苏教版高中化学选修三《物质结构与性质》《分子间作用力分子晶体》【创新学案】
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第一单元分子构型与物质的性质第一课时分子的空间构型【学习目标】1.理解杂化轨道理论的主要内容,掌握三种主要的杂化轨道种类;2.学会用杂化轨道原理解说常有分子的成键状况与空间构型;3.掌握价层电子对互斥理论,知道确立分子空间构型的简略方法;4.认识等电子原理及其应用。
【学习要点】杂化轨道理论、价层电子对互斥理论、分子空间构型的简略方法、等电子原理【学习难点】杂化轨道理论、价层电子对互斥理论【学习方法】解说法、概括法【教课过程】〖你知道吗〗1.O 原子与H 原子联合形成的分子为何是H 2O,而不H 3O 或H 4O?是CH 2? CH 4分子为何拥有正四周体结原子与H 原子联合形成的分子为何是CH 4,而不是构?°,而不是“直线型”或键角是“ 90 °”?3.为何H2 O 分子是“ V”型 .键角是一、杂化轨道理论(1931 年,美国化学家鲍林L.Pauling 提出)1.CH 4——sp3杂化轨道排布式:电子云表示图:(1)能量邻近的原子轨道才能参加杂化;(2)杂化后的轨道一头大,一头小,电子云密度大的一端与成键原子的原子轨道沿键轴方向重叠,形成σ键;因为杂化后原子轨道重叠更大,形成的共价键比原有原子轨道形成的共价键稳固,所以C 原子与H 原子联CH4,而不是CH 2。
合成稳固的个 s 轨道、个 p 轨道;(3)杂化轨道能量同样,成分同样,如:每个sp3杂化轨道据有(4)杂化轨道总数等参加杂化的原子轨道数量之和,如个s轨道和个p轨道杂化成个sp3杂化轨道(5)正四周体构造的分子或离子的中心原子,一般采纳sp3杂化轨道形式形成化学键,如CCl 4、NH 4+等,原子晶体金刚石、晶体硅、SiO2等中 C 和 Si 也采纳sp3杂化形式,轨道间夹角为。
2.BF 3——sp2杂化型用轨道排布式表示 B 原子采纳sp2杂化轨道成键的形成过程:电子云表示图:(1 )每个 sp2杂化轨道据有个 s 轨道、个 p 轨道;(2 ) sp2杂化轨道呈型,轨道间夹角为;(3 )中心原子经过sp2杂化轨道成键的分子有、等。
第二节分子晶体与原子晶体(第1课时)课程标准与教材分析本节包括两部分内容:分子晶体和原子晶体。
本节内容是在学生学习了晶体常识的基础上,继续学习微粒间通过分子间作用力和共价键两种本质不同的相互作用构成的晶体的结构类型和性质特点。
既要求将学过的共价键理论及分子构型和分子极性的知识应用于建立原子晶体、分子晶体模型,同时又要求学生能将学习到的理论知识与实际的物质性质特点加以联系,使得前后知识联系呼应,从而建立比较完整的知识体系。
本节课计划2课时。
第1课时——分子晶体:本课时主要是让学生明确分子晶体的概念,了解常见的分子晶体,掌握分子晶体的结构特点,知道分子晶体熔沸点高低与晶体结构及微粒间作用力的关系。
第2课时——原子晶体:本课时主要是从生活中常见的金刚石和水晶这两个实例出发,以金刚石的结构和性质引出原子晶体的概念,并通过几种原子晶体的键能和性质的对比,理解原子晶体的结构与性质的关系。
在教学时要充分体现学生的自主探究,利用教师提供的导学提纲,掌握本节课的学习目标。
教学目标㈠知识与技能:1.了解干冰的宏观性质,明确分子晶体的概念。
2.理解分子晶体的空间结构特点及微粒的堆积方式。
3.知道分子晶体熔沸点高低与晶体结构及微粒间作用力的关系。
㈡过程与方法:1.通过阅读、思考、讨论等方法,掌握分子晶体的结构特点与性质特征。
2.通过讨论,培养学生间的合作能力,使他们具有团队精神。
㈢情感态度与价值观:1.使学生主动参与科学探究,体验探究过程,激发他们的学习兴趣。
2.通过对几种常见分子晶体的学习,培养学生关注与化学有关的社会热点问题,形成可持续发展的思想。
教学分析本课时内容是在学生学习了晶体的常识的基础上,继续学习微粒间通过分子间作用力构成的晶体的结构特点和性质特征。
教学重点1.分子晶体的概念。
2.分子晶体类型和性质的关系。
3.氢键对物质物理性质、结构的影响。
教学难点1. 分子晶体类型和性质的关系。
2. 氢键对物质物理性质、结构的影响。
高中化学《分子间作用力分子晶体》教案1 苏教版选修3[精品教案]教案示例[教学目标]1.掌握三种不同类型晶体的结构和性质特点;掌握分子间作用力的概念,理解分子间作用力和化学键的区别, 理解分子间作用力对物质的物理性质的影响.2.通过晶体的结构和性质的关系的讨论,认识本质和现象的关系。
3.由典型晶体的代表物归纳出晶体的基本结构特点和性质特点,学会归纳推理的思维方法,通过对比不同类型晶体的结构和性质特点,理解晶体结构和性质的关系,学会类比推理。
[ 重点 ] 三种不同类型晶体的结构和性质特点;分子间作用力的概念 [ 难点 ] 离子晶体中阴、阳离子个数比的计算;分子间作用力与化学键的区别 [教学过程]教师活动 [引入] [展示] 各种类型晶体的实物氯化钠、胆矾、石英、硅晶体、碘、硫黄提问:什么是晶体 [讲解] 晶体具有三维有序的结构 [板书] 一、离子晶体阴、阳离子间通过离子键结合所形成的晶体如:NaCl,CsCl [展示] 氯化钠晶体结构模型 [提问] 请同学们观察氯化钠的晶体模型,观察笔记,理解(1)构成微粒:阴、阳离子(2)相互作用:离子键观察: (1)基本形状: 立方体学生活动观察,思考回答:晶体是物质经过结晶过程而形成的具有规则几何外形的固体。
它的形状、每个钠离子周围有几个氯离子、(2)每个钠离子周围有6个氯离子,每个氯每个氯离子周围有几个钠离子? [软件演示] 计算机三维动画模拟演示氯化钠的晶体结构, 突出显示每个钠离子周围有6个氯离子,每个氯离子周围有6个钠离子离子周围有6个钠离子观察,理解 1[讲解] 氯化钠晶体中, 钠离子和氯离子的个数比为1:1 理解: 每个钠离子周围有6个氯离子, 每个氯离子平均占有该钠离子的1/6; 每个氯离子周围有6个钠离子, 因此,每个氯离子平均占有的钠离子的个数为: 6×1/6=1 [强调] 在氯化钠晶体中,不存在单个分子, 理解: NaCl称为化学式,只表示晶体中Na和Cl的个数比为1:1. [讲解] 在氯化钠晶体中, Na可以从任意方向吸引Cl,吸引Cl的个数决定于Na周围的空间大小,若将Na换成半径较大的Cs,那么Cs周围将可以吸引更多的Cl. 请同学们观察计算机模拟的CsCl晶体结构模型 [软件演示] 计算机三维动画模拟演示氯化铯的晶体结构, 突出显示每个Cs周围有8个Cl,每个Cl周围有8个Cs [讲解] 离子晶体的性质特点:熔沸点高,硬度大,熔融态和溶于水能导电. 倾听回答:化学键的破坏不一定发生化学变化,如:NaCl熔融时,离子键被破坏,但没有++---+++--+++-离子晶体中没有分子思考观察,理解在CsCl晶体中,Cs和Cl的个数比也是1:1 +-[提问] 化学键的破坏是否一定发生化学变化? 发生化学变化 [板书] 二、分子晶体 [提问] 原子间可通过共价键构成分子,分子间有无相互作用? 回答:分子之间存在相互作用,如:冰融化成水、水沸腾变成水蒸气均需要吸收能量,说明水分子之间存在相互作用,需要吸收能量克服分子间作用力。
专题3微粒间作用力与物质性质第四单元分子间作用力分子晶体问题导入你注意到每天都离不开的水有什么反常之处吗?物质由液态变为固态时,通常是体积变小,但水结冰后体积却变大;如果是在密闭容器里,冰甚至可能将容器撑破。
另外,在氧族元素的氢化物中,常温下硫化氢(H2S)、硒化氢(H2Se)、碲化氢(H2Te)都是气体,只有水以液态存在。
按照一般规律,水分子之间的范德华力应该比相对分子质量更大的硫化氢分子之间的范德瓦尔斯力小,因此水的沸点应该低于硫化氢的沸点,但事实却相反(如下图)。
氧族元素氢的化合物的熔点和沸点这是为什么?答:水的熔点与沸点的反常现象,说明水分子之间除了范德华力以外还存在着其他作用力,人们运用氢键来解释这些现象。
知识预览1.范德华力:又叫分子间作用力,是__________之间存在着一种把____________________的作用力。
范德华力的作用通常比化学键__________得多。
2.氢键:是一种既可以存在于__________又可以存在于__________的作用力。
它比化学键弱,比范德瓦尔斯力强。
当氢原子与电负性大的原子X以共价键结合时,H原子能够跟另一个电负性大的原子Y之间形成__________。
通常用__________表示。
氢键的形成条件有两个:①在用X-H…Y表示的氢键中,__________位于其间是氢键形成的重要条件之一;②X原子和Y原子所属元素具有__________、__________是氢键形成的另一个条件。
3.范德华力对物质性质的影响:对物质熔、沸点的影响:组成和结构相似的物质、相对分子质量越大,分子间作用力__________,物质的熔、沸点通常__________。
4.氢键对物质性质的影响:主要表现为使物质的熔、沸点__________。
5.分子晶体:分子间通过__________结合形成的晶体称为分子晶体。
如:干冰、碘晶体、冰等。
构成分子晶体的粒子只有__________。
[课后练习]一、选择题1.下列分子的结构中,原子的最外层电子不都满足8电子稳定结构的是()A.CO2 B.PCl3 l4 D.NO22.下列分子或离子中,含有孤对电子的是()A.H2O B.CH4C.SiH4D.NH4+3.下列分子中属三原子分子且中心原子上不存在孤对电子的是()A.CH2OB.CO2C.H2SD.H2O4.用VSEPR模型预测,下列分子形状与H2O相似,都为V型的是()A.OF2 B.BeCl2 C.SO2 D.CO25.下列分子或离子的中心原子,带有一对孤对电子的是()A.XeO4B.BeCl2C.CH4D.PCl36.用VSEPR模型预测,下列分子中键角不是1200的是()A.C2H2B.C6H6C.BF3D.NH37.根据价电子对互斥理论,判断H3O+的空间结构式()A.三角锥形B.正四面体C.平面正三角形D.变形四面体8.六氧化四磷的分子结构中只含有单键,且每个原子的最外层都满足8电子稳定结构,则该分子中含有的共价键的数目是()A.10B.12C.24D.289.若AB n型分子的中心原子A上没有未用于形成共价键的孤对电子,运用价层电子对互斥模型,下列说法正确的是()A.若n=2,则分子的立体构型为V形B.若n=3,则分子的立体构型为三角锥形C.若n=4,则分子的立体构型为正四面体形D.以上说法都不正确10.(06年全国卷II)下列叙述正确的是()A. NH3是极性分子,分子中N原子处在3个H原子所组成的三角形的中心B. CCl4是非极性分子,分子中C原子处在4个Cl原子所组成的正方形的中心C. H2O是极性分子,分子中O原子不处在2个H原子所连成的直线的中央D. CO2是非极性分子,分子中C原子不处在2个O原子所连成的直线的中央11.对SO2与CO2说法正确的是()A.都是直线形结构B.S原子和C原子上都有孤对电子C.S原子和C原子上都没有孤对电子D.SO2为V形结构,CO2为直线形结构二、填空题12.所谓价层电子对只包括____________________和_______________这些电子对各自占据的位置倾向于___________________,以使彼此间排斥力最小。
第四单元分子间作用力分子晶体一、范德华力1.分子间作用力(1)概念:分子之间都存在着分子间作用力.分子间作用力实质是一种________,它比化学键______。
(2)分类:常见的分子间作用力为________和______。
2.范德华力预习交流1Cl2、Br2、I2三者的组成和化学性质均相似,但状态却为气液固,原因是什么?二、氢键1.氢键的存在:氢键是一种既可以存在于分子间又可以存在于分子内部的作用力。
它比化学键______,比范德华力______。
2.氢键的特征:氢键基本上还是属于________作用,它既有______性,又有______性。
3.氢键表示方法:通常用________表示氢键,其中______表示氢原子和X原子以共价键相结合。
4.氢键的形成条件:一个分子中有与电负性很强的原子结合的氢原子,另一个分子中有电负性很强的原子。
5.氢键对物质性质的影响:分子间氢键的存在主要影响物质的物理性质。
分子间氢键使物质的溶解性______;分子中氢键的存在使物质有______的熔点和沸点。
预习交流2H2S与H2O组成和结构相似,且H2S的相对分子质量大于H2O,但常温时H2S为气体,水却为液体,为什么?三、分子晶体1.分子晶体的概念(1)分子晶体的概念:分子间通过____________构成的固态物质称为分子晶体。
如干冰、碘晶体、冰等。
(2)分子晶体的构成粒子是________,粒子间的作用是____________。
2.常见的典型分子晶体(1)____________,如卤素单质、氧气、白磷等.(2)非金属元素以共价键结合成的无机化合物;所有非金属氢化物,如水、氨、甲烷等;部分非金属氧化物,如二氧化碳、二氧化硫等;几乎所有的酸。
(3)绝大多数__________形成的晶体。
3.分子晶体的结构如图是干冰晶体结构中具有代表性的基本的重复单位,干冰晶体是一种面心立方结构,8个顶点和6个面心各有1个CO2分子,晶体中与CO2分子等距离且最近的CO2分子共有____个.4.分子晶体的物理性质(1)分子晶体的物理性质:分子晶体中微粒间是以范德华力或范德华力和氢键而形成的晶体,因此,分子晶体的熔、沸点____,密度____,硬度小,较易挥发。
苏教版高中化学选修物质结构与性质全册学案专题1 揭示物质结构的奥秘[核心素养发展目标] 1.了解人类探索物质结构的过程,了解在原子、分子等不同尺度认识物质结构的价值和意义,培养科学精神与社会责任的学科核心素养。
2.了解研究物质结构的基本方法,培养实验探究与创新精神的学科核心素养。
一、人类探索物质结构的历史1.人类认识原子结构的历程2.探究物质微观结构的具体内容(1)研究原子结构与元素性质的关系。
(2)化学键理论知识和分子间作用力知识。
(3)分子的空间结构知识。
3.探索物质微观结构的方法探索物质微观结构的方法主要有实验方法、模型化方法、科学假设和论证方法、量子力学研究方法、光谱和衍射实验方法等。
人类探索物质结构的历史(1)由于道尔顿最早提出了原子论,合理地解释了当时的一些化学现象和规律,给化学奠定了唯物主义理论基石,所以道尔顿被誉为近代化学之父。
(2)从原子结构模型的演变过程可以看出,人类对原子结构的认识过程是逐步深入的。
虽然很多科学家得到了一些错误的结论,但对当时发现真相作出了一定的贡献。
(3)随着现代科学技术的发展,科学家已能利用电子显微镜和扫描隧道显微镜来拍摄表示原子图像的照片并且能在晶体硅表面上用探针对原子进行“搬迁”。
例1(2019·雅安期末)原子结构模型经历了五个主要阶段:1803年实心球模型→1904年葡萄干布丁模型→1911年原子核式结构模型→1913年的轨道模型→20世纪初电子云的原子结构模型。
对轨道模型贡献最大的科学家是( )A.玻尔B.汤姆生C.卢瑟福D.道尔顿答案 A解析①19世纪初,英国科学家道尔顿提出近代原子学说,他认为原子是微小的不可分割的实心球体。
②1897年,英国科学家汤姆生发现了电子,1904年提出“葡萄干布丁”的原子结构模型。
③1911年英国物理学家卢瑟福(汤姆生的学生)提出了带核的原子结构模型。
④1913年丹麦物理学家玻尔(卢瑟福的学生)引入量子论观点,提出电子在一定轨道上运动的原子结构模型。
专题3微粒间作用力与物质性质第三单元共价键原子晶体问题导入为什么两个氢原子结合成氢分子,两个氯原子结合成氯分子,而不是3个、4个呢?为什么1个氢原子和1个氯原子结合成氯化氢分子,而不是以其他的个数比相结合呢?答:氢原子和氯原子的电子式分别为·H、,由此可看出两原子都有1个未成对电子,从氯分子的形成过程来看,只有未成对电子才能形成共用电子对,因此氢分子、氯分子、氯化氢分子中只能由两个原子各提供1个未成对电子形成共用电子对。
因此氢分子、氯分子只能由两个原子形成,而不能是3个、4个。
氯化氢分子也只能由1个氢原子和1个氯原子形成,而不能以其他的个数比结合。
知识预览1.共价键的形成及本质(1)共价键的概念:像H2分子这样,___________________________________叫共价键。
(2)共价键形成本质:__________。
2.共价键的特征共价键具有__________性和__________性。
3.共价键的键型HCl分子中存在__________σ键。
Cl2分子里存在__________σ键。
4.键参数(1)键能①概念:__________叫A—B键的键能。
②表示方式为__________,单位是__________。
③意义:键能的意义是__________。
(2)键长①概念:两个成键原子的__________叫键长。
②意义:键长越短,化学键__________,键越牢固。
(3)键角①概念:多原子分子中,__________之间的夹角叫键角。
②写出下列分子的键角:CO2__________;H2O__________;NH3__________。
③键角、键长、键的极性决定着分子的空间构型。
5.原子晶体(1)原子晶体:相邻原子间以__________相结合而形成的具有空间立体网状的晶体,称为原子晶体,如金刚石、晶体硅、碳化硅晶体、二氧化硅晶体等。
原子晶体中不存在单个分子,化学式仅仅表示的是物质中的原子个数关系,不是分子式。
分子的空间构型【教学背景分析】1.教材分析“分子的空间构型”是苏教版选修3《物质结构与性质》专题4第一单元第一课时的内容。
本节课教材内容主要分为两部分:其一,以CH4、BF3、BeCl2为空间构型为素材载体,从微观结构(中心原子价电子特点)对常见的三种杂化轨道类型进行学习,借助于化学史实,向学生介绍了杂化轨道理论的由来和主要观点。
其二,运用杂化轨道理论解释乙烷、乙烯和乙炔中碳原子成键特点和分子的空间构型,从而达到类比、对比、迁移和应用的目的。
该部分知识既呼应了前面的知识:共价键类型(σ键和∏键);也为后续分析分子的极性提供理论基础,起到承前启后的作用。
教材提供了直观模型化方法思路,渗透了由抽象到具体并指导具体的思想方法。
2.学情分析学生在选修3专题3学习了共价键的知识,认识了共价键的形成过程,对σ键和∏键有了一定的认识。
在必修2和选修3专题3中认识了甲烷、乙烯、乙炔、苯、金刚石、石墨的空间构型和成键特点,但认识的程度很有限。
在认知方法上,具备一定的观察与分析推理、逻辑思维能力,但模型化研究方法比较欠缺。
【设计思路】基于教材的编排特点和学生的学情,以福建省教科所课题《基于深度学习的高中化学课堂教学研究》为依托,本节课以含碳物质为主线,设置问题情境,运用模型,从宏观分析到微观探析,通过类比、对比、迁移和应用,运用杂化轨道理论解释原子的成键特点和分子的空间构型。
CH4、BF3、BeCl2中原子的杂化方式在课前借助于微课让学生自主学习,课堂上主要以甲烷、乙烯、乙炔为研究对象,结合化学史对知识进行深度学习。
在“回望教材”中升华到运用知识解决新的问题——苯和石墨的空间结构,从而使知识更加系统化和结构化,发展微观辨析和模型认知素养,感悟丰富多彩的物质世界。
【教学目标】知识与技能:1.了解杂化轨道的类型(SP3、SP2、SP)。
2.学会用杂化轨道原理解释常见分子的成键情况与空间构型。
过程与方法:学会运用模型化思想分析分子的空间构型。
专题3微粒间作用力与物质性质第四单元分子间作用力分子晶体问题导入你注意到每天都离不开的水有什么反常之处吗?物质由液态变为固态时,通常是体积变小,但水结冰后体积却变大;如果是在密闭容器里,冰甚至可能将容器撑破。
另外,在氧族元素的氢化物中,常温下硫化氢(H2S)、硒化氢(H2Se)、碲化氢(H2Te)都是气体,只有水以液态存在。
按照一般规律,水分子之间的范德华力应该比相对分子质量更大的硫化氢分子之间的范德瓦尔斯力小,因此水的沸点应该低于硫化氢的沸点,但事实却相反(如下图)。
氧族元素氢的化合物的熔点和沸点这是为什么?答:水的熔点与沸点的反常现象,说明水分子之间除了范德华力以外还存在着其他作用力,人们运用氢键来解释这些现象。
知识预览1.范德华力:又叫分子间作用力,是__________之间存在着一种把____________________的作用力。
范德华力的作用通常比化学键__________得多。
2.氢键:是一种既可以存在于__________又可以存在于__________的作用力。
它比化学键弱,比范德瓦尔斯力强。
当氢原子与电负性大的原子X以共价键结合时,H原子能够跟另一个电负性大的原子Y之间形成__________。
通常用__________表示。
氢键的形成条件有两个:①在用X-H…Y表示的氢键中,__________位于其间是氢键形成的重要条件之一;②X原子和Y原子所属元素具有__________、__________是氢键形成的另一个条件。
3.范德华力对物质性质的影响:对物质熔、沸点的影响:组成和结构相似的物质、相对分子质量越大,分子间作用力__________,物质的熔、沸点通常__________。
4.氢键对物质性质的影响:主要表现为使物质的熔、沸点__________。
5.分子晶体:分子间通过__________结合形成的晶体称为分子晶体。
如:干冰、碘晶体、冰等。
构成分子晶体的粒子只有__________。
6.常见的典型的分子晶体有:7.干冰的晶体结构考查下图,CO2晶体结构中具有代表性的基本的重复单位:8个顶点和6个面心各有1个CO2分子。
晶体中与CO2分子等距离且最近的CO2分子共有__________个;这__________个CO2分子分布在与面心CO2共面的4个顶点和与该面相连的__________个面的面心。
8.分子晶体的物理性质分子晶体中粒子间是以范德华力或范德华力和氢键而形成的晶体,因此,分子晶体的熔沸点__________,密度__________,硬度小,较易熔化和挥发。
课堂互动三点剖析一、范德华力1.概念分子与分子之间存在着一种把分子聚集在一起的作用力叫分子间作用力。
2.大小(1)分子间作用力比化学键弱得多,它主要影响物质的熔点、沸点、溶解性等物理性质,而化学键主要影响物质的化学性质;(2)在离子化合物和金属晶体中只存在化学键,不存在分子间作用力,分子间作用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。
像二氧化硅、金刚石等由共价键形成的物质的粒子之间不存在分子间作用力;(3)分子间作用力的范围很小(一般是0.3~0.5 nm),即分子充分接近(如固体和液体)时才有相互间的作用力。
3.影响分子间作用力的因素主要有分子的大小、分子的空间构型以及分子内电荷分布是否均匀等。
对组成和结构相似的分子,其分子间作用力一般随着相对分子质量的增大而增大。
4.分子间作用力对物质性质的影响(1)对物质熔、沸点的影响:一般地,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,氧气在水中的溶解量(0.049 cm3·L-1)比氮气在水中的溶解量(0.024 cm3·L-1)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。
二、氢键与物质性质1.氢键氢键是一种既可以存在于分子之间又可以存在于分子内部原子团之间的作用力。
它比化学键弱,比范德瓦尔斯力强。
当氢原子与电负性大的原子X以共价键结合时,H原子能够跟另一个电负性大的原子Y之间形成氢键。
例如,H2O分子中的O—H键为极性共价键,氧原子与氢原子共用的电子对强烈地偏向氧原子,使H原子几乎成了“裸露”的质子。
这样,一个水分子中相对显正电性的氢原子,就能与另一个水分子中相对显负电性的氧原子的孤电子对接近并产生相互作用,这种相互作用叫做氢键。
2.表示形式通常用X—H…Y表示氢键,其中X—H表示H原子和X原子以共价键相结合。
氢键的键长是指X和Y的距离,氢键的键能是指把X—H…Y分解为X—H和Y 所需要的能量。
3.氢键的形成条件在用X—H…Y表示的氢键中,氢原子位于其间是氢键形成的最重要的条件之一,同时,氢原子两边的X原子和Y原子所属元素具有很强的电负性、很小的原子半径是氢键形成的另一个条件。
由于X原子和Y原子具有强烈吸引电子的作用,氢键才能存在。
这类原子应该是位于元素周期表的右上角元素的原子,主要是氮原子、氧原子和氟原子。
4.氢键对物质性质的影响氢键的作用介于化学键和范德瓦尔斯力之间。
主要表现为使物质的熔、沸点升高;另外,氢键对物质的电离和溶解等也产生影响。
5.氢键的类型尽管人们将氢键归结为一种分子间作用力,但是氢键既可以存在于分子之间,也可以存在于分子内部的原子团之间,如邻羟基苯甲醛分子内的羟基与醛基之间即存在氢键如下图所示,不难理解,当氢键存在于分子内时,它对物质性质的影响与分子间氢键对物质性质产生的影响是不同的。
邻羟基苯甲醛的氢键存在于分子内部,对羟基苯甲醛存在分子间氢键,因此对羟基苯甲醛的熔点、沸点分别比邻羟基苯甲醛的熔点、沸点高。
分子内氢键和分子间氢键三、分子晶体1.定义分子间通过分子间作用力结合形成的晶体称为分子晶体。
注意:(1)分子晶体的组成粒子是分子,只有分子晶体中才有真正意义上的分子。
其他晶体离子晶体(如NaCl )、金属晶体(如Cu )、原子晶体(如金刚石),“NaCl 、Cu 、C”只表示化学式,不表示分子式。
(2)分子晶体中分子之间的作用力是分子间作用力,它主要包括两种:⎩⎨⎧氢键范德华力分子间作用力 这两种作用力比较见下表(3)并不是所有的分子晶体中都有化学键。
稀有气体的晶体中只有分子与分子之间的范德华力,不存在化学键。
稀有气体的构成粒子为单原子分子。
如Ar 晶体的构成粒子为Ar 原子,也可以说是Ar 分子,Ar 与Ar 之间只有范德华力,不存在任何化学键。
(4)分子晶体熔化时,要破坏分子间作用力。
2.分子晶体的类别:(各分子在晶体状态时)(1)所有酸;(2)除C 、Si 、B 以外的所有非金属单质;(3)除SiO 2以外的所有非金属氧化物;(4)气态氢化物;(5)稀有气体;(6)绝大多数有机物。
3.分子晶体的结构由于构成分子晶体的作用力为分子间作用力,而分子间作用力通常不具有方向性和饱和性,因此分子晶体中分子在堆积时也会尽可能利用空间而采取紧密堆积方式。
4.分子晶体的物理性质分子晶体中分子间是以范德华力或范德华力和氢键而形成的晶体,由于范德华力和氢键都比较微弱,破坏它们只需提供较少的能量。
所以分子晶体的熔、沸点较低,密度较小,硬度较小,较易熔化和挥发。
5.分子晶体的熔沸点变化规律(1)对组成和结构相似、晶体中又不含氢键的物质来说,随着相对分子质量的增大,分子间作用力增强,熔、沸点升高。
符合此规律的物质有卤素单质、四卤化碳、碳族元素的气态氢化物、稀有气体等;(2)一般地说,含有H—F键、H—O键、H—N键的分子晶体在液态和固态时,分子间存在氢键。
含有氢键的物质,其熔沸点较高。
如:熔沸点:H2O>H2S、H2S<H2Se<H2Te、HF>HCl、HCl<HBr<HI、NH3>PH3、PH3<AsH3<SbH3<BiH3。
6.相似相溶原理构成分子晶体的分子有极性分子和非极性分子,分子的溶解性遵循相似相溶原理:极性分子组成的溶质易溶于极性分子组成的溶剂中,非极性分子组成的溶质易溶于非极性分子组成的溶剂中。
如:HCl极易溶于水(通常情况下,1∶500),白磷(P4)易溶于CS2而不溶于水。
各个突破【例1】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.分子间氢键的形成除使物质的熔沸点升高,对物质的溶解度、硬度等也都有影响C.分子间作用力与氢键可同时存在于分子之间D.氢键是一种特殊化学键,它广泛地存在于自然界中解析:氢键不是化学键,化学键是存在于相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用,而氢键是分子间比范德华力稍强的作用力,它们不是包含与被包含的关系。
答案:D类题演练1下列物质的变化过程中,有共价键明显被破坏的是()A.I2升华B.NaCl颗粒被粉碎C.HCl溶于水得盐酸D.从NH4HCO3中闻到了刺激性气味解析:A.由I2分子组成的物质的升华是物理变化,共价键未被破坏。
B.NaCl是离子化合物,其中有离子键无共价键,NaCl颗粒被粉碎的过程有离子键被破坏。
C.HCl是共价型分子,分子中有共价键。
HCl溶于水形成盐酸的过程中有变化:HClH++Cl-,此变化中H—Cl共价键被破坏。
D.NH4HCO3是由NH+4和HCO-3组成的离子化合物,NH+4与HCO-3之间的化学键是离子键。
NH+4内的有关原子之间、HCO-3内的有关原子之间的化学键是共价键。
从NH4HCO3中闻到刺激性气味,是因为发生了化学反应:NH4HCO3NH3↑+CO2↑+H2O。
比较NH3与NH+4、CO2与HCO-3的组成可知,NH4HCO3分解的过程既有离子键被破坏,又有共价键被破坏。
答案:类题演练2下列物质的变化,破坏的主要是分子间力的是()A.碘单质的升华B.NaCl溶于水C.将水加热变为气态D.NH4Cl受热分解解析:碘的升华,只是状态发生了变化,破坏的是分子间力,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,破坏的是分子间力;NH4Cl受热分解,破坏的是化学键(包括共价键和离子键)。
答案:变式提升1比较下列化合物熔沸点的高低(填“>”或“<”)。
(1)CO2__________SO2(2)NH3__________PH3(3)O3__________O2(4)Ne__________Ar解析:(1)CO2和SO2相对分子质量后者大,且CO2为非极性分子,SO2为极性分子,范德华力CO2小于SO2,所以CO2<SO2。
(2)尽管NH3相对分子质量小于PH3,但NH3分子间存在氢键,所以NH3>PH3。