高中化学人教版 (新课标)选修3 物质结构与性质第二章 分子结构与性质综合与测试教学设计及反思

教学过程

一、          课堂导入

    分子晶体在物质状态发生变化时，没有破坏化学键，而是破坏了另外的一种作用力，我们把这种作用力称为分子间作用力，并且分子间作用力也影响着物质的性质。

二、复习预习

 请同学们回答以下问题：

离子键、配位键和金属键的概念，形成条件，特征

三、知识讲解

考点1：分子间作用力

1.概念：分子间存在的一类弱的相互作用力。

2.分类

考点2：范德华力及其对物质性质的影响

1．概念及实质：范德华力是分子之间普遍存在的一种相互作用力，其实质是分子之间的电性作用。

2．特征

(1)范德华力的作用能比化学键的键能小得多。

(2)范德华力无方向性，无饱和性。

3．影响因素

(1)组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，分子间的范德华力越大。

(2)分子的极性越大，分子间的范德华力越大。

4．化学键与范德华力的比较

5. 对范德华力存在的理解

(1)离子化合物中只存在化学键，不存在范德华力。

(2)范德华力只存在于由共价键形成的多数共价化合物和绝大多数非金属单质分子之间及稀有气体分子之间。但像二氧化硅、金刚石等由共价键形成的物质的微粒之间不存在范德华力。

6．范德华力对物质性质的影响

(1)对物质熔点、沸点的影响：一般来说，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，物质的熔点、沸点通常越高。如熔点、沸点：I2>Br2>Cl2>F2，Rn>Xe>Kr>Ar>Ne>He。

(2)对物质溶解性的影响：如在273 K、101 kPa时，氧气在水中的溶解度比氮气在水中的溶解度大，就是因为O2与水分子之间的作用力比N2与水分子之间的作用力大所导致的。

(3)相似相溶原理：极性分子易溶于极性溶剂中(如HCl易溶于水中)，非极性分子易溶于非极性溶剂中(如I2易溶于CCl4中，S易溶于CS2中)。

考点3：氢键

1．概念：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之间的静电相互作用和一定程度的轨道重叠作用。

2．表示形式

(1)通常用X—H…Y表示氢键，其中X—H表示氢原子和X原子以共价键相结合。

(2)氢键的键长是指X和Y间的距离，氢键的键能是指X—H…Y分解为X—H和Y所需要的能量。

3．形成条件

(1)氢原子位于X原子和Y原子之间。

(2)X、Y原子所属元素具有很强的电负性和很小的原子半径，主要是N、O、F。

4．分类：分子内氢键和分子间氢键。

5．特征

(1)氢键的作用能比范德华力的作用能大一些，但比化学键的键能小得多。

(2)氢键具有一定的方向性和饱和性。

(3) 与H原子结合的X原子的电负性越强，形成氢键时氢键的作用能越大。

6．氢键对物质性质的影响

(1)对物质熔点、沸点的影响：

①某些氢化物分子间存在氢键，如H2O、NH3、HF等，会使同族氢化物沸点反常，如H2O>H2Te>H2Se>H2S。

②氢键分为分子间氢键和分子内氢键，对物质性质的影响分子间氢键大于分子内氢键。如熔点、沸点：。

(2)对物质密度的影响：氢键的存在，会使某物质的密度出现反常，如液态水变为冰，密度会变小。

(3)对物质溶解度的影响：溶剂和溶质之间存在氢键，溶解性好，溶质分子不能与水分子形成氢键，在水中溶解度就相对小，如NH3极易溶于水，甲醇、乙醇、乙酸等能与水以任意比混溶，就是因为它们与水形成了分子间氢键。

(4)氢键对物质结构的影响：氢键的存在使一些物质具有一些特殊结构，如冰晶体的孔穴结构使体积膨胀。

四、例题精析

【例题1】共价键、离子键和范德华力都是微观粒子之间的不同作用力。下列物质：①Na2O2、②SiO2、③石墨、④金刚石、⑤CaCl2、⑥干冰，其中含有两种不同类型的作用力的是(　　)

A．①③⑤⑥ B．①③⑥

C．②④⑥ D．①②③⑥

【答案】B  

【解析】①Na2O2中存在离子键和非极性键，②SiO2中只存在极性键，③石墨中存在共价键和范德华力，④金刚石中只存在共价键，⑤CaCl2中只存在离子键，⑥干冰中存在共价键和范德华力。

【例题2】下列关于范德华力影响物质性质的叙述中，正确的是(　　)

A．范德华力是决定由分子构成的物质的熔点、沸点高低的唯一因素

B．范德华力与物质的性质没有必然的联系

C．范德华力能够影响物质的化学性质和物理性质

D．范德华力仅是影响物质部分物理性质的一种因素

【答案】　D

【解析】范德华力不能影响物质的化学性质，仅能影响由分子构成的物质的部分物理性质，如熔点、沸点及溶解性，并且不是唯一的影响因素。

【例题3】下列实验事实与氢键有关的是(　　)

A．乙醇可与水以任意比互溶

B．H2O的热稳定性比H2S强

C．HF能与SiO2反应生成SiF4，故氢氟酸不能盛放在玻璃瓶中

D．NH3能与HCl反应

【答案】A

【解析】A选项中乙醇易溶于水是由于乙醇中O—H键与水中的氧原子形成O—H…O氢键，从而增大了溶解度；B选项中由于H—O键的键长比H—S键的键长短，键能大，故H2O分子稳定；C选项中由于HF能与SiO2发生化学反应，故HF不能用玻璃瓶盛放；D选项是NH3的化学性质。

【例题4】比较下列熔、沸点高低并且说明原因。

(1)H2O________H2S　原因_____________________________________。

(2)HF________HCl　原因______________________________________。

(3)Br2________I2　原因____________________________________。

(4)CH4________CCl4　原因__________________________________。

【答案】　(1)＞　H2O分子之间存在氢键而H2S分子之间没有氢键

(2)＞　HF分子之间存在氢键而HCl分子之间没有氢键

(3)＜　Br2的相对分子质量没有I2的大

(4)＜　CH4的相对分子质量没有CCl4的大

五、课程小结

1.了解分子间作用力的广泛存在及对物质性质的影响。

2.了解氢键的形成条件、类型和特点。

3.列举含有氢键的物质，知道氢键对物质性质的影响。

六、课堂运用

1．下列物质的变化，破坏的主要是范德华力的是(　　)

A．碘单质的升华　 B．NaCl溶于水

C．将水加热变为气态 D．NH4Cl受热分解

【答案】　A

【解析】　碘的升华，只是状态发生了变化，破坏的是范德华力，没有破坏化学键；NaCl溶于水，会破坏离子键；水由液态变为气态，破坏的是氢键和范德华力；NH4Cl受热分解，破坏的是化学键(包括共价键和离子键)。

2．有下列物质及它们各自的沸点：

Cl2：239 K　O2：90.1 K

N2：75.1 K　H2：20.3 K

I2：454.3 K　Br2：331.9 K

(1)据此判断，它们分子间的范德华力由大到小的顺序是_______________。

(2)这一顺序与相对分子质量的大小有何关系？

________________________________________________________________________________________。

【答案】　(1)I2＞Br2＞Cl2＞O2＞N2＞H2

(2)相对分子质量越大，分子间范德华力越大，沸点越高。按上述顺序相对分子质量逐渐减小，分子间范德华力逐渐减小，物质沸点逐渐减小

3．关于氢键的下列说法中正确的是(　　)

A．每个水分子内含有两个氢键

B．在水蒸气、水和冰中都含有氢键

C．分子间能形成氢键使物质的熔点和沸点升高

D．HF的稳定性很强，是因为其分子间能形成氢键

【答案】　C

【解析】　水分子间存在氢键，水分子内不存在氢键，A错误；水蒸气中水分子距离较大，不形成氢键，B错误；氢键较一般的分子间作用力强，含有氢键的物质具有较高的熔、沸点，C正确；HF的稳定性很强，是由于H—F键键能较大的原因，与氢键无关，D错误。

4．下列说法不正确的是(　　)

A．分子间作用力是分子间相互作用力的总称

B．分子间氢键的形成对物质的溶解度有影响

C．范德华力与氢键可同时存在于分子之间

D．氢键是一种特殊的化学键，它广泛地存在于自然界中

【答案】　D

【解析】　分子间作用力是分子间相互作用力的总称，A正确；分子间氢键的形成除使物质的熔点、沸点升高外，对物质的溶解度等也有影响，B正确；范德华力是分子与分子间的相互作用力，而氢键是分子间比范德华力稍强的作用力，它们可以同时存在于分子之间，C正确；氢键不是化学键，化学键是原子与原子间强烈的相互作用，D错误