学年高中化学专题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学案苏教版选修3Word格式文档下载.docx
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C项，稀有气体分子为单原子分子，分子内无化学键，其化学性质稳定是因为原子的最外层为8电子稳定结构（He为2个）；
D项，干冰汽化破坏的是范德华力，并未破坏共价键。
3．固体乙醇晶体中不存在的作用力是（ ）
A．极性键 B．非极性键
C．离子键D．氢键
选C。
固体乙醇晶体是乙醇分子通过分子间作用力结合的，在乙醇分子里有C—C之间的非极性键，C—H、C—O、O—H之间的极性键，在分子之间还有O和H原子产生的氢键，没有离子键。
1．范德华力对物质性质的影响
（1）对物质熔、沸点的影响
①通常组成和结构相似的物质，相对分子质量越大，范德华力越大，物质的熔、沸点通常越高。
如熔、沸点：
F2＜Cl2＜Br2＜I2；
CF4＜CCl4＜CBr4＜CI4。
②分子组成相同的物质（即互为同分异构体），分子对称性越强，范德华力越小，物质的沸点通常越低。
如沸点：
对二甲苯＜间二甲苯＜邻二甲苯。
③相对分子质量相近的物质，分子的极性越小，范德华力越小，物质的熔、沸点通常越低。
N2＜CO。
（2）对物质溶解性的影响
溶质分子与溶剂分子间的范德华力越大，则溶质分子的溶解度越大。
如I2、Br2与苯分子间的范德华力较大，故I2、Br2易溶于苯中，而水与苯分子间的范德华力很小，故水很难溶于苯中。
范德华力只影响物质的物理性质，而化学键主要影响物质的化学性质。
2．氢键对物质性质的影响
（1）氢键对物质熔、沸点的影响
①分子间存在氢键时，物质在熔化或汽化时，除破坏普通的分子间作用力外，还需要破坏分子间的氢键，消耗更多的能量，所以存在着分子间氢键的物质一般具有较高的熔点和沸点。
例如：
ⅤA～ⅦA族元素的氢化物中，NH3、H2O和HF的熔、沸点比同主族相邻元素的氢化物的熔、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，如图所示。
②互为同分异构体的物质，能形成分子内氢键的，其熔、沸点比能形成分子间氢键的物质的低。
如邻羟基苯甲醛能形成分子内氢键，而对羟基苯甲醛能形成分子间氢键，当对羟基苯甲醛熔化时，需要较多的能量克服分子间氢键，所以对羟基苯甲醛的熔、沸点高于邻羟基苯甲醛的。
（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，则溶解度增大。
由于氨分子与水分子间能形成氢键，且都是极性分子，所以NH3极易溶于水。
低级的醇、醛、酮等可溶于水，都与它们的分子能与水分子形成氢键有关。
（3）氢键的存在引起密度的变化
由于水分子之间的氢键，水结冰时，体积变大，密度变小。
冰融化成水时，体积减小，密度变大。
根据下列表1和表2数据，回答问题：
表1 ⅥA、ⅦA族氢化物沸点
化合物
沸点/℃
H2O
100
HF
19．5
H2S
－60．7
HCl
－84
H2Se
－42
HBr
－67．0
H2Te
－1．8
HI
－35．4
表2 常见物质的沸点
结构简式
分子式
相对分子质量
①H—OH
18
②CH3OH（甲醇）
CH4O
32
64
③CH3CH2OH（乙醇）
C2H6O
46
78
④CH3COOH（乙酸）
C2H4O2
60
118
⑤CH3COCH3（丙酮）
C3H6O
58
56
⑥CH3CH2CH2OH（丙醇）
C3H8O
97
⑦CH3CH2OCH3（甲乙醚）
11
（1）根据表1数据，同主族元素简单氢化物沸点高低的规律是________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
（2）根据表2沸点数据找规律，由②③⑥得出：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________；
由①④⑥得出：
_________________________________________________________。
[解析]
（1）水、氟化氢分子间存在氢键，沸点出现“反常”，因此同主族元素简单氢化物沸点高低与氢键和相对分子质量有关。
（2）表2中规律仍然要从氢键、相对分子质量等因素变化得出。
[答案]
（1）同主族元素简单氢化物沸点随相对分子质量增大而升高，如果含氢键，该氢化物沸点最高
（2）组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，沸点越高 分子间存在氢键，会使其沸点升高，分子极性越大，氢键越强，沸点越高
（1）下列物质变化，只与范德华力有关的是________。
A．干冰熔化B．乙酸汽化
C．乙醇与丙酮混溶D．CHONCH3CH3溶于水
E．碘溶于四氯化碳F．石英熔融
（2）下图是晶体碘的晶胞结构，回答下列问题：
①碘晶体属于________晶体，碘升华克服的作用力是________。
②该晶胞中含有________个这种微粒。
（1）A、E只与范德华力有关，B、C、D还与氢键有关，F破坏了共价键。
（1）AE
（2）①分子 分子间作用力 ②4
范德华力的概念及其对物质性质的影响
1．下列关于范德华力的叙述中，正确的是（ ）
A．范德华力的实质也是一种电性作用，所以范德华力是一种特殊的化学键
B．范德华力与化学键的区别是作用力的强弱问题
C．任何分子间在任意情况下都会产生范德华力
D．范德华力非常微弱，故破坏分子间的范德华力不需要消耗能量
选B。
范德华力的实质也是一种电性作用，但范德华力是分子间较弱的作用力，不是化学键，A错误；
化学键是微粒间的强烈的相互作用，范德华力是分子间较弱的作用力，B正确；
若分子间的距离足够远，则分子间没有范德华力，C错误；
虽然范德华力非常微弱，但破坏它时也要消耗能量，D错误。
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、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．范德华力仅影响物质的部分物理性质
选D。
范德华力是一种分子间作用力，因此范德华力不会影响物质的化学性质，只影响物质的部分物理性质。
氢键的概念及其对物质性质的影响
3．下列物质的结构或性质与氢键无关的是（ ）
A．乙醚的沸点
B．乙醇在水中的溶解度
C．水结冰时体积膨胀、密度减小
D．DNA的双螺旋结构
A．乙醚分子间不存在氢键，乙醚的沸点与氢键无关；
B．乙醇和水分子间能形成氢键，乙醇在水中的溶解度与氢键有关；
C．水结冰时，水分子以氢键互相联结成晶体，从而使冰的密度比水小，与氢键有关；
D．DNA的双螺旋结构涉及碱基配对，与氢键有关。
4．短周期的5种非金属主族元素，其中A、B、C的外围电子排布可表示为A：
asa，B：
bsbbpb，C：
csccp2c，D与B同主族，E在C的下一周期，且是同周期元素中电负性最大的元素。
请回答下列问题：
（1）由A、B、C、E四种元素中的两种元素可形成多种分子，分子①BC2、②BA4、③A2C2、④BE4中，含有非极性共价键的是________（填序号）。
（2）C的氢化物比下一周期同主族元素的氢化物沸点要高，其原因是________________________________________________________________________。
（3）B、C两元素都能和A元素组成常见的溶剂，其分子式分别为________、________。
（4）BA4、BE4和DE4的沸点从高到低的顺序为____________________（用化学式表示）。
由s轨道最多可容纳2个电子且5种元素都为非金属元素可得：
a＝1，b＝c＝2，即A为H，B为C，C为O。
由D与B同主族，且为短周期非金属元素得D为Si；
由E在C的下一周期且E为同周期中电负性最大的元素可知E为Cl。
（1）①、②、③、④分别为CO2、CH4、H2O2、CCl4，其中H2O2中含有O—O非极性键，其他均为极性键。
（2）C的氢化物为H2O，H2O分子间可形成氢键，是其沸点较高的重要原因。
（3）B、A两元素组成苯，C、A两元素组成水，两者都为常见的溶剂。
（4）BA4、BE4、DE4分别为CH4、CCl4、SiCl4，三者结构相似，相对分子质量逐渐增大，分子间作用力逐渐增强，故它们的沸点从高到低的顺序为SiCl4＞CCl4＞CH4。
（1）③
（2）H2O分子间形成氢键
（3）C6H6 H2O
（4）SiCl4＞CCl4＞CH4
分子晶体
1．分子通过分子间作用力构成的固态物质叫做分子晶体。
2．分子晶体一般硬度较小，熔、沸点较低。
3．多数非金属单质、非金属元素组成的无机化合物以及绝大多数有机化合物形成的晶体都属于分子晶体。
（1）分子晶体中，一定存在共价键和分子间作用力。
（2）酸性氧化物都属于分子晶体。
（3）分子晶体熔化时一定会破坏范德华力，有些分子晶体还会破坏氢键。
（4）有些分子晶体的水溶液能导电。
（5）分子晶体的熔、沸点越高，分子晶体中共价键的键能越大。
（6）因水分子间存在着比分子间作用力更强的作用力——氢键，故水分子较稳定。
（1）×
（2）×
（3）√ （4）√ （5）×
（6）×
2．下列各组物质各自形成晶体，均属于分子晶体的化合物是（ ）
A．NH3、P4、C10H8 B．PCl3、CO2、H2SO4
C．SO2、SiO2、P2O5D．CCl4、H2O、Na2O2
A中，P4（白磷）为单质，不是化合物；
C中，SiO2为原子晶体；
D中，Na2O2是离子晶体，不是分子晶体。
3．支持固态氨是分子晶体的事实是（ ）
A．氮原子不能形成阳离子
B．铵根离子不能单独存在
C．常温下氨是气态物质
D．氨极易溶于水
分子晶体的熔点和沸点一般比较低，常温下有可能是气态，而其他晶体常温下不可能是气态。
注意D不能选，因为离子晶体也有可能极易溶于水。
1．分子晶体的物理性质
（1）分子晶体具有较低的熔、沸点和较小的硬度。
分子晶体熔化时要破坏分子间作用力，由于分子间作用力很弱，所以分子晶体的熔、沸点一般较低，部分分子晶体易升华（如干冰、碘、红磷等），且硬度较小。
（2）分子晶体不导电。
分子晶体在固态和熔融状态下均不存在自由离子或自由电子，因而分子晶体在固态和熔融状态下都不能导电。
有些分子晶体的水溶液能导电，如HI、乙酸等。
2．分子晶体的特例与熔、沸点高低的判断
（1）稀有气体
稀有气体单质是由原子直接构成的分子晶体，无化学键，晶体中只有分子间作用力。
（2）分子晶体熔、沸点高低的判断
①组成和结构相似、不含氢键的分子晶体，相对分子质量越大，分子间作用力越强，熔、沸点越高。
如I2＞Br2＞Cl2＞F2，HI＞HBr＞HCl。
②组成和结构不相似的分子晶体（相对分子质量接近），分子的极性越大，熔、沸点越高。
如CH3OH＞CH3CH3。
③含有分子间氢键的会导致熔、沸点反常升高。
如H2O＞H2Te＞H2Se＞H2S。
④对于有机物中同分异构体，支链越多，熔、沸点越低。
如CH3CH2CH2CH2CH3＞
CH3CHCH3CH2CH3＞CH3CCH3CH3CH3。
⑤烃、卤代烃、醇、醛、羧酸等有机物一般随分子里碳原子数的增加，熔、沸点升高。
如C2H6＞CH4，C2H5Cl＞CH3Cl，CH3COOH＞HCOOH。
3．干冰
（1）干冰的结构：
固态CO2称为干冰，是分子晶体。
CO2分子内存在C===O共价键，分子间存在分子间作用力，CO2的晶胞呈面心立方体形，立方体的每个顶角有一个CO2分子，每个面上也有一个CO2分子。
每个CO2分子与12个CO2分子等距离相邻（在三个互相垂直的平面上各4个或互相平行的三层上，每层上各4个）（如图所示）。
（2）干冰的性质：
干冰的外观很像冰，硬度也跟冰相似，熔点却比冰低得多；
在常压下极易升华，在工业上广泛用作制冷剂；
由于干冰中的CO2之间只存在范德华力不存在氢键，密度比冰的高。
（1）如图为干冰的晶体结构示意图。
通过观察分析，每个CO2分子周围紧邻等距离的CO2分子有________个，有________种取向不同的CO2分子。
将CO2分子视作质点，设晶胞边长为apm，则紧邻的两个CO2分子的距离为________pm。
（2）在冰晶体中，水分子之间的主要作用力是________，还有________，由于其主要作用力与共价键一样具有________性，故1个水分子周围只能有________个紧邻的水分子，这些水分子位于________的顶角。
这种排列方式使冰晶体中水分子的空间利用率________（填“较大”或“较小”），故冰的密度比水的密度要________（填“大”或“小”）。
[解析]
（1）观察并分析干冰的晶体结构，可知在干冰晶体中，CO2分子排列为面心立方堆积，顶角为一种取向，三对平行面分别为三种不同取向。
离顶角的CO2分子最近的是面心的分子，两者的距离为面对角线的一半，即
apm。
每个CO2分子周围紧邻等距离的CO2共有12个。
（2）在冰晶体中，水分子间的主要作用力是氢键，氢键具有方向性，1个水分子周围只有4个紧邻的水分子，使冰晶体中水分子的空间利用率小，密度较小。
[答案]
（1）12 4
a
（2）氢键 范德华力 方向 4 四面体 较小 小
冰晶体中由于氢键的作用可形成如图的构架形式，则该晶体中每个水分子有________个氢键。
每个水分子与四个方向的4个水分子形成氢键，每个氢键为2个水分子共用，故每个水分子中氢键个数为4×
＝2。
2
分子晶体的概念
1．下列说法中错误的是（ ）
A．只含分子的晶体一定是分子晶体
B．所有的非金属氢化物都属于分子晶体
C．几乎所有的酸都属于分子晶体
D．碘升华时破坏了共价键
碘升华时，只破坏了分子间的范德华力，分子中的I—I键未被破坏（升华时I2分子不变）。
2．下列有关分子晶体的说法中一定正确的是（ ）
A．分子内均存在共价键
B．分子间一定存在范德华力
C．分子间一定存在氢键
D．分子晶体全部为化合物
稀有气体元素组成的晶体中，不存在由多个原子组成的分子，分子间通过范德华力结合成晶体，分子内不存在任何化学键，故A项错误；
分子间作用力包括范德华力和氢键，范德华力存在于所有的分子晶体中，而氢键只存在于含有与电负性较强的氮、氧、氟原子结合的氢原子的分子之间或者分子之内，故B项正确，C项错误；
部分非金属单质也是分子晶体，故D项错误。
分子晶体的特性
3．下列性质适合于分子晶体的是（ ）
①熔点为1070℃，易溶于水，水溶液导电
②熔点为10．31℃，液态不导电，水溶液导电
③能溶于CS2，熔点为112．8℃，沸点为444．6℃
④熔点为97．81℃，质软，导电，密度为0．97g·
cm－3
A．①④ B．②③
C．①③D．②④
分子晶体熔、沸点低，硬度小，不导电，故①④错误，选B。
4．下列分子晶体的熔、沸点由高到低的顺序是（ ）
①HCl ②HBr ③HI ④CO ⑤N2 ⑥H2
A．①②③④⑤⑥B．③②①⑤④⑥
C．③②①④⑤⑥D．⑥⑤④③②①
相对分子质量越大，分子间的范德华力越大，分子晶体的熔、沸点越高，相对分子质量接近的分子，极性越强，熔、沸点越高，故④＞⑤。
典型的分子晶体
5．中学教材上介绍的干冰晶体的晶胞是一种面心立方结构，如图所示，即每8个CO2构成立方体，且在6个面的中心又各占据1个CO2分子，在每个CO2周围距离
a（其中a为立方体棱长）的CO2有（ ）
A．4个 B．8个
C．12个D．6个
如图在每个CO2周围距离
a的CO2即为每个面心上的CO2分子，共有8×
（3×
）＝12个。
6．
如图为甲烷晶体的晶胞结构，下列有关说法正确的是（ ）
A．甲烷晶胞中的球体只代表一个碳原子
B．晶体中1个CH4分子有12个紧邻的甲烷分子
C．CH4晶体熔化时需克服共价键
D．一个甲烷晶胞中含有8个CH4分子
甲烷是分子晶体，熔化时需克服范德华力。
晶胞中的球体代表的是一个甲烷分子，并不是一个碳原子。
以该甲烷晶胞为单元，位于顶点的某一个甲烷分子与其距离最近的甲烷分子有3个，而这3个甲烷分子在面上，因此每个都被共用2次，故与1个甲烷分子紧邻的甲烷分子有3×
8×
＝12（个）。
甲烷晶胞属于面心立方晶胞，该晶胞含有甲烷的分子个数为8×
＋6×
＝4（个）。
综上所述，只有B项正确。
重难易错提炼
1．范德华力、氢键对物质性质影响的规律
范德华力：
影响物质的熔点、沸点等物理性质；
组成和结构相似的物质，随相对分子质量的增大，物质的熔、沸点升高。
氢键：
分子间氢键的存在，使物质的熔、沸点升高，在水中的溶解度增大。
2．冰晶体中每个水分子可以与紧邻的4个水分子形成氢键（不是2个）；
每个水分子平均形成2个氢键（不是4个）。
3．冰晶胞的结构和金刚石的晶胞结构相似，每个晶胞平均拥有8个水分子。
4．冰、氢氟酸中均有氢键，且O—H…O比F—H…F弱，但水的沸点更高，其原因是平均每个水分子形成的氢键数比HF多。
5．晶体冰的密度比液态水的小。
这是因为晶体冰中水分子形成的氢键具有方向性，使得冰晶体中水分子的空间利用率变小。
课后达标检测
[基础巩固]
1．下列属于分子晶体的一组物质是（ ）
A．CaO、NO、CO B．CCl4、H2O2、He
C．CO2、SO2、SiO2D．CH4、O2、Na2O
A项中的CaO属于离子晶体；
C项中的SiO2属于原子晶体；
D项中的Na2O属于离子晶体。
2．当干冰汽化时，下列所述各项中发生变化的是（ ）
①分子间距离 ②范德华力 ③氢键 ④分子内共价键
⑤化学性质 ⑥物理性质
A．①③⑤ B．②④⑥
C．①④⑥D．①②⑥
干冰汽化为物理变化，是分子间距离改变引起的，此过程中，范德华力被破坏，但共价键仍保持不变，CO2分子间不存在氢键。
3．下列变化需克服相同类型作用力的是（ ）
A．碘和干冰的升华B．硅和C60的熔化
C．氯化氢和氯化钾的溶解D．溴和汞的汽化
A
4．下列过程中，只破坏分子间作用力的是（ ）
①AlCl3熔化 ②醋酸凝固成冰醋酸 ③HCl气体溶于水 ④食盐熔化 ⑤蔗糖熔化
A．①④⑤B．①③④
C．①②⑤D．②③⑤
AlCl3为共价化合物，熔化时不发生电离，因此只破坏分子间作用力。
5．有常温、常压下呈气态的化合物，降温使其固化而得到的晶体属于（ ）
A．分子晶体B．原子晶体
C．离子晶体D．无法判断
一般情况下，分子晶体的熔点在200～300℃，离子晶体的熔点在几百至一千多度之间，而原子晶体的熔点通常在1000℃以上。
而题目中常温、常压下呈气态的化合物，显然化合物熔点低，降温使其固化而得到的晶体属于分子晶体。
6．下列关于氢键的说法中正确的是（ ）
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
A项，“反常”是指它们在与其同族氢化物沸点排序中的现象，它们的沸点顺序可由氢化物的状态所得，水常温下是液体，沸点最高。
B项，分子内可以存在氢键。
C项正确，因为氢键使常温常压下的水呈液态，而液态的水是生物体营养传递的基础。
D项，在气态时，分子间距离大，分子之间没有氢键。
7．下列说法中错误的是（ ）
A．卤化氢中，以HF沸点最高，是由于HF分子间存在氢键
B．邻羟基苯甲醛的熔、沸点比对羟基苯甲醛的熔、沸点低
C．氨水中有分子间氢键
D．氢键X—H…Y的三个原子总在一条直线上
因HF中存在氢键，所以沸点HF>
HBr>
HCl，A正确；
邻羟基苯甲醛的分子内羟基与醛基之间存在氢键，而对羟基苯甲醛的氢键只存在于分子间，所以对羟基苯甲醛的熔、沸点高，B正确；
氨水中除NH3分子之间存在氢键，NH3与H2O、H2O与H2O之间都存在氢键，C正确；
氢键有方向性，但氢键的形成不像共价键对方向的要求那么高，故X—H…Y不一定总在
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