②组成相似且相对分子质量相近的物质，分子电荷分布越不均匀，范德华力越大，其熔、沸点就越高，如熔、沸点：
CO>N2。
③在同分异构体中，一般来说，支链数越多，熔、沸点就越低，如沸点：
正戊烷>异戊烷>新戊烷。
（2）对物质溶解性的影响
溶质分子与溶剂分子之间的范德华力越大，溶解度越大。
[归纳总结]
1．范德华力普遍存在于固体、液体和气体分子之间。
2．影响范德华力的因素：
主要包括分子的大小、分子的空间构型以及分子中电荷分布是否均匀等。
3．范德华力越大，物质的熔、沸点越高，溶解度越大。
[活学活用]
1．下列有关范德华力的叙述正确的是（ ）
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，故破坏范德华力不需要消耗能量
答案 B
解析 范德华力是分子与分子之间的一种相互作用，其实质与化学键类似，也是一种电性作用，但两者的区别是作用力的强弱不同，化学键必须是强烈的相互作用，范德华力只有几到十几千焦每摩尔，故范德华力不是化学健；虽然范德华力非常微弱，但破坏它时也要消耗能量；范德华力普遍存在于分子之间，但也必须满足一定的距离要求，若分子间的距离足够大，分子之间也难产生相互作用。
2．有下列物质及它们各自的沸点：
Cl2：
239K O2：
90.1K
N2：
75.1K H2：
20.3K
I2：
454.3K Br2：
331.9K
（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渐小，分子间范德华力逐渐减小，物质沸点逐渐减小。
二 氢键与物质的性质
1．比较H2O和H2S的分子组成、空间构型及其物理性质，分析H2O的熔、沸点比H2S高的原因是什么？
答案 H2O和H2S分子组成相似，都是V形结构，常温下H2O为液态，熔、沸点比H2S高。
在水分子中，氢原子与非金属性很强的氧原子形成共价键时，由于氧的电负性比氢大得多，所以它们的共用电子对就强烈地偏向氧原子，而使氢原子核几乎“裸露”出来。
这样带正电的氢原子核就能与另一个水分子中的氧原子的孤对电子发生一定程度的轨道重叠作用，使水分子之间作用力增强，这种分子间的作用力就是氢键，比范德华力大。
硫化氢分子不能形成氢键，故水的熔、沸点比硫化氢高。
2．氢键的概念与形成条件
（1）氢键的概念是一种特殊的分子间作用力，它是由已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一分子中电负性很强的原子之间的作用力。
（2）氢键的通式可用X—H…Y表示。
式中X和Y代表F、O、N，“—”代表共价键，“…”代表氢键。
（3）氢键的形成条件：
①要有一个与电负性很大的元素X形成强极性键的氢原子，如H2O中的氢原子。
②要有一个电负性很大，含有孤对电子并带有部分负电荷的原子Y，如H2O中的氧原子。
③X和Y的原子半径要小，这样空间位阻较小。
3．氢键对物质物理性质的影响
（1）对物质熔、沸点的影响：
组成和结构相似的物质，当分子间存在氢键时，熔、沸点较高，如HF、H2O、NH3等；而分子内存在氢键时，使熔、沸点降低。
（2）对物质溶解度的影响：
溶剂和溶质分子间存在氢键时，物质的溶解度增大，如NH3、C2H5OH、CH3COOH等分子均与水分子间存在氢键，有利于物质溶解在水中。
4．氢键的存在
氢键广泛存在。
研究证明，氢键普遍存在于已经与N、O、F等电负性很大的元素原子形成共价键的氢原子或与另外的N、O、F等电负性很大的元素原子之间。
例如，不仅氟化氢分子之间以及氨分子之间存在氢键，而且它们跟水分子之间也存在氢键。
此外，实验还证实，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，如图。
分子间氢键能增加物质的溶、沸点，但分子内氢键则不能。
[归纳总结]
1．氢键比化学键弱，比范德华力强。
既可以存在于分子之间又可以存在于分子内部。
2．氢键有饱和性、方向性。
一般X—H…Y中三原子在同一直线上。
如水结冰体积膨胀，是因为冰中所有水分子以有方向性和饱和性的氢键互相联结成晶体，而液态水中只有多个水分子以氢键结合成为（H2O）n。
3．氢键的存在大大增强了分子间作用力，引起物质的熔、沸点反常。
如H2O、HF、NH3的沸点分别比ⅥA、ⅦA、ⅤA族其他元素的氢化物的沸点高出许多。
[活学活用]
3．下列物质中不存在氢键的是（ ）
A．冰醋酸中醋酸分子之间
B．液态氟化氢中氟化氢分子之间
C．一水合氨分子中的氨分子与水分子之间
D．可燃冰（CH4·8H2O）中甲烷分子与水分子之间
答案 D
解析 只有非金属性很强的元素与氢元素形成强极性的共价键之间才可能形成氢键（如N、O、F）。
C—H不是强极性共价键，故选D。
4．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．H2O的沸点比HF的高，可能与氢键有关
C．氨水中含有分子间氢键
D．氢键X—H…Y的三个原子总在一条直线上
答案 D
解析 因氟化氢分子之间存在氢键，所以HF是卤化氢中沸点最高的；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；氢键中的X—H…Y三原子应尽可能的在一条直线上，但在特定条件下，如空间位置的影响下，也可能不在一条直线上，故D错。
化学键、范德华力、氢键的比较
化学键
范德华力
氢键
概念
相邻的两个或多个原子之间强烈的相互作用
物质的分子间存在的微弱相互作用力
是已经与电负性很大的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很大的原子之间的作用力
大小
键能一般在100～600kJ·mol－1
几至十几kJ·mol－1
一般不超过40kJ·mol－1
性质影响
主要影响分子的化学性质
主要影响物质的物理性质
主要影响物质的物理性质
大小关系
化学键>氢键>范德华力
当堂检测
1．下列叙述与范德华力无关的是（ ）
A．气体物质加压或降温时能凝结或凝固
B．通常状况下氯化氢为气体
C．氟、氯、溴、碘单质的熔沸点依次升高
D．氯化钠的熔点较高
答案 D
解析 范德华力主要影响物质的熔点、沸点等物理性质。
A项，气体物质加压时，范德华力增大；降温时，气体分子的平均动能减小，两种情况下，分子靠自身的动能不足以克服范德华力，从而聚集在一起形成液体甚至固体；B项，HCl分子之间的作用力是很弱的范德华力，因此通常状况下氯化氢为气体；C项，一般来说，组成和结构相似的物质，随着相对分子质量的增加，范德华力逐渐增大，物质的熔沸点逐渐升高；D项，NaCl中将Na＋和Cl－维系在固体中的作用力是很强的离子键，所以NaCl的熔点较高，与范德华力无关。
2．下列关于氢键的说法中正确的是（ ）
A．氢键属于共价键
B．氢键只存在于分子之间
C．氢键的形成使物质体系的能量降低
D．氢键在物质内部一旦形成，就不会再断裂
答案 C
解析 氢键是一种特殊的分子间作用力，可以存在于分子内部也可以存在于分子之间。
氢键在一定条件下会断裂，如当发生化学反应时，就可以破坏分子内的氢键。
3．下列事实与氢键无关的是（ ）
A．液态氟化氢中有三聚氟化氢（HF）3分子存在
B．冰的密度比液态水的密度小
C．乙醇能与水以任意比混溶而甲醚（CH3—O—CH3）难溶于水
D．NH3比PH3稳定
答案 D
解析 氢键是已经与电负性很强的原子形成共价键的氢原子与另一个分子中电负性很强的原子之间的作用力，它只影响物质的物理性质，故只有D与氢键无关。
4．下列分子或离子中，能形成分子内氢键的有________，不能形成分子间氢键的有________。
①NH3 ②H2O ③HF ④NH ⑤OHCHO
答案 ③⑤ ③④
解析 NH3中的三个氢原子都连在同一个氮原子上，氮原子上有孤对电子，可以与其他NH3中的氢原子形成分子间氢键，但不能与分子内的氢原子再形成氢键；与NH3类似的还有H2O；在HF[（F—H…F）－]中，已经存在分子内氢键，所以没有可以形成分子间氢键的氢原子；NH中氮原子上没有孤对电子，不能形成氢键；OHCHO既可以形成分子内氢键，又可以形成分子间氢键。
5．氧是地壳中含量最多的元素。
（1）氧元素基态原子核外未成对电子数为________个。
（2）H2O分子内的O—H键、分子间的范德华力和氢键从强到弱依次为________________________________________________________________________。
HOCHO的沸点比OHCHO高，原因是___________________________________。
（3）H＋可与H2O形成H3O＋，H3O＋中O原子采用________杂化。
H3O＋中H—O—H键角比H2O中H—O—H键角大，原因为_________________________________________。
答案
（1）2
（2）O—H键、氢键、范德华力 OHCHO形成分子内氢键，而HOCHO形成分子间氢键，分子间氢键使分子间作用力增大 （3）sp3 H2O中O原子上有2对孤电子对，H3O＋中O原子上只有1对孤电子对，排斥力较小
解析
（1）氧元素基态原子的核外电子轨道表示式为，故未成对电子数为2个。
（2）水分子内的O—H键为化学键，氢键为分子间作用力；HOCHO存在分子间氢键，而OHCHO存在分子内氢键，而分子间氢键主要影响物质的熔、沸点（升高）。
（3）H2O、H3O＋中的O原子均采取sp3杂化，孤电子对对成键电子对具有排斥作用，而孤电子对数多的H2O中排斥力大，键角小。
40分钟课时作业
[基础过关]
一、范德华力及其对物质性质的影响
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