質的熔、沸點共價鍵鍵能越大，分子穩定性越強(1)氫鍵對物質熔、沸點的影響：分子間存在氫鍵的物質，物質的熔、沸點明顯高，如NH3>PH3；同分異構體分子間形成氫鍵的物質比分子內形成氫鍵的物質熔、沸點高，如鄰羥基苯甲酸<對羥基苯甲酸。(2)氫鍵對物質溶解度的影響：溶劑和溶質之間形成氫鍵使溶質的溶解度增大，如NH3、甲醇、甲酸等易溶于水。(3)氫鍵對物質密度的影響：氫鍵的存在會使某些物質的密度反常，如水的密度比冰的密度大。(4)氫鍵對物質電離性質的影響：如鄰苯二甲酸的電離平衡常數Ka1與對苯二甲酸的電離平衡常數Ka1相差較大。7．氫鍵及其對物質性質的影響(1)概念：氫鍵是由已經與電負性很大的原子形成共價鍵的氫原子(如水分子中的氫)與另一個電負性很大的原子(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，“—”表示共價鍵，“…”表示形成的氫鍵。微點撥：一般來說，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的物質中，或有機化合物中的醇類和羧酸類等物質中。(3)氫鍵的特征①氫鍵不是化學鍵，而是特殊的分子間作用力，其鍵能比化學鍵弱，比范德華力強。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，氫原子只能與一個Y原子形成氫鍵，3個原子總是盡可能沿直線分布，這樣可使X與Y盡量遠離，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、最穩定(如下圖)。(4)氫鍵的類型①分子間氫鍵，如水中O—H…O—。②分子內氫鍵，如。(5)氫鍵對物質性質的影響①當形成分子間氫鍵時，物質的熔、沸點將升高。②當形成分子內氫鍵時，物質的熔、沸點將下降。③氫鍵也影響物質的電離、溶解等過程。8．相似相溶規律非極性溶質一般能溶于非極性溶劑，極性溶質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。(1)影響物質溶解性的因素①外界因素：主要有溫度、壓強等。②氫鍵：溶劑和溶質之間的氫鍵作用力越大，溶解性越好。③分子結構的相似性：溶質和溶劑的分子結構相似程度越大，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溶質是否與水反應：溶質與水發生反應，溶質的溶解度會增大。如SO2與水反應生成的H2SO3可溶于水，故SO2的溶解度增大。易錯易錯通關基礎練1．在“固體氯→液氯→氯氣→氯原子”的變化過程中，被破壞的作用力依次是A．范德華力、范德華力、范德華力B．共價鍵、共價鍵、共價鍵C．范德華力、共價鍵、共價鍵D．范德華力、范德華力、共價鍵2．下列變化需要克服同類型作用力的是A．NaCl和AlCl3的融化 B．氯化氫和氯化鉀的溶解C．碘和干冰的升華 D．溴和汞的汽化3．關于氫鍵，下列說法不正確的是A．每一個水分子間含有兩個氫鍵B．冰、水中都存在氫鍵C．水是一種非常穩定的化合物，這是由于水分子之間能形成氫鍵D．由于N、O、F的電負性比較大，所以NH3、H2O、HF分子間都可以形成氫鍵4．下列物質酸性大小比較正確的是A．HClO＞HClO2＞HClO3＞HClO4 B．H2SO4＞HClO4C．H3AsO3＞HNO2 D．HI＞HCl＞HF5．下列物質中，既有共價鍵又有分子間作用力的是A．氧化鎂 B．氦 C．銅 D．液氨6．下列說法正確的是A．由于氫鍵的存在，冰才能浮在水面上B．氫鍵是自然界中最重要、存在最廣泛的化學鍵之一C．由于氫鍵的存在，沸點：HCl＞HBr＞HI＞HFD．氫鍵的存在決定了水分子中氫氧鍵的鍵角是104.5°7．下列關于鍵的極性和分子極性的說法中，錯誤的是A．只有非極性鍵的分子一定是非極性分子B．含極性鍵的非極性分子，其空間結構是對稱的C．不同元素形成的雙原子分子一定是極性分子D．極性分子中一定只含有極性鍵8．下列各項比較中前者高于(或大于或強于)后者的是A．CCl4和SiCl4的熔點B．鄰羥基苯甲醛()和對羥基苯甲醛()的沸點C．O3和O2在水中的溶解度D．H2SO3和H2SO4的酸性易錯易錯通關能力練1．下列敘述中正確的是A．能電離出H+的化合物除水外都是酸，分子中含有幾個氫原子它就是幾元酸B．非金屬性越強，其對應的含氧酸的酸性越強C．同一元素的含氧酸，該元素的化合價越高，其酸性越強，氧化性也越強D．H3PO4和H2CO3分子中非羥基氧的個數均為1，但它們的酸性不相近，H3PO4是中強酸而H2CO3是弱酸2．下列圖象表示正確的是A． B． C． D．3．下列有關化學鍵、氫鍵和范德華力的敘述中，不正確的是A．在由分子所構成的物質中，不一定含有共價鍵B．氫鍵不是化學鍵而是分子間的一種作用力，所以氫鍵只存在于分子與分子之間C．范德華力是分子間存在的一種作用力，分子的極性越大，范德華力越大D．共價鍵是原子之間通過共用電子對形成的化學鍵，共價鍵有方向性和飽和性4．下列有關描述正確的是A．原子半徑：Na<Mg<Ca B．沸點：H2O<H2S<H2SeC．電負性：F>N>O D．無機含氧酸的酸性：H2SO3<H2SO4<HClO45．下列現象與氫鍵有關