3.4分子间作用力分子晶体 学案（含答案）

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1、3.4分子间作用力分子晶体明课程标准扣核心素养1.认识分子间存在相互作用，知道范德华力和氢键是两种常见的分子间作用力，了解分子内氢键和分子间氢键在自然界中的广泛存在及重要作用。2.借助分子晶体模型认识晶体的结构特点。宏观辨识与微观探析：辨识分子晶体，微观认识其晶体结构特点。证据推理与模型认知：构建分子晶体模型，并能用模型认识分子晶体的结构特点，说明晶体中的微粒及其微粒间的相互作用。 卤素单质的相对分子质量和熔、沸点化学式相对分子质量熔点/沸点/F238219.6188.1Cl27110134.6Br21607.258.8I2254113.5184.4请根据上表中的数据探究以下问题：(1)卤素单

2、质的熔、沸点有怎样的变化规律？提示：随相对分子质量的增大，卤素单质的熔、沸点依次升高。(2)导致卤素单质熔、沸点规律变化的原因是什么？它与卤素单质相对分子质量的变化规律有怎样的关系？提示：卤素单质组成和结构相近，分子之间存在范德华力，相对分子质量越大，范德华力越大，相应单质的熔、沸点越高。问题探讨1范德华力与化学键的区别？提示：范德华力是一种分子间作用力，比化学键的键能小得多。2范德华力是如何影响物质性质的？提示：范德华力主要影响物质的熔点、沸点、溶解度等物理性质。3影响范德华力的因素有哪些？提示：分子的大小、分子的空间构型及分子中电荷分布是否均匀等。1分子间作用力概念共价分子之间存在的静电作

3、用分类常见的分子间作用力是范德华力和氢键特点比化学键弱得多，主要影响物质的物理性质2范德华力概念范德华力是一种普遍存在于固体、液体和气体中分子之间的作用力特征作用力比较小，且一般没有饱和性和方向性影响因素分子的大小、分子的空间构型及分子中电荷分布是否均匀等对物质性质的影响范德华力主要影响物质的物理性质，如熔点、沸点、溶解度；范德华力越大，物质的熔、沸点越高3化学键与范德华力的比较化学键范德华力概念是构成单质或化合物的原子与原子之间或离子与离子之间存在着的强烈的相互作用力是一种普遍存在于固体、液体和气体中分子之间的作用力存在分子(或晶体)内原子间分子间(近距离)强弱较强比化学键弱得多对物质性质的

4、影响影响化学性质(分子)和物理性质(晶体)主要影响物理性质4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。1下列关于范德华力的叙述正确的是()A是一种较弱的化学键B分子间存在的较强的静电作用C直接影响所有物质的熔、沸点D稀有气体的原子间存在范德华力解析：选D范德华力是分子间存在的较弱的相互作用，实质上是一种静电作用，比化学键弱得多，只能影响由分子构成的物质的熔、沸点；稀有气体为单原子分子，原子间存在范德华力。2

5、下列叙述与范德华力无关的是()A气体物质在加压或降温时能凝结或凝固B干冰易于升华C氟、氯、溴、碘单质的熔点、沸点依次升高D氯化钠的熔点较高解析：选D一般来说，由分子构成的物质，其物理性质通常与范德华力的大小密切相关，A、B、C三个选项中涉及的物质都是由分子构成，故其表现的物理性质与范德华力的大小有关系；只有D选项中的NaCl是离子化合物，不存在分子，故其物理性质与范德华力无关。 氧和硫同为A族元素，H2O和H2S的结构也很相似。从相对分子质量对分子间作用力和物质性质影响的角度分析，应该是H2S的沸点高于H2O，但通常情况下，H2O是液体(沸点为100 )，H2S是气体(沸点为61 )。你知道导

6、致H2O沸点“反常”的原因吗？提示：H2O分子之间存在氢键。问题探讨1分析氢键的形成条件及表示方法。提示：H原子与电负性大、半径较小的原子X以共价键结合时，H原子能够跟另一个电负性大、半径较小的原子Y之间形成氢键。氢键通常用XHY表示，其中X和Y代表电负性大而原子半径较小的非金属原子，如氟、氧、氮等。2虽然HF分子间氢键比H2O分子间氢键更强，但液体氟化氢的蒸发热却比水的蒸发热低，试解释其原因。提示：每个HF分子最多与周围的HF分子形成2个氢键，而每个H2O分子最多可与周围的H2O分子形成4个氢键，即H2O分子间氢键比HF分子间氢键多，H2O的沸点比HF的高。1氢键的形成和表示方法H原子与电负

7、性大、半径较小的原子X以共价键结合时，H原子能够跟另一个电负性大、半径较小的原子Y之间形成氢键，通常用XHY表示。2氢键形成的条件(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大的电负性和很小的原子半径，一般是指位于元素周期表右上角的氮、氧、氟等。3氢键的类型氢键有分子内氢键和分子间氢键两种。4氢键与物质的性质含有分子间氢键的物质有较高的熔点和沸点，氢键会影响物质溶解性。名师点拨(1)氢键具有饱和性和方向性。(2)微粒间作用强弱关系：化学键氢键范德华力。(3)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：。(4)与H原子结合的X原子

8、的电负性越大，形成氢键时作用力越大。1中科院国家纳米科学中心的科研人员在国际上首次“拍到”氢键的“照片”，实现了氢键的实空间成像，为“氢键的本质”这一化学界争论了80多年的问题提供了直观证据。下列说法不正确的是()A由于氢键的存在，冰能浮在水面上B由于氢键的存在，乙醇比甲醚更易溶于水C由于氢键的存在，沸点的大小顺序为HFHClHBrHID蛋白质中存在氢键解析：选C由于氢键具有方向性，在结冰时，水分子之间形成的间隙造成冰晶体的微观空间存在孔洞，导致冰的密度比水的小，浮于水面上，A项正确；乙醇中的羟基氢原子与水分子中的氧原子可形成分子间氢键，乙醇的羟基氧原子与水分子中的H原子之间也可以形成氢键，致

9、使其与水混溶，而甲醚中的O原子与H原子不相连，无法形成氢键，难溶于水，B项正确；HF分子间能形成氢键，故沸点大小顺序为HFHIHBrHCl，C项错误；蛋白质分子中，氨基和羧基中分别存在N原子与H原子相连和O与H相连，可形成氢键，D项正确。2若不断地升高温度，实现“雪花水水蒸气氧气和氢气”的变化。在变化的各阶段被破坏的粒子间的主要相互作用依次是()A氢键；范德华力；非极性键B氢键；氢键；极性键C氢键；极性键；范德华力D范德华力；氢键；非极性键解析：选B因为O的电负性较大，在雪花、水中存在OHO，故在实现“雪花水水蒸气”的变化阶段主要破坏水分子间的氢键，而由“水蒸气氧气和氢气”则破坏了OH极性共价

10、键。 如图是干冰(CO2)分子晶体的结构模型。通过学习有关分子间作用力的知识，你知道下列问题的答案吗？1构成分子晶体的微粒是什么？分子晶体中微粒间的作用力是什么？提示：分子；分子间作用力。2分子晶体有哪些共同的物理性质？为什么它们具有这些共同的物理性质？提示：熔点较低，硬度较小；分子晶体由于以比较微弱的分子间作用力相结合，故具有这些共同的物理性质。3干冰晶胞中含有CO2分子的数目是多少？配位数是多少？距离CO2分子最近的CO2分子是几个？提示：4；12；12。问题探讨1.石墨晶体的结构(1)石墨晶体是_结构，在每一层内，碳原子排列成_，一个个六边形排列成平面的网状结构，每一个碳原子都跟其他_个

11、碳原子相结合。(2)在同一层内，相邻的碳原子以_相结合，每一个碳原子的一个未成对电子形成_键。(3)层与层之间以_相结合。提示：(1)层状六边形3(2)共价键大(3)分子间作用力2石墨的晶体类型和性质(1)类型：石墨晶体中既有_，又有_，同时还有金属键的特性，是一种_晶体。(2)性质：熔点高，质软，具有导电性。提示：(1)共价键范德华力混合1分子晶体定义分子通过分子间作用力结合构成的固态物质构成微粒分子或原子微粒间作用力分子间作用力(范德华力，部分晶体还有氢键)典型分子晶体(1)多数非金属单质：X2(卤素单质)、O2、H2、P4、单质硫、C60、稀有气体、红磷等；(2)非金属氢化物：H2O、H

12、2S、NH3、PH3、HX(卤化氢)等；(3)多数非金属氧化物：CO2、SO2、SO3、NO2、P4O6等；(4)含氧酸：H2CO3、HNO3、H2SO4、H2SO3等；(5)大多数有机物分子：烷烃、烯烃、炔烃、芳香烃、醇、醛、羧酸、酯、氨基酸、蛋白质、糖类等2三种典型的分子晶体单质碘干冰冰晶胞或结构模型微粒间作用力范德华力范德华力范德华力和氢键晶胞微粒数44配位数1243分子晶体的物理性质(1)分子晶体由于以比较弱的分子间作用力相结合，因此一般熔点较低，硬度较小。(2)对组成和结构相似，晶体中又不含氢键的分子晶体来说，随着相对分子质量的增大，范德华力增大，熔、沸点升高。名师点拨分子间只存在范

13、德华力的分子晶体服从紧密堆积排列原理；分子间存在氢键的分子晶体，由于氢键具有方向性，故不服从紧密堆积排列原理。1下列有关分子晶体的说法中，正确的是()A分子晶体中分子间作用力越大，分子越稳定B分子晶体中，共价键越强，键能越大，熔点越高C冰融化时水分子内的共价键发生断裂D在冰的晶体结构中由于氢键的存在，其熔点较高解析：选D分子间作用力的大小决定分子的物理性质，而分子的稳定性则取决于化学键的强弱，故A、B项错误；冰融化时克服范德华力和氢键，水分子内的共价键没有断裂，故C项错误；在冰的晶体结构中存在分子间氢键，使其熔点较高，故D项正确。2下列有关分子晶体的说法中，正确的是()A分子内均存在共价键B分

14、子间一定存在范德华力C分子间一定存在氢键D其结构一定不能由原子直接构成解析：选B稀有气体分子组成的晶体中，不存在由多个原子组成的分子，而是原子间通过范德华力结合成晶体，所以不存在任何化学键，且分子为单原子分子，故A、D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大的N、O、F原子结合的氢原子的分子间或者分子内，所以B项正确，C项错误。3石墨晶体中层与层、同层原子间的主要作用力分别是()A范德华力，范德华力 B共价键，范德华力C范德华力，共价键 D共价键，共价键答案：C C60结构，又称为巴基球、足球烯，它是一个由60个碳原子结合形成的稳定

15、分子，英国化学家哈罗德沃特尔克罗托勾画出的C60的分子结构，富勒的启示起了关键性作用，因此他们一致建议，将其命名为富勒烯。科研人员应用电子计算机模拟出来类似C60的物质N60，试据此回答下列几个问题：(1)N60在水中的溶解性能是什么？晶体类型是什么？提示：C60是一种单质，属于分子晶体，而N60类似于C60，所以N60也是单质，属于分子晶体，即具有分子晶体的一些性质，如硬度较小，熔、沸点较低。单质一般是非极性分子，难溶于水这种极性溶剂。(2)N60与N2的熔点谁的更高？稳定性呢？提示：由于分子晶体相对分子质量越大，熔、沸点越高，所以N60的熔点高于N2。N2分子以NN键结合，N60分子中只存

16、在NN键，而NN键比NN键牢固得多，所以N2的稳定性高于N60。1分子在固态时一般为分子晶体具有分子晶体的通性。2一般来说，组成和结构相似的分子，相对分子质量越大，范德华力越大，熔点越高。3分子的稳定性取决于分子中化学键的键能，一般来说，键能越大，分子越稳定。1试用相关知识回答下列问题：(1)有机化合物大多难溶于水，而乙醇和乙酸可与水互溶，原因是_。(2)乙醚(C2H5OC2H5)的相对分子质量大于乙醇，但乙醇的沸点却比乙醚的高得多，原因是_。(3)从氨合成塔里分离出NH3，通常采用的方法是_，原因是_。(4)水在常温下的组成的化学式可用(H2O)m表示，原因是_。解析：(2)乙醇分子间通过氢

17、键结合产生的作用力比乙醚分子间的作用力要大，故乙醇的相对分子质量虽然比较小，但其分子间作用力较大，所以沸点较高。(4)常温下，水分子不是以单个分子的形式存在的，而是依靠氢键缔合成较大的“分子”，所以用(H2O)m表示其存在更符合实际情况。答案：(1)乙醇、乙酸和水均为极性分子，且乙醇和乙酸均可与水形成分子间氢键(2)乙醇分子间存在较强的氢键(3)加压使NH3液化后，与H2、N2分离NH3分子间存在氢键，易液化(4)水分子间存在氢键，若干个水分子易缔合成较大的“分子”2(1)比较下列化合物熔、沸点的高低(填“”或“”)。CO2_SO2；NH3_PH3；O3_O2；Ne_Ar；CH3CH2OH_C

18、H3OH。(2)已知AlCl3为分子晶体。设计实验判断氯化铝是离子化合物还是共价化合物：_。解析：(2)若验证一种化合物是共价化合物还是离子化合物，可测其在熔融状态下是否导电，不导电则是共价化合物，导电则是离子化合物。答案：(1)(2)在熔融状态下，验证其是否导电，若不导电是共价化合物分级训练课课过关_1下列晶体由原子直接构成，且属于分子晶体的是()A固态氢 B固态氖C磷 D三氧化硫解析：选B固态氢由H2分子构成，磷由磷分子构成，三氧化硫由SO3分子构成，只有固态氖直接由Ne原子构成。2关于氢键及范德华力，下列说法正确的是()A氢键比范德华力强，所以它属于化学键B分子间形成的氢键使物质的熔点和

19、沸点升高C沸点：HIHBrHClHFDH2O是一种稳定的化合物，这是由于H2O之间形成氢键所致解析：选B氢键比范德华力强，但不属于化学键，化学键是原子间的作用力，氢键属于分子间的作用力，A错误；氢键的存在，大大加强了分子间的作用力，使物质的熔、沸点升高，B正确；在结构相似的共价化合物中，相对分子质量越大，物质的熔、沸点越高，但由于HF分子间存在氢键，导致HF的沸点比其他氢化物的沸点高，沸点高低的顺序为HFHIHBrHCl，C错误；氢键一般影响物质的物理性质，H2O是一种稳定的化合物，主要是氧氢键的影响，D错误。3下列有关水的叙述中，不能用氢键的知识进行解释的是()A水比硫化氢气体稳定B水的熔、

20、沸点比硫化氢的高C氨气极易溶于水D0 时，水的密度比冰大解析：选AA项中，水比硫化氢气体稳定是由于氧氢键的键能比硫氢键的键能大；B项中，水的熔、沸点比硫化氢的高，与氢键有关；C项中，氨气极易溶于水，与氢键有关；D项中，由于水分子间存在氢键，在固态时水分子大范围以氢键连接，形成疏松多孔的固体，造成体积膨胀，密度减小。4下列分子晶体的熔、沸点高低的比较中，正确的是()ACl2I2 BSiCl4CCl4CNH3晶体碘解析：选BA、B选项属于无氢键存在且分子结构相似的情况，相对分子质量大的熔、沸点高；C选项属于有氢键存在具分子结构相似的情况，存在氢键的熔、沸点高；D选项，晶体碘常温下是固体，二氧化碳常

21、温下是气体，晶体碘的熔、沸点高。5如图所示，甲、乙、丙分别表示C60、二氧化碳、碘晶体的晶胞结构模型。请回答下列问题：(1)C60的熔点为280 ，从晶体类型来看，C60属于_晶体。(2)二氧化碳晶胞中显示出的二氧化碳分子数为14，实际上一个二氧化碳晶胞中含有_个二氧化碳分子，二氧化碳分子中键与键的个数比为_。(3)碘晶体属于_晶体。碘晶体熔化过程中克服的作用力为_。假设碘晶胞中长方体的长、宽、高分别为a cm、b cm，c cm，阿伏加德罗常数的值为NA，则碘晶体的密度为_gcm3。解析：(1)C60不属于空间网状结构，熔、沸点低，为分子晶体。(2)二氧化碳晶胞中，二氧化碳分子分布于晶胞的顶点和面心位置，则晶胞中含有二氧化碳的分子数为864，二氧化碳的结构式为O=C=O，每个分子中含有2个键和2个键，所以键与键的个数比为11。(3)观察碘晶胞不难发现，一个晶胞中含有碘分子数为864，即含有8个碘原子。一个晶胞的体积为abc cm3，其质量为 g，则碘晶体的密度为 gcm3。答案：(1)分子(2)411(3)分子分子间作用力